尤启东《药物化学》讲义

尤启东《药物化学》讲义 第1节 药物的名称 药物可分为非专有名和商标名两大类，学术性期刊上都用非专有名，但医生处方往往用商标名为多。非专有名源自化学名（1）非专有名(Nonproprietary name)或称通用名称(Genetic name)。1953年世界卫生组织WHO公布国际非专有药名(International nonproprietary names for pharmaceutical substances)，简称INN的命名原则： (1) 发音拼法清晰明了，名词不宜太长 (2) 同属一类药理作用的相似药物，适当表明其关系 (3) 应避免可能给患者有关解剖学.生理学.病理学.治疗学的暗示 举例如下 2－Chloro－10-(3-dimethylaminopropyl) phenothiazine 取部分字母成为Chlorpromazine氯丙嗪，治疗精神病 1-Hydrrazinophthalazine 取部分字母成为 Hydralazine 肼屈嗪(过去译为肼苯哒嗪)，降低血压 3,4-dihydroxyphenylalanine取名Dopa 多巴，治疗震颤麻痹症 5-(4-Chloropheyl)-6-ethyl-2,4-pyrimidinediamine称Pyrimethamine乙胺嘧啶，治疗疟疾 药理作用相似药物 Cimetidine 西咪替丁 Ranitidine 雷尼替丁 Famotidine 法莫替丁 局部麻醉药 Cocaine 可卡因 Procaine 普鲁卡因 Lidocaine 利多卡因 头孢类抗生素 Cefaclor 头孢龙罗 Cefradine 头孢柱定 Ceftizoxime 头孢唑肟 商标名称 各公司注册商标的名称，不能冒用 非专有名称 译 名 商标名称 Pyrimethamine 乙胺嘧啶 Daraprim Chlorpromazine 氯丙嗪 Prozil Chloramphenicol 氯霉素 Chlormycetin Hydralazine 肼屈嗪 Apresoline Methadone 美沙酮 Dolophine 中文译名要求贯彻药政条理，名称要简洁.明确.科学.不准用代号，可以音译，也可意译，也可音意合译。若外文名称音节较少，结构较复杂，尽量音译。 Cortisone 可的松 Lidocaine 利多卡因 Morphine 吗啡 Dexamethasone 地塞米松 Dopa 多巴 若外文名称显示化学基团，对照译简短，化学名称意译 Proglumide 丙谷胺 Pyrimethamine 乙胺嘧啶 若外文名称音译较简明，用音译 Spironolactone 螺内酯（利尿） Anethol trithone 菌三流（利胆） Guanethidine 胍乙啶（降压） 外文名称显示部分结构，用意音结合 Dopamine 多巴胺 Phenytoin 苯妥因（治癫痫） Chlorpromazine 氯丙嗪 相似药理作用的药物，其译名也应表示关系 例如青霉素类字尾都用西林 carfecillin卡非西林 hetacillin海地西林 mezlocillin美洛西林 译名应避免暗示治疗用途，例如消炎镇痛药 acetaminophen扑热息痛 应称醋氨酚 benoxylate扑热痛 benzydamine炎痛静 应称苄达明 indomethasine消炎痛 应称吲哚美辛 β受体阻滞剂原译名 propranolol心得安 alprenolol心得舒 practolol心得宁 oxprenolol心得平 pindolol心得静 近年国外发展的系列药物增多，很难一一意译，药典委员会主张译音 propranolol普萘洛尔 alprenolol阿普洛尔 practolol普托洛尔 pindolol吲哚洛尔 oxprenolol氧烯洛尔 acebutolol醋丁洛尔 atenolol阿替洛尔 metoprolol美托洛尔 nadolol纳多洛尔 timolol噻吗洛尔 原来已有意译的药名也统一为系列名称 ampicillin原译氨苄青霉素，现译氨苄西林 oxacillin原译苯唑青霉素，现译苯唑西林 cimetidine原译甲氰咪胍，现译西咪替丁 第二节 酶反应与酶抑制剂 2．1 酶反应 酶是生物体内化学反应的催化剂，象细菌这样简单的生物，细胞内大约有3000种酶，分别催化3000种不同化学变化。 在生命活动中，有时在瞬间要消耗巨大能量。动物在原野奔腾追逐，禽鸟在高空展翅翱翔，伴随着肌肉迅速收缩，需要代谢反应迅速进行，将储存的能量高速释放，酶在这里起提高反应速率的催化作用。如果没有酶的帮助，我们一次进餐得化上50年的时间才能消化完毕，而在酶的帮助下，要不了几个小时，肚子又饿了。糖或脂肪氧化会产生能量，把糖或脂肪放在空气里燃烧，氧化作用很快完成，热量一下释放出来。这样的反应如果在体内进行，放热产生高温，会损伤机体。因此，在生命活动中，氧化作用必须缓慢进行，以便最有效地利用能量；同时热量必须温和地放出，以便长期保持一定的体温。所以代谢分解必须和燃烧有所不同，代谢分解每步反应由不同的酶催化。我们摄取食物后消化，由一系列酶催化分解，酶由体内各个部分分泌。唾液和胰腺分泌淀粉酶，化解淀粉；胃分泌蛋白酶；肠分泌蛋白酶和糜蛋白酶，水解蛋白质。肠还释放脂酶，水解脂肪，于是食物从大分子分级分解成小分子。当食物变成单糖，氨基酸，脂酸后，便在肠壁吸收，渗入到血流，运输到各种组织。 当食物代谢分解释放的能量有盈余时，酶的催化作用又促使产生一些化学物质，把能量暂时储存起来，而当需用时，又可迅速释出。例如三磷酸腺苷（ATP）即为能量储存物质，分子内有3个磷酸基，在分解而裂去一个磷酸基时，可释出33千焦能量，变为二磷酸腺苷（ADP）。同样，二磷酸腺苷再水解，脱去一个磷酸基，变成单磷酸腺苷，又可释出33千焦能量，但单磷酸腺苷再水解脱去最后一个磷酸基时，只释出12.5千焦能量。 2.2 青霉素 许多药物的作用机理，在于抑制酶的催化作用，从而干扰生命活动。这种药物的结构，可能与酶反应的底物的结构相似。青霉素和头孢菌素的抑制细菌作用，是由于干扰细菌合成细胞壁。细菌依赖着细胞壁保护其细胞，细胞壁由一些多糖链和多肽链交织而成。在交织构成过程中，一条包括由D－丙氨酰－D－丙氨酸二肽的链加到一条有几个甘氨酸组成的肽链上，这加成反应由转肽酶与羧肽酶所催化。青霉素和头孢菌素的构象和D－丙氨酰－D－丙氨酸的构象十分相象，因之青霉素正好适应D－丙氨酰－D－丙氨酸在酶上的作用部位。而药物与酶分子作用部位的结合，意味着占有这部位而排斥了丙氨酸二肽的结合，这样就干扰了肽链的交织，从而阻止了细胞壁的构成，于是危及细菌的生长。这作用称为代谢拮抗（Biological antagonism），丙氨酸肽链是代谢物，青霉素是拮抗物。拮抗物（ Antaganist ）与代谢物（Metabilite ）间存在一定构象关系。青霉素和头孢菌素的半合成类似物中，也存在类似构效关系，只有构象与前述青霉素或D－丙氨酰－D－丙氨酸相似的，才有抑菌作用。 青霉素类药物 D--丙氨酰丙氨酸 头孢菌素类化合物环内第三位存有双键，该双键如迁移至第二位，便失去抑菌活性，因为双键位置的变异，也同时意味着构象的差别。在头孢菌素类化合物中，羧基占有环上的假平伏键。在这构象中，酰氨基的氧原子与羧基的碳原子相距较近。在没有抗菌活性的△2－头孢菌素类化合物中，羧基处于环上的假直立键。在这构象中，酰胺基的氧原子与羧基的碳原子相距较远。前者构象与丙氨酸二肽相近，因此也可在酶上同一受体部位作用，后者的构象就有偏离，就不适应多肽的作用所在，因此不能与酶很稳固结合而产生抑菌作用。 头孢菌素类 △2－头孢菌素类 （有抗菌活性） （无抗菌活性） 2．3 抗艾滋病毒药物 艾滋病即获得性免疫缺陷综合症（Acquired immune deficiency syndrome），病毒是RNA病毒，以RNA为模板，合成DNA，通过将有关核苷酸制成磷酸酯而成为长链。因为所用原料包括脱氧胸腺嘧啶核苷，将其3位OH基改为叠氮基成为齐多夫定（zidovudine,AZT）与脱氧胸腺嘧啶核苷结构相近，都能与逆转录酶结合，但叠氮基不能磷酸化，不能形成DNA长链。艾滋病患者服用齐多夫定后体重增加，免疫功能改善，免疫T细胞增加，高剂量组患者体内找不到病毒。齐多夫定虽不能根治艾滋病，但可降低该病死亡率，可减少并发症的发作及严重性。 脱氧胸腺嘧啶核苷 齐多夫定 一些类似的药物也可抑制艾滋病毒繁殖，如Didanosine,DDI可延缓艾滋病毒进程，延长患者寿命；Zalcitabine(ddC)与齐多夫定合用，可见体内免疫T细胞增多，dioxolane-T 以O代替CH成非糖结构，代谢降解减慢，对艾滋病毒明显抑制；还有stavudine (D4T ) didanosine zalcitabine ddI ddC stavudine dioxolane-T dtT 艾滋病毒RNA的外衣是蛋白质。病毒蛋白由大分子的前体蛋白水解而成，水解的断裂点是苯丙氨酸与脯氨酸间的肽键和酪氨酸与脯氨酸间的酰胺键。 模仿蛋白质的片断结构，带有苯丙氨酰脯氨酸的结构改造的化合物成为 indinavir,nelfinavir,ritonavir,raquinavir是艾滋病毒蛋白水解酶抑制剂，应用后迅速降低病毒浓度。 2．4血管紧张素转化酶抑制剂 肾脏分泌有一种酶称肾素（Rennin），又称肾高血压蛋白酶，产生后分泌至血循环中，使血浆中一种球蛋白分解，产生血管紧张素（angiotensin），这种蛋白称血管紧张素原（angiotensinogen），来自肝脏。裂去羧端的肽段后，生成10个氨基酸组成的血管紧张素Ⅰ，后者又经在肺脏产生的血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme）的催化作用，再裂去羧端的两个氨基酸，成为八肽的血管紧张素Ⅱ。肾素，血管紧张素，醛固酮合成一个系统，对维持生命活动起重要作用。醛固酮调节电解质的平衡与血压的上下，由血管紧张素Ⅱ诱导分泌。血管紧张素Ⅱ又通过收缩小动脉以升高血压，从而起到调节血压的作用。当体内钠离子浓度下降时，肾素与血管紧张素水平就升高；当钠离子过量时其水平又降低。肾素，血管紧张素系统保证体内一定的钠离子浓度。如果体内调节失灵，产生过量血管紧张素与醛固酮时，又可导致高血压。 肾素 NH2－天冬－精－缬－酪－异亮－组－脯－苯丙－组－亮―|―缬－异亮－组…… 血管紧张素原 转化酶 NH2－天冬－精－缬－酪－异亮－组－脯－苯丙－|－组－亮―COOH 血管紧张素Ⅰ NH2－天冬－精－缬－酪－异亮－组－脯－苯丙－COOH 血管紧张素Ⅱ 血管紧张素Ⅱ是强效的升高血压物。血管紧张素Ⅰ本身没有升高血压作用。如果抑制血管紧张素转化酶从而限制血管紧张素Ⅱ的产生，自应有降低血压作用。1965年，Ferrira 等发现拉丁美洲所产毒蛇毒汁中提取的物质可阻止狗产生实验性肾型高血压，其有效成分是一组由9－13个氨基酸组成的多肽物质，对血压的效应正是由于抑制了血管紧张素转化酶。这组多肽相互间有着结构上的相似性，其中替普罗肽（teprotide,SQ20881）的氨基酸顺序为： NH2－焦谷－色－脯－精－脯－谷胺－异亮―脯－脯－COOH 它对好几种动物模型都有降压作用。 当时血管紧张素转化酶的结构尚未阐明，但知其为一种羧肽酶，与胰羧肽酶相似，1973年早就发现D－苄基丁二酸是羧肽酶的竞争性抑制剂。血管紧张素转化酶是二肽羧肽酶，其催化作用水解裂去2个氨基酸。酶上的阳离子部位与酶中心的锌离子间距离比羧肽酶A的相应距离多一个氨基酸残基。鉴于脯氨酸对替普罗肽所起的作用，便合成了2－D－甲基丁二酰脯氨酸（SQ13，297）与2－D－甲基戊二酰脯氨酸，实验结果抑制血管紧张素转化酶作用远比D－苄基丁二酸强。在其分子中，羧基是与酶系统的锌离子作用的基团，将其换为氨基、酰氨基、胍基等，作用并不增强，但如换为巯基，可生成难以解离的硫醇锌盐，与酶的结合更为牢固，抑制作用更强，称卡托普利（Captopril,SQ14,225），又称巯甲丙脯酸。 SQ 13,297 卡托普利分子中的巯基，易与体内一些蛋白作用，从而产生皮疹等副作用。因而在卡托普利的基础上又开发了伊那普利（enalapril），赖诺普利（lisinopril ）等新的血管紧张素转化酶抑制剂，作为心血管系统药物。 2．5酶蛋白的结构与作用 酶是生命作用的重要催化剂，主要由蛋白质组成。有的酶还要其它物质配合才能发挥其功能，如有的酶须有金属离子，有的酶须有辅酶。辅酶只是松弛地结合在酶上，但有的辅酶必须破坏化学键才能除去，称为补基（Prothetic group）。酶有活性中心。在带有金属离子的酶内，金属离子往往处在活性中心，例如单胺氧化酶有铜离子，血管紧张素转化酶有锌离子。底物与活性中心的结合，便是经酶的催化而进行对生命活动有重要作用的生化反应。抑制剂也能与活性中心结合，但不能进行类似的生化反应，却因占有了活性中心，从而阻断了酶的催化功能。 组成酶蛋白的各种氨基酸带有不同官能团，成为蛋白螺旋的各种侧链，其中赖氨酸，精氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、色氨酸、天冬氨酸等带有极性基团，因而有亲水性。有些是碱性基团，电离可生成阳离子（－N＋H3），有些是酸性基团，电离可生成阴离子（COO－），有些氨基酸带有甲基，异丙基等烃基，是亲脂而疏水的基团。苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸等带有苯基或杂环芳香体系，这些都是Л电子体系的平面结构。酶的活性中心，可能正是氨基酸所带的官能团。这些基团与药物分子的相应基团由于相互作用而结合，乃产生药理效应。 2．6酶催化反应的化学过程 酶催化的代谢反应的特色为迅速完成，催化反应的过程主要是质子或电子的转移。在反应中止时，酶又恢复了原来的化学结构，以下两个实例说明酶反应的原理。 核糖核酸的功能为将核糖核酸的磷酸酯键水解，反应历程与用稀的氢氧化钠水解核糖核酸相似。 酶催化反应与Na OH液不同之处在于酶的活性中心的质子接受体A与质子给予体HB的两个部位同时配合作用。经第一步反应后A转变为HA，乃改以质子给予体形式作用；HB成为B，乃以质子接受体形式作用，再进行第二步反应。这时A，B又恢复原形，又可循环往复反应不止。正因为A，B同时配合，催化的效率远胜于Na OH单靠OH，因而可以快速进行。 在核糖核酸酶的第12位组氨酸有碱性咪唑基，119位组氨酸有酸性咪唑基 碱性咪唑 酸性咪唑 第41位的赖氨酸的铵离子也可能参与催化反应 第二个例子是磺胺药物在体内的代谢催化，转化反应为氨基乙酰化 催化酶的第58位是组氨酸，102位为天冬氨酸，195为丝氨酸，这三个氨基酸的咪唑基、羧基、羟基分别参与反应。通过电子转移，先将醋酸的乙酰基暂先转移到丝氨酸的羟基，然后磺胺结合到咪唑基，再与乙酰基作用，这时酶上的基团又恢复原状。 药酶上的羧基，羟基，咪唑基，可说是酶的活性中心。 对所催化的反应来说，酶蛋白的氨基酸所带官能团，分别起着不同作用： （！）如第一例的A与B，或第二例的羧基，羟基，咪唑基，实际参与了催化反应，可说是酶的活性中心。 （2）另有一些基团，本身虽未参与反应，却将底物（如前例的核糖核酸或磺胺）结合在活性部位附近，以利反应 （3）还有一些基团并不与底物结合，但相互作用保持了酶蛋白的构象，使活性构象有一定空间排列，对酶的作用也是必要的。 （4）酶蛋白的另一些基团可能不起重要作用。 2．7 药物与酶的结合力 药物如抑制酶的作用,必须能与酶牢固地结合.结合通过两者的一些原子或基团产生结合力. (1)共价键 多数药物与酶(以及下节所说的受体)的结合是可逆的,当细胞外液的药物浓度降低时,结合所成的复合物又复解离.仅少数药物如烷化剂、酰化剂等,可与受体产生共价键结合,例如甲氮芥(Mechlorethamine)可与活性氢(如SH，NH)进行烷化反应。 青霉素可将细菌细胞壁上的组分酰化,一些砷化合物或汞化合物可与蛋白上的巯基生成硫醇盐。 (2)离子键 药物分子内的羧基或磺酰基在生理酸碱度中可电离为阴离子,与酶分子的阳离子产生静电结合。药物分子的脂肪胺可与蛋白质的羧基或核酸的磷酸基作用，因此大量的天然药物（如生物碱）与合成药物是胺化合物。 （3）氢键 药物与酶分子中所带的羰基，酯基，酰胺基，醚基，酯基，羟基等可形成氢键，成氢键后体系的能量降低。不过，这些基团在体液中与水分子也可形成氢键，药物与酶结合时，也同时解离与水分子的氢键，就部分抵销了与酶生成氢键所降低的能量。 （4）范德华引力 范德华引力是较弱的力，但若干基团间产生的引力加在一起，也可积小成大。此外，药物的非极性部分与酶的非极性部分靠近时，将其水分子挤出，也可降低体系的能量，使复合物更趋稳定，这种作用称疏水性结合。 （5）电荷转移 共轭体系的电子易于流动，当药物与受体上的苯基、杂环基、羰基等共轭基团并行时，电子产生流动，生成电荷转移复合物。 一些药物与酶的作用方式，举例如下： 二氢叶酸还原酶催化二氢叶酸还原为四氢叶酸。 四氢叶酸为生成嘌呤及嘧啶的重要物质。甲氨蝶呤是二氢叶酸还原酶的抑制剂，从而干扰核酸的生成，于是抑制细菌的生长，同样还抑制白血病癌细胞。二氢叶酸还原酶的氨基酸顺序已经测定，酶与甲氨蝶呤间结合也经用X射线衍射阐明。药物的杂环与酶的第6和第7位的两个丙氨酸所成肽链平行，产生电子转移，药物与第2位氨基与酶上113位苏氨酸的羟基产生氢键，第4位氨基与酶上第5位异亮氨酸生成氢键。环上第1位氮原子与酶的27位天冬氨酸羧基相近，可能生成离子键。药物分子侧链氮原子的取代甲基与酶上28位和50位的亮氨酸以及54位和94位异亮氨酸的烃基产生范德华引力。药物分子第1位羧基与酶上57位精氨酸胍基产生离子键，3位羧基与酶上32位赖氨酸和52位精氨酸的碱基相近，也可生成离子键。 若干磺胺药物是碳酸酐酶抑制剂，因而有利尿作用，并可治疗脑积水与青光眼，乙酰唑胺（Acetazolamide）是强大的碳酸酐酶抑制剂，该酶催化二氧化碳与水的作用 X射线衍射指出，该酶以锌离子为中心，与酶的肽链上93，95，117位的三个组氨酸的咪唑基上的氮生成配位键，锌离子的第4个配位键可以结合一个水分子，该水分子的氢原子又可与酶上197位的丝氨酸的羟基以氢键结合。当甲酰唑胺与酶作用时，磺酰胺上的氮便占有锌离子的第4个配位价，氮上的氢又可与丝氨酸的羟基生成氢键，这样就挤去了水分子，从而抑制了水与CO2的作用。此外，磺酰胺的硫上氧原子又与邻近的198位丝氨酸的羟基形成氢键，乙酰基上羰基也与酶上91位谷氨酰胺产生氢键，甲基又与酶上129位苯丙氨酸的苯基以范德华力相吸引。硫氧杂环是平面基团，正插在酶上亲水部位与疏水部位之间。 第三节 受 体 3.1受体的含义 许多药物在体内先与某种生物大分子称为受体(receptor)结合，然后产生某种生物作用。 受体的概念在百余年前就已开端，1878年Langley研究阿托品与匹罗卡品对猫的唾液腺可产生相互拮抗作用，提出细胞内有某种物质，可与阿托品，匹罗卡品都形成化合物。到1908年，Ehrlich将细胞内与药物形成化合物的物质称为接受物质(Receptive substance),能接受药物的刺激，并传递刺激.经过百年来不断进展，目前认为受体是生物体的细胞膜上或细胞以内的一种大分子结构。信息分子如内源的激素或传导神经的递质，在极低浓度就能和有关受体大分子相互作用，生成可逆性复合物，并进一步启动功能性变化，如开启细胞膜上的离子通道，或激活特殊的酶，从而导致生理变化。 药物也作用于同一受体。 有些受体已经从细胞分出，大多是蛋白质或糖蛋白。有些分出的蛋白的氨基酸顺序已经测定。 配体（ligand)是能与受体产生特异性结合的生物活性物质。信息分子和药物能与受体结合的，都是配体。配体通过受体上的结合部位(binding site)直接结合。 受体有着特定的含义，是对特定生物活性物质具有识别能力，并可选择性结合的大分子。可是，从寻找药物的角度，酶、离子通道、抗原、核酸、多糖、脂质等也与药物结合，产生生物作用，因而也可看作广义的受体样物质。 3.2激动作用与拮抗作用 药物(S)产生作用，首先与受体(R)结合而成复合物(SR)，然后生成反应产物，或产生生物效应（都以P代表〕 式中K为各该反应的速率，K1/K2的数值越大，则药物与受体的结合越牢，称为亲和力(affinity)， 即为复合物解离常数的倒数。K3数值愈大，即愈易生成产物或效应。每单位复合物产生的效应称为内在活力(Intrinsic activity)。 （1〕药物如对受体的亲和力很强，内在活力也较大，意为能激活整个受体分子使其产生生物效应，称激动作用，这药物称激动剂(agonist). (2) 如对受体亲和力很强，但内在活力为零，于是占去了受体，阻断了信息分子的作用，不使其产生生物效应，称拮抗作用，这药物称拮抗剂(antagonist),或称阻断剂(blocker). （3〕如对受体亲和力很强，内在活力不是零，但也数值不大，一方面产生程度上不强的效应，一方面又阻断了信息分子的生物效应，表现为部分激动效应，这药物称部分激动剂(partial agonist). 3.3交感神经与副交感神经的递质 生物的许多活动通过神经或激素传递信息。腺体细胞将激素分泌后投入循环血流，顺流可遍及全身，效应细胞却依赖其特异的受体，选取有关激素，结合而产生生理效应。神经纤维传递电的信息。神经或激素传递信息的机能一旦受到障碍，机体的一些活动就会失常，从而表现为各种病态。 人体（或动物)受到光、声气味等外界刺激时，先由身体外围的眼、耳、鼻等感受器等发生兴奋，兴奋传布到神经末梢便转化为神经冲动，经传入神经，传递到中枢神经，中枢神经进行分析与综合，把神经冲动传递到传出神经，再到达肌肉，腺体等效应器，发生机体对刺激的各种反应，例如肌肉收缩、腺体分泌等。体内感受器感受内部刺激，如胃空时感觉饿，膀胱积尿时感觉胀。传入神经起始于感受器，传出神经中止于肌肉或腺体。肌肉按其构造与特性，可分为横纹肌、平滑肌和心肌，横纹肌是附着在骨骼上的肌肉，又称为骨骼肌，往往一端附着在某一骨，另一端附着在另一骨，收缩时拉动骨骼，引起躯干四肢的移动，平滑肌是脏腑器官如胃肠、子宫、血管等肌肉层，收缩时使器官运动。心肌是构成心脏的肌肉，收缩时心脏变小变硬，把血液射出。腺体分泌具有特殊作用的物质，例如唾液腺及胃液腺分别分泌唾液和胃液以助食物消化。 传入神经与传出神经称为周围神经，以有别于中枢神经。凡与横纹肌及皮肤等发生关系的神经，称肌体神经系统；与内脏器官发生关系的，称脏腑神经系统。脏腑神经的传出部分又分为交感与副交感两种体系，这两种神经系统的机能互相对立却互相配合，共同支配着脏腑器官的活动，例如交感神经使心跳加快加强，促进血管收缩因而升高血压，扩张支气管，使呼吸便利，抑制胃肠道运动；副交感神经系统却使心跳减慢，使血管舒张，因而降低血压，促进支气管收缩，增进胃肠道运动，增加胃液、胰液及胆汁等消化液的分泌。交感或副交感神经系统的兴奋或抑制，足以增强或减弱其所支配脏腑器官的反应，因而也调节并平衡了机体的活动。 当人体受到饥饿、寒冷、缺氧等刺激时，交感神经兴奋，于是心跳变快、支气管扩张、呼吸加速、血管收缩、血糖增高、胃肠运动减低，借以应付外来的刺激；当人体恢复平静时，副交感神经系统转趋兴奋，胃肠运动增强、消化液分泌增加、以便加强消化吸收，另一方面心跳及血流转缓，支气管收缩，减低了全身的能量的消耗，于是身体的能量获有赢余，足供储藏。当大脑兴奋或肌肉运动时，交感神经的活动占优势；大脑进入抑制，或肌肉运动减少时，副交感神经系统便超过交感神经的运动。 远在1921年，Loewi将离体蛙心充满了生理食盐液，并以电流刺激迷走神经（即第十对脑神经，属副交感神经系统〕，心脏的跳动便受到抑制而停止。当生理食盐水移到另外一个跳动的蛙心内，那蛙心虽未受到电刺激，一经遇到移入的盐液，也停止了跳动。这现象说明当迷走神经受到电流刺激时，分泌出一种物质，能抑制心脏的跳动。其后其他学者证明任何一种副交感神经分泌的物质也能对别的副交感神经所支配的器官产生反应。既是说，副交感神经所支配的器官虽然很多，产生的反应也各有不同，但神经分泌的却是同一物质，后经证明为乙酰胆碱(Acetylcholine)。 CH3COOCH2CH2N+(CH3)3OH- 同样，交感神经节后纤维在兴奋时分泌去甲肾上腺素(Norepinephrine or noradrenaline). 这样，乙酰胆碱及去甲肾上腺素分别是两类不同神经系统的神经冲动传递媒介，称为神经递质(Transmitter).近年将释放乙酰胆碱作神经递质的神经称胆碱神经，释放去甲肾上腺素为递质的称肾上腺素神经。中枢神经也有肾上腺素神经与胆碱神经，并还有一些其他神经纤维。 3.4去甲肾上腺素的生物化学 去甲肾上腺素在有关神经细胞内合成，先从酪氨酸开始，在酪氨酸羟化酶催化下,环上氧化为多巴，即3－4二羟基苯丙氨酸，后者在芳香氨基酸脱羧酶催化下脱去羧基，成为多巴胺。这两步反应在细胞浆内进行，有关的酶也存在于细胞浆内。生成的多巴胺进入颗粒体内，经多巴胺羟化酶催化、侧链氧化而产生去甲肾上腺素。颗粒体选择性的摄取多巴胺进入体内，使物质不致代谢破坏。去甲肾上腺素在肾上腺组织内还可经苯乙醇胺甲基转移酶(PNMT)的催化，氨基上甲基化，生成肾上腺素，但在交感神经末梢，去甲肾上腺素似为最终产物。 去甲肾上腺素合成以后，便储存于神经末梢颗粒体内。在交感神经冲动时，便释放去甲肾上腺素作为传递神经冲动的介质。释放的形式为囊泡与细胞膜融合，膜壁开放，乃将囊泡内去甲肾上腺素直接排至细胞以外，这过程称为胞裂外排(Exocytosis)。在交感神经支配的组织，去甲肾上腺素还可通过重摄取重储存，以便再度利用。因神经冲动而释放的递质去甲肾上腺素，可与突触后的效应受体作用，从而产生各种效应。因之，改变或干扰神经递质储存或释放的药物，自将影响交感神经的效应。利血平(reserpine)可将组织内去甲肾上腺素大量释放，释放的不是游离的递质。而是经代谢破坏的产物，因而不再有足够递质与效应受体作用，从而产生降低血压的作用。 去甲肾上腺素在神经末梢的摄取，可为许多药物所阻断。可卡因抑制神经末梢释放去甲肾上腺素，去甲肾上腺素一经释放，大部分被重新摄入神经元，小部分代谢破坏，因此重摄取是一种失活途径。可卡因使这一失活途径受阻，于是去甲肾上腺素产生的效应便可延长。来帕明（又称丙咪嗪，imipramine),阿米替林(amitriptyline)等也抑制其重摄取，因而延长游离的去甲肾上腺素的存留时间。 一些与去甲肾上腺素结构相近的化合物，也能被摄取而储存在神经末梢，当神经冲动到达时，也一如神经递质那样释放。利血平也可释放这些化合物，这类化合物称为伪递质(false transmitter),如a－甲基去甲肾上腺素，间羟胺(metaraminol),酚乙醇胺(octopamine)等 去甲肾上腺素自神经末梢释放以后，大部分重被摄取，又储存在神经末梢，以便继续使用，但也有小部分经代谢转化。代谢途径有二：（1〕经儿茶酚胺氧甲基转移酶(COMT)的 催化而将间位的羟基转化为甲醚；(2)经单胺氧化酶(MAO)的催化而脱胺氧化。转化后生物活性剧烈降低。 3.5肾上腺素受体 按照神经药理学的概念，神经递质释放以后，先与受体结合。然后产生效应。去甲肾上腺素释放以后，先与细胞上的受体结合，导致受体发生构象改变，从而使细胞内产生一系列变化，终于产生可为人们观察到的典型效应。 有些与去甲肾上腺素类似的化合物，也能激动肾上腺素受体，产生与去甲肾上腺素相仿的效应，称拟交感胺。去甲肾上腺素与受体作用后可产生一系列不同的效应，但不同的拟交感胺产生的这类效应各有强弱不同，有明显的差异，例如苯福林即去氧肾上腺素(Phenylephrine)对血管有强大的收缩作用，对肠平滑肌却表现为松弛作用。因此，Ahlquist提出一种递质两种受体的学说，交感神经冲动释放的递质只有一种，即去甲肾上腺素，但能与这递质作用交感神经效应受体却有两种，即a受体与β受体。递质与a受体作用主要产生兴奋性效应，如血管收缩、子宫平滑肌收缩、瞳孔扩大，但也产生抑制性效应，如肠平滑肌舒张。递质与β受体作用主要产生抑制性效应，如血管舒张、子宫抑制、支气管平 滑肌舒张，但也产生一种兴奋性效应，即心肌兴奋。三种儿茶酚胺作用于a受体产生效应的强弱次序为：肾上腺素>去甲肾上腺素>异丙肾上腺素;作用于β受体产生的效应强弱次序为：异丙肾上腺素>肾上腺素>去甲肾上腺素，其中肾上腺素对两种受体都有强大的作用。 有些抗肾上腺素药如麦角生物碱、双苄胺(dibenamine)、哌罗克生(piperoxan)所拮抗，但这类药物不能拮抗递质对β受体产生的效应，因而他们是a受体拮抗剂（或称阻滞剂〕。 普萘洛尔 另一些药物如普萘洛尔(propranolol)等特异性的拮抗β受体产生的效应，如交感神经兴奋所产生的支气管舒张作用可为普萘洛尔所逆转，变为收缩作用，这收缩作用又可为a受体拮抗剂妥拉唑啉(tolazoline)所拮抗，这结果证实了两种受体的存在，其中a受体的效应使支气管收缩，β受体产生的效应使支气管舒张。妥拉唑啉拮抗a受体产生支气管收缩作用，而普萘洛尔拮抗β受体产生支气管收缩作用。异丙肾上腺素主要作用于β受体，其产生的支气管舒张作用全部为普萘洛尔所逆转，而并不能转变为收缩作用。 a与β受体还可进一步分型。β受体兴奋产生的效应有多种多样。以异丙肾上腺素给药，可导致心率加快，心脏收缩力与收缩速度增加，及增强冲动在心肌的传导。他还使心脏以外的β受体兴奋，导致支气管、肠、子宫、血管等平滑肌松弛。各种β受体阻滞剂的化学结构不同，拮抗各种效应的作用强弱也各异。因此Lands提出两种β受体亚型学说：β1与β2。对心脏的兴奋效应属β1受体效应，对支气管平滑肌的松弛效应属β2受体效应。肾上腺素的β1受体效应与去甲肾上腺素差不多强,而其β2受体效应则比去甲肾上腺素强。普萘洛尔同样拮抗β1与β2受体，而美托洛尔(metoprolol)阻断心脏β1受体作用比阻断β2受体作用要强10倍，因而认为是特异性β1受体拮抗剂。醋丁洛尔(acebutolol)也以作用于β1受体占优。 有些β受体阻滞剂不但拮抗异丙肾上腺素等拟交感胺对β受体的兴奋作用，本身也能兴奋β受体，其作用是部分激动作用，例如吲哚洛尔(pindolol)大剂量减慢心率，小剂量也可加快心率并增强心室收缩。人口服0.25mg吲哚洛尔后，在仰卧姿势心率略有加快，但在坐的姿势如心率本属较快者，服药后心率却减慢。在站立的姿势或在运动状态，不论有 无部分激动作用，β受体阻滞药的减慢心率程度都相似。 β受体激动剂可用以舒张支气管，但异丙肾上腺素对β1和β2受体没有选择性，哮喘患者以气雾剂给药，一分钟内即可舒张支气管，但兴奋心脏的效应成为副作用。特异性 β2受体激动剂对支气管作用较强，对心脏作用较轻。 Lands原将调节心脏，分解脂肪和抑制兔小肠功能的受体定为β1受体。1984年报导3个新的芳香乙醇胺类β受体激动剂对白色脂肪组织分解显示选择性作用，与β1及β2受体激动剂不同。1989年又分离出β3受体的基因。β3受体激动剂可能成为治疗肥胖、糖尿病、高脂血症的治疗药物。ΒRL37344对分解脂肪最有效。 去甲肾上腺素的释放有着反馈抑制作用，当递质的浓度过高时，神经冲动时递质的释放会减少，因为去甲肾上腺素作用突触前神经末梢的受体部位，以抑制其本身的进一步释放。对药物的亲和力试验阐明这受体属a受体性质，但又与突触后产生效应的a受体不同，乃将a受体分为a1和a2两种亚型，a1受体是突触后效应受体，a2是突触前自身调节受体。a2受体激动剂与a2受体作用时抑制去甲肾上腺素的释放，拮抗剂与它作用时促进去甲肾上腺素的释放。 早年发展的抗肾上腺素药酚妥拉明(phentolamine)与酚苄明(phenoxybenzamine)是a受体阻滞药。a受体的效应包括收缩血管与升高血压，因而设想这类阻滞药可用以降低血压，试验结果降压时间很短促，不宜临床应用，因为这类药物对a1受体和a2受体没有选择性，都有阻滞作用，对抗a1受体虽能降低血压，对抗a2受体又同时促使去甲肾上腺素释放，释放的去甲肾上腺素对交感神经的兴奋作用足以升高血压，抵销了药物对a1受体的拮抗作用产生的降压效应。 酚妥拉明 酚苄明 其后，开发了只拮抗a1受体，不拮抗a2受体的选择性阻滞剂哌唑嗪(prazosin)，不会促进去甲肾上腺素的释放，适宜于临床用以治疗高血压患者。以后又出现了一系列类似药物如特拉唑嗪(terazosin)，阿夫唑嗪(alfuzosin)等，也有降压作用。 近年发现a1受体还可进一步区分为a1a、a1β、a1c三种subtype。前列腺增生症(ΒDH) 是常见的老年症，发病率极高，常导致患者排尿困难、残尿、尿急、尿频、夜尿等。前列腺基质的大量平滑肌细胞受交感神经支配，神经兴奋使这类平滑肌收缩，致使下尿道阻力增加，从而排尿困难。近年鉴定前列腺平滑肌的受体属a1a受体。曾使用哌唑嗪、特拉唑嗪这类药物治疗，这类药物对a1和a2受体虽有选择性，但对a1a、a1β、a1d受体没有选择性，在缓解前列腺增生的同时，因可产生体位性低血压、疲惫、困倦、性功能障碍等副作用。Tamaulosin对下尿道的选择性超过动脉血压10倍，从而晕厥、眩晕、体位性低血压等心血管系统作用可减轻。 3.6胆碱受体 乙酰胆碱是副交感神经的递质，凡产生与乙酰胆碱类似效应的药物称拟胆碱药，如： 胆碱神经兴奋产生缩小瞳孔的效应。毛果芸香碱（匹鲁卡品pilocarpine)是拟胆碱药，有相似作用。 和乙酰胆碱受体拮抗的药物称抗胆碱药。阿托品有散瞳作用。 胆碱受体分M－受体和N－受体两种亚型。 乙酰胆碱代谢转化时经胆碱脂酶的催化而水解： 胆碱脂酶抑制剂延缓乙酰胆碱的水解 运动神经自神经纤维传递冲动到骨骼肌或平滑肌也通过释放乙酰胆碱，重症肌无力是由于体内产生自身抗体，占去胆碱神经受体，神经兴奋时释放的乙酰胆碱没有足够游离受体足以结合，产生的肌肉收缩效应不够。患者起重症肌无力常在15－35岁，女性比男性多，男性起病也较迟。最突出的症状为患肌在重复活动不长时间后迅速疲乏无力，往往上楼都觉得困难，经休息后肌力有不等程度的恢复，因而患者常晨起较好，入晚趋重，起病大多缓慢，受累肌肉因人而异，同一患者也因时而异，临床上眼肌无力较普遍，眼睑下垂、闭目无力。与呼吸运动密切相关的延髓肌、呼吸肌进行性无力，严重影响呼吸机能。用新斯的明、吡啶斯的明等抗胆碱酯酶药，可使肌力暂时得到改善。 老年性和早老性痴呆是进行性退化性疾病。是以进行性认知障碍和记忆性能力损害为主的中枢神经系统进行性退化疾病。主要病理变化包括脑内发生老年斑，神经纤维缠结和选择性神经元及突触丢失。脑内产生β-淀粉样蛋白导致神经纤维缠结。 1980年德国医生Alzheimer鉴定这疾病，因而世称Alzheimers disease。患者一般在65岁左右开始出现这疾病，个别的在45岁之后即出现症状。65岁以上人群患病率5％，85岁以上15％。最初症状似为出神，心不在焉，多次找不到常用的物件，说不出熟人的名字，从明显的健忘症状，到定向力障碍，辨别周围环境有困难，部分丧失语言能力，习性也发生变化，有极端压抑和反常情绪，无缘无故怀疑、恐惧，以后发展至不会走路，失去读、写、语言能力，最后完全丧失脑机能呈痴呆，往往由于食物入肺而致肺炎死亡。本病的病理组织改变主要在脑区，包括皮层、海马、白质等萎缩，多种神经元尤其胆碱神经元变性，胆碱乙酰转移酶水平降低。尸检患者脑内含有大量淀粉蛋白沉积形成老年斑，并发现神经纤维相缠绕。 M－胆碱受体激动剂能缓减症状，但能通过血脑屏障的胆碱酯酶抑制剂更为有效。 上海药物所从中药石杉分离出新的石松生物碱，称石杉碱甲。可改善老年人记忆，对Alzheimer病患者能增加记忆和认知行为。 3.7 多巴胺受体 过去认为多巴胺是去甲肾上腺素生物合成的中间体，其后瑞典Carlsson首先提出多巴胺是脑内独立存在的神经递质，现在知道多巴胺神经的功能对于维持人体正常的精神活动和机体调控运动起着重要作用。 多巴胺神经的功能包括调节情绪与感情，控制运动识别等功能，还分泌催乳素，对于视觉、心血管、肾脏及胃肠道功能也有影响。 多巴胺神经受体还分为D1,D2,D3,D4,D5五种亚型，其中D1和D5受体归结为D1样受体，D2、D3、D4受体归结为D2样受体。 多巴胺神经调控失常可出现震颤麻痹症与精神病。震颤麻痹症又称帕金森症(parkinson’s disease)，是中枢神经变性疾病，始发于50－60岁时，男多于女，起病缓慢，逐渐进展，以震颤肌强直及运动减少为主要症状，典型的震颤为静止型震颤，肢体处于静止状态时出现，随意运动时可减轻或暂时停止。疾病进入晚期时，震颤变为经常化，即使随意运动时也不减轻，情绪激动时震颤加重，睡眠时停止。下颌、唇、舌、头部一般最晚波及。强直由于肌张力增高，多由一侧小肢近端开始，渐及远端、对侧和身体，面肌强直，使表情动作和眨目减少，成为“面具脸”。颈肌和躯干肌强直，形成屈曲状态，头部前倾、躯干俯屈、上肢曲肘、前臂内收、伸腕、下肢屈膝、屈髋、旋颈和转体运动缓慢，手足姿势特殊，指间关节直。由于肌强直加上姿势反射障碍可引起运动障碍，动作缓慢，尤以始动为甚，写字弯弯曲曲，越写越小，步态障碍突出，步伐变小，起步困难，迈步即以极小步伐前冲，越走越快，不能及时停步和转弯。由于强直和运动减少，日常生活难以自理，坐下便难以起立，睡眠难以翻身、穿衣、脱鞋、洗脸、刷牙都有困难。咽肌运动障碍使唾液难以咽下，造成大量流涎。 生物氧化经常产生自由基，谷胱甘肽是针对脑内自由基的重要保护机制，可使代谢中产生的H2O2解毒成H2O。谷胱甘肽减少则H2O2增多，在Fe2+作用下可生成毒性更强的自由基，从而破坏生物膜。经发现吸毒者因吸进杂质1－甲基－4－苯基－1，2，5，6－四氧吡啶(MPTP)而产生类似震颤麻痹症状，这物质经单胺B氧化酶氧化为季胺结构的1－甲基－4－苯基吡啶(M)，可为黑质细胞神经摄入神经元内，使黑质纹状体通路受损，从而产生症状。 酪氨酸羟化酶减少或活性降低，造成纹状体多巴胺明显减少，于是患者中脑黑质神经元及其通路退化。针对这原因，应用左旋多巴给药。氨基酸能通过主动转运透过血脑屏障，再经脱羧酶作用而转变为多巴胺。左旋多巴能使50－60％患者的强直、运动迟缓和震颤等症状明显改善。 可是，口服左旋多巴只有1％药物渗入脑内，大部分在进入脑内以前在外周脱羧生成多巴胺，大量多巴胺在外周使80％患者产生恶心、呕吐等胃肠道副作用，10％患者出现心律失常，25％患者出现体位性低血压。校正的一种方法为与脱羧酶抑制剂合用，这抑制剂不使渗入脑内，只能在外周产生脱羧作用。常用的抑制剂如卡比多巴(carbidopa)或苄丝肼(benserazide). 左旋多巴在进入脑内以前，还可大量在外周经O－甲基转移酶催化，成为3－O－甲氧基化合物。左旋多巴的半衰期只有1小时，O－甲基代谢的产物的半衰期为15小时，要使更多的多巴进入脑内，便需进一步抑制外周的O－甲基转移酶，以便提高药效，减轻副作用，下列药物经广泛临床试验，可延长多巴半衰期，使脑内多巴的水平稳定。 多巴胺又可经单胺氧化酶的催化而脱氨代谢，失去活性。下列化合物为非可逆单胺氧化酶B抑制剂。MAOB主要作用在纹状体的多巴胺。司来吉兰(商标名Deprenyl)可延缓神经元的死亡。患者用左旋多巴疗效本逐渐减弱，加用司来吉兰后可改善。 左旋多巴以外的多巴胺神经激动剂的半衰期比左旋多巴更长，治疗晚期震颤麻痹症患者有重要作用。 一些麦角生物碱是多巴胺受体作用物质，其中溴隐亭(bromocryptine)对D1受体产生拮抗作用，对D2受体产生激动作用。 培高利特(pergolide,用甲磺酸盐)对D1和D2受体都有激动作用，对震颤麻痹症患者可与左旋多巴联用治疗，其作用比溴隐亭更强更持久，患者的运动迟缓,强直和步态失调等症状可改善，但对睡眠障碍无效。 卡麦角林(carbergoline)的作用时间长，每天只需服药一次，它激动D3受体。 非麦角生物碱的多巴胺激动剂的副作用少，其中罗匹尼罗(ropinirole)是D2受体激动剂，也激动D3受体，可单独使用，也可与左旋多巴联用，以减少后者剂量，用以治疗难治性患者，对年轻患者的早期疗效与左旋多巴相仿，耐受性较好。Pramibexole也激动D3受体。 精神分裂症指思维、情感和行为分裂、互不协调。患者联想散漫，情感淡漠，言行怪异，脱离现实，但否认自己有病。精神分裂症的特征为幻听、幻视、幻觉，常误听有人唤他名字，鸟鸣以为鸟对他，钟的滴答声以为在骂他。看到天上云彩以为人物漂游，还有的经常觉得看到自己，称自窥症。 过去治疗精神病采用电休克或胰岛素低血糖疗法，将患者进入昏迷状态，近年发现某些药物对中枢神经系统有明显镇静作用，但过度剂量并不引人昏迷，对精神病改善症状，称安定药(tranquillizer).最早发现抗组胺药有镇静作用，但并不引起催眠麻醉作用。将抗组胺药异丙嗪（promethazine,商标名非那更phenergan)的侧链CH2CHCH3改换为CH2CH2CH2，成为丙嗪，抗组胺作用减弱，安定作用增强，可用于治疗狂噪病、酒精中毒、药瘾等。在环上第二位以氯取代，成为氯丙嗪，脂溶性增高，中枢作用更显著，成为第一 个治疗精神病药物，能减少患者的幻想、幻觉，降低激动兴奋，虽产生嗜眠、倦怠，但意识清楚，还能止吐、治疗酒精中毒。 在应用氯丙嗪的基础上，探索类似新药，先后发展了硫利达嗪(thioridazine),氟奋乃静（fluphenazine),替沃噻啶(thiothixene or tiotixene),氟哌啶醇(haloperidol)等药物。应用安定药物虽可使部分患者的症状缓解，但仍遗留许多问题。 精神分裂症可分为阳性症状和阴性症状两大类： 阳性症状：是指正常功能的夸大和歪曲，如幻觉，妄想，思维形式障碍，反复的离奇行为等。 阴性症状：指正常功能的减弱或丧失，如思维言语贫乏， 许多药物在生理酸碱度可电离。带有氨基(如多巴胺)或胍基(如西咪替丁)可与质子结合而成阴离子，可与受体或酶蛋白中的谷氨酸，天冬氨酸的羧基产生静电结合。 消炎镇痛药萘普生(naproxan)在生理环境可电离为带负电的羰基，可与受体蛋白中的赖氨酸或精氨酸等质子化的阳离子产生静电作用。磺酸、亚磺酸、膦酸、磺酰胺等也可电离为阴离子。血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂氯沙坦分子中带有四氮唑基，也可电离去质子后成为阴离子。 在安定药氯氮卓(chlordiazepoxide)分子中，氧与氮生成配价键，氮的电子向氧移动，使分子极化。 一个基团如带有数个电负性原子，整个基团可视作为有拉电子能力的电负性基团，如CCl3、CF3、NO2、CN、COR、COOR、SO2R、OR、SR. 药物分子中某一原子如与几个拉电子基团相连，其电荷密度势将有较大降低，可视其为药物的正电中心。正电中心与受体的负电部位将有较强吸引力，表现为较强药理作用。例如: 在吡咯环系中，6π电子体系由每个碳原子供献1个P电子及氮的一对孤对电子组成，于是氮的电荷密度比碳更低，使氮不能与质子结合为盐，并且N－H的键级较低，因而氢易于电离，使吡咯成为阴离子，与苯酚的OH电离相似。 6-OH-DPAT是多巴胺受体激动剂，将酚羟基改造为吡咯环，仍有多巴胺 受体激动作用。拉贝洛尔有降低血压作用，将苯环上的羟基改换为吡咯环，口服给药的降压作用甚至比拉贝洛尔更强。 拉贝洛尔 5.2 共轭效应 共轭效应有时可影响药物的药理效应。 儿萘酚胺的代谢途径之一为第3位羟基甲基化，由儿萘酚胺氧位甲基转移酶(COMT)所催化。如在苯环上引进氟取代，氟的共轭效应是+M, 使其邻位与对位碳原子的电荷密度增高，间位碳原子的电荷密度降低。在5-氟去甲肾上腺素，环上第1与第3位碳原子在氟原子的间位，电荷密度较低，第3位C原子便向羟基的O拉引电子，促使C-O键结合得更紧密，于是O-H键趋于松驰，因此