青蒿素的发现，提取及一系列发展应用青蒿素的发现，提取及一系列发展应用1.时代背景： 时代背景.mp4世界上影响人数最多的疾病并非现在深受关注的艾滋病，而是一种堪称“历史悠久”的疾病——疟疾，也就是俗称的“打摆子”，同时，它也是当今除艾滋病外，上升趋势最为显著的一种传染病，每年 2～3 亿人感染此病，200 多万人死亡19 世纪从南美洲金鸡纳树皮中得到的奎宁曾成为最有效的药物，治愈了众多的疟疾患者20 世纪第二次世界大战后模仿奎宁基本结构而合成的一批新药如氯喹、伯喹也曾救治过无数的病人但是 20 世纪 60 年代出现抗药性疟原虫后，以往常用的抗疟药（如氯喹、磺胺、奎宁等）的效果便不复存在，以至于造成了无药可医的局面，特别在东南亚、非洲地区情况更为严重青蒿素类药物的出现以其副作用低且不易产生抗药性而被誉为“治疗疟疾的最大希望”2. 什么是青蒿素 时代背景.mp4◆ 分子式为 C15H22O5，分子量 282.33，组分含量：C 63.81%，H 7.85%，O 28.33%◆无色针状晶体，味苦◆ 在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中几乎不溶。
青蒿素（Artemisinin）又名黄蒿素，是一种具有过氧桥的倍半萜内酯类化合物分子式为 C15H22O5，分子量为 282.34，具有过氧键和 δ-内酯环，有一个包括氧化物在内的 1，2，4-三恶烷结构单元，在自然界中是非常罕见的，它的分子中包括 7 个手性中心青蒿素为无色针状结晶，熔点为 156～157℃，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水因其具有特殊的过氧基团，对热不稳易受湿、热和还原性物质的影响而分解3.为什么要选用青蒿治疗疟疾？疟疾是一个非常古老的疾病我们的先人对它还是有一定办法的在晋代葛洪所著的《肘后备急方》中就有关于疟疾的治疗方药，原文如下：青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之意思是，用一把青蒿，以二升的水浸渍以后，绞扭青蒿，取得药汁，然后一次服尽可别小看这几句话，它说明，我们的古人对于青蒿截疟已经有了很深入的认识 4.验证青蒿素对疟疾的治疗效果实验：为什么在实验室里青蒿的提取物不能很有效地抑制疟疾呢？是提取方法有问题？还是做实验的老鼠有问题？“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”为什么这和中药常用的高温煎熬法不同？原来古人用的是青蒿鲜汁！ 温度！这两者的差别是温度！很有可能在高温的情况下，青蒿的有效成分就被破坏掉了。
改用沸点较低的乙醚进行实验，她在 60 摄氏度下制取青蒿提取物接下来在实验室里，青蒿提取物对疟原虫的抑制率达到了 100%！ 5.其实青蒿素是从黄花蒿中提取而来，为什么命名为青蒿素？在植物学范畴里，青蒿和黄花蒿是同属菊科的两种植物，此后定名的青蒿素其实存在于黄花蒿中，青蒿中反倒没有而在中医药领域，青蒿和黄花蒿却被统称为青蒿中药研究所提取“青蒿素Ⅱ”晶体并将其命名为青蒿素时间最早，但云南省药物研究所改进了提取方法，采用“溶剂汽油法”大幅提高了提取效率，并且确定了优质黄花蒿产地，“523 任务”后续进行的动物药理毒性试验和临床试验研究，用的其实都是“黄蒿素”青蒿素命名的“青黄之争”，成了一场纠缠不清的“文字官司”直到 1978 年，“523”项目科研成果鉴定会上，按中药用药习惯，将中药青蒿抗疟成分定名为青蒿素但争议并未止歇，以至于 2000 年版的《中国药典》中还在为此做着修正：将中药青蒿原植物只保留黄花蒿一种6.青蒿素的提取：青蒿素虽然已经可以人工全合成，但其成本很高，无法工业化生产目前，青蒿素的主要来源仍然是从植物黄花蒿中提取分离黄花蒿分布较广，但由于产地的不同，所含青蒿素的差异极大（0.1%-1.3%）其中仅有部分产地（重庆、四川、广西、云南等地）的黄花蒿具有工业价值。
青蒿素原料药的 90%来自中国最早用乙醚提取：高温会破坏青蒿中的有效成分，随即另辟蹊径采用低沸点溶剂乙醚进行实验以萃取原理为基础，挥发油主要采用水蒸汽蒸馏提取，减压蒸馏分离，其工艺为：投料—加水—蒸馏—冷却—油水分离—精油；非挥发性成分主要采用有机溶剂提取，柱层析及重结晶分离，基本工艺为：干燥—破碎—浸泡、萃取（反复进行）—浓缩提取液—粗品—精制目前从黄花蒿中提取分离青蒿素的方法主要有：超临界二氧化碳提取法[2]丙酮-硅胶柱层析法[3]低沸汽油-超短粗型球状扩空硅胶过滤柱层析法[4]稀乙醇渗漉-连续萃取法[5]微波提取法[6 ，7] 石油醚-超声波提取法[8]乙醚冷浸法[9] 最早使用方法溶剂汽油提取-浓缩-结晶法[10]Vonwiller 的甲醇-乙醇-乙醚提取法[11]Paniego 的新鲜组织甲苯提取法[12]Elsohly 等的正己烷-乙腈法[13]其中溶剂汽油提取-浓缩-结晶法操作简便、成本低廉、是大多数提取生产厂家广泛采用的方法 7.青蒿素对疟疾的作用机制：摘要青蒿素是中国自主研制的抗疟良药, 高效、低毒, 许多基于青蒿素研发的衍生物具有良好的抗疟效果, 近年来已成为抗疟的一线药物, 受到世界医疗卫生界的充分肯定. 虽然 青蒿素作用机制青蒿素结构奇特, 抑疟效果显著, 但 40 年来其生物作用机制之谜一直未被彻底破解. 针对 血红素青蒿素类药物的作用机制, 提出了不同的假说, 如血红素参与青蒿素的激活并被烷基化从线粒体而起到抑疟作用, 线粒体参与青蒿素的激活和作用过程, 某些特定的蛋白是青蒿素作用靶 点等. 除抑疟外, 青蒿素类药物在杀灭其他种类寄生虫、抑制某些癌症细胞以及抗病毒、治 疗类风湿等方面也有一定作用. 下面将对青蒿素类药物作用机制的研究进行综述及展望, 包括抗疟疾过程中的药物激活、作用靶点破解青蒿素作用机制不仅可以加深人们对这种药物的认识, 而且对于其正确使用, 如增效、防止抗疟株的产生, 以及新型抗疟药物的设计都有重要意义.目前提出的青蒿素作用机制假说基本涉及两个方面: 青蒿素的激活和青蒿素的作用靶点.青蒿素的激活：(1) 铁参与青蒿素的激活. 青蒿素抗疟研究中,铁是大家关注的焦点之一. 目前, 一种比较普遍的观点是青蒿素的激活是通过含铁的途径进行的. 通过监测青蒿素产生自由基的过程认为, 铁在青蒿素抗疟过程中发挥了重要作用. 通过电子顺磁共振技术(EPR)及捕获剂 DMPO 进一步揭示了二者之间的关系，失去铁离子的参与，青蒿素的作用效率大大降低(2) 血红素(heme)参与青蒿素的激活：有体外实验发现, 将青蒿素与不同形式的铁, 包括血红素、二价铁离子、脱氧的和氧化的血红蛋白在相同的条件下进行反应, 血红素与青蒿素反应的效率远高于其他含铁分子[12], 表明血红素对于激活青蒿素起关键作用. 疟原虫寄生于血红细胞中, 血红素来源丰富. 目前, 究竟是自由铁还是血红素的铁激活青蒿素还存在争议(3) 线粒体参与青蒿素的激活及其他观点青蒿素类药物的作用靶点：嵌入在青蒿素倍半烯萜内酯骨架中的双氧桥对青蒿素抗疟有着至关重要的作用是进行机制研究的 最初线索, 而自由基的生成与双氧桥的断裂有着密 切的关系.(1) 血红素的烷基化. 不少研究认为, 血红素 既是激活青蒿素类药物的裂解还原激活剂, 又是其 发挥作用的重要靶标, 青蒿素对血红素的修饰、烷基 化是杀灭疟原虫的原因. 早期的血红素模型中青蒿 素的作用机制与奎宁相仿, 都是作用于液泡, 通过影 响血红素的脱毒来抑制青蒿素. 这一观点有一些相 关实验支持(2) 蛋白靶点理论. 青蒿素的一个鲜明特点就 是对疟原虫有强烈的特异性而对人不产生副作用, 这使得人们推测青蒿素可能会在疟原虫体内特异激 活, 或者疟原虫体内存在着对青蒿素的特异性靶标. 对于大部分药物来说, 都存在着较为专一和特异的 靶标（3）线粒体模型学说 疟原虫的生长需要相关线粒体的参与 其他学说8.青蒿素及其衍生物的发展：• 青蒿素具有水溶性差、热稳定性差的缺点，制成片剂因其难溶性，生物利用度低，且体内代谢快。
而纳米青蒿素的水溶性好，制成针剂后可进行静脉注射，将极大地提高药效，减少用药量，扩大应用范围 • 青蒿素由于存在近期复燃性高、在油中和水中的溶解度低以及难以制成合适的剂型等不足,需对其结构进行改造,以期在保持青蒿素优良药理作用基础上开发新药,进一步改善和提高药效而合成青蒿素衍生物蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯、双氧青蒿素等克服了青蒿素复燃率高的弊病蒿甲醚蒿甲醚其抗疟作用为青蒿素的其抗疟作用为青蒿素的 10 至至 20 倍倍,目前其开发成功的剂型蒿甲醚注目前其开发成功的剂型蒿甲醚注射液为主要含蒿甲醚的无色或淡黄色澄清灭菌油溶液射液为主要含蒿甲醚的无色或淡黄色澄清灭菌油溶液蒿乙醚蒿乙醚抗疟作用稍逊于蒿甲醚，且蒿乙醚的生产不如蒿甲醚更经济实用抗疟作用稍逊于蒿甲醚，且蒿乙醚的生产不如蒿甲醚更经济实用双氢青蒿素双氢青蒿素• • 比青蒿素有更强的抗疟作用比青蒿素有更强的抗疟作用,它由青蒿素经硼氢化钾还原而获得它由青蒿素经硼氢化钾还原而获得9.青蒿素及其衍生物的其他药理作用：抗病原微生物：本品煎剂对表皮葡萄球炎、卡他球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌有较强的抑制作用抗白血病：青蒿酸衍生物对白血病 P388 细胞有明显的抑制作用，青蒿 β 衍生物亦有此作用。
抗肿瘤：抗肿瘤：体内和体外实验证实, 青蒿素及其衍生物对多种人类和动物肿瘤细胞均具有毒性作用, 包括黑色素瘤细胞 、 肾癌细胞、中枢神经系统肿瘤细胞、肺癌细胞等而且同一种衍生物对不同类型肿瘤细胞的作用强度不同, 具有选择性 在一项体外抗肿瘤实验中发现, 青蒿琥酯对肠道肿瘤细胞和白血病细胞的抑制作用较强 ,而对肺小细胞癌细胞的杀伤作用较弱不同衍生物的抗肿瘤活性有所不同 ,具有选择性 ,推测其原因可能是来源于它们的亲脂性不同其抗癌活性与化合物的构象、 靶蛋白的差异相关2 .1 诱导肿瘤细胞凋亡 Yamachika 等[ 13] 系统比较 了青蒿素和常规化疗药 5-氟尿嘧啶(5-FU)对口腔癌 细胞 IHGK 的影响 ,发现青蒿素不同于 5-FU 对细胞 的直接杀伤作用, 其主要作用是诱导肿瘤细胞凋亡 Singh 等[ 14] 报道青蒿素可以诱导类人淋巴母细胞 Molt-4 细胞凋亡, 而不是坏死 而且在铁转运蛋白 的协助下 ,青蒿素的诱导凋亡作用更显著青蒿素 衍生物青蒿琥酯不但能抑制人肝癌细胞 H22 和 BEL-7402 的增殖 ,而且能诱导肿瘤细胞凋亡 进一 步研究发现, 诱导的凋亡与 Bcl-2 基因、PCNA 基因 表达下调和 bax 蛋白表达升高相关。
Efferth 等[ 15] 分 析了青蒿素对 55 种人肿瘤细胞相关基因的影响 ,这 些基因包括药物抵抗基因、DNA 损伤与修复基因、 凋亡调控基因、增殖相关基因、原癌基因、肿瘤抑制 基因和细胞因子基因最近 Disbrow 等[ 16] 的研究表 明 ,两种青蒿素衍生物二氢青蒿素和青蒿琥酯均对 人类乳头瘤病毒的宫颈上皮细胞具有毒性作用;对 狗口腔乳头瘤病毒诱导的口腔癌形成也具有抑制作 用进一步发现这种疏水性的药物可以自由穿透上 皮细胞表面, 从而诱导线粒体半胱天冬酶表达进而 启动细胞凋亡, 而且这一凋亡过程是 P53 蛋白非依 赖性的, 表明青蒿素及其衍生物可以用来预防和逆 转病毒介导的肿瘤病变2 .2 二价铁离子介导的细胞毒作用 青蒿素及其 衍生物的抗肿瘤作用机制目前还不完全清楚但大 量证据显示, 青蒿素的抗肿瘤作用机制与其抗疟机 制十分相似研究表明 , 二价铁和铁转运蛋白在红 细胞和肿瘤细胞中的含量较正常细胞高处于对数 生长期的细胞对二价铁离子的吸收逐步增加 ,而肿 瘤细胞铁离子的吸收与肿瘤细胞增殖呈正相关二 价铁参与了青蒿素的抗疟作用, 同样也可能介导了 青蒿素对肿瘤细胞的毒性作用。
首先, 铁传递蛋白 及硫酸氨基乙酸亚铁能显著增加青蒿素等衍生物的 细胞毒性作用 ,对两种肿瘤细胞 CCRF-CEM 和 U373 的细胞毒性与。