深圳大学药剂学10作用于胆碱能受体的药物教程文件.ppt
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1、深圳大学药剂学10作用于胆碱能受体的药物 神神 经经 节节 换换 元元节节前前纤纤维维节节后后纤纤维维 这些神经系统的神经递质为这些神经系统的神经递质为乙酰胆碱乙酰胆碱和和去去甲肾上腺素甲肾上腺素.传出神经根据所释放的递质不同,可以分传出神经根据所释放的递质不同,可以分为:为:胆碱能神经胆碱能神经和和肾上腺素能神经肾上腺素能神经。分别存。分别存在在胆碱能受体胆碱能受体和和肾上腺素能受体肾上腺素能受体。生物合成:胆碱生物合成:胆碱+乙酰辅酶乙酰辅酶A胆碱乙酰化酶胆碱乙酰化酶Ach合成场所:胆碱能神经末梢合成场所:胆碱能神经末梢贮存:囊泡贮存:囊泡释放:胞裂外排释放:胞裂外排灭活:灭活:Ach(A
2、chE)胆碱胆碱+乙酸乙酸胆碱酯酶胆碱酯酶囊泡囊泡(内有递质内有递质)胆碱酯酶胆碱酯酶受体受体乙酰胆碱乙酰胆碱AChAChE乙酰胆碱(乙酰胆碱(Acetylcholine,ACh)是胆碱能神经)是胆碱能神经递质,与乙酰胆碱受体结合。递质,与乙酰胆碱受体结合。胆碱受体胆碱受体按对其天然生物碱毒蕈碱按对其天然生物碱毒蕈碱(Muscarine)或烟碱或烟碱(Nicotine)的敏感性不同,分为两类:的敏感性不同,分为两类:毒蕈碱样胆碱受体,简称毒蕈碱样胆碱受体,简称M胆碱受体胆碱受体烟碱样胆碱受体,简称烟碱样胆碱受体,简称N胆碱受体胆碱受体。M胆碱受体至少还可分为胆碱受体至少还可分为M1和和M2两种
3、亚型,两种亚型,N胆碱受体又可分为胆碱受体又可分为N1和和N2两种亚型。两种亚型。临床应用的作用于胆碱能系统的药物有临床应用的作用于胆碱能系统的药物有 拟胆碱药拟胆碱药(激动剂激动剂)抗胆碱药抗胆碱药(拮抗剂拮抗剂)、青光眼、青光眼 拟胆碱药拟胆碱药一般能使心率减慢、瞳孔缩小、血管平滑一般能使心率减慢、瞳孔缩小、血管平滑肌舒张、胃肠道和膀胱平滑肌收缩及分泌增加,因而临肌舒张、胃肠道和膀胱平滑肌收缩及分泌增加,因而临床上用于治疗床上用于治疗青光眼、肠麻痹、腹气胀、尿潴留、血管青光眼、肠麻痹、腹气胀、尿潴留、血管痉挛性疾病、早老性痴呆症痉挛性疾病、早老性痴呆症等。等。抗胆碱药抗胆碱药呈现与拟胆碱药
4、相反的作用。可分为:呈现与拟胆碱药相反的作用。可分为:(1)阻滞)阻滞M胆碱受体的药物,可呈现抑制腺体分泌、胆碱受体的药物,可呈现抑制腺体分泌、散大瞳孔、加速心率、松弛支气管平滑肌和胃肠道平滑散大瞳孔、加速心率、松弛支气管平滑肌和胃肠道平滑肌等作用,临床上用作肌等作用,临床上用作散瞳药、制止分泌药和解痉止痛散瞳药、制止分泌药和解痉止痛药药等。等。(2)阻滞神经节内胆碱受体)阻滞神经节内胆碱受体(N1)的药物,主要呈现的药物,主要呈现降低血压的作用,临床用于降低血压的作用,临床用于治疗重症高血压病治疗重症高血压病。(3)阻断骨骼肌运动终板内的)阻断骨骼肌运动终板内的N胆碱受体的药物,胆碱受体的药
5、物,表现骨骼肌松弛作用,临床用作表现骨骼肌松弛作用,临床用作肌松药肌松药。一、胆碱受体激动剂一、胆碱受体激动剂10.1拟胆碱药拟胆碱药乙酰胆碱的化学结构:乙酰胆碱的化学结构:拟胆碱药又分为拟胆碱药又分为胆碱受体激动剂胆碱受体激动剂和和乙酰胆碱酯乙酰胆碱酯酶抑制剂酶抑制剂(又称为抗胆碱酯酶药)(又称为抗胆碱酯酶药)乙酰胆碱本身不能成为治疗药物。乙酰胆碱本身不能成为治疗药物。原因:无选择性;生物利用度低;稳定性差。原因:无选择性;生物利用度低;稳定性差。(1)正离子基团正离子基团正离子基团正离子基团对分子的内在活性和对受体的亲和力是必要对分子的内在活性和对受体的亲和力是必要的,的,三甲季铵结构具有
6、最佳活性三甲季铵结构具有最佳活性,当三个甲基被,当三个甲基被较大基团较大基团例如例如乙基取代时乙基取代时,活性明显减弱,活性明显减弱。(2)当乙酰基当乙酰基当乙酰基当乙酰基被被丙酰基等高级同系物取代时,活性下降丙酰基等高级同系物取代时,活性下降,如,如被被芳环等取代时则转变为芳环等取代时则转变为抗胆碱作用抗胆碱作用抗胆碱作用抗胆碱作用。乙酰基修饰为。乙酰基修饰为氨甲酰基氨甲酰基得到氯化氨甲酰基胆碱称为卡巴胆碱得到氯化氨甲酰基胆碱称为卡巴胆碱(Carbachol)作用强且较持作用强且较持久。久。(3)亚乙基链的长度亚乙基链的长度亚乙基链的长度亚乙基链的长度改变时,改变时,活性随链长度的增加而迅速
7、下活性随链长度的增加而迅速下降。降。亚乙基桥链上的亚乙基桥链上的氢原子若被甲基取代氢原子若被甲基取代时由于空间位阻作用,时由于空间位阻作用,体内被胆碱酯酶水解速率慢,体内被胆碱酯酶水解速率慢,作用时间延长作用时间延长。若甲基取代在氮若甲基取代在氮原子的原子的 位位,M样作用很小,样作用很小,N样作用保留;样作用保留;若甲基取代在氮原若甲基取代在氮原子的子的 位位,N样作用大大减弱,为选择性样作用大大减弱,为选择性M受体激动剂。受体激动剂。乙酰胆碱的化学结构修饰乙酰胆碱的化学结构修饰构效关系:构效关系:1.完全拟胆碱药完全拟胆碱药卡巴胆碱卡巴胆碱(Carbachol)作用强且较持久,对乙酰作用强
8、且较持久,对乙酰胆碱酯酶较胆碱酯酶较ACh稳定,可以口服,具有稳定,可以口服,具有M样和样和N样作样作用,选择性差,毒副反应较大,临床仅用于治疗用,选择性差,毒副反应较大,临床仅用于治疗青青光眼。光眼。无选择性,既作用于无选择性,既作用于M受体,又作用于受体,又作用于N受体。受体。2.毒蕈碱样作用拟胆碱药(毒蕈碱样作用拟胆碱药(M受体激动剂)受体激动剂)氯醋甲胆碱氯醋甲胆碱(Methacholine),由于甲基的空间位阻由于甲基的空间位阻作用,体内被胆碱酯酶水解速率慢,作用,体内被胆碱酯酶水解速率慢,作用时间延长作用时间延长,其其S-(+)对映体对映体M样作用样作用与乙酰胆碱相当,与乙酰胆碱相
9、当,N样作用大样作用大大减弱,临床上主要用于房性心动过速。大减弱,临床上主要用于房性心动过速。氯贝胆碱氯贝胆碱(BethanecholChloride)为为M胆碱受体激胆碱受体激动剂动剂,几无几无N样作用,样作用,S-(+)-异构体活性显著大于异构体活性显著大于R-(-)-异构体,临床用于治疗术后尿潴留和腹气胀。异构体,临床用于治疗术后尿潴留和腹气胀。硝酸毛果云香碱硝酸毛果云香碱(PilocarpineNitrate)从云香科植物毛果云香叶子中分离出的一种生物从云香科植物毛果云香叶子中分离出的一种生物碱。又名匹鲁卡品。碱。又名匹鲁卡品。化学名:化学名:3-乙基二氢乙基二氢-4-(1-甲基甲基-
10、1H-5-咪唑基咪唑基)甲基甲基-2-(3H)呋喃酮呋喃酮用途:毛果云香碱为用途:毛果云香碱为M胆碱受体激动剂胆碱受体激动剂。具缩瞳、。具缩瞳、降低眼内压作用,用作缩瞳药,用于治疗青光眼。降低眼内压作用,用作缩瞳药,用于治疗青光眼。性质:性质:(1)分子结构中含有两个手性碳原子,具有分子结构中含有两个手性碳原子,具有右旋右旋光性。光性。(2)五元内酯环上的两个取代基处于顺式构型,当五元内酯环上的两个取代基处于顺式构型,当加热或在碱性条件下,加热或在碱性条件下,易发生易发生差向异构化差向异构化(epimerization),生成无活性的异毛果云香碱。,生成无活性的异毛果云香碱。(3)分子结构中的
11、内酯环在碱性条件下,可被分子结构中的内酯环在碱性条件下,可被水解水解开环生成毛果云香酸钠盐失去活性。开环生成毛果云香酸钠盐失去活性。3.选择性选择性M1受体激动剂受体激动剂 M1受体主要分布于大脑皮层、海马、纹状体和周受体主要分布于大脑皮层、海马、纹状体和周围神经节,与传递神经元的兴奋冲动有关,包含大脑围神经节,与传递神经元的兴奋冲动有关,包含大脑的各种功能,如唤醒、注意、情绪激动反应和运动功的各种功能,如唤醒、注意、情绪激动反应和运动功能的调节,特别是能调节记忆和学习方面的高级认识能的调节,特别是能调节记忆和学习方面的高级认识过程。过程。M1受体选择性激动剂,如硫代匹鲁卡品受体选择性激动剂,
12、如硫代匹鲁卡品(Thiopilocarpine)等正进行等正进行阿耳茨海默病阿耳茨海默病(Alzheimer Disease,简称,简称AD)治疗的临床研究。治疗的临床研究。二、乙酰胆碱酯酶抑制剂二、乙酰胆碱酯酶抑制剂乙酰胆碱酯酶抑制剂,即乙酰胆碱酯酶抑制剂,即抗胆碱酯酶药抗胆碱酯酶药。能抑制。能抑制乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)的活的活性,使胆碱能神经末梢释放的乙酰胆碱不致被性,使胆碱能神经末梢释放的乙酰胆碱不致被AChE水解,导致乙酰胆碱浓度增高,使乙酰胆碱的作用水解,导致乙酰胆碱浓度增高,使乙酰胆碱的作用延长并增强。因此是延长并增强。因此是
13、间接的拟胆碱药间接的拟胆碱药。治疗青光眼、重症肌无力、老年痴呆。治疗青光眼、重症肌无力、老年痴呆。1.乙酰胆碱酯酶抑制剂作用机理乙酰胆碱酯酶抑制剂作用机理(1)乙酰胆碱酯酶的作用机理乙酰胆碱酯酶的作用机理水解乙酰胆碱水解乙酰胆碱 乙酰胆碱酯酶上有阴离子结合部位和酯结合部位。乙酰胆碱酯酶上有阴离子结合部位和酯结合部位。阴离子结合部位阴离子结合部位和乙酰胆碱的季铵氮原子结合,和乙酰胆碱的季铵氮原子结合,酯结酯结合部位合部位和乙酰胆碱的酯羰基结合。和乙酰胆碱的酯羰基结合。谷氨酸谷氨酸丝氨酸丝氨酸组氨酸组氨酸乙酰胆碱乙酰胆碱乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶 乙酰胆碱酯酶的乙酰胆碱酯酶的丝氨酸丝氨酸残基上的残基
14、上的羟基羟基对带有部分正对带有部分正电荷的酯羰基碳原子进行亲核进攻,生成乙酰胆碱一电荷的酯羰基碳原子进行亲核进攻,生成乙酰胆碱一乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶(AChAChE)过渡态过渡态,该过渡态不稳定,该过渡态不稳定,分解生成分解生成胆碱胆碱和和乙酰化乙酰胆碱酯酶乙酰化乙酰胆碱酯酶,后者无活性,后者无活性,可可迅速水解迅速水解,重新产生有活性的乙酰胆碱酯酶重新产生有活性的乙酰胆碱酯酶和乙酸。和乙酸。水解水解乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱乙酰胆碱 临床上使用的临床上使用的乙酰胆碱酯酶抑制剂乙酰胆碱酯酶抑制剂抑制乙酰胆碱抑制乙酰胆碱酯酶的过程酯酶的过程和和乙酰胆碱酯酶分解乙酰胆碱的过程乙酰胆碱酯酶
15、分解乙酰胆碱的过程十分十分相似。相似。(2)乙酰胆碱酯酶抑制剂的作用机理乙酰胆碱酯酶抑制剂的作用机理水解水解乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱乙酰胆碱不易水解不易水解抑制剂抑制剂结合基团结合基团2结合基团结合基团1抑制剂抑制剂AChE抑制剂抑制剂YYYY 根据根据乙酰胆碱酯酶抑制剂乙酰胆碱酯酶抑制剂与与乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶(AChE)结合后水解速率的快慢,可分为结合后水解速率的快慢,可分为可逆性可逆性和和不可逆性不可逆性乙乙酰胆碱酯酶抑制剂两类。酰胆碱酯酶抑制剂两类。如果生成的酰化乙酰胆碱酯酶如果生成的酰化乙酰胆碱酯酶水解过程十分缓慢,水解过程十分缓慢,则在相当长的一段时间内造成乙酰胆碱酯酶
16、的全部抑则在相当长的一段时间内造成乙酰胆碱酯酶的全部抑制,引起支气管收缩,继之惊厥,最终导致死亡制,引起支气管收缩,继之惊厥,最终导致死亡不可逆的胆碱酯酶抑制剂不可逆的胆碱酯酶抑制剂(如有机磷毒药如有机磷毒药);如果所生成的酰化乙酰胆碱酶如果所生成的酰化乙酰胆碱酶在一定时间内可以在一定时间内可以水解水解生成原来有活性的胆碱酯酶生成原来有活性的胆碱酯酶可逆性的乙酰胆可逆性的乙酰胆碱酯酶抑制剂。碱酯酶抑制剂。2.可逆性乙酰胆碱酯酶抑制可逆性乙酰胆碱酯酶抑制毒扁豆碱毒扁豆碱(Physostigmine)是一种生物碱,为用是一种生物碱,为用于临床的可逆性乙酰胆碱酯酶抑制剂。化学结构中于临床的可逆性乙酰
17、胆碱酯酶抑制剂。化学结构中甲氨基甲酸酯甲氨基甲酸酯部分是抑酶作用的必要结构,当与部分是抑酶作用的必要结构,当与AChE的催化部位结合后,生成无活性的的催化部位结合后,生成无活性的甲氨基甲酰甲氨基甲酰化的化的AChE,其水解速率较乙酰化的其水解速率较乙酰化的AChE慢得很多,慢得很多,但最终还是可以被水解,释放出活性的但最终还是可以被水解,释放出活性的AChE,因此,因此为可逆性的抑制剂。为可逆性的抑制剂。目前主要用于治疗青光眼。目前主要用于治疗青光眼。对毒扁豆碱进行结构改造发现:对毒扁豆碱进行结构改造发现:三环结构并不是必需的,可以用芳香胺代替,三环结构并不是必需的,可以用芳香胺代替,引入季铵
18、离子可以增强其与胆碱酯酶的结合,同时可引入季铵离子可以增强其与胆碱酯酶的结合,同时可降低中枢作用。降低中枢作用。毒扁豆碱的酯基水解后,则失去抑酶活性,因毒扁豆碱的酯基水解后,则失去抑酶活性,因此此甲氨基甲酸酯部分是抑酶活性所必需。甲氨基甲酸酯部分是抑酶活性所必需。由于由于N-甲基氨基甲酸酯不够稳定,易水解,甲基氨基甲酸酯不够稳定,易水解,改改成成N,N二甲基氨基甲酸酯,二甲基氨基甲酸酯,则稳定性增加,不易水解。则稳定性增加,不易水解。因此,找到了疗效更好的合成代用品。因此,找到了疗效更好的合成代用品。溴新斯的明溴新斯的明(NeostigmineBromide)化学名:溴化化学名:溴化-N,N,
19、N-三甲基三甲基-3-(二甲氨基二甲氨基)甲酰甲酰氧基氧基苯胺苯胺用途:用途:抗胆碱酯酶药。用于抗胆碱酯酶药。用于重症肌无力重症肌无力,手术后,手术后腹气胀及尿潴留等。腹气胀及尿潴留等。性质:溴新斯的明加氢氧化钠水溶液,加热反应时性质:溴新斯的明加氢氧化钠水溶液,加热反应时被水解,生成间被水解,生成间-二甲氨基苯酚钠,再与重氮苯磺酸反二甲氨基苯酚钠,再与重氮苯磺酸反应,生成偶氮化合物显红色。应,生成偶氮化合物显红色。加兰他敏加兰他敏(Galanthamine)是从石蒜科植物中提取是从石蒜科植物中提取的一种生物碱:的一种生物碱:用于治疗小儿麻痹后遗症、肌肉萎缩及重症肌无用于治疗小儿麻痹后遗症、肌
20、肉萎缩及重症肌无力等。还可用于治疗老年性痴呆。力等。还可用于治疗老年性痴呆。开发新型的胆碱酯酶抑制剂是寻找抗老年痴呆药的开发新型的胆碱酯酶抑制剂是寻找抗老年痴呆药的研究热点。研究热点。近年来,相继有许多新型的可逆性胆碱酯酶近年来,相继有许多新型的可逆性胆碱酯酶抑制剂被开发出来,用于治疗和减轻阿尔茨海默病抑制剂被开发出来,用于治疗和减轻阿尔茨海默病(AD)的某些症状。的某些症状。他克林他克林(Tacrine)(Tacrine)为氨基吖啶类化合物,其抑制胆碱为氨基吖啶类化合物,其抑制胆碱酯酶的强度比毒扁豆碱弱,但对酯酶的强度比毒扁豆碱弱,但对AD症状有惊人的改善,症状有惊人的改善,1993年被美国
21、年被美国FDA批准,成为第一个用于治疗批准,成为第一个用于治疗AD症的症的药物。药物。多萘培齐多萘培齐(Donepezil)(Donepezil)、雷沃斯的明雷沃斯的明(Rivastigmine)(Rivastigmine)于于1997年获年获FDA批准,成为第二个、第三个用于治疗批准,成为第二个、第三个用于治疗AD症的胆碱酯酶抑制剂。症的胆碱酯酶抑制剂。10.2抗胆碱药抗胆碱药(胆碱受体拮抗剂胆碱受体拮抗剂)胆碱能神经过度兴奋引起的病理状态可用胆碱能神经过度兴奋引起的病理状态可用抑制抑制乙酰胆碱的生物合成或释放乙酰胆碱的生物合成或释放阻止乙酰胆碱受体的作阻止乙酰胆碱受体的作用的方法治疗。目前
22、主要是第二种。用的方法治疗。目前主要是第二种。抗胆碱药能与胆碱受体结合但无内在活性,因而抗胆碱药能与胆碱受体结合但无内在活性,因而抑制了抑制了ACh或拟胆碱药与受体结合,产生抗胆碱作用或拟胆碱药与受体结合,产生抗胆碱作用.按照对按照对M和和N胆碱受体选择性不同,可分为胆碱受体选择性不同,可分为M胆碱胆碱受体拮抗剂和受体拮抗剂和N1、N2胆碱受体拮抗剂。胆碱受体拮抗剂。一、一、M胆碱受体拮抗剂胆碱受体拮抗剂M胆碱受体拮抗剂临床主要用于治疗各种内脏绞胆碱受体拮抗剂临床主要用于治疗各种内脏绞痛、散瞳和溃疡病的辅助治疗。痛、散瞳和溃疡病的辅助治疗。用于临床的药物为用于临床的药物为莨菪生物碱类莨菪生物碱
23、类和和合成的解痉药合成的解痉药(一一)莨菪生物碱类莨菪生物碱类从茄科植物颠茄、莨菪等分离出的莨菪生物碱用于从茄科植物颠茄、莨菪等分离出的莨菪生物碱用于临床的有临床的有阿托品阿托品(Atropine,()-莨菪碱莨菪碱)、(-)-东莨菪东莨菪碱碱(-)-Scopolamine)、山莨菪碱山莨菪碱(Anisodamine)和和樟柳碱樟柳碱(Anisodine)。四种生物碱结构类似,均含有四种生物碱结构类似,均含有莨菪烷莨菪烷(Tropane,托托烷烷)骨架,莨菪烷为二环桥烃:骨架,莨菪烷为二环桥烃:8-甲基甲基-8-氮杂二环氮杂二环3.2.1辛烷辛烷茄科生物碱类构效关系:茄科生物碱类构效关系:1.
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