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2012-03-06 阿斯匹靈

Acetylsalicylic acid (ASPIRINTM,阿斯匹靈)
發現年:1897 引進年:1899(Bayer,德國拜耳) 藥物編錄:非類固醇抗發炎用藥(Non-steroidal anti-inflammatory drug,NSAID) 主要用途:處理疼痛,發炎與發燒;也可以用來防止血液凝集而預防心臟病。 大約有多少人使用過這個藥:超過十億人(100 million) 相關藥物:Ibuprofen(Advil),Naproxen(Aleve),Celecoxib(Celebrex),Clopidogrel(Plavix)
水楊酸的乙醯化衍生物在世界上被廣泛的用於疼痛的解除已經超過了一百年的時間。是一種有效、相對安全且便宜的藥物。每年全世界大約會生產四萬噸的阿斯匹靈。

圖1. 阿斯匹靈外觀
西元前 500 年便已經有了使用這個藥物的記載了,當時希臘人 Hippocrates 使用柳樹樹皮來處理一些疼痛難耐的病人,讓他們得以止痛,並且也處理一些患有風濕(rheumatism)的病人以及發炎的患者1。後來經過研究人員的分析,才發現了主要的活性成分是水楊酸(salicylic acid,結構如下)。

圖2. 阿斯匹靈化學結構

圖3. 柳樹皮中含有水楊酸成分(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Willow
到了十九世紀末,醫師們正式將水楊酸列為處方用藥,並用以處理關節疼痛患者。然而水楊酸並不適合用在口服醫學上,因為它對於胃部具有刺激性,進而發生嚴重的消化道出血症狀。因此現在主要用在去除疣(warts)或繭(callouses)的醫療行為上。
而乙醯水楊酸是經由德國科學家 Felix Hoffmann 所發現。

圖4. 發現乙醯水楊酸成分的德國科學家 Felix Hoffmann(圖片來源:http://www.bayer.de/de/felix-hoffmann.aspx
他試著製造刺激性比較小的止痛藥物來治療關節的疼痛。到了 1897 年,他製造出了阿斯匹靈,這是一種效果更好同時刺激性較小的抗發炎藥劑。兩年之後,德國的拜耳製藥公司(Bayer & Co.) 便開始生產阿斯匹靈。 阿斯匹靈主要的作用是抑制一種名為環氧化酶(cyclooxygenase,COX)的酵素的活性,這個酵素它主要是用來合成製造細胞內一種名為前列腺素(prostaglandins,PGs)家族的細胞調節物質。對於胃來說,特別是 PGE2,只要抑制了它,便可以阻止胃部產生過多的胃酸(HCl),並可以增強黏膜組織的保護效果。

圖5. 環氧化酶中,前列腺素生合成路徑(圖片來源:http://meakins.mcgill.ca/meakins/powell/powell_frame.htm
在西元 1917-1918 年間,歐洲出現了流行性感冒大傳染,此時阿斯匹靈也被廣泛的用在其中,因為阿斯匹靈對於病患因感冒所產生的高燒症狀之解除具有相當好的效率。這類的高燒是因為腦中的 PGE2 濃度被提高了,而阿斯匹靈可以將其降低。到了 1950 年代,阿斯匹靈變成全世界都在使用的止痛藥。進一步的,科學家們發現阿斯匹靈具有抗血液凝集的效果,因此轉而應用其特點於防止及降低因血液凝集之冠狀動脈狹窄所造成的心臟病風險。在心臟病發以前,阿斯匹靈同樣可以限制梗塞面積的尺寸2。 接著研究人便更進一步指出每天只要服用低劑量(每天 80∼90 毫克)的阿斯匹靈便可以達到抑制血液凝集的效果。在 1980 晚期,有研究更指出了阿斯匹靈可以限制因血液凝集產生的封閉型休克所導致的腦中風,當然是要在腦中風前服用。不過使用阿斯匹靈也是有其禁忌的,如果是產生出血性休克(hemorrhagic stroke)則不能服用阿斯匹靈,否則會造成更嚴重的出血狀況3。 低劑量的阿斯匹靈之所以具有抗血液凝集的效果是因為它透過轉移一個阿斯匹靈上面的乙醯基(acetyl group)到關鍵絲氨酸(serine)的羥基(hydroxyl group)上,這個位置剛好是這個酵素的活性位置,因此它不可逆的抑制了血小板中環氧化酶的活性。

圖6. 阿斯匹靈抑制血小板凝集活性的基轉-轉移乙醯基至 Ser 的羥基上(圖片來源:http://www.rpi.edu/dept/bcbp/mol ... 2/part1/prostag.htm

圖7. COX-2 (也稱為前列腺素 H 合成酶)的結構,其活性被阿斯匹靈給抑制了。這個酵素是一個二聚體,分別以藍色與綠色區分。每一個單體,活性位置上的絲氨酸已經被乙醯化,因此喪失其活性。同時我們可以見到每個單體上均有來自於水楊酸上的乙醯基,而血紅素為共結晶因子。 原文:Structure of COX-2( also called prostaglandin H synthase) inactivated by aspirin. The molecule is a dimer, the blue and green halves are identical. In each monomer, the active site serine has been acetylated, inactivating it. Also visible in each monomer is the salicylic acid from which the acyl group came, and the heme cofactor.(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Aspirin

圖8. 人類血液組成(圖片來源:http://pennhealth.com/health_info/bloodless/blood_ap.html
一般而言,正常的成熟血小板生命只有大約兩週左右的時間,他們無法合成新的蛋白質,而被阿斯匹靈處理過的血小板,其凝集能力則會長時間(permanently)的被抑制掉。
參考文獻: 1. Curr. Opin. Invest. Drugs (Thomson Curr. Drugs) 2003, 4, 517-517; 2. Drugs of Today 2006, 42, 467-479; 3. Mini-Rev. Med. Chem. 2006, 6, 1351-1355.
相關連結:
1. 科學,就是醬
胃潰瘍的秘密 Part I

2. 科學,就是醬胃潰瘍的秘密 Part II

3. 科學,就是醬藥理學大師 John R. Vane 爵士小傳

4. Wiki 百科 - 阿斯匹靈 Aspirin
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