抗疟疾良药-青蒿素及其衍生物

抗疟疾良药-青蒿素及其衍生物
标签：疟疾；疟原虫；按蚊；青蒿素；抗药性
据媒体报道，2011年9月23日，中国中医科学院终身研究员屠呦呦在美国纽约的拉斯克奖仪式上领奖。

具有诺贝尔奖“风向标”美誉的国际医学大奖-美国拉斯克奖将其2011年临床医学研究奖（Lasker DeBakey Clinical Medical Research Award）授予屠呦呦，以表彰她在青蒿素（artemisinin）发现及其应用于疟疾治疗方面所作出的杰出贡献。

这一医学发展史上重大发现,每年在全世界，尤其在发展中国家，挽救了数以百万计疟疾患者的生命。

这是中国科学家首次获得拉斯克奖，也是中国生物医学界获得的世界级最高奖项。

1疟疾是一种全球严重的传染病
疟疾是经按蚊(anopheles spp)叮咬而感染疟原虫所引发的虫媒传染病。

临床上以周期性寒战、发热、头痛、出汗、贫血和脾肿大为特征。

在疟疾发作时先有明显的寒战，全身发抖，面色苍白，口唇发绀，寒战持续10 min～2 h。

接着体温迅速上升，常达40 ℃或更高，面色潮红，烦躁不安，高热持续2～6 h。

全身大汗淋漓，大汗后体温降至正常。

经过一段间歇期后，又开始重复上述寒战高热发作。

俗称“打摆子”。

人体的剧烈反应与红细胞被疟原虫迅速破坏所致。

如疟原虫侵袭脑组织，引起脑型疟疾,病死率很高。

全球近25亿人生活在疟区，受疟疾威胁，呈现临床症状的患者每年在3～5亿之间，而每年因患疟疾而死亡的人数则在100～300万之间，其中大部分为儿童。

疟疾在夏秋季流行。

在热带亚热带地区，一年四季都可发病。

经疟蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染。

疾病的病原体是疟原虫(plasmodium,spp)。

疟原虫有130余种，主要寄生于人和哺乳动物，少数寄生在鸟类和爬行类动物。

疟原虫有严格的宿主选择性。

侵袭人类的疟原虫有4种：间日疟原虫（plasmodium vivax）、三日疟原虫（plasmodium malariae)、恶性疟原虫（plasmodium falciparum)和卵圆疟原虫（plasmodium ovale)。

恶性疟原虫是东南亚和非洲流行疟疾的主要病原体，是造成患者死亡的主要杀手。

疟原虫生活史可分为有性生殖和无性生殖两个阶段，前者在雌性按蚊体内进行，后者在人体内完成。

人体内无性生殖又分原发性红细胞外期、继发性红细胞外期和红细胞内期（红内期）等阶段［1］。

疟疾主要流行地区是在非洲中部、南亚、东南亚和南美洲北部地区，其中非洲的疫情最为严重［2］。

在我国疟疾主要流行在华南华中的丛林多山地区，但疫情远较非洲为轻。

儿童、孕妇、旅游者和新移民是易患疟疾的高危人群。

恶性疟疾患者如果没有得到及时有效的治疗，病死率非常高。

在热带亚热带地区，恶性疟疾是一种十分可怕的疾病。

由于厄尔尼诺现象周期性发生，全球气候明显变暖，蚊虫繁殖速度加快，疟疾正以高速度蔓延。

疟疾流行给发展中国家带来巨大的经济损失和沉重灾难，防治疟疾成为这些国家消除贫困和发展经济的主要内容。

疟原虫生活史复杂，抗原在各个发育时期有所不同，抗原性较弱，且有多个抗原表位，对疟疾疫苗研制带
来极大困难。

迄今为止，尚未研制成功值得推广的有效疫苗。

疟蚊对杀虫剂也产生了抗性，找到既能预防，又能治疗疟疾的药物显得十分重要和迫切［3］。

2现青蒿素及其衍生物的历史背景
疟疾是一种古老的传染病，古代称“瘴气”，公元两千年前《黄帝内经·素问》中即有疟疾记载。

多次流行于热带亚热带地区，对人类生命健康造成极大危害。

1826年法国化学家Pelletier和Caventou从金鸡纳树皮(clinchona bark)分离出抗疟成分奎宁(quinine)。

1944年美国有机化学家Woodward和Doering人工合成了奎宁，并找到了奎宁替代物-氯喹(chloroquine)。

奎宁类抗疟药使用了300年，挽救了很多人生命。

第二次世界大战后，疟原虫对奎宁类药物产生了抗药性。

1964年,美越战争爆发。

正值疟疾再次肆虐东南亚。

恶性疟疾具有超强抗药性，氯喹和乙胺嘧啶失去了疗效。

因患疟疾而失去战斗力的人数远比倒在枪林弹雨中的士兵要多。

双方军队深受其害，寻找有效的抗疟药物成为当务之急。

美国动员了一大批科研人员，投入巨额资金，筛选了20多万种化合物，促成甲氟喹(mefloquine)诞生。

但甲氟喹治疗疟疾容易产生抗药性，治疗效果并不理想。

越南政府求助于我国政府。

由中国国家科委和解放军总后勤部牵头，组成全国疟疾防治药物研究领导小组，1967年5月23日在北京饭店召开了协作会议。

全国7个省市，60多个单位，500多名科研人员组成研发大军，设立了“523项目”。

1969年1月屠呦呦临危受命，接受国家任务，被任命为中医研究院中药研究所523小组课题组长。

屠呦呦课题组先后筛选了2000余种中草药方，整理出640种抗疟药方集。

以鼠疟原虫为模型，检测了200多种中草药方和380多个中草药提取物。

发现青蒿提取物对鼠疟原虫的抑制率可达68%。

但后续实验结果并不理想，抑制率只有12%～40%。

通过查阅古代文献，东晋名医葛洪（公元283～343年）的著作《肘后备急方》一书中记载“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。

”受到启发，意识到采用煎熬法提取抗疟药，可能破坏了青蒿有效成分。

于是改用乙醚低温萃取，经过190多次试验，取得了抗疟良好效果。

嗣后除去青蒿提取物中不具抗疟作用的酸性部分，只保留中性部分。

编号为191的青蒿提取物，对鼠疟原虫抑制率达到100%。

青蒿素是具有过氧基团的倍半萜内酯化合物。

1972年3月8日在南京召开的523会议上，屠呦呦报告了这一实验结果，引起了全体与会者极大关注和鼓舞［4～6］。

会后，云南药物研究所罗泽渊和山东中医药研究所魏振兴采用屠呦呦提供的信息和提取方法，开始着手利用当地药物资源，提炼出了具有良好抗疟效果的纯青蒿单体和结晶。

罗泽渊在青蒿素提取方法上也作了改进，采用溶剂汽油法提取到大量纯品。

在广州中医药大学李国桥小组主持的临床实验中，云南药物研究所提供的青蒿素制剂显示了极好的抗疟效果。

李国桥团队研制的青蒿素复方artequick集中了现有抗疟药的所有优点,仅需24 h两次服药，就可治愈抗药性恶性疟。

中国科学院上海药物研究所李英改造了青蒿素分子结构，并合成了蒿甲醚(artemether)［7,8］。

蒿甲醚于1981年通过了鉴定，1995年载入国际药典，已被WHO列为治疗凶险型疟疾的首选药，并为以后研制更加高效的抗疟新药-复方蒿甲醚，提供了坚实的基础。

中国军事医学科学院流行病微生物研究所周义清开发了复方蒿甲醚和本芴醇。

青蒿素类药物除了能治疗疟疾，还可用于疟疾预防。

2004年在柬埔寨石居省使用artequick，在一年内成功地把疟疾流行区55.8%的儿童带虫率降到5.3%。

2007年11月，在非洲科摩罗英埃利岛进行青蒿素复方快速控制疟疾试验。

经过全民服药，在12个月内，人群疟疾带虫率从23%下降到1.29%，下降幅度达到94%，实现全岛全年零疟疾病死病例。

青蒿素的发明，是大协作精神的硕果。

真是“群星闪烁，共同奉献”。

3青蒿素复方制剂与抗药性
青蒿素及其衍生物的抗疟作用具有迅速、高效、低毒、安全，与多数抗疟药无交叉抗性，对各种疟疾都有效。

能迅速缓解临床症状，减轻患者痛苦，能在几小时内清除体内疟原虫，对间日疟、恶性疟和抗氯喹的疟原虫红内期都有杀灭作用，能迅速杀灭疟原虫早期裂殖体和配子体。

青蒿素不可单独使用，如单独使用，容易产生抗药性［9～13］。

在塞内加尔和法属圭亚那采集的患者血样，疟原虫已开始表现出逃避青蒿素攻击的迹象，出现了抗药性的突变基因。

疟原虫抗药性的产生，可能与疟原虫pfmdr1、pfcrt、pfatp6、tctp和cg10等基因突变有关［14～20］。

要获得更好的治疗效果，青蒿素必须与别的抗疟药物组成复方，进行联合治疗［21］。

各路科研人员相继合成了一系列青蒿素的衍生物。

双氢青蒿素(dihydroartemisinin)抗鼠疟比青蒿素高1倍。

蒿甲醚对疟原虫红内期裂殖体有杀灭作用。

抗疟作用比青蒿素强10～20倍。

毒性低，治疗恶性疟、间日疟和脑型疟都有良好效果。

蒿乙醚(artemotil)对红内期疟原虫有强大杀灭作用。

使用方便，可以口服。

青蒿琥酯(arteannuinum succinate)和蒿甲醚可以口服和注射，而双氢青蒿素则用于口服和栓剂。

青蒿琥酯还有治疗人类急性白血病作用。

还研制出复方双氢青蒿素和复方蒿甲醚。

蒿甲醚与本芴醇配伍，大大延缓了疟原虫抗药性产生。

1994年军事医学科学院与瑞士诺华公司合作，成功将复方蒿甲醚推向国际市场。

被WHO列入基本药物核心目录，世界上几乎所有受疟疾危害的国家将其列为首选药物。

4值得思考的几个问题
4.1中医药是一个伟大的宝库蕴藏着极其丰富的资源。

青蒿素除有抗疟作用外，还有抗血吸虫、抗肿瘤、抗风湿和免疫调节功能，有望用于红斑狼疮、类风湿和白血病的治疗，值得进一步发掘和继承［22］。

4.2应尽早着手下一代抗疟药的筛选疟原虫的变异在加速，对青蒿素的抗药性的基因变异也在加速。

应尽早着手筛选新一代抗疟药物。

人类与疟疾的斗争将是长期的任务。

4.3疟疾防治应采取综合性防治措施灭蚊防蚊、疫苗研制和抗疟药物筛选。

几管齐下，才能收到良好效果。

防治重点应放在药物预防和药物治疗上。

只有这样，才能事半功倍。

4.4青蒿素发明人青蒿素的发现到临床应用，凝聚了我国一大批科技工作者40多年的汗水和奉献。

参与青蒿素研制的科研人员先后有二、三千人之多，其中有些无名英雄已经作古。

大家都有贡献，有许多幕后英雄。

有人认为，屠呦呦一人得奖，显得不公平。

其实，这也不奇怪。

现代科学重大发现，都需要动员千军万马参与，都需要大协作精神、团队精神。

团队的主持，出主意的人，解决关键技术的人，责任最重，也应该是科研成果发明人、领奖者。

不可能人人都是发明人，人人得奖。

这好比在体育比赛场上，冠军永远只有一人。

4.5青蒿素项目未获得国家大奖原因青蒿素的发明，一直是我国引以自豪的科技成果，举世瞩目。

仅仅由于难以确定科研成果发明人，研发年代处于“文革”时期，青蒿素发明一直没有得到国家足够表彰和奖励，况且，我国有几年国家发明一等奖空缺，其中折射出来的问题值得深思，更值得科技管理层深思。

4.6关于知识产权问题青蒿素被许多非洲国家称为“东方神药”，但发明它的中国没有申报专利，没有知识产权，没有站到青蒿素产业链的高端。

这项由中国人发明的重要医药成果传遍世界各地，挽救了很多人生命，药物被西方各国制药企业竞相仿制，并抢先占领国际市场。

2007年1～9月，我国青蒿素制剂出口总额仅为4000万美元，只是全球抗疟药物总采购量的一个零头。

多数中国企业沦为跨国制药巨头的原料供应商，国际市场被一些外国大公司牢牢掌控。

知识资源外流，知识产权丧失，值得深思。

参考文献
［1］Klonis N,Crespo-Ortiz MP,Bottova I,et al.Artemisinin activity against plasmodium falciparum requires hemoglobin uptake and digestion［J］.Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(28):11405-10410.
［2］O Meara WP,Mangeni JN,Steketee R,et al.Changes in the burden of malaria in sub-Saharan Africa［J］.Lancet Infect Dis,2010,10(8):545-555.
［3］Ranson H,N guessan R,Lines J,et al.Pyrethroid resistance in African anopheline mosquitoes:what are the implications for malaria control［J］.Trends Parasitol,2011,27(2):91-98.
［4］屠呦呦，仉慕云，钟裕蓉，等.中药青蒿素化学成分的研究(Ⅰ)［J］.药学学报,1981,16(5):366-370.
［5］屠呦呦，仉慕云，钟裕蓉，等.中药青蒿素的化学成分和青蒿素衍生物的研究(简报)［J］.中药通报，1981,6(2):31.
［6］屠呦呦.青蒿素及青蒿素类药物［M］.北京:化学工业出版社，2009:33.
［7］李英，吴毓林.药物化学进展［M］.北京:化学工业出版社，2005:433-503.
［8］吴毓林.青蒿素-历史和现实的启示［J］.化学进展，2009,21(11):2365-2371.
［9］Charman SA,Arbe-Barnes S,Bathurst IC,et al.Synthetic ozonide candidate OZ439 offers new hope for a single-dose cure of uncomplicated malaria［J］.Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(11):4400-4405.
［10］Dondorp AM,Nosten F,Poravuth Y,et al.Artemisinin resistance in plasmodium falciparum malaria［J］.N Engl J Med,2009,361(5):455-467.
［11］李雪平.恶性疟原虫对青蒿素类药物抗药性的研究进展［J］.中国热带医学，2008，8(12):2250-2253.
［12］Teuscher F,Gatton ML,Chen N,et al.Artemisinin-induced dormancy in plasmodium falciparum:duration,recovery rates and implication in treatment failure ［J］.J Infect Dis,2010,202(9):1362-1368.
［13］Hunt P,Afonso A,Creasey A,et al.Gene encoding a deubiquitinating enzyme is mutated in artesunate-and chloroguine-resistant rodent malaria parasites ［J］.Mol Microbiol,2007,65(1):27-40.
［14］Menemedengue V,Sahnouni K,Basco L,et al.Molecular epidemiology of malaria in Cameroon,XXX sequence analysys of plasmodium falciparum ATPase 6,dihydrofolate reductase,and dihydropteroate synthase resistance markers in clinical isolates from children treated with an artesunate-sulfadoxine-pyrimethamine combination［J］.Am J Trop Med Hyg,2011,85(1):22-25.
［15］Deplaine G,Lavazec C,Bischoff E,et al.Artesunate tolerance in transgenic plasmodium falciparum parasites overexpressing a tryptophan-rich protein ［J］.Antimicrob Agents Chemother,2011,55(6):2576-2584.
［16］Pooley S,Fatih FA,Krishna S,et al.Artemisone uptake in plasmodium falciparum-infected erythrocytes［J］.Antimicrob Agents Chemother,2011,55(2):550-556.
［17］Saralamba S,Pan-Ngum W,Maude RJ,et al.Intrahost modeling of artemisinin resistance in plasmodium falciparum［J］.Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(1):397-402.
［18］Valderramos SG,Scanfeld D,Uhlemann AC,et al.Investigations into the role of the plasmodium falciparum SERCA(pfATP 6)L236E mutation in artemisinin action and resistance［J］.Antimicrob Agents Chemother,2010,54(9):3842-3852.
［19］Witkowski B,Lelievre J,Barragian MJ,et al.Increased tolerance to artemisinin in plasmodium falciparum is mediated by a quiescence mechanism ［J］.Antimicrob Agents Chemother,2010,54(5):1872-1877.
［20］Menegon M,Sannella AR,Majori G,et al.Detection of novel point mutations in the plasmodium falciparum ATPase 6 candidate gene for resistance to artemisinins［J］.Parasitol Internat,2008,57(2):233-235.
［21］Beec D,Sanchez CP,Stein WD,et al.Genetic predisposition favors the acquisition of stable artemisinin resistance in malaria parasites［J］.Antimicrob Agents Chemother,2011,55:50-55.
［22］O Neill PM,Barton VE,Ward SA.The molecular mechanism of action of artemisinin-the debate continues［J］.Molecules,2010,15(3):1705-1721.。