手性药物的药理及其体内对映体的ＨＰＬＣ测定浙江医科大学药物分析教研室曾苏，沈向忠，刘志强 “手性”系一种化学结构特征，它引起分子的不对称性。国际纯粹与应用化学组织（Ｉ－ＵＰＡＣ ）公布的命名规则规定：不能与镜象体重合的称为手性分子，有光学活性；反之，能与镜象体重合 的称无手性分子，无光学活性。手性分子与其镜象体互不重合，手性异构体偏振光的旋转方向不同 ，故又称为光学异构体，按其对偏振光的旋转方向不同分为右旋体和左旋体。人体内的酶、受体、 载体分子等都是具手性特征的物质。手性药物对映体进入人体，将由体内手性环境作完全不同的分 子处理，显示不同的药理、毒理及药代动力学、不良反应等性质。这种立体选择性体现在只有一个 对映体（即优对映体）产生期望的生理活性，一般认为外消旋体中５０％为杂质（即劣对映体）， 后者不但没有期望的活性，而且可能产生意料不到的别的药理或毒理作用。尽管如此，目前手性药 物以外消旋体给药的仍占较大的比重。如盐酸美沙酮（仅一个对映体有镇痛作用）、普萘洛尔（一 个对映体的β－阻滞作用比另一个对映体强１００多倍），虽然它们存在显著的药理学不均一性， 但药典上还是写着其纯度不低于９８．５％［１］，这种错误地表示手性药物的纯度只会带来虚假 的自信感。目前对手性药物的研究还未普及，对其药效学、药动学等了解尚未深入。开展手性药物 的研究，无疑对这类药物的体内活性、作用和机理的理解，正确引导药物的研制，进行安全有效的 治疗有着重要的意义。１手性药物药理学１．１药理／毒理手性药物除极少数如异丙嗪外，两个对 映体的药理／毒理均有显著差异。１．１．１两个对映体有性质类似的药理作用，但作用强度有差 异。普萘洛尔、噻吗洛尔、美托洛尔等β－阻滞剂，布洛芬、氟比洛芬、酮洛芬等２－芳基丙酸非 甾体抗炎药及其它如华法令、麻黄碱等皆属此类［２］。１．１．２优、劣对映体之间有竞争性拮 抗作用，劣对映体与优对映体竞争结合受体以拮抗其药理作用。如异丙肾上腺素左旋体是α１－兴 奋剂，而其右旋体则是竞争性拮抗剂。甲丙哌吩左旋体能竞争性拮抗左旋体的阿片样兴奋作用，所 以外消旋体药物的活性未必是各个对映体活性的总和。１．１．３两个对映体的药理性质完全相反 ，如巴比妥类ＤＭＢＢ［５－（１，３－二甲丁基）－５－乙基巴比妥）和ＭＰＰＢ［Ｎ－甲基－ ５－丙基－５－苯基巴比妥］，左旋体都具麻醉活性，但右旋体却起纯促惊厥作用［３］。长效钙 拮抗剂Ｎｉｇｕｌｄｉｐｉｎｅ右旋体为钾通道启开剂，其左旋体却为钾通道阻滞剂［４］。１． １．４一个对映体起主要治疗作用，而另一个对映体主要产生副作用。氯胺酮目前使用的是其外消 旋体，研究表明起安眠镇痛作用的是Ｓ（＋）体，而刺激ＣＮＳ产生兴奋、心理失调等精神症状的 副作用却是Ｒ（—）体［５］。抗风湿药青霉胺右旋体无生物毒性，但左旋体毒性强且Ａｍｅｓ诱 变试验呈阳性，有潜在致癌作用。１．１．５两个对映体都有疗效，主要副作用由其中一个对映体 产生。噻吗洛尔的Ｓ、Ｒ体的降眼内压作用相同，但仅Ｓ体具较强的β－阻滞作用，局部应用以治 疗青光眼，可因吸收进入循环而引起支气管收缩，据报道已有１６例支气管哮喘或其它慢性肺病患 者在使用噻吗洛尔眼药水后死亡［６］。所以治疗青光眼，Ｒ－噻吗洛尔是理想的选择。震惊世界 的“反应停事件”，据研究两个对映体有相同镇静作用，但只有Ｓ－反应停具很强的胚胎毒性和致 畸作用［７］。１．１．６一个对映体有活性，另一个不具生理活性的对映体可视作不纯物，优对 映体的作用是其外消旋体的若干倍。氟喹诺酮类抗生素氧氟沙星，具活性的是Ｓ（—）体（ＤＲ－ ３３５５），Ｒ（＋）体（ＤＲ－３３５４）无活性，体外抗菌试验证实，前者的作用是其外消旋 体的２倍［８］。α－甲基多巴亦属此类，抗高血压作用来自其Ｓ（—）体。１．１．７两个对映 体都有药理活性，但性质不同。左旋的奎宁是抗疟药，而右旋的奎尼丁是抗心律失常药；右旋丙氧 酚具镇痛作用，而左旋丙氧酚却有止咳作用。如以其消旋体给药，二者互为副作用，而以单个对映 体给药则都是有效的治疗药。１．１．８劣对映体拮抗优对映体的副作用。这是一种不常见却很有 意义的情况，试验表明，英达克酮（ｉｎｄａｃｒｉｎｏｎｅ）的左旋体有利尿作用，但与通常利 尿剂一样可引起尿酸滞留，成为心血管病人的危险因素，其右旋体无利尿作用却有促尿酸排泄作用 ，可抵消前者的副作用，二者以１∶４配比给药最佳［９］。所以当一个对映体能减少另一个对映 体的副作用时，可以考虑将二者混合使用，但应选择最佳配比。１．２代谢手性药物的立体选择性 代谢，主要由与蛋白结合的选择性亲和力差异和肝酶催化活性的差别引起。任一代谢途径都有许多 同功酶催化，每一种同功酶对两个对映体都有较高的立体选择性，所以代谢差异与药物代谢的酶步 骤多寡、及手性中心与酶结合部位的距离（距离越近，立体选择性越大）相关。１．２．１对映体 的代谢速率：多数β－阻滞剂口服后呈现显著的立体选择性首过效应，普萘洛尔“无活性”的Ｒ对 映体首过代谢率高于具活性的Ｓ体；而静脉给予其外消旋体，两个对映体的血－时过程几乎完全相 同。临床试验证实，两种给药方式在总血浓相同时口服的疗效比静注高２～３倍［１０］。维拉帕 米的立体选择性首过效应也很明显，活性型左旋体的口服生物利用度比右旋体小２～３倍。另外， 如果外消旋体通过氧化进行代谢，则可因氧化代谢受遗传基因控制存在不同的遗传表型，而导致显 著的立体化学选择性。美托洛尔的代谢与异喹胍氧化表型有很好的相关性，泛代谢体对活性低的Ｒ 体能较快的代谢消除，而乏代谢体对两个对映体的代谢大致相同，这在临床上就意味着美托洛尔总 血浓度相同时，在乏代谢体内可见较强的β－阻滞作用。美芬妥因的两个对映体，仅Ｓ体的羟基化 存在个体差异：在乏代谢体内，两个对映体的血－时过程相同，但在乏代谢者体内，Ｓ体的血浓就 低得多，因此美芬妥因８小时尿液中的Ｓ∶Ｒ浓度比可作为判定受试者羟化表型的指征［１］。１ ．２．２对映体的代谢途径：对映体的代谢不仅存在速率差异，而且由于酶结合部位的立体选择性 竞争，生成的主要代谢物也不尽相同。在正常人体内，美替妥因（ｍｅｔｈｅｔｏｉｎ）左旋体的 苯环对位迅速发生羟化，而右旋体则缓慢进行Ｎ－脱甲基，生成５－苯基－５－乙基乙内酰脲（Ｐ ＥＨ）［１２］。附表列举了一些手性药物的立体选择性途径。１．２．３酶转化：非手性药物在 体内酶催化作用下，可在分子中引入一个手性中心，立体选附表手性药物代谢的立体选择性途径择 性生成一种对映体，见图１。安定和去甲安定，可被氧化酶在Ｃ３位羟化而形成手性中心，优先生 成Ｓ（—）－Ｎ－ｍｅｈｙｔｌｏｘａｚａｐａｍ和Ｓ（—）去甲羟安定；多巴胺被多巴胺羟化酶 催化在侧链引入羟基生成Ｒ（—）去甲肾上腺素；苯丙酮可还原生成（—）苯丙醇。所以，代谢过 程中如存在酮基和不饱和键，经还原、羟化、Ｎ－烷化等反应均可能产生手性代谢物。另外，一个 对映体在体内可转化成另一个对映体，如２－芳基丙酸类抗炎药，其活性低的Ｒ体在体内可广泛转 化成Ｓ体，转化机理见图２，其中参与作用的酶系尚未清楚［２０］。这种转化在一定程度上与动 物种类、病人机体条件如肝功能等有关。转化现象的存在同时也表明，外消旋体的体内代谢决非其 二个对映体代谢的简单相加。图２２－芳基丙酸类药物的手性转换（手性碳原子）综上所述，鉴于 对映体间存在的药效和药动学等差异，在评价手性药物及研究新药时，有必要研究对映体在体内的 活性及命运，以立体选择性方法研究生物体液中每个对映体的浓度，确定血药浓度与临床疗效间的 关系，分别评价每个对映体的药理、毒理、代谢、药代动力学、生物利用度和不良反应等。同样， 在临床治疗药物监测（ＴＤＭ）中，当服用外消旋体药物时，也应分别定量测定对映体的血药浓度 ，作出剂量调整。２生物体内对映体的ＨＰＬＣ分析了解和掌握手性药物在体内的动态，需要有一 种能拆分和定量测定生物体液中单个对映体的方法。因对映体除对偏振光的旋转方向不同外，理化 性质几乎完全相同，所以拆分测定是一项困难和复杂的工作。尤其在生物样品中，手性药物及其代 谢物的含量极微，且与大量内源性成分相混杂，难度则更大。旋光仪和园二色散仪等经典仪器，由 于灵敏度低，不能用于作体内微量分析。８０年代开始用ＨＰＬＣ作此项研究，十余年来已取得较 大进展，主要有直接法和间接法两类，直接法是对映体不经柱前手性衍生化而直接作分离测定，又 分为手性固定相法（ＣＳＰ）、手性流动相法（ＣＭＰ）和手性检测器法（ＣＤ）。２．１手性固 定相法连接在固定相上的手性识别剂，与药物对映体反应形成非对映复合物，然后作分离测定。分 离的程度和洗脱顺序取决于复合物的相对强度。ＣＳＰ主要类型如下。２．１．１蛋白质键合相： 蛋白质含手性氨基酸，具较大的分子量和复杂的结构，可提供许多不同的手性结合部位，利用蛋白 质分子与对映体之间的立体选择性结合能将对映体分离出来。主要有酸糖蛋白（ＡＧＰ）、牛血清 白蛋白（ＢＳＡ）、卵粘蛋白（ＯＶＭ）等，本类色谱柱可按通常反相方式操作，流动相的ｐＨ、 离子强度、有机改性剂的极性和浓度、温度等对于对映体的保留时间和立体选择性有较大的影响。 ２．１．２手性聚合物相：它以纤维素、淀粉等高分子衍生物作为手性吸附材料，通常称为Ｃｈｉ ｒａｌｃｅｌ柱。该类手性识别机制主要通过氢键、偶极－偶极作用及被拆物进入纤维素网腔立体 环境，尤适用于含苯基、羧基、磺酰基、羟基等药物的分离。流动相宜用非极性溶剂（如正己烷） ，也可用极性溶剂（如甲醇、乙醇），但不能使用氯化溶剂、乙腈、丙酮等溶剂。２．１．３环糊精相：主要指β－环糊精键合相（Ｃｙｃｌｏｂｏｎｄ），β－环糊精由７个葡萄糖单位通过α（１，４）连接构成，为环状低聚糖。每个葡萄糖分子有５个手性碳原子，故一分子环糊精具３５个手性中心。分子呈桶状，内部是葡萄糖甙高密度电子云形成的疏水阱，内腔直径约０．８ｎｍ，边
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