章基于前藥原理的藥物設(shè)計(jì)

1、第六章 基于前藥原理的藥物設(shè)計(jì)吸收差代謝快半衰期短 毒性大其它問(wèn)題第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理Timolol噻嗎洛爾治療青光眼 脂溶性差，角膜通透性差第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理Epinephrine腎上腺素治療青光眼極性大，容易被代謝第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理Fluorouracil5-氟尿嘧啶抗癌藥半衰期短，20min第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理Piroxicam吡羅昔康抗炎鎮(zhèn)痛胃腸道副反應(yīng)大第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理Chloramphenicol氯霉素味苦第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理5-氨基水楊酸治療潰瘍性結(jié)腸炎在小腸幾乎完全吸收第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理前藥原理(principles of p

2、rodrug)：用化學(xué)方法把具有生物活性的藥物轉(zhuǎn)變?yōu)轶w外無(wú)活性的衍生物（前藥），后者在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用而釋放出原藥并發(fā)揮藥效。前藥(前體藥物，prodrug)：體外活性較小或無(wú)活性，在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用而釋放出原藥（母藥）并發(fā)揮藥效的化合物。載體前藥：將原藥分子與載體暫時(shí)連接（載體部分常具有親酯性），在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用而釋放出原藥（母藥）并發(fā)揮藥效的化合物。第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理前藥設(shè)計(jì)的一般原則： 1. 原藥分子與載體一般以共價(jià)鍵連接，在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶反應(yīng)而裂解，定量快速地轉(zhuǎn)化為原藥。 2. 前藥本身無(wú)生理活性或活性很低。 3. 載體分子無(wú)毒性或無(wú)生理活性。

3、第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理原藥分子與載體的連接方式原藥中的官能團(tuán)：羧基羥基氨基醛基酮基前藥：酯酰胺亞胺半縮醛（縮醛）縮酮載體前藥舉例OHTimolol 噻嗎洛爾由于脂溶性差，治療青光眼的角膜通透性差Timolol butyrate噻嗎洛爾丁酸酯載體前藥舉例t-C4H9OCOt-C4H9OCODipivefrine地匹福林活性增大20倍Epinephrine腎上腺素治療青光眼吸收差，代謝快HOHO載體前藥舉例呋喃氟尿嘧啶（替加氟）毒性下降36倍，半衰期5hH載體前藥舉例OHPiroxicam吡羅昔康Cinnoxicam辛諾昔康胃腸道副反應(yīng)小載體前藥舉例Chloramphenicol氯霉素Chlo

4、ramphenicol palmitate無(wú)味氯霉素OH載體前藥舉例5-氨基水楊酸甘氨酸酯在小腸難吸收，到結(jié)腸水解OH5-氨基水楊酸治療潰瘍性結(jié)腸炎載體前藥舉例（芍藥苷）載體前藥舉例（芍藥苷前藥）載體前藥舉例（芍藥苷前藥）雙前藥雙前藥（前藥的前藥、前-前藥, double prodrug, pro-prodrug）：體外活性較小或無(wú)活性，在體內(nèi)需要經(jīng)過(guò)兩步酶或非酶作用而釋放出原藥并發(fā)揮藥效的化合物。生物前體藥物（bioprecursor）：體外活性較小或無(wú)活性，在體內(nèi)經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化后才發(fā)揮藥效的化合物。第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理生物前體藥物（bioprecursor）：體外活性較小或無(wú)活性，在體

5、內(nèi)經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化后才發(fā)揮藥效的化合物。第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理載體前藥：將原藥分子與載體暫時(shí)連接（載體部分常具有親酯性），在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用而釋放出原藥（母藥）并發(fā)揮藥效的化合物。第一節(jié) 前藥設(shè)計(jì)的基本原理特點(diǎn)載體前藥生物前體藥物組成原藥+載體原藥親酯性變化較大變化較小原藥活性大小或無(wú)活化反應(yīng)水解氧化、還原或其它反應(yīng)催化作用酶或非酶酶生物前體藥物舉例氯沙坦，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶受體拮抗劑O生物前體藥物舉例氯沙坦，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶受體拮抗劑活性顯著增強(qiáng)，選擇性提高OOH COOH生物前體藥物舉例舒林酸，抗炎藥,本身無(wú)活性H呈現(xiàn)抗炎活性第二節(jié) 軟藥藥物毒性的來(lái)源：1. 藥物本身 2. 藥物代謝物第二

6、節(jié) 軟藥軟藥(soft drug)：本身具有治療作用的化學(xué)實(shí)體，能在體內(nèi)完成治療作用后，經(jīng)預(yù)定的可控制的代謝作用，經(jīng)一步簡(jiǎn)單反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)活性、無(wú)毒性的化合物。硬藥（hard drug): 不受任何酶攻擊的有效藥物。第二節(jié) 軟藥一、軟類(lèi)似物：與已知有效藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，但分子中存在特定易代謝結(jié)構(gòu)部分的軟藥。 設(shè)計(jì)方法：在已知有效藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入易代謝的基團(tuán)。 先導(dǎo)化合物：指已知化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性，并以其結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)更好性能新藥的化合物。一、軟類(lèi)似物軟類(lèi)似物設(shè)計(jì)一般原則： 1. 與先導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)相似 2. 易代謝部分處于分子的非關(guān)鍵部位，對(duì)藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)、親和力和活性影響小。 3

7、. 雖然易代謝部分能被酶水解，但分子骨架穩(wěn)定。 4. 易代謝部分的代謝是藥物失活的唯一或主要途徑。 5. 代謝過(guò)程中不產(chǎn)生高度反應(yīng)活性的中間體，代謝產(chǎn)物無(wú)毒、低毒或沒(méi)有明顯的生物活性。一、軟類(lèi)似物西吡氯銨，抗菌活性高，毒性大毒性下降40倍二、活化軟藥活化軟藥：在已知的無(wú)毒或無(wú)活性的化合物中引入活性基團(tuán)所得到的軟藥，該活性基團(tuán)能夠在體內(nèi)發(fā)揮藥理作用后離去而回復(fù)到原來(lái)的化合物或進(jìn)一步分解成其它無(wú)毒產(chǎn)物。 設(shè)計(jì)方法：在已知的無(wú)毒或無(wú)活性的化合物中引入活性基團(tuán)。二、活化軟藥無(wú)活性1腎上腺素受體拮抗劑三、活性代謝物軟藥有些藥物的代謝產(chǎn)物比較復(fù)雜：1. 多級(jí)代謝2. 代謝產(chǎn)物有較大活性（藥理活性或/和毒性

8、） 問(wèn)題：安全可控？三、活性代謝物軟藥無(wú)活性受體拮抗劑，有活性有活性有活性三、活性代謝物軟藥無(wú)活性受體拮抗劑，有活性有活性有活性選作活性代謝物軟藥三、活性代謝物軟藥活性代謝物軟藥：最接近無(wú)活性最終代謝物的有活性中間代謝物作為軟藥。四、無(wú)活性代謝物軟藥潑尼松龍酸，無(wú)活性潑尼松龍，有活性無(wú)活性四、無(wú)活性代謝物軟藥潑尼松龍酸，無(wú)活性潑尼松龍，有活性無(wú)活性四、無(wú)活性代謝物軟藥潑尼松龍酸，無(wú)活性潑尼松龍，有活性無(wú)活性四、無(wú)活性代謝物軟藥潑尼松龍酸，無(wú)活性潑尼松龍，有活性有活性氯替潑諾，治療指數(shù)比氫化可的松提高20倍四、無(wú)活性代謝物軟藥無(wú)活性代謝物軟藥：以已知無(wú)活性的代謝物為先導(dǎo)化合物，經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾得到有活

9、性的化合物。該化合物在體內(nèi)發(fā)揮藥理作用后代謝為結(jié)構(gòu)修飾前的無(wú)活性代謝物。這樣的化合物稱(chēng)為無(wú)活性代謝物軟藥。 設(shè)計(jì)方法：以已知無(wú)活性的代謝物為先導(dǎo)化合物，經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾得到有活性的化合物。五、前體軟藥前體軟藥：本身沒(méi)有活性，體內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后變成有活性的化合物，發(fā)揮藥理作用后代謝為無(wú)活性、無(wú)毒性的化合物。五、前體軟藥軟類(lèi)似物原藥毒性大接入易代謝片段活化軟藥原藥活性小接入活性片段活性代謝物中間代謝物有活性最接近最終代謝物的有活性中間代謝物無(wú)活性代謝物最終代謝物無(wú)活性結(jié)構(gòu)修飾成有活性前體軟藥前體藥物無(wú)活性母藥有活性共性：最終代謝物無(wú)活性孿藥 （twin drugs)：兩個(gè)相同或不同的藥物通過(guò)共價(jià)鍵連接所形

10、成的新分子。同孿藥：由兩個(gè)相同藥效基團(tuán)或藥效結(jié)構(gòu)單位結(jié) 合而成的孿藥。異孿藥：由兩個(gè)不同藥效基團(tuán)或藥效結(jié)構(gòu)單位結(jié) 合而成的孿藥。第三節(jié) 孿藥一、同孿藥膽堿酯酶抑制劑活性提高1000倍硝苯地平，鈣通道抑制劑活性提高10倍有些受點(diǎn)是對(duì)稱(chēng)的二倍體結(jié)構(gòu)協(xié)同前藥：為了兼容兩種藥物的性質(zhì)、強(qiáng)化藥理作用、減少各自的毒副作用，或使兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各自的藥理作用，協(xié)同完成治療過(guò)程，將兩種藥物的結(jié)構(gòu)拼合在同一分子內(nèi)，或?qū)烧叩乃幮Щ鶊F(tuán)兼容于同一分子中所形成的前藥。二、異孿藥拼合原理（principles of hybridization)：將兩種藥物的結(jié)構(gòu)拼合在同一分子內(nèi)，或?qū)烧叩乃幮Щ鶊F(tuán)兼容于同一分子中，使

11、兼容兩者的性質(zhì)、強(qiáng)化藥理作用、減少各自的毒副作用，或使兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各自的藥理作用，協(xié)同完成治療過(guò)程。二、異孿藥Acetylsalicylic acid乙酰水楊酸aspirin阿司匹林解熱鎮(zhèn)痛藥對(duì)胃粘膜有刺激性,長(zhǎng)期使用可引起潰瘍。異孿藥舉例acetaminophen對(duì)乙酰氨基酚paracetamol撲熱息痛解熱鎮(zhèn)痛藥長(zhǎng)期使用可導(dǎo)致腎臟毒性異孿藥舉例benorilate撲炎痛（貝諾酯）兩者的毒副作用都降低異孿藥舉例Nicotinic acid煙酸抑制脂肪組織中的脂水解 副作用：潮紅和肝毒性異孿藥舉例Inositol肌醇促進(jìn)脂肪代謝異孿藥舉例Inositol nicotinate肌醇煙酸酯避

12、免了煙酸的副作用異孿藥舉例第四節(jié) 靶向抗癌前藥的設(shè)計(jì) 靶向給藥系統(tǒng)(Target-oriented drug delivery systems)，是指借助載體、配體或抗體將藥物通過(guò)局部給藥、胃腸道給藥或全身血液循環(huán)而選擇性地濃集于靶組織、靶器官、靶細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)的制劑。第四節(jié) 靶向抗癌前藥的設(shè)計(jì)第四節(jié) 靶向前藥藥物靶向傳遞方式： 顆粒藥物傳遞系統(tǒng) 大分子藥物傳遞系統(tǒng) 第四節(jié) 靶向前藥 顆粒藥物傳遞系統(tǒng)： 藥物分子摻入或包裹在載體（微粒、納米粒、脂質(zhì)體、膠團(tuán)等）基質(zhì)內(nèi)，利用這些載體具有傾向于特定組織（肝和脾中的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)）分布的特征而實(shí)現(xiàn)靶向給藥。第四節(jié) 靶向前藥 顆粒藥物傳遞系統(tǒng)： 藥物分子摻

13、入或包裹在載體（微粒、納米粒、脂質(zhì)體、膠團(tuán)等）基質(zhì)內(nèi)，利用這些載體具有傾向于特定組織（肝和脾中的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)）分布的特征而實(shí)現(xiàn)靶向給藥。1990年， 第一個(gè)上市的脂質(zhì)體注射型藥物：“AmBisome” (兩性霉素B脂質(zhì)體) 兩性霉素B是一種多烯類(lèi)廣譜抗真菌抗生素，是目前臨床上治療全身性隱球菌、曲霉菌等真菌感染的一種有效的藥物，但該藥在治療劑量下存在比較嚴(yán)重的毒副作用，特別是容易引起急性腎毒性。限制了它在臨床上的使用。兩性霉素B制成脂質(zhì)體后，具有被動(dòng)靶向性，主要聚集于網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，大大降低腎毒性，但保存其顯著的體內(nèi)外抗真菌活性。 復(fù)方氟脲嘧啶脂質(zhì)體口服液、注射液 氟脲嘧啶是細(xì)胞S期的周期特異性藥

14、物，可干擾DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成，使癌細(xì)胞不能生長(zhǎng)。但氟脲嘧啶的毒性較大，主要為腸胃道反應(yīng)及骨髓抑制，常因出現(xiàn)嚴(yán)重的毒副反應(yīng)而被迫停藥。氟脲嘧啶脂質(zhì)體比氟脲嘧啶水溶液，在各肝器組織中的分布量明顯提高，尤其在瘤體中分布量提高更多，提高抗癌療效，明顯減輕毒副作用。 磷 脂 分子中同時(shí)具有親水和親油基團(tuán)的兩性物質(zhì)。1024個(gè)碳原子, 06個(gè)雙鍵脂質(zhì)體（Liposomes）脂質(zhì)體：磷脂在水中自發(fā)而形成的具有單層或多層結(jié)構(gòu)的封閉的微型囊泡。內(nèi)水相磷脂雙分子層水溶性藥物脂溶性藥物第四節(jié) 靶向前藥大分子藥物傳遞系統(tǒng)： 藥物與大分子偶聯(lián)，形成“大分子前藥”，利用大分子的識(shí)別作用，到達(dá)靶部位，在靶部位藥物

15、與大分子分離，發(fā)揮治療作用。第四節(jié) 靶向前藥靶向給藥系統(tǒng)分類(lèi)（靶向原理）： 1. 被動(dòng)靶向 2. 主動(dòng)靶向 3. 物理化學(xué)靶向 第四節(jié) 靶向前藥被動(dòng)靶向： 指顆粒給藥系統(tǒng)具有傾向于特定組織分布的特征。如脂質(zhì)體靜脈注射主要分布于肝和脾中的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。（網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)靶向） 例：阿霉素脂質(zhì)體在小鼠靜脈注射后，在肝脾中濃度是游離藥物對(duì)照組的10倍，很少進(jìn)入心肌和神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)肝脾惡性腫瘤的治療具有重大意義。 第四節(jié) 靶向前藥被動(dòng)靶向： 實(shí)質(zhì)性腫瘤、炎癥組織、高血壓血管損傷部位等的毛細(xì)血管的通透性比正常血管高，脂質(zhì)體比游離藥物更容易聚集在這些部位。（腫瘤靶向） 阿糖胞苷脂質(zhì)體16小時(shí)后在肝中的濃度比游離

16、藥物高68倍。第四節(jié) 靶向前藥被動(dòng)靶向： 實(shí)質(zhì)性腫瘤、炎癥組織、高血壓血管損傷部位等的毛細(xì)血管的通透性比正常血管高，脂質(zhì)體比游離藥物更容易聚集在這些部位。（腫瘤靶向） 甲氨蝶呤的脂質(zhì)體給小鼠性靜脈注射后，被巨噬細(xì)胞天噬速度快，6小時(shí)后在肝、脾、腎、腸、肺等組織中的濃度比游藥物高20倍。 第四節(jié) 靶向前藥被動(dòng)靶向： 實(shí)質(zhì)性腫瘤、炎癥組織、高血壓血管損傷部位等的毛細(xì)血管的通透性比正常血管高，脂質(zhì)體比游離藥物更容易聚集在這些部位。（腫瘤靶向） 用阿霉素脂質(zhì)體治療大鼠腦瘤，脂質(zhì)體能促進(jìn)阿霉素進(jìn)入腫瘤，而水溶性的阿霉素難以透過(guò)細(xì)胞膜。第四節(jié) 靶向前藥主動(dòng)靶向： 應(yīng)用修飾、嫁接等技術(shù)，將能夠特異性識(shí)別特定

17、靶細(xì)胞的配體（糖、多肽、單克隆抗體等）接到藥物或載體上，使藥物能夠定向地輸送到病變部位。第四節(jié) 靶向前藥半乳糖受體： 肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞表面，能專(zhuān)一識(shí)別半乳糖殘基和N-乙酰半乳糖殘基并與之結(jié)合，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到肝細(xì)胞內(nèi)的溶酶體進(jìn)行代謝，釋放出負(fù)載藥物。肝靶向的主要介導(dǎo)系統(tǒng)。以半乳糖修飾的阿霉素脂質(zhì)體對(duì)肝癌細(xì)胞的殺傷作用是未修飾的脂質(zhì)體的24倍第四節(jié) 靶向前藥甘露糖受體： 主要在肝Kupffer細(xì)胞，能識(shí)別甘露糖、巖藻糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺殘基并與之結(jié)合，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到肝細(xì)胞內(nèi)，在酸性環(huán)境中釋放出負(fù)載藥物。肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞靶向的主要介導(dǎo)系統(tǒng)。第四節(jié) 靶向前藥低密度脂蛋白受體： 低密度脂蛋白受體在某些腫瘤（如肝癌

18、、胃癌、白血病、子宮癌等）細(xì)胞膜表面的數(shù)量和活性比正常細(xì)胞高20倍以上。 可以用低密度脂蛋白負(fù)載抗腫瘤藥物。第四節(jié) 靶向前藥腫瘤細(xì)胞表面相關(guān)性抗原（已發(fā)現(xiàn)100多種）： 以胃癌細(xì)胞M85為靶細(xì)胞，在絲裂霉素C脂質(zhì)體上結(jié)合鼠抗胃癌細(xì)胞表面抗原的單克隆抗體3G，其抑制胃癌細(xì)胞M85活性比相同劑量的游離絲裂霉素C提高4倍。第四節(jié) 靶向前藥腫瘤細(xì)胞表面相關(guān)性抗原（已發(fā)現(xiàn)100多種）： 多柔比星與抗大鼠乳腺腫瘤SP4細(xì)胞表面抗原的單克隆抗體偶聯(lián)，抑制大鼠乳腺癌細(xì)胞增殖作用只需游離藥物的1/25。第四節(jié) 靶向前藥腫瘤細(xì)胞表面相關(guān)性抗原（已發(fā)現(xiàn)100多種）： 柔紅霉素與抗CEA（癌胚抗原）單克隆抗體偶聯(lián)，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞是游離藥物的16倍。第四節(jié) 靶向前藥物理化學(xué)靶向： 在載體上摻入或選用能夠響應(yīng)外界環(huán)境變化的材料，當(dāng)載體所處的環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)將藥物傳輸?shù)教囟ǖ牟课?。第四?jié) 靶向前藥物理化學(xué)靶向： 如溫敏靶向、pH敏感靶向是分別選用能夠響應(yīng)溫度和環(huán)境pH變化的材料，磁性靶向制劑則是應(yīng)用磁性材