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硫唑嘌呤的作用机制是什么

发布日期:2018/9/3 10:54:33

【概述】

硫唑嘌呤(Azathioprine),别名:依木兰,依米兰,化学名称:6-[(1-甲基-4-硝基-1H-咪唑基-5-)硫代]-1H-嘌呤(6-[(1-Methyl-4-nitro-1-H-imidazol-5-yl)thio]-1H-purine),硫唑嘌呤是嘌呤、鸟嘌呤和次黄嘌呤的化学类似物,人工合成于1959年,1962年首次应用于肾移植受者。时至今日,尤其是在我国,硫唑嘌呤仍是抗肾移植排斥的主要武器。硫唑嘌呤作为一种高效的免疫抑制剂,除激素外,是临床上使用最广泛治疗多发性硬化症、炎症性肠病、器官移植、以及各种自身免疫性疾病等的药物。

【药理作用】

硫唑嘌呤系巯嘌呤(6-MP)的衍生物,经口服后迅速地和几乎完全地从肠道吸收,吸收后平均地分布于全身各器官和组织,但不能通过血脑屏障,且依靠嘌呤氧化酶的作用而转化为6-巯基嘌呤,进而变成具有免疫抑制作用的硫次黄嘌呤核苷酸而发挥其药理学作用,能抑制DNA合成,从而抑制淋巴细胞的增殖,即阻止抗原敏感淋巴细胞转化为母细胞,产生免疫抑制作用。

【作用方式】

硫唑嘌呤的作用方式:已知硫唑嘌呤有下列几种作用机制,①干扰嘌呤基的产生和DNA、RNA的合成而影响细胞的分化,它对迅速分裂的细胞系如骨髓的作用最大;②抑制T细胞的一切功能和细胞介导的免疫反应;③抑制混合性淋巴细胞反应;④减少对各种抗原的抗体形成;⑤其分子中的咪唑部分对巯基和氨基基团有烷化物的作用,科阻滞酶的活性部分和掩蔽重要的抗原位置;⑥抑制核白细胞核单核细胞的功能;⑦抑制前列腺的产生。

【药理作用机制】

1.AZA体内代谢过程 AZA在体内的代谢途径(见图1):药物前体AZA通过谷胱甘肽转移酶(GST)转化为6-MP,6-MP在体内有三种代谢途径:①在次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)的作用下转化为6-硫基次黄嘌呤核苷一磷酸(6-TIMP),6-TIMP在肌苷单磷酸脱氢酶(IMPDH)和鸟嘌呤单磷酸合成酶(GMPS)的作用下转化成6-硫基鸟嘌呤单磷酸(6-TGMP),6-TGMP在核苷二磷酸激酶(NDPK)作用下转化为6-硫基鸟嘌呤三磷酸(6-TGTP)及2-脱氧-6-硫基鸟嘌呤三磷酸(2-deoxy-6-TGTP);②在黄嘌呤氧化酶(XO)作用下转化为非活性产物6-硫尿酸(6-TU);③在巯基嘌呤甲基转移酶(TPMT)作用下转化为非活性产物6-甲基巯基嘌呤(6-MeMP)。

硫唑嘌昤体内代谢过程
图1为硫唑嘌昤体内代谢过程

2.作用机制 AZA发挥抗肿瘤及免疫抑制的经典作用机制:代谢生成的6-TGTP和与2-deoxy-6-TGTP与细胞DNA、RNA整合,通过错配修复途径触发细胞周期停滞和凋亡;代谢生成的6-MwTIMP抑制嘌呤类物质的从头合成,从而特异性地针对有丝分裂S期的细胞产生毒副作用;6-TGTP整合到DNA而损害DNA正常结构导致细胞大小和多核形态改变。 最近研究发现,在CD4+ T细胞内,在CD28分子共刺激下,Vav磷酸化后与Racl(Rac GTP酶)结合暴露其与GTP结合位点,从而发挥GTP酶作用,激活下游信号。6-TGTP替代体内的GTP与Racl结合,而Vav无法与其解离,从而导致与TGTP结合的Racl积聚,抑制GTP与Racl结合,影响Racl下游靶基因表达,激活线粒体途径凋亡,也就是,AZA通过调节Rac1的活性将CD28的共刺激信号转化为细胞凋亡信号,具体信号传导见图2,这种作用机制的发现可能可以解释AZA的免疫抑制效应并对于器官移植和自身免疫疾病的新型特异性治疗方案的制定有重要意义,对于依赖病理性记忆T细胞的自身免疫疾病和慢性炎症疾病有特别重要的意义。

硫唑嘌呤发挥免疫相关作用机制
图2为硫唑嘌呤发挥免疫相关作用机制

【制备方法】

1.1-甲基-4,5-二硝基咪唑路线 1-甲基-4,5-二硝基咪唑与6-巯基嘌呤在1.5%的NaOH水溶液中反应生成硫唑嘌呤,缩合步骤收率为82%。

1-甲基-4,5-二硝基咪唑路线
图3为1-甲基-4,5-二硝基咪唑路线

2.5-氯-1-甲基-4-硝基咪唑合成路线 以草酸二乙酯为起始原料,经甲胺胺化得乙酰二甲胺,环合,五氯化磷氯化后得混合液,萃取,减压蒸馏得5-氯-1-甲基咪唑,硝化后得5-氯-1-甲基-4-硝基咪唑,再与6-巯基嘌呤在NaOH水溶液中缩合得最终产物6-[(1-甲基-4-硝基-1H-咪唑基-5-)硫代]-1H-嘌呤,见图4示。

5-氯-1-甲基-4-硝基咪唑合成路线
图4为5-氯-1-甲基-4-硝基咪唑合成路线

【临床应用】 

AZA作为一种免疫抑制药应用于临床治疗已有50多年,目前研究最多的是用于预防异体器官移植后急性排斥反应、炎症性肠病、自身免疫性肝炎虽然国内外各种研究显示可以作为多种免疫性疾病(小儿急性淋巴细胞白血病、系统性红斑狼疮、多发性硬化症、原发性胆汁硬化症等)的二线药物但循证医学证据不足,尚待大规模的循证研究。目前国内外的研究大部分集中AZA的治疗阶段、治疗范围和最佳剂量以期望取得更好的疗效。

1.器官移植后急性排斥反应 AZA作为一种抗增殖的免疫抑制药,用于器官移植术后的最初12-18个月,有利于减少急性细胞型排斥反应和增加患者及移植体的生存时间。虽然目前临床上认为霉酚酸酯(MMF)比AZA更能减轻急性排斥反应不过对于慢性排斥反应两者没有明显差别。但由于MMF的不良反应较轻故国内大部分医院选择MMF作为移植后主要的免疫抑制药,但也需要严格进行血药浓度监测,以提高疗效和避免不良反应。

2.炎症性肠病(IBD) IBD是一种以反复缓解和复发为特征的慢性消化道炎症性疾病,各种炎性细胞及细胞因子、炎性介质等参与其黏膜免疫损伤过程。虽然糖皮质激素仍是IBD的主要治疗药物但其不良反应(cushing面容、水牛背、骨质疏松)及减量过程中的病情反复极大地降低了其疗效。然而加用免疫抑制药后可逐渐减少其用量甚至停药,增加IBD治疗患者的耐受性和依从性。AZA作为免疫抑制药治疗IBD的金标准可提高黏膜愈合率、延长无激素缓解期、减少并发症、减少手术率、减少复发次数”故应用于溃疡性结肠炎(UC)时主要适用于对糖皮质激素依赖的UC病例、重症难治性及维持缓解用药能降低UC的复发率,能有效缓解UC患者的症状和体征;应用于克罗恩病(CD)时,主要适用于激素疗效不佳的轻、中度炎症、瘘管性病变、手术后用药、激素依赖或无效及激素诱导缓解后的维持治疗对并发瘘管、肠道狭窄具有一定效果。

3.自身免疫性肝炎(AIH) AIH是一类病因不明的疾病可引起急性和慢性肝脏疾病,以T细胞、B细胞、浆细胞(与高丙种球蛋白血症和自身抗体产生有关)富集性肝炎为特征。AZA作为AIH的标准治疗药物之一其疗效已得到多项临床试验的证明。2011年英国胃肠病学会均指出中重度肝内炎症的AIH患者(血清AST或ALT>5倍正常上限且γ-球蛋白>2倍正常上限;肝组织学存在桥接样坏死或多小叶坏死表现)应接受AZA治疗。另外还指出,年轻患者有临床症状且肝活检证实肝硬化的AIH患者可考虑行免疫抑制治疗,但是无论临床症状严重与否,儿童AIH患者应在确诊后应立即启动治疗。

4.其他 小儿急淋巴细胞白血病(ALL)的巩固期和维持期治疗、系统性红斑狼疮(SLE)的中度严重病例、脏器功能恶化缓慢患者、多发性硬化症(MS)中频繁复发和需要大量激素治疗患者、特发性视网膜血管炎、弥漫性增殖性IgA肾病、ANCA相关性血管炎的维持缓解期治疗、另外,过去主张使用AZA原发性胆汁硬化症,但随机临床试验表明并没有明显降低PBC患者的死亡率,然而不良反应明显,故目前不主张单纯应用于PBC治疗。

【不良反应】

1.剂量依赖性不良反应 剂量依赖性不良反应表现在造血系统损害,这类不良反应是可逆的,可通过及时减量或停用得到缓解。AZA干扰核酸(尤其是DNA)的生物合成,抑制细胞分裂增殖,而由于骨髓增生活跃,对AZA的敏感性比免疫系统高,容易发生骨髓抑制及骨髓细胞基因突变(AZA相关性s-AML/s-MDS),并且呈明显的时间和剂虽依赖性。所以治疗前存在严重血细胞减少者(WBC<2.5×10^9 L-1或血小板<50×10^9 L-1),或已知有TPMT活性完全缺乏者禁用(因为可能导致6-TGNSs蓄积引起骨髓抑制)。

2.非剂量依赖性不良反应(AZA过敏症) AZA过敏症是一类罕见的异质性的和非剂量依赖性的临床综合征,多见于用药前4周,临床表现多变,从局部嗜中性粒细胞疾病到系统综合征包括肝脏损害、胰腺炎、胃肠道反应、恶心、呕吐、腹泻、发热、骨髓抑制、胰腺炎、肝炎、皮损嗜中性粒细胞皮肤病)、心力衰竭等。 (1)肝脏损害 AZA常见的不良反应,多为轻度临床表现为肝区隐痛、厌食、阻塞性黄疸、转氣酶升高等其发病原因主要有药物性肝中毒、病毒性肝炎、巨细胞病毒(CMV)感染。一般认为,AZA致肝损害机制是其代谢产物6-MeMP在肝内蓄积,干扰特殊代谢过程,引起组织脂肪变性而坏死。 (2)胰腺炎 (3)其他 可能出现胃肠道反应、关节痛/肌痛、感觉异常、脱发、发热、非胰腺炎性腹痛、结节性再生性增生(其程度可能呈剂量依赖性或者与TGNs的蓄积量有关)、心神不宁等,增加肿瘤的发生率。

【主要参考资料】

[1]沈如飞,曾繁典,师少军.硫唑嘌呤的药理作用和临床应用研究进展[J].中国药师,2013,16(09):1409-1412.

[2]颜秋梅. 免疫抑制剂硫唑嘌呤合成新工艺研究[D].浙江工业大学,2010.

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