青蒿素简介

理化性质

青蒿素（Artemisinin）是从复合花序植物黄花蒿（Artemisia annua L.，即中药青蒿）中提取得到的一种无色针

昆明地区青篙素标准品红外光谱图

状晶体，化学名称为（3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR）-八氢-3,6,9-三甲基-3,12-桥氧-12H-吡喃〔4,3-j〕-1,2-苯并二塞平-10（3H）-酮。分子式为C15H22O5，属倍半萜内酯，具有过氧键和6-内酯环，有一个包括过氧化物在内的1，2，4-三噁结构单元，这在自然界中十分罕见，分子中包括有7个手性中心，它的生源关系属于amorphane类型，其特征是A，B环顺联，异丙基与桥头氢呈反式关系。

制备熔点为156-157℃，[a]D17=+66.3°（C=1.64氯仿）。易溶于氯仿、丙酮、乙酸

青蒿素的化学结构(2张)

制备

化学合成

化学合成青蒿素难度极大，1986年，中国科学院上海有机所以R(+)一香草醛为原料合成了青蒿素，国外也有类似工作，反应以(-)- 2-异薄勒醇为原料，通过光氧化反应引进过氧基，保留原料中的六元环，环上三条侧链烷基化，形成中间体，最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。但过程均过于复杂，尚未显示出商业的可行性。[23-25]

青蒿素化学合成途径

生物合成

萜类化合物的生物合成途径非常复杂，对于青蒿素这一类低含量的复杂分子的生物合成研究更是如此。用以下三种途径可生物合成青蒿素：（1）通过添加生物合成的前体来增加青蒿素的含量；（2）通过对控制青蒿素合成的关键酶进行调控，或者对关键酶控制的基因进行激活来大幅度增加青蒿素的含量；（3）利用基因工程手段来改变关键基因以增强它们所控制酶的效率。[26]

对于倍

青蒿素生物合成途径

半萜内酯的合成，其限速步骤一是环化和折叠成倍半萜母核的过程，另一个限速步骤为形成含过氧桥的倍半萜内酯过程。研究人员通过放射性元素示踪法对青蒿素的生物合成途径进行了研究，认为青蒿素的生物合成可以从法尼基焦磷酸出发，经耗牛儿间架（germacrane）、双氢木香交酯（dihydrocostunodile）、杜松烯内酯（cardinanolide）和青蔷素B（arteannuin B），最终合成青蒿素。[27-28]

除青蒿，其他植物并非不可行。2011 年研究人员使用甲羟戊酸，从烟草中合成出了青蒿素。

[29]

提取

商用的青篙素主要来自于植物提取物，理论上植物中青篙素含量达以上的青篙才有提取青篙素的价值。而天然植物中青篙素的含量受地理环境、采集时间、采集部位、气温和施肥等因素的影响。中国北方产的黄花蒿中青蒿素含量极低。20世纪60-70年代就有单位进行过中药青蒿的分离研究，但未有所获，后来推测可能和产地分布有关。即使在能够提取青蒿素的地区，不同产地青蒿素的含量差异也很显著，最高可达干重的1-2%。有人认为青篙的采集期在生长盛期至花蕾期之前较好，一天中采集时间以晴天中午12-16时为宜。而在青篙植物的上部和枝条上部的叶片中，青篙素含量最高，嫩叶比老叶的含量高。不同干燥方法也有一定的影响，自然晒干的效果比阴干的样品含量高。

从青蒿中提取青蒿素的方法是以萃取原理为基础，主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。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。[30]

相对具体方法比如，丙酮一硅胶柱层析法，将中草药青篙的叶子和花蕾用丙酮浸泡二次，每次一小时，合并滤出液，常压回收丙酮至小体积，然后加入乙醇于小体积的丙酮提取液中进行脱蜡，在50℃以下搅拌混匀，使其基本溶解后，在10℃以下放置12小时，用纱布过滤。所得乙醇滤液进行层析分离，可得青篙素。或用低沸汽油-超短粗型球状扩孔硅胶过滤层吸法，采用低沸点汽油为溶剂，反复热回流浸提青篙干碎叶，热回流时间至少10小时，反复至少4次，将提取液通过装有球形扩孔硅胶的超短粗柱，进行选择性过滤。采用异丙醇或醋酸乙酷同低沸点汽油的混合液为洗脱液通过柱体进行洗脱，然后浓缩流出液，即得青篙素粗品。[31-32]

也可采取超临界法提取，比如在提取压力8-32MPa，提取温度30-70℃，解析压力4-8MPa，解析温度30-70℃下通过循环分离青篙素，提取时间0.5-5小时，提取率可达92%。[32]

青篙素的提取方法虽多，但弊端同样不少。汽油法简练，工艺流程短，操作方便，但此法大量消耗汽油，安全性存在问题，且由于沸点高，母液处理困难，需减压回收，回收率低。乙醇法溶剂回收温度较难控制，有效成份易受破坏，收率低。硅胶层析法用硅胶做吸附剂，一次性使用，用量大，成本高，装柱困难，而且分离时间长，分离效果差，溶剂用量大。超临界法速度快，效率高，但投资高。

检测

光谱特征吸收峰为红外光谱在1740cm-1的六元环内酯和881、995、1115cm-1的过氧基键。不含碳碳双键。

紫外吸收很弱，只在其末端(203 nm)有弱吸收。没有荧光发射团，也没有衍生化基团。因此它的定量分析有一定的难度。

[33]

药理学

与以往的抗疟药物不同，青蒿素抗疟机理的主要作用在通过对疟原虫表膜线粒体功能的干扰，导致虫体结构的全部瓦解，而不是借助于干扰疟原虫的叶酸代谢。具体药理作用分两步：活化，青蒿素被疟原虫体内的铁催化，其结构中的过氧桥裂解，产生自由基；烷基化，第一步所产生的自由基与疟原虫蛋白发生络合，形成共价键，使疟原虫蛋白失去功能死亡。[34]

主要用途

抗疟疾

青蒿素是继乙氨嘧啶、氯喹、伯喹之后最热门的抗疟特效药，尤其是对于脑型疟疾和抗氯喹疟疾，青蒿素具有速效和低毒的特点，曾被世界卫生组织称做是“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”。其抗疟疾作用机理主要在于在治疗疟疾的过程通过青蒿素活化产生自由基，自由基与疟原蛋白结合，作用于疟原虫的膜系结构，使其泡膜、核膜以及质膜均遭到破坏，线粒体肿胀，内外膜脱落，从而对疟原虫的细胞结构及其功能造成破坏，且细胞核内的染色质也受到一定的影响。青蒿素还能使疟原虫对异亮氨酸的摄入量明显减少，从而抑制虫体蛋白质的合成。[35]

青蒿素的抗疟疾作用与不同的氧气压力有关，氧气压力越高，青蒿素对于体外培养的恶性疟原虫的半数有效浓度会降低。活性氧不仅可以直接对疟原虫起到破坏的作用，而且会损坏红细胞，从而导致疟原虫死亡。黄花蒿除了对疟原虫有很好的杀灭作用外，对其他寄生虫也有一定的抑制作用。20世纪80年代初，经科研人员初步研究发现，青蒿素具有抗血吸虫的作用，研究证实，在整个服用青蒿素药物阶段对幼虫期的血吸虫都能产生杀灭作用。临床证实，青蒿素及其衍生物在治疗疟疾的过程中，并没有发现特别明显的不良反应。[36]

抗肿瘤

青蒿素的抗肿瘤作用逐渐被人们发现。青蒿素能够致使乳腺癌细胞、肝癌细胞、宫颈癌细胞等多种癌细胞的凋亡，对癌细胞的生长具有显著的抑制作用。青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作

用主要是依靠诱导细胞的凋亡而实现的。研究发现，青蒿素是通过诱导细胞的凋亡而杀灭肿瘤细胞的。双氢青蒿素可以通过增加活性氧，从而抑制激活缺氧诱导的相关因子，发挥出选择性细胞毒作用。青蒿球酯对人的大肠癌细胞也有一定的抑制作用，研究发现，青蒿琥酯对人的大肠癌细胞的增值抑制作用和凋亡促进作用存在剂量依赖性。线粒体是细胞凋亡的放大器和感受器，调节控制着细胞的代谢活动，线粒体的膜电位诱导细胞的凋亡。青蒿素作用于白血病细胞的细胞膜，改变细胞膜的通透性，使得细胞内的钙离子浓度升高，这样不仅使得钙蛋白酶得以激活，使其膨胀死亡，而且促进了凋亡物质的释放，细胞凋亡加快。[37-39]

免疫调节

研究发现，青蒿素及其衍生物的使用剂量在不会引起细胞毒性的情况下，能够较好的抑制T 淋巴细胞丝裂原，从而诱导小鼠脾脏淋巴细胞的增殖。这一发现对于治疗T淋巴细胞所介导的自身免疫性疾病，有很好的参考价值。青蒿玻醋具有增强非特异性免疫的作用，能够使小鼠血清的总补体活性提高。双氢青蒿素对于B淋巴细胞的增殖，能起到直接的抑制作用，从而减少B淋巴细胞对自身抗体的分泌，减轻体液免疫反应，对体液免疫有一定的抑制作用，减少了免疫复合物的形成。[40-41]

抗真菌

青蒿素的抗真菌作用也使得青蒿素表现出了一定的抗菌活性。研究证实青蒿素的渣粉剂和水煎剂对炭疽杆菌、表皮葡萄球菌、卡他球菌、白喉杆菌均有较强的抑菌作用，对结核杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌等也具有一定的抑菌作用。[42-43]

其他

青蒿素在临床上还具有与冬虫夏草合用，可以抑制狼疮肾炎的复发，以达到保护肾脏的功效。其抗纤维化作用，能够显著降低肺组织的纤维化程度，对于瘢痕的预防和治疗有较好的实用前景。[44-45]

另外，青蒿素还可以破坏卡氏肺孢子虫膜系结构，引起孢子虫滋养体胞浆及包囊内出现空泡，线粒体肿胀，核膜破裂，内质网肿胀，囊内小体溶解破坏等超微结构的改变，从而抗卡氏肺孢子虫肺炎。青蒿素类药对胚胎有较高的选择性毒性，较低剂量即可使胚胎死亡而导致流产，有可能被开发为人工流产药物。[46-47]

2016年12月1日，在线发表于美国Cell（《细胞》）杂志上的一项突破性研究表明，这一药

物或许还可以拯救数亿糖尿病患者。来自奥地利科学院CeMM分子医学研究中心等机构的科学家，利用一种特别设计的、全自动化的分析，科学家们检测了大量已批准药物对人工培养的细胞的作用。结果惊喜地发现，青蒿素能够让产生胰高血糖素的细胞“变身”产生胰岛素的细胞。

该研究的通讯作者Stefan Kubicek表示，胰岛素的绝对和相对缺乏以及胰高血糖素信号通路的过度活化是导致糖尿病的两个主要原因。科学家们开始探索青蒿素重塑细胞这一作用背后的分子模型。结果证实，青蒿素结合了一个称为gephyrin的蛋白。Gephyrin能够激活细胞信号的主要开关——GABA受体。随后，无数的生物化学反应发生变化，导致了胰岛素的产生。同日，发表在Cell上的另一项研究表明，在小鼠模型中，注射GABA也能导致细胞转化为细胞，表明两种物质靶向了相同的机制。

青蒿素的长期作用需要进一步测试。Stefan Kubicek认为：人类细胞的再生能力还是未知的。此外，新的细胞必须不受免疫系统的攻击。但我们相信，青蒿素的发现以及它们的作用模型可以为开发Ⅰ型糖尿病的全新疗法奠定基础。[1]

用法用量

疾病治疗用量

①控制疟疾症状（包括间日疟与耐氯喹恶性疟），青蒿素片剂首次1.0g，6～8h后0.5g，第2、3日各0.5g。栓剂首次600mg，4h后600mg，第2、3日各400mg。

②恶性脑型疟，青蒿素水混悬剂，首剂600mg，肌注，第2、3日各肌注150mg。

③系统性红斑狼疮或盘状红斑狼疮，第1个月每次口服0.1g，1日2次，第2个月每次0.1g，每日3次，第3个月每次0.1g，每日4次。

直肠给药，1次0.4—0.6g，1日0.8—1.2g。

深部肌注，首次200mg，间隔6～8小时后再肌注100mg，第二、三日各肌注100mg，总量500mg；肌注300mg/日，连用3日，总量900mg。小儿15mg/kg，按上述方法3日内注完。

口服，首次服1g，间隔6～8小时后再服0.5g，第二、三日各服0.5g。3日为1疗程。

副作用

1 有轻度恶心、呕吐及腹泻等，不加治疗能很快恢复正常。

2 注射部位浅时，易引起局部疼痛和硬块。

3 个别病人，可出现一过性转氨酶升高及轻度皮疹。

4 妊娠早期妇女慎用。

价值

以青蒿素类药物为主的联合疗法已经成为世界卫生组织推荐的抗疟疾标准疗法。世卫组织认为，青蒿素联合疗法是当下治疗疟疾最有效的手段，也是抵抗疟疾耐药性效果最好的药物，而中国作为抗疟药物青蒿素的发现方及最大生产方，在全球抗击疟疾进程中发挥了重要作用。尤其在疟疾重灾区非洲，青蒿素已经拯救了上百万生命。根据世卫组织的统计数据，自2000年起，撒哈拉以南非洲地区约2.4亿人口受益于青蒿素联合疗法，约150万人因该疗法避免了疟疾导致的死亡。在西非的贝宁，当地民众都把中国医疗队给他们使用的这种疗效明显、价格便宜的中国药称为“来自遥远东方的神药”。[48]

此外青篙素在其他疾病的治疗中也显示出诱人的前景。如抗血吸虫、调节或抑制体液的免疫功能、提高淋巴细胞的转化率，利胆，祛痰，镇咳，平喘等。已研制出了第二代换代产品和用青篙素治疗肿瘤、黑热病、红斑狼疮等疾病的衍生新药，同时开始探索青篙素治疗艾滋病、恶性肿瘤、利氏曼、血吸虫、涤虫、弓形虫等疾病以及戒毒的新用途。