青蒿素及其衍生物的藥理作用和新劑型研究進(jìn)展

       青蒿素（Artemisinin）是從菊科植物黃花蒿葉中提取的含過(guò)氧化基團(tuán)結(jié)構(gòu)的倍半萜內(nèi)酯化合物。青蒿素的主要衍生物包括蒿甲醚（Artemethere）、蒿乙 醚（Arteether）、青蒿琥酯（Artesunate）、二氫青蒿素（Dihydro artemisinin）等。青蒿素類藥物主要以治療瘧疾為主，隨著研究的不斷深入，研究發(fā)現(xiàn)青蒿素類化合物還有許多其他作用，如抗腫瘤、抑菌殺蟲、解熱、抗炎、免疫調(diào)節(jié)等。

       1、抗瘧作用

       研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素類化合物發(fā)揮抗瘧活性的作用機(jī)制包括：①青蒿素在血紅蛋白Fe2+的催化下，發(fā)生過(guò)氧橋鍵斷裂，生成氧和碳自由基，這些自由基可以隨有機(jī)烷基化結(jié)合位點(diǎn)附近的氨基酸殘基，阻斷瘧原蟲的營(yíng)養(yǎng)吸收，同時(shí)迅速形成自噬泡將缺乏營(yíng)養(yǎng)而導(dǎo)致氨基酸饑餓的原蟲排出體外，發(fā)揮消滅瘧原蟲的作用；②在一定量Fe2+的催化作用下，青蒿素產(chǎn)生以碳為中心的自由基，被激活的青蒿素依靠其疏水骨架靶向作用于瘧原蟲鈣ATP蛋白6（PfATP6），引起瘧原蟲胞漿內(nèi)鈣離子濃度上升，發(fā)揮殺蟲抗瘧作用。③青蒿素類藥物對(duì)瘧原蟲配子體也具有殺滅作用，能夠抑制不同階段的配子體發(fā)育，快速殺死瘧原蟲的初期配子體，同時(shí)截?cái)辔闯墒炫渥芋w的發(fā)育。

       2、抑菌、殺蟲作用

       青蒿素類注射液對(duì)豬的多種血液寄生蟲病都具有良好的防治效果，特別是對(duì)豬附紅細(xì)胞體、豬弓形體、豬巴通氏體、豬錐蟲病等都有較好的治療作用，同時(shí)對(duì)雞的球蟲病等也有很好的療效。青蒿素及其衍生物可阻斷蟲體早期階段的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收代謝，造成氨基酸缺乏，最終導(dǎo)致蟲體的細(xì)胞膜受損而死亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素及其衍生物能有效抑制球蟲裂殖子微線基因相關(guān) mRNA 的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，從而達(dá)到減少球蟲數(shù)量的目的。此外，青蒿素類還能有效促進(jìn)機(jī)體內(nèi)淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，顯著增加血液中紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血紅蛋白數(shù)量。另有研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素可改變線粒體的膜電位，使其在細(xì)胞周期的G0/G1期停滯，最終導(dǎo)致杜氏利什曼原蟲前鞭毛體細(xì)胞死亡。

       3、解熱、 抗炎作用

       青蒿及其衍生物對(duì)緩解熱應(yīng)激也有積極效果。研究結(jié)果顯示，與處于熱應(yīng)激環(huán)境中相比，當(dāng)飼糧中添加酶解青蒿后可以顯著提高肉雞對(duì)飼料中粗脂肪、粗蛋白和有機(jī)物的表觀利用率，使腸道中酶活性增加，對(duì)緩解雞熱應(yīng)激有積極的效果。在肉雞飼糧中添加酶解青蒿可以緩解熱應(yīng)激引起的血液 pH 值升高、生產(chǎn)性能下降及血清中皮質(zhì)酮、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶升高，并且可以通過(guò)提高血清和肝 臟抗氧化酶活性及調(diào)節(jié)相關(guān)mRNA 表達(dá)水平發(fā)揮增強(qiáng)抗氧化能力及緩解熱應(yīng)激的作用。有學(xué)者研究并比較了青蒿素和二氫青蒿素的抗炎作用及其分子機(jī)制：二氫青蒿素通過(guò)下調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）蛋白表達(dá)，抑制巨噬細(xì)胞釋放炎癥因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和炎癥介質(zhì) NO 而發(fā)揮抗炎活性；而青蒿素可能通過(guò)代謝為二氫青蒿素而發(fā)揮抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)青蒿素可通過(guò)調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮抗炎作用。

       4、抗腫瘤作用

       目前普遍認(rèn)為青蒿素類化合物能夠發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制為：①抑制新生血管生成；②誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；③阻滯細(xì)胞周期；④Fe2+介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用；⑤與致癌基因和抑癌基因相關(guān)；⑥作用于特殊靶蛋白；⑦對(duì)抗多藥耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素衍生物可在體外抑制宮頸癌 HeLa細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡，其作用機(jī)制分別與下調(diào)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（ERK1/2）蛋白磷酸化水平和上調(diào)p38 蛋白磷酸化水平有關(guān)。雙氫青蒿素能抑制人膠質(zhì)瘤 U251 細(xì)胞增殖的機(jī)制與其抑制 Wnt/β-catenin 通路，從而抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT）進(jìn)程有關(guān)。抑制胰 腺癌 JF-305 細(xì)胞增殖的作用機(jī)制可能與其升高 JF-305 細(xì)胞中活性氧（ROS）的水平引起的線粒體凋亡途徑有關(guān)。青蒿琥酯誘導(dǎo)人胃癌 HGC27 細(xì)胞凋亡可能與抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路活化有關(guān)。

       5、免疫調(diào)節(jié)作用

       研究結(jié)果表明，青蒿素及其衍生物不僅能夠直接作用于T淋巴細(xì)胞，而且能顯著抑制T 淋巴細(xì)胞絲裂原 ConA 誘導(dǎo)的小鼠脾 臟淋巴細(xì)胞的增殖。青蒿素的衍生物青蒿琥酯可通過(guò)降低大鼠腦水腫指數(shù)和血腦屏障通透性，阻礙內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接蛋白 Occludin 和 ZO-1 蛋白表達(dá)的下調(diào)，同時(shí)減輕蛛網(wǎng)膜下出血后模型大鼠早期腦組織損傷，提高神經(jīng)功能。研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素對(duì)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性重癥肌無(wú)力（EAMG）大鼠具有免疫調(diào)節(jié)作用，其機(jī)制與其通過(guò)直接或間接降低血清R97-116 抗體水平、抑制淋巴結(jié)單個(gè)核細(xì)胞分泌 γ干擾素（IFN-γ）和IL-17促炎性因子有關(guān)。青蒿素能明顯抑制刀豆蛋白 A（ConA）誘導(dǎo)的 T 淋巴細(xì)胞增殖，減輕 IV 型或遲發(fā)型超敏反應(yīng)（DTH）模型小鼠免疫器官的臟器指數(shù)，減輕耳腫脹度，推測(cè)青蒿素是通過(guò)下調(diào)機(jī)體細(xì)胞免疫應(yīng)答發(fā)揮免疫抑制作用。此外，青蒿素及其衍生物對(duì)系統(tǒng)性紅斑狼瘡具有較好的療效，研究發(fā)現(xiàn)雙氫青蒿素通過(guò)上調(diào)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNMT1）表達(dá)和下調(diào) Gadd45a 表達(dá)，升高系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）小鼠 CD4+ T細(xì)胞基因組 DNA 甲基化水平，從而減少自身免疫抗體產(chǎn)生，進(jìn)而發(fā)揮治療 SLE 的作用。

       雖然青蒿素類藥物抗瘧作用突出且具其他藥理功能，但在臨床上，青蒿素類藥物大多存在溶解度差、生物利用度低、首過(guò)效應(yīng)高、瘧原蟲復(fù)燃率高、給藥頻繁等問(wèn)題，因此，青蒿素類藥物的劑型研究成為當(dāng)前熱點(diǎn)。隨著制藥科技的發(fā)展，很多新技術(shù)運(yùn)用到青蒿素及其衍生物的制劑中來(lái)，為青蒿素多方面的治療作用提供了可能的途徑，如納米制劑、固體分散體、包合物、微乳、經(jīng)皮給藥制劑等。

       1、納米制劑

       納米給藥系統(tǒng)為一系列粒徑在納米級(jí)的新型微小給藥系統(tǒng)的統(tǒng)稱，根據(jù)納米顆粒分散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其性質(zhì)的特殊性，納米給藥系統(tǒng)主要有納米粒、脂質(zhì)體、納米乳、聚合物膠束、納米混懸劑等。該系統(tǒng)具有良好的腫瘤靶向性，較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，易被細(xì)胞攝取，可控制藥物釋放以及改善藥物溶解度，增加藥物穩(wěn)定性等特點(diǎn)。①納米乳 (nano emulsion) 是由表面活性劑、助表面活性劑、油相、水相組成的一種穩(wěn)定透明的膠體分散系統(tǒng)，其粒徑在10～100 nm之間。有學(xué)者在研究用青蒿琥酯治療牛、羊泰勒焦蟲病及雙芽焦蟲病時(shí)，乳化劑選擇聚山梨醇酯-80，助表面活性劑選擇正丁醇，油酸乙酯為油相制備青蒿琥酯納米乳注射劑。解決了青蒿琥酯在水中的溶解度不大、口服不能避免肝 臟的首過(guò)效應(yīng)、市售青蒿琥酯鈉鹽放置不穩(wěn)定、臨床使用不方便的問(wèn)題。②納米粒（nanopartilcles，NP）由天然或合成高分子材料制成，是一種粒徑介于1～100nm固態(tài)膠體粒子，包括納米球（Nanospheres）和納米囊（Nanocapsules）?；钚越M分（藥物、生物活性材料等）溶解、包裹于粒子內(nèi)部，或者吸附、附著于粒子表面。利用改良自乳化/溶劑擴(kuò)散法將青蒿琥酯制成適用于人體可生物降解的納米粒，并將腫瘤細(xì)胞表面特異性的可識(shí)別配體 Tf 結(jié)合在載藥納米載體上，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織（細(xì)胞）的靶向治療，動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明該新型納米制劑具有血液及骨髓的靶向性。采用初生態(tài)微晶法制備了載有蒿甲醚的納米膠囊，能解決蒿甲醚不溶于水、代謝快及利用率低的缺點(diǎn)，可顯著提高藥效。③納米脂質(zhì)體。納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體 (nanostructured lipid carrier，NLC) 是以一定比例的液態(tài)油或其他不同的脂質(zhì) (如卵磷脂、甘油三酯等 )為載體，將藥物包裹于類脂核中的固態(tài)膠體給藥體系，粒徑在50～1000nm之間的一種新型納米給藥系統(tǒng)。有學(xué)者采用動(dòng)物腫瘤膜型研究雙氫青蒿素納米脂質(zhì)載體與雙氫青蒿素混懸液對(duì)肝癌瘤株的抑制作用，證實(shí)雙氫青蒿素納米脂質(zhì)載體較普通混懸液對(duì)白血病細(xì)胞 K562及膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87具有更強(qiáng)的增殖抑制作用，為開(kāi)發(fā)高效低毒的雙氫青蒿素抗癌藥物提供依據(jù)。利用青蒿琥酯納米脂質(zhì)體干預(yù)血管內(nèi)皮 生長(zhǎng)因子 (VEGF) 及血管內(nèi)皮 細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2(VEGFR2) 在HepG2 中的表達(dá)，證明青蒿琥酯納米脂質(zhì)體能夠抑制腫瘤血管的生成達(dá)到抗腫瘤作用，且作用強(qiáng)于青蒿琥酯原料藥，有應(yīng)用于肝癌治療的潛在價(jià)值。

       2、固體分散體

       固體分散體是指藥物高度分散在適宜的載體材料中類似于液體系統(tǒng)形成的一種固態(tài)物質(zhì)。固體分散體使得藥物以無(wú)定型太、微晶態(tài)、分子分散態(tài)或膠體分散態(tài)存在，分散度很大，當(dāng)與胃腸中液體接觸后，溶出速度加快，藥物的吸收加快，生物利用度提高。根據(jù)載體性質(zhì)的不同和釋藥特點(diǎn)的不同，固體分散體又分為速釋型固體分散體、緩控釋型固體分散體和腸溶型固體分散體。①速釋型固體分散體是利用親水性載體材料制備的固體分散體。藥物在載體材料中高度分散，由于載體材料的親水性，藥物具有良好的潤(rùn)濕性，使藥物達(dá)到快速釋放，提高了藥物的溶解度、加快藥物溶出速率，提高了藥物的生物利用度。這對(duì)于難溶性藥物而言，是解決溶出問(wèn)題非常好的方案，例如有學(xué)者將低水溶性藥物雙氫青蒿素用聚乙烯吡咯烷酮作為載體制備成固體分散體，用X射線衍射（XRD）和差示掃描熱量法（DSC）進(jìn)行了對(duì)比檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)雙氫青蒿素以非晶體復(fù)合體存在，并且溶解度比原料藥增加了50倍，生物活性明顯提高。②緩控釋型固體分散體是以水不溶性或脂溶性載體制備的固體分散體。這種體系可以看作是溶解擴(kuò)散體系。③腸溶型固體分散體是利用腸溶性載體制成便于腸道釋放的固體分散體，由于載體材料溶解的特殊pH 條件，使得結(jié)腸靶向釋藥型固體分散體可在胃和小腸不釋放或較少釋放，到達(dá)結(jié)腸才快速釋藥。

       3、環(huán)糊精包合物

       環(huán)糊精包合物是將藥物分子作為砌塊進(jìn)入環(huán)糊精超分子體系，構(gòu)建出的有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和特殊功能的組裝體，從而使難溶性藥物被環(huán)糊精包合后，增強(qiáng)在水中的溶解度和穩(wěn)定性，從而改善藥物的生物利用度。采用蒸發(fā)沉淀法分別制得了青蒿素納米粒以及青蒿素 β-環(huán)糊精包合物，兩者均能顯著提高青蒿素的溶解度以及溶出速率。有學(xué)者合成青蒿琥酯-環(huán)糊精的鍵接前藥，采用MTT法進(jìn)行細(xì)胞活性測(cè)定，證明該系列新化合物具有良好的抗結(jié)直腸癌活性，且具有一定靶向性。

       4、經(jīng)皮給藥制劑

       經(jīng)皮給藥制劑是指將藥物制備成經(jīng)皮膚給藥的制劑，目前有軟膏劑和壓敏膠貼片兩種。這種制劑能使藥物迅速穿透皮膚，進(jìn)入血液循環(huán)而起全身治療作用，避免了肝 臟的"首過(guò)效應(yīng)"和胃腸道的破壞。有學(xué)者制備了蒿甲醚可溶解微針透皮貼片，與肌內(nèi)注射相比，生物利用度相近的情況下，血藥濃度更加平穩(wěn)，開(kāi)發(fā)出具有緩釋效果的抗瘧新劑型。

       參考資料：

       [1]李海波,秦大鵬,葛雯,王振中,曹亮,肖偉,于洋,姚新生.青蒿化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].中草藥,2019,50(14):3461-3470.

       [2]張文飛,管武太,陳芳,張世海,鄧躍林,史合群,許國(guó)煥.青蒿素及其衍生物在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè),2019,40(15):22-27.DOI:10.13302/j.cnki.fi.2019.15.004.

       [3]李文婷,張國(guó)麗,張銳武,段國(guó)蕾,楊兆祥.青蒿素類藥物新劑型研究進(jìn)展[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技,2019,30(12):299-300.

       作者簡(jiǎn)介：小米蟲，藥品質(zhì)量研究工作者，長(zhǎng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗(yàn)證工作，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗(yàn)分析及分析方法驗(yàn)證