化学与人类生活第七章-化学与药物课件.ppt
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- 化学 人类 生活 第七 药物 课件
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1、第一节第一节:药物化学简介药物化学简介第二节第二节:药物基本概述药物基本概述第三节第三节:抗生素、激素抗生素、激素第四节:毒品第四节:毒品药物化学简介 第一节 药物是人类维护健康、战胜疾病的有力武器,药物是人类维护健康、战胜疾病的有力武器,对种族的生存、繁衍作出了巨大贡献。合成化对种族的生存、繁衍作出了巨大贡献。合成化学药物,既要学药物,既要研究化学药物的结构研究化学药物的结构、性质性质和和变变化规律化规律,又要了解用于人体后的,又要了解用于人体后的生理生理、生化效生化效应应。药物化学在药物研究开发中,提供药物化学在药物研究开发中,提供后续学后续学科研究的物质基础科研究的物质基础,因而起着十分
2、重要的作用,因而起着十分重要的作用,是药学科学中的是药学科学中的带头科带头科,是连接化学与生命科,是连接化学与生命科学的学的交叉学科交叉学科。任何一门学科的产生和发展都和当时的社任何一门学科的产生和发展都和当时的社会需要及科技水平密不可分,药物化学也不例外,会需要及科技水平密不可分,药物化学也不例外,它的起源来自化学科学的发展。它的起源来自化学科学的发展。近代药物发展史表明,人们在寻找治疗药物近代药物发展史表明,人们在寻找治疗药物方面,主要是利用方面,主要是利用化学方法制备化学方法制备或或从天然产物提从天然产物提取药物取药物,事实上大部分临床应用的药物都是通过,事实上大部分临床应用的药物都是通
3、过这种途径得到的。这种途径得到的。一、药物化学的形成一、药物化学的形成u 最早起源于品尝植物,古代神农尝百草,因教最早起源于品尝植物,古代神农尝百草,因教民耕种技术而号民耕种技术而号“神农氏神农氏”。u 19世纪初,从植物中提取有效成分。如世纪初,从植物中提取有效成分。如1859年年从古柯叶中得到可卡因,从古柯叶中得到可卡因,1884年用于临床的局麻药。年用于临床的局麻药。u 19世纪中期,从有机化合物中寻找活性物质,世纪中期,从有机化合物中寻找活性物质,如如1899年,阿司匹林(年,阿司匹林(Aspirin)上市,标志着人)上市,标志着人们已可用化学方法改变天然化合物的化学结构。药们已可用化
4、学方法改变天然化合物的化学结构。药物化学开始形成。物化学开始形成。目前目前信息科学迅猛发展信息科学迅猛发展,利用各种数据库,利用各种数据库和信息技术,可广泛收集药物化学的文献资料,和信息技术,可广泛收集药物化学的文献资料,有利于扩展思路,开拓视野,丰富药物化学的有利于扩展思路,开拓视野,丰富药物化学的内容内容。创制新药创制新药是涉及多学科、多环节的探索是涉及多学科、多环节的探索性性系统工程系统工程,是集体研究的成果,基于药物,是集体研究的成果,基于药物化学首先要化学首先要发现先导物发现先导物,为后续学科研究提,为后续学科研究提供物质基础,在研究过程中起着十分重要的供物质基础,在研究过程中起着十
5、分重要的作用,作用,因此药物化学在药学科学领域处于带因此药物化学在药学科学领域处于带头学科的地位头学科的地位。药物化学的药物化学的发展历程发展历程的的三三个阶段:个阶段:1.1.发现阶段发现阶段 19世纪末,化学工业的兴起,Ehrlich化学治疗概念的建立,为本世纪初化学药物的合成和进展奠定了基础。例如早期的含锑、砷的有机药物用于治疗锥虫病、阿米巴病和梅毒等。在此基础上发展用于治疗疟疾和寄生虫病的化学药物。19世纪末至20世纪30年代,人类从动植物体内分离、纯制和测定了许多天然产物,如生物碱、苷类化合物等。同时某些天然的和合成的有机染料和中间体,用于致病菌感染的治疗,发现一些合成的化合物具有化
6、学治疗作用,被用于临床。同时,人们开始探索药物的药效基团作用机制、受体概念和相互关系等。但由于科学技术水平的限制,只局限于对已有物质的研究、寻找和发现可能的药用价值。例如:1868年Brown和Fraser发现四甲基季铵盐和四乙基季铵盐对神经节阻断作用的差异,第一次提出化学结构和生理活性的联系,是定量构效关系的启蒙研究。20世纪30年代中期发现百浪多息和磺胺后,合成了一系列磺胺类药物。1940年青霉素疗效得到肯定,内酰胺类抗生素得到飞速发展。化学治疗的范围日益扩大,已不限于细茵感染的疾病。2.2.发展阶段发展阶段 随着随着1940年年woods和和Filde S抗代谢学说的建抗代谢学说的建立立
7、,不仅阐明抗菌药物的作用机理,也为寻找新,不仅阐明抗菌药物的作用机理,也为寻找新药开拓了新的途径。例如根据抗代谢学说发现抗药开拓了新的途径。例如根据抗代谢学说发现抗肿搐药、利尿药和抗疟药等。肿搐药、利尿药和抗疟药等。药物结构与生物活性关系的研究药物结构与生物活性关系的研究也随之开展,也随之开展,为创制新药和先导物提供了重要依据。上世纪为创制新药和先导物提供了重要依据。上世纪30年代年代40年代发现的化学药物最多,它是药物化年代发现的化学药物最多,它是药物化学发展史上的丰收时代。学发展史上的丰收时代。进人进人50年代后,年代后,新药数量不及初阶段,药新药数量不及初阶段,药物在机体内的作用机理和代
8、谢变化逐步得到阐物在机体内的作用机理和代谢变化逐步得到阐明明,导致联系生理、生化效应和针对病因寻找,导致联系生理、生化效应和针对病因寻找新药新药改进了单纯从药物的显效基团或基本结构改进了单纯从药物的显效基团或基本结构寻找新药的方法。寻找新药的方法。例如利用潜效和前药概念,设计能降低毒例如利用潜效和前药概念,设计能降低毒副作用和提高选择性的新化合物。副作用和提高选择性的新化合物。定量构效关系定量构效关系(QSAR)是将化合物的结构是将化合物的结构信息、理化参数与生物活性进行分析计算,建信息、理化参数与生物活性进行分析计算,建立合理的数学模型,研究构立合理的数学模型,研究构-效之间的量变规效之间的
9、量变规律,为药物设计、指导先导化合物结构改造提律,为药物设计、指导先导化合物结构改造提供理论依据。供理论依据。上世纪70年代迄今,对药物潜在作用靶点进行深入研究,对其结构、功能逐步了解。另外,分子力学和量子化学与药学科学的渗透,X衍射、生物核磁共振、数据库、分子图形学的应用,为研究药物与生物大分子三维结构,药效构象以及二者作用模式,探索构效关系提供了理论依据和先进手段,将使药物设计更趋于合理化。3.3.设计阶段设计阶段3 34 4年年2 23 3年年进一步药效学试验进一步药效学试验进一步药理学实验进一步药理学实验临床试验临床试验药物药物对先导化合物进行结构修饰对先导化合物进行结构修饰(系列设计
10、)(系列设计)新化合物的设计及合成新化合物的设计及合成现有有机化合物现有有机化合物(如染料、植物提取)(如染料、植物提取)体内外动物模型进行初筛体内外动物模型进行初筛2 23 3年(寻找先导化合物,年(寻找先导化合物,并进行系列设计)并进行系列设计)新药合成的一般过程新药合成的一般过程二、新药的研发技术二、新药的研发技术1.1.发现新药的途径发现新药的途径 通常,新药是从通常,新药是从天然产物天然产物(植物、抗生素、(植物、抗生素、内源性活性物质)中发现或从现有内源性活性物质)中发现或从现有药物改进药物改进,进行进行药物筛选药物筛选,或根据,或根据生理病理机制设计生理病理机制设计(即(即合理药
11、物设计)而得到的。合理药物设计)而得到的。近年来,由于计算机技术、现代合成技术、生物技术的应用以及分子生物学、遗传学、免疫学等学科的交叉渗透,药物化学以化学为主的状况发生了巨大的变化,药物研究已深入到分子和电子水平,涉及到多种学科和技术。以受体为靶点的新药研究,分子生物学与分子药理学等新兴学科的出现,为阐明许多生物大分子如酶、受体等与疾病的关系作出了重要的贡献。这些生物大分子在生命活动中起着十分重要的作用,往往就是药物作用的靶点。2.2.合理药物设计合理药物设计 以酶为靶点的新药研究,由于酶参与一些疾病的发病过程,催化生成一些病理反应的介质和调控剂,因此酶构成了异常重要的药物作用靶点。酶抑制剂
12、通过抑制某些代谢过程,降低酶促反应产物的浓度而发挥其药理作用。以离子通道为靶点的新药研究,离子通道类药物有:钙离子通道剂,二氢吡啶类,苯烃胺类和硫氮杂卓类等;钾离子通道剂有:K+-ATP通道激活剂和拮抗剂。治疗亚型糖尿病的磺酰脲类药物甲苯磺丁脲、吡磺环己脲为K+通道拮抗剂。钠离子通道剂,氯离子通道剂。以核酸为靶点的新药研究,关于肿瘤的癌变机制,人们普遍认为是由于基因突变导致基因表达失调和细胞无限增殖所引起的,因此,可将癌基因作为药物设计的靶点,利用反义技术(是通过碱基互补原理,干扰基因的解旋、复制、转录、mRNA的剪接加工乃至输出和翻译等各个环节,从而调节细胞的生长、分化等)抑制细胞增殖。应用
13、现代生物技术研究新药,以基因、细胞、发酵和酶工程为主体的现代生物技术是七十年代开始异军突起的高新技术领域,近几十年发展极为神速,为大量新型药物的发现开辟了一条新途径。3.3.药物化学展望药物化学展望 21世纪将是生命和信息科学技术迅猛发展的时代,药物化学与其息息相关,特别是与生物学科、计算机技术紧密结合,相互促进,将是它今后发展的大趋势。第二节药物基本概述 自从人类有疾病以来,人们就在不断地寻找治疗疾病的方法,最早用的药物是来自于天然物质,因而才有“神农尝百草”的美丽传说。明朝李时珍的“本草纲目”,是一部世界最早的天然药物百科全书。19世纪开始出现了一些人工合成的新物质以供人们选择性地用来治疗
14、疾病。从麻醉、消毒药开始,随着化学学科及其工业的发展,逐步地合成一些比较复杂的化合物,拓宽了药物的来源,使人类形成了一种共识,即化学是药学的发展基础。于是人们开始用化学的观点、规律、原理和方法,去分析、研究和解决药学中的现象和问题,以化学的发展来推动药物学的发展。因此,不论是过去、现在还是将来,化学是药学的重要基础。任何时候药物的研究、开发和利用,都是和化学紧紧地联系在一起的。1.1.药物的定义与发展药物的定义与发展 药物是指用于预防、治疗、诊断人的疾病或为了调节人体功能、提高生活质量、保持身体健康的一类特殊物质。它包括中药材、中药饮片、中成药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化药品、放射性药品
15、、疫苗、血液制品和诊断药品等。西方的医药发展历史,以古希腊为最早,但当时宗教盛行,传教士们的宗教迷信思想和医药是根本不可能同时存在,以宗教统治的奴隶社会压迫和统治医药,其最终的结果就是导致古希腊灭亡,以至于他们的医药被世人忘却。罗马帝国的医药也和希腊医药有着相同的命运,当时的基督教把西医看作眼中钉,因而西医药的发展受到了极大的限制。但随着工业革命的科学技术突飞猛进,新技术和新学科的出现,尤其是近代的科学发展和对生物等的研究。使用化学方法提取制成比中药更单一成分,使得西药被人类所重视。当然,西药的发展离不开社会的发展,它能在很短历史中就被全世界人们所认可,是和它在防治疾病中所作出的贡献分不开的。
16、2.2.药物的分类药物的分类 药品的分类方法很多,从使用的情况来看,根据消费者获得和使用药品的权限,将药品分成处方药和非处方药。处方药(RX)是指有处方权的医生(执业医师和执业助理医师)所开处方才可购买、调配和使用的药物。处方药的英文缩写是Rx,r是代表,表示给患者之意,x表示处方的内容。最早是写在一个医学处方前面,是个占星术的一个符号,用来避邪。后来演变成一个大写的R,它是拉丁文recipe的缩写,即让药房的药剂师按照处方中开的药拿药。这种药通常都具有一定的毒性及其它潜在的影响,用药方法和时间都有特殊要求,必须在医生指导下使用。非处方药(OTC),它是由国家卫生行政部门规定或审定后,不需要凭
17、执业医师和执业助理医师处方,消费者可以自行判断、购买和按照药品标签或说明就可自行使用的药品。OTC中又分甲、乙两类,红底白字的是甲类,绿底白字的是乙类。它们虽然都可以在药店购买,但乙类非处方药安全性更高。乙类非处方药除了可以在药店出售外,还可以在超市、宾馆、百货商店等处销售。相对而言较非处方药为安全,但若病因不明,病情不清,则以不用非处方药物为好。若用药后不见效或有病情加重迹象,甚至出现异常现象,更应立即停药到医院诊治。抗生素和激素第三节 两千多年以前,我国劳动人民就知道利用豆腐上长出的霉来治疗疮痈等疾病。抗生素的发现被认为是二十世纪医学上最伟大的成就之一。1941年第一种抗生素青霉素投入使用
18、后,挽救了数千万人的生命。1.1.抗生素抗生素 但是,由于人类没有合理使用药物,使其耐药性增加药效降低,如目前超级细菌的产生,就是一个非常好的例子,如果我们不控制抗生素的滥用,二十一世纪人类就有可能重新回到没有抗生素的时代。这是一个值得我们高度重视的问题。抗生素分为天然品和人工合成品,前者由微生物产生,后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。由于最初发现的一些抗生素主要对细菌有杀灭作用,所以一度将抗生素称为抗菌素。由于抗生素的种类很多,不同的抗生素对病菌的作用原理不尽相同。抗生素的作用机制主要是影响病原微生物的结构和功能,干扰其代谢过程,使其失去正常生长繁殖的能力而达到抑制或杀灭细菌
19、的作用。具体有如下几个方面:u 抑制细菌细胞壁的合成,导致细菌细胞破裂死亡。如-内酰胺类是通过影响细菌细胞壁的生物合成,导致细菌细胞溶菌死亡,而青霉素钠是通过阻抑粘肽合成,造成细胞壁缺损。u 干扰抑制蛋白质的合成,如硫酸庆大霉素和硫酸阿米卡星同是与细菌核糖体30s亚单位结合,抑制细菌蛋白质的合成。u 影响细胞膜的功能,如制霉菌素与真菌细胞膜中的类固醇结合,破坏细胞膜的结构。此类抗生素能与细胞膜相互作用而影响膜的渗透性,这对细菌具有致命作用。以这种方式作用的抗菌药物有:多粘菌素、制霉菌素、两性霉素B等。u 影响核酸和叶酸代谢,此类抗菌药物主要通过抑制DNA或RNA的合成,抑制微生物的生长,阻止细
20、胞分裂和所需酶的合成,以这种方式作用的抗生素有:喹诺酮类,利福霉素类以及磺胺类等。总而言之,各种抗生素的抗菌机理和作用各不相同。有的抗菌素作用范围小,有的作用范围较广,现在临床应用的抗生素超过350种,但广泛应用的只有100多种。随着医药工业的发展,各类抗生素相继被发现和开发,抗生素成了人类对付疾病的重要手段。但抗生素在我国应用之广泛和普遍程度让人触目惊心,据WHO的资料显示,中国国内住院患者的抗生素使用率高达80%,其中使用广谱抗生素和联合使用的占到58%,远远高于30%的国际水平。从我国不良反应监测中心记录显示,药物不良反应1/3是由抗生素引起的。抗生素不良反应病例报告数占了所有中西药不良
21、反应病例报告总数的近50%,其数量和严重程度都排在各类药品之首。特别是近年来抗生素使用不当引发的耐药病原菌种类及由此诱发的各种严重感染逐年上升。主要表现在神经系统、肾脏和造血系统三个方面。如链霉素对耳前庭损害。表现为头晕、头疼、恶心、呕吐、共济失调等;引起耳蜗神经损害,表现为耳鸣、耳聋,少数患者可致永久性耳聋:还可损害肾脏。又如氯霉素可使骨髓造血功能抑制。引起再生障碍性贫血。1.毒性反应毒性反应 多发生在具有特异性体质的人身上,其表现以过敏性休克最为严重。用药数分钟,就会发生药热、皮疹、荨麻疹、胸闷、心悸、头晕、四肢麻木、呼吸困难、冷汗、青紫、血压下降等。严重时可引起死亡。青霉素、链霉素都可造
22、成过敏性休克,以青霉素较为严重。2.过敏反应过敏反应 当用抗生素抑制或杀死敏感的细菌以后,有些不敏感的细菌或霉菌却得到生长繁殖,造成新的感染,这就是“二重感染”。这在长期滥用抗生素的病人中多见,引起治疗困难,病死率高。3.二重感染二重感染 细菌对各种抗生素都可以产生酎药性。目前常见致病菌耐药率已高达30%50%,且仍以相当的速度增长。特别是局部使用抗生素较全身使用更易产生耐药性菌种。4.产生耐药性产生耐药性 现在产生耐药性的细菌日益增多。如最近在英、美、印度、日本及我国都发现了一种可抗绝大多数抗生素的耐药性NDM-1型基因的超级细菌,这种细菌人被感染后很难治愈,甚至会导致死亡。这和长期使用抗生
23、索密切相关。其中以葡萄球菌、痢疾杆菌、结核杆菌的耐药性最为突出。耐药性引起的疾病已成为治疗上的难题。据统计,仅超前使用的第三代头孢菌素,全国一年就多花费7亿多元。有的在没有做细菌培养及药敏试验,而仅靠经验或习惯选用价格较贵、新近上市的抗生素,这不但增加了患者的经济负担,还产生耐药性导致疗效下降。5.资源浪费资源浪费 因此,要求我们要科学、谨慎,合理、安全用药,以最大限度地发挥临床治疗作用,并将药物相关不良反应和耐药性的发生降低到最低限度。因此,我们在使用抗生素时必须考虑以下几个基本原则:u 严格掌握适应证凡属可用可不用的尽量不用,而且除考虑抗生素的抗菌作用的针对性外,还必须掌握药物的不良反应和
24、体内过程与疗效的关系。u 发热原因不明者不宜采用抗生素除病情危重且高度怀疑为细菌感染者外,发热原因不明者不宜用抗生素,因抗生素用后常使致病微生物不易检出,且使临床表现不典型,影响临床确诊,延误治疗。u 病毒性或估计为病毒性感染的疾病不用抗生素抗生素对各种病毒性感染并无疗效,对麻疹、腮腺炎、伤风、流感等患者给予抗生素治疗是无害无益的。咽峡炎、上呼吸道感染者90%以上由病毒所引起,因此除能肯定为细菌感染者外,一般不采用抗生素。u 皮肤、粘膜局部尽量避免反应应用抗生素因用后易发生过敏反应且易导致耐药菌的产生。因此,除主要供局部用的抗生素如新霉素、杆菌肽外,其它抗生素特别是青霉素G的局部应用尽量避免。
25、在眼粘膜及皮肤烧伤时应用抗生素要选择告辞适合的时期和合适的剂量。总之,合理使用各种抗生素,力争及时有效地控制感染,避免不合理用药。对于患者来说,一定要在医生指导下用药,严格掌握适应症、根据病症合理选用药物、严格掌握药物剂量、疗程和给药途径。减少药物配伍,注意药物毒副作用和失效期、严防过敏反应和二重感染,以确保药物的高效、安全使用。其一,抗生素不等于消炎药,抗生素不直接针对炎症发挥作用,而是针对引起炎症的微生物起到杀灭的作用。消炎药是针对炎症的,比如常用的阿司匹林等消炎镇痛药。多数人误以为抗生素可以治疗一切炎症。实际上抗生素仅适用于由细菌引起的炎症,而对由病毒引起的炎症无效。人体内存在大量正常有
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