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1、第10章 抗病毒药物 (Antiviral Agents),病毒： 是一种非细胞型微生物，最小的生命单位，其核心是脱氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸(RNA)，外壳是蛋白质。 病毒自身不能进行代谢，但能在宿主细胞内增殖，并将遗传信息传递给子代。 病毒分成DNA病毒和RNA病毒两大类。,病毒感染引起多种疾病，约60%的流行性传染病由病毒引起。 早期病毒性传染病如天花、脊髓灰质炎、麻疹、和乙型脑炎等疾病的发病率已日趋减少 。1980年世界卫生组织（WHO）宣布全球消灭天花。 但是新的病毒不断被发现，有的甚至暴发流行；而老的病毒性疾病又时有起伏，潜在威胁严重。现对人有致病性的病毒达1200多种,近年来
2、发病率最高、危害性最大的是： 人免疫缺陷病毒（HIV）所致的艾滋病（AIDS）和乙型肝炎病毒（HBV）引起的乙型病毒性肝炎。 2002年在我国发现首例严重急性呼吸道综合征（SARS），波及全球32个国家和地区，感染病例8422人，死亡916人。 SARS由一种新型冠状病毒引起，突如其来的SARS给人类以灾难和警示。2004年初发生的禽流感也给人们带来了威胁,目前对种类繁多的病毒性传染病尚缺乏有效的治疗药物，现有的只是病毒抑制剂，不能杀灭病毒。它们的作用仅在于抑制病毒的繁殖，增强宿主免疫系统以抵御病毒侵袭的能力，修复被破坏的组织或缓和病情，使之不出现临床症状。由于病毒本身没有独立的酶系统，必须依
3、靠宿主的酶系统才能使其繁殖、复制，故治疗病毒性疾病的药物应具有高度选择性，仅作用于细胞内病毒而对宿主细胞无明显伤害。,早期的抗病毒药，由于靶点不明确，不能识别病毒和宿主细胞而毒副作用大，无法用于全身治疗。如碘苷和阿糖腺苷只能局部用于治疗眼部疱疹病毒感染。 随着分子病毒学、生物工程技术及其相关学科的发展，已可鉴定所发现病毒的全部基因组序列，了解病毒在体内繁殖和复制的分子过程，发现药物作用的靶点。,根据靶分子结构的生物特点，设计药物分子进行高通量筛选，寻找先导化合物。再通过化学结构修饰，毒理学和药代动力学等研究找到安全有效的新药。根据其适应症，可分为： 一、抗疱疹病毒药物 二、抗免疫缺陷病毒药物
4、三、抗肝炎病毒药物 四、抗呼吸道病毒感染药物。,一、抗疱疹病毒药物 (Anti-herpes Virus Agents),人类疱疹病毒，属DNA病毒，主要有单纯疱疹病毒1型和2型（HSV-1、HSV-2）、水痘-带状疱疹病毒（VZV）、爱泼司坦-巴尔病毒（EBV）、巨细胞病毒（CMV）和人疱疹病毒6型（HHV-6）等。 疱疹病毒可引起多种疾病如角膜炎、唇疱疹、生殖器疱疹、带状疱疹、视网膜炎、间质性肺炎、胃肠炎和脑炎等。,抗疱疹病毒药可分核苷和非核苷两大类,（一）核苷类 核苷由碱基和核糖两部分组成，碱基分为嘧啶和嘌呤二类。,尿嘧啶核苷 胸腺嘧啶核苷 胞嘧啶核苷 腺苷 鸟嘌啉核苷,1、嘧啶类,碘苷
5、是第一个用于临床的抗病毒核苷类药物，其结构与胸腺嘧啶核苷相似，以碘取代5位的甲基，1962年以外用滴眼剂治疗HSV，继而合成许多类似物:,作用机制：与胸腺嘧啶核苷竞争性的抑制DNA聚合酶，阻碍病毒DNA的合成。,阿糖胞苷（6）是胞嘧啶衍生物，其类似物安西他滨（Ancitabine，7）和依巴他滨（8）先后上市 ，对HSV-1、HSV-2和VZV等均有强抑制作用，但选择性较差 。,尿嘧啶核苷的5位引入溴乙烯基（索利夫定9）有很强的抑制疱症病毒作用，细胞毒性低，口服吸收好，曾在日本上市，后因不恰当地同时服用5氟尿嘧啶导致严重骨髓毒性而死亡，撤回。,核糖的改造,尿嘧啶核苷和胞嘧啶核苷的2位以氟或甲烯
6、基取代的类似物如10，11，12对多种DNA病毒有强效 但细胞毒性大。,将3-羟基改为氟原子取代，细胞毒性也下降，活性下降。,核糖被其他环状基团取代如13和14活性高而无明显毒性，改变氧位置得异核苷15，稳定性好，对HSV活性高。,2、嘌呤类,阿糖腺苷（16）从链霉菌的培养液中提取，对HSV和VZV等有明显活性，但水溶性小，使用不便，合成其磷酸酯-单磷酸阿糖腺苷(17)在水中溶解度大，可供静脉或肌肉注射,腺苷类药物在体内易被脱氨酶转化成脱氨化合物而失活，经研究发现核糖的2和3羟基并非必需，进而合成了一系列开环核苷衍生物如阿昔洛韦（18）更昔洛韦（19）和喷昔洛韦（20）。 阿昔洛韦是开环的鸟苷
7、类似物，对HSV的毒性比对宿主细胞的毒性强300-3000倍，其抗病毒活性比阿糖腺苷强160倍。,阿昔洛韦仅在感染病毒的细胞中被病毒的胸苷激酶（TK）磷酸化转成三磷酸核苷，才能产生其干扰病毒DNA的合成作用，是一个对疱疹病毒有高度选择性的抗病毒药物，毒性低。 1981年上市，在60多个国家销售，有6种制剂，是销售量最大的抗病毒药物。但水溶性差，口服吸收少，抗病毒谱窄。 为了提高生物利用度，研究开发前药，伐昔洛韦（21） 、缬更昔洛韦（22）和泛昔洛韦（23）,伐昔洛韦（21） 阿昔洛韦的L-缬氨酸酯，水溶性是阿昔洛韦的60倍，口服吸收迅速，生物利用度是阿昔洛韦的3倍。,缬更昔洛韦（22） 更昔
8、洛韦的前药，为病毒DNA聚合酶底物三磷酸脱氧鸟苷的竞争性抑制剂及DNA链终止剂，可减少更昔洛韦的毒性，口服生物利用度达到60.9%，比更昔洛韦大10倍，主要用于巨细胞的感染。,泛昔洛韦（23） 喷昔洛韦前药，口服后经脱酯酶和黄嘌呤氧化酶的作用迅速转化为喷昔洛韦，在TK的作用下进一步代谢为三磷酸喷昔洛韦，进而抑制病毒DNA的合成和转录，生物利用度比喷昔洛韦高5倍 。,（二）非核苷类,核苷类药物通过与天然底物竞争性地与病毒的酶结合，抑制病毒的复制而发挥作用，长期使用易产生耐药性。非核苷类药物已上市的有酞丁胺 （24），膦甲酸钠（25）和咪喹莫特（26）等,酞丁胺是我国创制的缩氨硫脲类抗病毒药，外用
9、， 其作用机制：阻断病毒mRNA译制蛋白质，有抑制HSV-1和HSV-2的致细胞病变、病毒空斑形成和病毒繁殖的作用。,膦甲酸钠（25）是焦磷酸盐的类似物，1924年合成，1978年发现有抗病毒作用。 作用机制：直接作用于核酸聚合酶的焦磷酸部位，不涉及TK，故对阿昔洛韦等耐药株有效。,咪喹莫特(26) 是一种具有免疫调节作用的抗病毒剂，体外试验无直接抑制病毒复制的活性，进入体内通过诱生干扰素和多种细胞因子如白介素和肿瘤坏死因子而起抗病毒作用。,二、抗人免疫缺陷病毒药,HIV是一种可侵袭全身免疫系统，导致AIDS的病毒，属RNA逆转录病毒。自1970年末在非洲发现首例AIDS病例以来，随后延蔓至北
10、美、欧洲，肆虐全球，严重威胁人类的健康和生存。联合国报道，目前世界上每天有6000人感染HIV，我国卫生部2003年公布中国HIV感染者84万，患者8万，已死亡近20万人。我国HIV病毒感染正以30-40%的速度递增，AIDS已列为中国重点控制的重大疾病之一。,HIV繁殖过程大致分吸附、穿入、脱壳、早期蛋白质合成、病毒基因组核酸的复制、晚期蛋白质合成、核壳体装配、病毒体成熟和释放等九个步骤。 从HIV的生活史来看，其胞内步骤大致分为逆转录、整合和装配等3个环节，分别由逆转录酶、整合酶和蛋白酶催化完成，这些酶在宿主细胞中没有，最适合作为药物对HIV的作用靶点。,随着HIV在全球的快速蔓延，抗HI
11、V药物发展迅速 ，药物研究主要分为五个方面： （一）核苷类逆转录酶抑制剂 （二）非核苷类逆转录酶抑制剂 （三）蛋白酶抑制剂 （四）整合酶抑制剂 （五）融合酶抑制剂,（一）核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs）,逆转录酶（RT）是HIV复制过程中的一个重要酶，而人类细胞中无此酶.NRTI的结构与核苷类似，为双脱氧核苷衍生物，它们均需在细胞内转化为活性三磷酸衍生物，才能发挥抑制HIV RT作用。均为HIV RT 底物的竞争性抑制剂，抑制RT活性，阻碍病毒DNA合成。,抗HIV核苷类似物主要是改变核苷的糖基部分,胸腺嘧啶 胞嘧啶 腺嘌呤,齐多夫定（27）是第一个上市的AIDS治疗药，以N3替代胸腺嘧啶核
12、苷的3 位羟基有强的抗HIV活性，以3F或3NH2取代仍有强活性，但毒性大，2,3位同时引入F和N3基团或都引入F原子，抗HIV活性也丧失。 司坦夫定（28），是胸腺嘧啶核苷的脱水产物，对酸稳定，口服吸收好，作用机制同齐多夫定，已上市。,扎西他滨（29）为2,3-双脱氧胞苷,1992年上市,作用机制同齐多夫定,在5位引入氟能保留其活性，引入其它卤素或甲基则失去活性,拉米夫定（30）双脱氧硫代胞苷化合物，有D和L两种异构体，都具有抗HIV作用，抗病毒活性L型比D型强，细胞毒性小，作用持久且能提高机体免疫力，还具有抗乙肝病毒作用。,恩曲他滨（31）是拉米夫定的5位氟代的类似物，是HIV和HBV的逆
13、转录酶高效选择性抑制剂，优于拉米夫定。,恩曲他滨 的合成,双脱氧腺苷（32）有抗病毒作用，但对HIV活性较低，口服后产生肾毒性。,去羟肌苷（33）是32在体内被腺苷去氨酶水解而得的活性化合物，作用机制与齐多夫定类似，对齐多夫定耐药的HIV株仍有效，1991年上市,Carbovir(34)是一种碳环核苷类事物,对HIV RT有抑制作用,结构改造后找到阿巴卡韦(35)。,阿巴卡韦(35)对HIV有很强的抑制作用，口服生物利用度达76100，并可进入CNS，耐药性发展较慢，1998年上市。,开环核苷类化合物中，腺嘌呤的N-(2-膦酰基甲氧基丙基)衍生物(R)-PMPA（36）选择性抗HIV活性强，但
14、口服生物利用度低，合成其前药二碳酸酯化合物（替诺福韦酯 ，37）,替诺福韦酯与（36）相比，除抗HIV活性更强、口服生物利用度明显提高外，其化学稳定性和对酶的稳定性也得到改善。因不依赖病毒特异性酶磷酸化，故不易产生耐药性，不良反应较低，已于2001年上市。,替诺福韦酯的合成,（二）非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIS）,NRTIS治疗HIV感染，由于耐药病毒株的出现和一些严重不良反应的发生，使其疗效受到较大的局限性。 通过广筛已发现有30多种不同类型的 NNRTIs ，虽然它们的结构各不相同，但可结合在RT活性位点附近的疏水区而引起其催化部位的结构变化，属于非竞争性抑制剂。 现在已有奈韦拉平（
15、38），地拉韦啶（39）和依发韦伦（41）三个药物上市。,奈韦拉平是二吡啶并二氮杂卓酮类衍生物，对HIV-1 RT IC50为0.08mol/L，口服生物利用度较好，已于1996年上市，但易产生耐药。,地拉韦啶（39）是双（杂环芳基）哌嗪衍生物 90年代初通过计算机广筛发现U-80493E（40）对HIV-1 RT有较好的抑制作用，以杂环替代其苯环活性可提高10-100倍，经结构改造，发现地拉韦平活性最强，1997年上市。,依发韦伦（41）是苯并噁嗪酮类化合物。发现喹唑啉类化合物L-608788（42）对HIV-RT有好的抑制作用，但该化合物不稳定，经研究发现这类化合物不稳定主要是由于3位甲基
16、引起，如移去3位甲基可使该类化合物稳定并提高活性。经试验证明依发韦伦是这类化合物中抑制HIV-1 RT活性最强、并较稳定的化合物，1998年被批准上市,依发韦伦的合成,其他尚有Emivirine(43),Trovidine(44)和Capvavirine(45)等在III期临床,（三）蛋白酶抑制剂（PIs）,HIV蛋白酶是HIV复制的关键酶，蛋白酶抑制剂（PIs）能阻断蛋白酶的正常功能，使新产生的病毒不成熟而失去感染性。PIs是对AIDS患者联合用药（如鸡尾酒疗法）的重要组分。 Pis的设计主要是模仿HIV蛋白酶裂解HIV前体多聚蛋白的位点序列，设计合成一系列个别位点突变的肽类HIV PIs，它们能与HIV蛋白酶结合，从而产生竞争性抑制作用。,从HIV-1蛋白酶与底物或抑制物结合物的晶体结构数据，以及计算机分子模型的辅助药物设计可看出，所有PIs都是裁剪天然底物（多聚蛋白前体）中的靶肽链。用不易裂解的基团如羟基亚乙基替代底物的易于
