关于紫杉醇药理作用及提取来源
一 紫杉醇简介
1.名称
紫杉醇的英文名称为taxol，分子式C47H51NO14分子量为853.92，是一种环状二萜的衍生物。
2.理化性质
紫杉醇是一种白色结晶体粉末。无臭，无味。不溶于水，易溶于氯仿、丙酮等溶剂。
紫杉醇含有的N原子处于酰胺状态，不显碱性；结构中无苷键，对酸相对稳定；可与MnO2发生氧化反应，且不易还原。
3.发现历史
1963年美国化学家瓦尼（M.C. Wani）和沃尔（Monre E. Wall）从一种生长在美国西部大森林中称谓太平洋红豆杉（Pacific Yew）树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。在筛选实验中，Wani和 Wall发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠细胞有很高活性，并开始分离这种活性成份。由于该活性成份在植物中含量极低，直到1971年，他们才同杜克（Duke）大学的化学教授姆克法尔（Andre T. McPhail）合作，通过x-射线分析确定了该活性成份的化学结构——四环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇（taxol）。
4.价值
紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物, 也是目前所了解的惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。同位素示踪表明, 紫杉醇只结合到聚合的微管上, 不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。 通过临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。是近年来新抗药物中受到广泛重视的一类。但由于其费用较昂贵，在临床中现多作为二线用药。
5 药理作用
（1）药动学：紫杉醇在6h或24h输注中,血药浓度增加,输注一旦停止,血药浓度即开始下降。紫杉醇的药动学效应似乎不是线性的,该药血浆蛋白结合率为89%~98%,表现分布容积大,并与给药剂量有关。终末半衰期平均值为5•3~17•4h,主要经肝脏代谢,胆汁清除5%,该药不易穿透人的血脑屏障。
（2）抗作用：人癌细胞体外微量培养的四氮唑试验(MTT)证明,口腔上皮癌细胞、结肠癌细胞、卵巢癌细胞对紫杉醇敏感，乳腺癌细胞、胃癌细胞次之,肺腺癌细胞及肝癌细胞不够敏感。紫杉醇5mg/kg即对裸鼠的人卵巢癌异种移植瘤的生长有明显抑制作用,大剂量时疗效更为明显。
（3） 毒副作用：毒副作用可分为血液系统反应，神经系统毒性和过敏反应。紫杉醇的血液系统不良反应主要是白细胞减少,对血小板和红细胞毒性低,白细胞减少与剂量有关,一般发生于用药第8～11天,第15～21天很快恢复,没有累积作用。如能合并应用预防性集落刺激因子,病人的安全性和对本品的耐受性可进一步提高。神经系统毒性主要表现为四肢末梢麻木,症状的严重性随剂量的增高而加剧。紫杉醇过敏反应包括呼吸困难、低血压、血管神经性水肿、荨麻疹等,因此,接受紫杉醇的病人预防性地应用皮质类固醇,苯海拉明和抗组织胺类药物,可使过敏反应率由30%降至5%,目前又加用H2受体拮抗剂,使反应率进一步降低。
二.紫杉醇的提取
高效分离纯化紫杉醇的方法包括萃取和分离纯化。紫杉醇生产工艺如下：
红豆杉树皮粉碎（越细越好），85％～95％酒精35－55℃热回流浸提三次，50－70℃真空减压浓缩，氯仿萃取，萃取液浓缩成膏状，得紫杉醇氯仿膏，将紫杉醇氯仿膏加氯仿溶解完全，加硅胶搅拌均匀，凉干，过筛，填装到层析柱中，氯仿－甲醇梯度洗脱，TCL检测，分段合并浓缩，得紫杉醇半成品。
将紫杉醇半成品加丙酮溶解完全，加硅胶搅拌均匀，凉干，过筛，填装到层析柱中，丙酮－石油醚梯度洗脱，TCL检测，分段合并浓缩，用丙酮－石油醚系统结晶3～4次，抽滤，50℃真空减压干燥，得紫杉醇含量75～80％半成品，16Mpa压力层析分离，TCL检测，分段合并浓缩，目标段浓缩物丙酮－石油醚结晶，抽滤，干燥，得紫杉醇成品；
三 紫杉醇来源
1. 山榛子可成为紫杉醇的新来源
自1 9 9 2年紫杉醇正式上市以来,这种来源于太平洋红豆杉的新型药已迅速成为一种畅销世界的抗药。然而,紫杉醇必须从红豆杉树皮中提取,而且每公斤树皮仅能提取0. 1克紫杉醇粗品。红豆杉是一种生长速度极其缓慢的树种,尤其是太平洋红豆杉(生长于美国俄勒岗州)需要百年才能长成大树。如按目前的紫杉醇用量,则要不了多少年,世界各地的红豆杉资源就会枯竭。有鉴于此,必须加速开发紫杉醇原料药的新来源,也就是应加速开发非红豆杉树种的其它植物资源。
美国俄勒岗大学化学系的研究人员报道,的山榛子树有望成为提取紫杉醇原料药的新植物资源。美国研究人员已在这种漫山遍长的植物的树叶和树皮中成功提取紫杉醇。早在几十年前,植物学家即已发现,山榛子树从不被植物病虫害侵犯。他们推测,山榛子的枝叶和树皮中肯定含某种(或某些)抗病虫害的特殊化学成分。美国科学家在山榛子枝、叶的醇提物中分离出“紫杉烷”与“紫杉醇”等活性成分,从而证实了原先的推测是准确的。
山榛子树生长极其迅速,且不怕任何病虫害。更可贵的是,山榛子不仅枝叶中含紫杉醇,它的果实──山榛子的壳中也含微量紫杉醇。科学家认为,今后可将山榛子作为后备紫杉醇原料来源,这样可有计划、有步骤地减少对红豆杉树的砍伐,以此保护这种濒临灭绝的树种。
2.紫杉醇的半合成
以紫杉醇前提物巴卡亭Ⅲ和去乙酰基巴卡亭Ⅲ为母核进行半合成制备紫杉醇的途径出色可行，即采用合成的侧链前体顺－1－苯基－3－（1－乙氧乙氧基）－4－苯基氮杂环丁－2－酮与10－脱乙酰巴卡亭Ⅲ衍生物进行缩合制备紫杉醇。所得紫杉醇与来源于红豆杉是紫杉醇化学结构完全一致。?而这两种化合物在红豆杉易再生的针叶和小枝中产率达0.1%。
四 与紫杉醇作用机理相似的小分子化合物
GS-164是一新型小分子化合物,它通过与紫杉醇相似的作用机理,刺激微管蛋白的聚合。
1在体外微管聚合时作用特点
(1)在无三磷酸鸟苷(GTP)情况下,GS-164导致的微管聚合具有剂量依赖关系;
(2)由此药刺激形成的微管能抵抗由钙和低温导致的分离;
(3)鬼臼毒素对GS-164导致的微管聚合有拮抗作用。细胞水平的分析实验表明,GS-164增加了HeLa细胞中微管的数量,但对肌丝无影响。
此外,GS-164诱导微管成束,阻断在G2/M阶段的HeLa细胞的细胞循环,导致细胞死亡,所有这些活性均与紫杉醇相同。
构象分析发现,GS-164的两个苯环中的一个与紫杉醇中2位的苯甲酰氧基侧链上的苯环相对应,另一个与紫杉醇3′位的苯环相对应;此外,GS-164上的羟基和一个环内氧分别与紫杉醇1位羟基和2位酯基的氧相对应。因为GS-164在各项生理活性测定中均远弱于紫杉醇,故紫杉醇的其他部位肯定对活性也有很大影响。GS-164在体内对人细胞的毒性作用为紫杉醇的1‰,然而,在体外实验中,它的活性却是紫杉醇的1/10。造成这种差异的原因可能是GS-164不易透过动物细胞的细胞膜,难于吸收。若在GS-164中引入疏水的侧链,可使其体内活性提高到与体外活性相当的程度。象GS-164这样的简单化合物的发现,证明了紫杉醇在2位与3′位上两个苯环的重要性。更重要的是,可将GS-164作为先导化合物,通过合成的途径得到具有临床应用价值的抗药。
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