1
第九章 拟胆碱和抗胆碱药
Cholinergic Agents and
Anticholinergic Agents
作用于神经递质受体的药物
Drugs Affecting Neurotransmission
Drugs Acting on Neurotransmitter Receptors
拟胆碱和抗胆碱药物
作用于肾上腺素能受体的药物
组胺受体拮抗剂(抗变态反应和抗溃疡药物)
3
传出神经
自主神经
运动神经系统
副交感神经系统
乙酰胆碱 acetylcholine, ACh
乙酰胆碱酯酶
acetylcholinesterase, AChE 乙酰胆碱受体
acetylcholine receptor, AChR 胆碱能受体
cholinergic receptor 胆碱受体
cholinoceptor
5
乙酰胆碱受体 烟碱乙酰胆碱受体
nicotinic acetylcholine receptor, nAChR,N受体
亚型 分布 生理功能 激动剂药物作用 拮抗剂药物作用
M
M1
中 枢 神 经 、 周 围 神 经 节 和分泌腺体
调节大脑的各种功能,
调节汗腺、消化腺体的 分泌
治疗早老性痴呆 症
治疗消化道溃疡
M2
心 脏 等 周 围 效应器组织
引起心肌收缩力减弱、
心率降低、传导减慢
有可能用于治疗 冠心病和心动过 速
治疗心动徐缓性 心律失常
M3
腺 体 和 平 滑 肌
血管平滑肌舒张、内脏 平 滑 肌 收 缩 、 瞳 孔 缩 小、腺体分泌增加
治疗痉挛性血管 病、手术后腹气 胀、尿潴留
治疗慢性阻塞性 呼吸道疾病,尿 失禁等
M4 腺 体 和 平 滑
肌 抑制钙离子通道 缺乏特异性配基 M5 大脑 孤儿受体 缺乏特异性配基
乙酰胆碱受体分型和作用
7
M受体 —— G蛋白偶联受体 G protein-coupled receptor, GPCR,
分子量52,000-70,000,含有400-590个氨基酸残基
乙酰胆碱受体的分子结构
7 TM
channel,LGIC
分子量约250,000
5个M2的 侧面围成 通道壁
结合部位在2 个α亚基内
含 5个亚基,每个亚 基都含有4个跨膜α螺 旋(M1~M4)。
9
第一节 拟胆碱药 Cholinergic Agents
拟胆碱药
胆碱受体激动剂 直接
乙酰胆碱酯酶抑制剂 间接
一、胆碱受体激动剂
cholinoceptor agonists
1 、完全拟胆碱药 M + N 激动作用
副反应大 扩瞳药
11
2、毒蕈碱样作用拟胆碱药 M 受体激动剂
硝酸毛果芸香碱
Pilocarpine Nitrate
• (3R,4R)-3-乙基二氢-4[(1-甲基-1H-5-咪唑基)甲基]-2(3H)-呋喃酮 硝酸盐
• 毛果芸香生物碱的人工合成品
• M1受体部分激动剂
• 缩瞳,降眼压
* *
13
3、烟碱样作用拟胆碱药 N 受体激动剂
• 用作工具药
,尼古丁,nicotine
二、胆碱受体激动剂的构效关系
优势构象式 药效构象
N(CH3)3
H H
OCOCH3 H
H
N(CH3)3
H H
H OCOCH3
H H
OCOCH3 H
N(CH3)3
顺叠式(全重叠式) 顺错式(邻位交叉式) 反叠式(对位交叉式) 反错式(部分重叠式)
+ +
H H
+ OCOCH3
H H
N(CH3)3
H H
+
τ=0。 τ= 60。+- τ= 180。+- τ= 120。+-
15
ionic bond
4个药效基团单元
(Pharmacophoric elements)
• 季铵
• 亚乙基
• 酰氧基
• 酰基上烃基
——与受体作用点
3 个结构片断
• 季铵
• 亚乙基
• 酰基
ionic bond
• 季铵盐也可以是质子化的叔氮原子等等
• 氮原子上所连烃基要小
• 氮原子与酯原子间隔2个碳原子距离最佳
• α位被甲基取代,降低 M 和 N 作用
β位被甲基取代,降低 N作用,不利AChE酶解
• 酰基烃基加大使活性降低
SAR分析:
α β
17
M+N作用,可口服,
N副作用大,仅治疗青光眼 M激动剂,可口服,治疗尿潴留 M和N作用均降低,无应用价值 选择性M激动剂,治疗青光眼
例:
• 间接拟胆碱药
• 用途:
1、治疗AD(见第六章)
2、治疗青光眼
3、解除有机磷中毒
三、乙酰胆碱酯酶抑制剂 AChE inhibitors,
AChEIs
19
拟胆碱作用比ACh大300倍 无效
氨基甲酸酯 为必要基团 对先导化合
物结构改造
拟胆碱作用增大 季铵
为必要基团
仅抑制神经肌肉接头AChE,
用于治疗重症肌无力
有效
易水解
稳定
杂环不是 必要基团
∴含季铵和氨基 甲酸酯基团
溴新斯的明 Neostigmine bromide
化学名:溴化
N,N,N-三甲基-3-[(二甲氨基)甲酰氧基]苯铵
又名: 普洛色林 Proserin,普洛斯的明 Prostigmin 新艾色林 Neoeserin
21
药理作用:可逆性胆碱酯酶抑制剂,可兴奋平滑肌、骨骼肌 药代特征:不能通过BBB
临床应用:腹气胀、重症肌无力、非去极化肌松药的解药
合成方法:
作用原理:有机磷酸酯可与AChE生成难以水解的膦酰 化AChE,从而抑制酶的催化活性
不可逆AChEIs
23
用途:
1、治疗青光眼的局部用药,如碘依可酯
2、杀虫剂,如美曲膦酯、敌敌畏、乐果,和神经毒剂,如沙林等 3、治疗AD药物的先导化合物
AChEIs的分类——结构和作用
1、可逆酶抑制剂:
含季铵阳离子或可离子化成季铵,与 AChE形成离子键,易从酶部位离去,作用时间很短,如新斯的明、他克林
2、拟似不可逆酶抑制剂:
含有氨甲酰基,对AChE 氨 甲 酰 化,水解恢复成AChE的速度慢,如利凡斯的明3、不可逆酶抑制剂:
与AChE膦酰化,难被水解,如美曲 膦酯25
AChE 催化活性位点
(2) 三体催化中心 丝200-组440-谷327
苯丙330 -色84 (1) 阴离子受点
ACh季铵N
ACh乙酰基
Ser 200
Glu 327
His 440
酰化
亲核基团
活化基团
ACh与AChE活性部位的结合示意图
27
O
H H
H
复能
四、有机磷酸酯的抗ChE作用和胆碱酯酶复能药
Cholinesterase Inhibition of Organophosphates and Cholinesterase Reactivator
RO OP X
R'O + EH RO OP E
R'O
RO OP OH R'O
-O O
+ EH
-O O Organophosphates AChE
(active)
AChE phosphate (Inactive) Reactivation
Aging Aging
phosphorylation
H2O (active)
29
复能药的作用机理
P O
(OR)2 O
Ser
AChE + HO-REA P
O
(OR)2 O
Ser AChE
REA O
H
OH Ser
AChE + P
O
(OR)2 O
REA Reactivation
REA = reactivator
N CH3
N O-
+
trans-4-PAM
N N
O- CH3
+ trans-2-PAM
O N
CH3 CH3
H3C N CH3 CH3
O
+
新斯的明
碘解磷定 Pralidoxime Iodide,PAM
化学名:碘化
N-甲基吡啶-2-甲醛肟
作用:有机磷农药解毒急救药。与有机磷酸酯类直接作用,对 新生成的膦酰化AChE可复能,但老化后难复能
药代特点:难通过BBB,对中枢神经系统的解毒作用效果差。
水溶性小,仅作静脉注射剂。其Cl-盐(氯解磷定Pralidoxime
31
双复磷, Obidoxime Chloride
作用:有机磷农药解毒剂,易通过BBB。兼具阿托品 样作用,还能解除有机磷酸酯类引起的烟碱样、毒蕈 碱样中枢神经系统症状
第二节 抗胆碱药
Anticholinergic Agents
胆碱受体拮抗剂
Cholinoceptor Antagonists
33
抑制ACh生物合成
抑制ACh释放
胆碱受体拮抗剂
胆碱受体拮抗剂作用分类:
1、
M受体拮抗剂
muscarinic antagonists,M受体阻 断剂
muscarinic receptor blockers2、
N
1受体拮抗剂
type-1 nicotinic antagonists,N
1受体阻断剂
N1 receptor blockers,神经节阻断药
ganglionic blocking agents, ganglioplegics3、
N
2受体拮抗剂
type-2 nicotinic antagonists,N
2受体阻断剂 N
2 receptor blockers,神经肌肉阻断药
neuromuscular blocking agents35
一、颠茄生物碱类拟胆碱药
Belladonna Alkaloids Anticholinergic Agents
—— 天然M受体拮抗剂
CH
CH2 HO
C O
O
N H
CH3
莨菪醇 Tropine 莨菪酸 Tropic acid
(-)-莨菪碱 —— 典型的颠茄生物碱
*
• 扩大瞳孔
• 加快心率
• 抑制腺体分泌
• 松驰平滑肌
天然M受体拮抗剂对M受体亚型选择性小
• 临床上主要用于解痉,散瞳,扩张支气管
M 受体拮抗剂的药理作用:
37
• 莨菪碱的外消旋体
•
天然的 l-莨菪碱的抗M样作用比阿托品强2倍,但 l 体的中枢兴奋作用比 d 体强近10倍,所以临床使用dl体• 选择性的M受体阻断剂,但对亚型缺乏选择性。用作胃肠道平滑肌解痉 时,常引起口干、心悸、视力模糊等不良反应
• 临床用途:内脏绞痛和散瞳,解救有机磷酸酯中毒
• 制备 方 法 : 从颠茄、曼陀罗或莨菪中粗提,经氯仿回流或冷稀碱处理使 手性碳消旋后制得
化学名:α-(羟甲基)苯 乙酸-3-内型-8-甲基-8-氮 杂双环[3.2.1] -3-辛醇酯硫 酸盐水合物
溴甲阿托品 Atropine Methobromide
•
阿托品的N-甲基溴化物• 作用:与阿托品相似
• 药代特征:属季铵盐结构,不易通过BBB,对CNS无影响
39
异丙托溴铵 Ipratropium Bromide
阿托品的N-异丙基溴化物
• 较强的松驰支气管平滑肌作用,用于治疗支气管哮喘
半合成的阿托品类似物
后马托品 Homatropine
• 扩瞳作用好,无抑制分泌副作用
41
东莨菪碱 Scopolamine
制备:
由分离莨菪碱的母液中分离得到药理作用:
选择性M1受体阻断剂,具中枢抑制作用临床用途:
麻醉前给药、眩晕病、震颤麻痹、精神病和狂躁 症等丁溴东莨菪碱 Scopolamine butylbromide
制备:
东莨菪碱与溴丁烷成季铵盐药理作用:
选择性M1受体阻断剂,无中枢抑制作用43
制备:
从茄科植物山莨菪根中提取得到药理作用:
与阿托品类似,具有明显的外周抗胆碱作用。对 平滑肌痉挛有松弛作用,解除血管痉挛,改善微循环,并有 镇痛作用临床用途:
抢救中毒性休克,治疗血栓、各种神经痛二、合成抗胆碱药
Synthetic Anticholinergic Agents
天然颠茄生物碱
对M受体亚型选择性差
合成抗胆碱药
对M受体亚型选择性好
结构衍化
选择性M1受体拮抗剂:
抑制胃腺细胞分泌胃酸和 胃蛋白酶原——抗消化道 溃疡药
45
CH CH2 HO
C O
O
N H
CH3
叔胺类
二环丙醇胺类取代苯乙酸氨基醇酯类
CH
2CH
2N
季铵类
结构 衍化
氨基醇酯类衍生物 莨菪醇有机酸酯
COCH
2CH
2N O
COCH2CH2+N O
(一)叔胺类
• 疏水性大,易进入BBB,被列为中枢性抗胆碱药
• 抑制CNS内ACh,改善多巴胺含量减少失调
• 用于治疗帕金森症引起的震颤、肌肉强直和运动功能障碍
1、二环丙醇胺类
OH
CH
2CH
2N
47
盐酸苯海索 Benzhexol hydrochloride
化学名:1-环己基-1-苯基-3-(1-哌啶)丙醇盐酸盐
药理作用:选择性阻断CNS M受体,较弱的周围神经系 统M受体阻断作用
临床用途:治疗震颤麻痹
合成方法:
以 苯乙酮 为 原 料 进行Mannich反应,再进行Grignard 反应
49
2. 取代苯乙酸氨基醇酯类
COCH2CH2N O
•
外周抗胆碱药,用于治疗胃酸过多症和胃及十二指肠溃疡• 疏水性稍大,部分易进入BBB,有中枢副作用
贝那替秦 Benactyzine
化学名:
二苯基羟基乙酸二乙氨基乙酯盐酸盐药理作用:
具阿托品样解痉作用、抑制胃酸分泌作用、中 枢安定作用临床用途:
胃酸过多症、胃和十二指肠溃疡病等。有拟精 神副作用51
甲溴贝那替秦 Benactyzine methobromide
• 贝那替秦的季铵化化合物
• 解痉作用增强,不易透过BBB,中枢副作用减弱
哌仑西平 Pirenzipine
•
选择性M1受体拮抗剂。对胃黏膜的M1受体有高度亲和力,而对外周M受体亲和力低
• 抑制胃酸分泌和减少胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌,还有 H2受体拮抗作用,也可减少胃酸分泌,起到
双重阻滞
作用• 很少扩瞳、心悸、口干、排尿困难等副作用
• 不能透过BBB,无中枢作用
53
结构特点:为取代苯乙酸氨基
酰胺
类,骨架与抗抑郁药丙 米嗪相似,但仅有M样作用而无抗抑郁作用。(二)季铵类
• 口服吸收差,不易通过BBB,无中枢副作用
• 对胃肠道平滑肌的解痉作用较强,并有不同程度的神经 节阻断作用
COCH
2CH
2+N
O
55
格隆溴铵 Glycopyrronium Bromide
化学名:
α-环戊基-α-羟基苯乙酸N-甲基-3-吡咯烷酯甲基溴 化物作用特点:
节后拟胆碱药,显著抑制胃酸分泌,解痉作用不 强临床应用:
胃及十二指肠溃疡、慢性胃炎、胃酸分泌过多及 痉挛溴丙胺太林 Propantheline Bromide
化学名:
溴化N-甲基-N-(1-甲基乙基)-N-[2-(9H-呫吨-9-基
甲乙酰氧基)乙基]-2-丙铵作用特点:
选择性抑制胃肠道平滑肌,作用强而持久,中 枢作用少临床应用:
胃及十二指肠溃疡、胃炎、幽门痉挛、胰腺炎57
以水杨酸苯酯为原料,经高温裂解环合制成呫吨酮,或用邻氯苯甲 酸与苯酚制成邻苯氧基苯甲酸,再用浓硫酸加热环合制成呫吨酮。
呫吨酮用锌粉碱性还原成呫吨醇,经氰化、水解得呫吨-9-羧酸,
再与二异丙胺基乙醇酯化,最后用溴甲烷季铵化得溴丙胺太林。
三、M胆碱受体拮抗剂的构效关系 SAR of Muscarinic Antagonists
NCH3 O C CH O
CH2 OH 阿托品
C O
O CH3 N
H3C H3C
H3C
乙酰胆碱
C R
3X
R
1R
2(CH
2)n
N
M胆碱受体拮抗剂与ACh竞争共同的M胆碱受体,
竞争性地阻断ACh与受体的结合而呈抗胆碱作用
59
(1)R1和R2 = 环状基团,与M受体上疏水区结合
(2)R3 = H,OH,-CH2OH或-CONH2。当R3为-OH或-CH2OH时,与受体 形成氢键,而使结合增强
(3)X 无:为二环丙醇胺类;X = 酯基:为取代苯乙酸酯类
(4)N = 叔胺或季铵,质子化的叔胺或季铵与受体以离子键结合
(5)n = 2~4,通过碳链构象转变,N+与C*的距离相近
SAR分析:
N CH
3H
3C CH
2H
3C
+
CH
2O C O
CH
3乙酰胆碱
N CH3H3C CH2 H3C
CH2 O
C O
+ HC
¦Õ
¦Õ 取代苯乙酸酯类拮抗剂 N
CH3 CH3
CH2
H3C + CH2
C OH
¦Õ ¦Õ 二环丙醇胺类拮抗剂
*
M胆碱受体药效基团(pharmacophore)特征:
• 氮正离子基团,与M受体负离子结合部位相作用
• 较大的阻断基团(环状基团),与M受体上相应的亲脂性结 合部位相互作用
• 正电基团和阻断基团借连接链以合适的间距相连
• 环状基团附近的羟基可提高与受体的作用力
61
四、N胆碱受体拮抗剂
Nicotinic Antagonists
N1受体拮抗剂(神经节阻断药)
N2受体拮抗剂(神经肌肉阻断药)
N受体拮抗剂
N
1受体拮抗剂
•
选择性与N1受体结合,阻断神经冲动在神经节中的传递,导致血管舒张,血压降低
• 主要用于高血压危象的治疗。如抗高血压药美卡拉明和 六甲溴铵
63
N
2受体拮抗剂
• 阻止ACh与骨骼肌神经肌肉接头处N2受体结合,阻碍神经 冲动的传递,引起骨骼肌的松弛
• 临床上作为肌松药用于全麻辅助药 —— 骨骼肌松弛药 skeletal muscular relaxants
肌肉松弛药
(肌松药)
muscle relaxants
骨骼肌松药
skeletal muscular relaxants
中枢性肌松药
作用于CNS,阻滞 神 经 冲 动 传递而产生肌松作用。用于治 非去极化型:与ACh竞争骨骼
肌N2受体,使受体不能去极化 而导致肌松
去极化型:与骨骼肌N2受体结 合而产生持久的去极化,对 ACh的反应性下降而引起肌松
——
(广义上)
65
(一) 非去极化型骨骼肌松弛药
• 能与N2受体相结合,但结合后本身并不产生去极化, 而 与竞争同一受体,阻止神经冲动时所释放的ACh的去极化 作用,使骨骼肌松弛,为竞争型肌松药
• 临床使用中容易调控,较安全。这类肌松药可被AChEIs
(如新斯的明)拮抗
非去极化型骨骼肌松药
苄基异喹啉类
氨基甾体类
• 右旋氯筒箭毒碱
d-Tubocurarine Chloride, 为 最 早的肌松药
• 左旋箭毒碱 l-Tubocurarine 经季铵化成氯甲左箭毒碱
l-Tubocurarine Methochloride
1. 苄基异喹啉类药物
67
• 汉防己甲素 Tetrandrine 经季 铵化得汉肌松 Tetrandrine Dimethiodide
• 锡生碱 Hayatine 经季铵化得 无旋光性的傣肌松Hayatine
Methiodide
右旋氯筒箭毒碱 d -Tubocurarine Chloride
•
分子中2个手性构型分别为S和R• 分子呈折叠构象,两个环平面近似平行,中间两个取代苯环与之垂直
• 作用较强,用作辅助麻醉药,增加肌肉的松弛。
69
氯甲左箭毒碱
l-Tubocurarine Methochloride
•
作用比右旋氯筒箭毒碱强1.5~4倍。用于全身各部位手术,尤其是胸、腹部手术中需要充分松弛或控制呼吸的患者,可 代替右旋氯筒箭毒碱
天然苄基异喹啉类肌松药的结构特征 为双季铵,两个
N
+ 间隔10~12个原 子,间距约为0.9 nm天然来源的先导化合物
合成化合物
人工合成苄基异喹啉类肌松药:
设计 合成 药理
缺点:不易代谢 1、影响心血管系统 2、依赖肝肾代谢
优点:作用时间短
71
化学名:
2,2’-[1,5-亚戊基双[氧-(3-氧代-3,1-亚丙基)]]双 [1-[(3,4-二甲氧基苯基)甲基]-1,2,3,4-四氢-6,7-二甲氧基- 2-甲基异喹啉鎓]二苯磺酸盐1,5-亚戊基
氧-(3-氧代-3,1-亚丙基) (3,4-二甲氧基苯基)甲基
1,2,3,4-四氢-6,7-二甲 氧基-2-甲基异喹啉鎓
苯磺酸盐
1 1’
• 作用与氯筒箭毒碱相同,用于全身麻醉辅助药
• 阿曲库铵苯磺酸盐水溶性较大,利于制成注射剂
• 分子中含4个手性原子,理论上可有16个光学异构体,但分 子存在对称平面,只有10个立体异构体
*
*
* *
0000 0100 1000 1100 0001 0101 1001 1101 0010 0110 1010 1110
RRRR RSRR SRRR SSRR RRRS RSRS SRRS SSRS RRSR RSSR SRSR SSSR
73
1R-cis, 1’R-cis异构体
光学异构体中活性最强,为阿曲库铵的3倍,副作用小,已开 发成新药
顺苯磺阿曲库铵,Cisatracurium Besilate
生积蓄中毒,副作用小
(1)分子在体液中易发生Hofmann消除成无活性的代谢物
β
β
75
谢物
多库氯铵 Doxacurium Chloride
• 强效、起效慢、较安全、作用时间长的非去极化型神经
77
米库氯铵 Mivacurium Chloride
• 起效快,作用维持时间短,易被血浆酯水解酶代谢。为 作用时间最短的非去极化型肌松药
天然化合物Malouetine和Dipyranium,虽含雄甾烷母核
,但无雄性激素样作用,但有肌肉松弛作用
修饰此结构得合成药物泮库溴铵、哌库溴铵、维库溴铵
、罗库溴铵和瑞帕库溴铵等氨基甾体类非去极化型肌松药
2. 氨基甾体类药物
79
• 化学名:1,1’-(2β,3α,5α,16β,17β) [3,17-双-(乙酰氧基)-雄甾烷- 2,16-二基]双-(1-甲基哌啶鎓)二溴化物
• 受热不稳定
• 起效快, 作用强。无激素样作用和乙酰胆碱样作用
• 约30%在肝脏分解失活,大部分以原形经肾脏排出
• 临床用途:治疗肌肉痉挛,麻醉的辅助用药
ACh结构
哌库溴铵
Pipecuronium Bromide,作用时间适中,副作用较小维库溴铵
Vecuronium Bromide,作用与泮库溴铵和右旋氯筒箭 毒碱相似,作用时间较短,不诱发组胺释放,无支气管痉挛和 血压下降等副作用,对心血管系统几乎无影响N
81
(二)去极化型骨骼肌松弛药
• 能与N
2胆碱受体牢固而持久地结合,产生持久 的 去极化,并使受体对 ACh的敏感性降低,阻断神经 冲动的传递,使骨骼肌张力下降而产生肌肉松弛
• AChEIs不能对抗这类肌松药的作用,反而能加强
,因此不能用新斯的明来解毒
• 对氯筒箭毒碱SAR研究发现:季铵 为 有效基团,且 其 间距 对肌松作用影响很大。由此合成了一系列双季铵化合物
• 当 n = 9~12时,距离为1.3~1.5 nm, 为N
2受体拮抗剂 , 如十烃溴铵 Decamethonium Bromide,临床用作肌肉松弛剂
• n > 12时,箭毒样作用减弱
• n = 5~6时,距离为0.6~0.9 nm,与ACh相当,为N
1受
体拮抗剂,如抗高血压药六甲溴铵
83
• 双季铵盐分子碳链中的次甲基被酯基取代
• 与N2受体相结合,产生与ACh相似但持久而稳定的去极 化作用。肌松作用快,持续时间短,易于控制
• 临床用途:静注用于气管内插管,静滴用于手术肌松
氯琥珀胆碱 Suxamethonium Chloride
• 化学名:2,2’-[(1,4-二氧代-1,4-亚丁基)双(氧)]双N,N,N- 三甲基乙铵]二氯化物
溴己胺胆碱 Hexacarbacholine Bromide
化学名:六次甲基-1,6-双(氨基甲酰)胆碱酯溴化物
药理作用:为双相型肌松药,兼具有去极化和非去极化作用,先短时间的去极化,
继之为较长时间的非去极化的类箭毒样肌松作用,可用新斯的明拮抗 临床应用:用于心脏大手术。缺点为抑制呼吸,不易控制
• 易水解,稳定性与pH值有关,弱酸性时较稳定,升温和pH在7以上不稳定。与 NaOH溶液共热时发生Hofmann消除