糖又被称为碳水化合物,是因为在19世纪时,人们发现当时所有的已知糖的分子式均为Cx(H2O)y。目前,碳水化合物这个名词指自然界中的单糖、寡糖及多糖,并不要求在分子中其氢原子与氧原子的比例一定是2:1[1]。而糖类药物的概念,有广义和狭义之分,狭义的糖类药物是指含糖结构的药物,广义的糖药物可以拓展到以糖类为基础的药物,因为糖类不仅可以单独作为药物,还可以与很多化合物如蛋白质、脂肪等结合并与其相互作用,影响一些生理和病理过程。本文介绍的主要内容将限定在狭义糖类化学药的范畴之内。
在药渡数据库中,我们分别以六元环的吡喃糖、五元环的呋喃糖、氮杂糖和高碳糖唾液酸等为结构骨架进行药物信息搜索。将其按照治疗领域分类,糖类药物在感染性疾病、肿瘤疾病、心脑血管疾病、内分泌和代谢疾病、呼吸系统疾病、皮肤病、神经系统疾病、肌肉骨骼和结缔组织疾病、消化系统疾病和血液系统疾病等十个领域均有应用。下面我们就按照治疗领域来介绍糖类相关药物。由于篇幅所限,我们只将部分药物进行展示。
PART01.
抗感染药物
抗感染药物是治疗病原体感染的药物,包括抗微生物药物和抗寄生虫药物两大类。抗微生物药物包括抗生素、合成抗菌药、抗结核药、抗麻风病药物和抗病*药物等。人们很早以前就已认识到可溶性糖类化合物能阻止微生物在细胞表面的结合和繁殖[2]。例如,乳汁中含有的大量寡糖被认为能防止哺乳期婴儿的感染。而高度糖基化的黏蛋白则构成了防卫病原体感染的另一道防线。这种认识已促使糖类药物在抗感染领域得到了长足的发展。
通过对这些药物基本信息的统计,我们发现,细菌核糖体亚基(ribosomalsubnit)是一个重要的靶点。大多数糖类抗感染药物是以该靶点为核心的蛋白生物合成抑制剂,除此之外,细胞壁合成抑制剂和大环内酯类抗生素也是该领域糖类药物的主要作用机制。
PART02.抗肿瘤药物
癌症是全球第二大死因,根据世界卫生组织公布的数据,年导致万人死亡。从全球情况看,近六分之一的死亡由癌症造成[3]。而著名癌症杂志CA:ACancerJournalforClinicians(影响因子:.)当时预测,年全球范围内将会有万癌症新发病例和万癌症死亡病例[4]。目前,癌症治疗的方法主要包括外科手术、放疗和化疗,这些疗法对病人的损害非常强烈,有时引起的痛苦可能比肿瘤本身还要大。因此,寻找更有效、副作用小的肿瘤治疗药物是非常必要的。已发展的几种糖类药物为更有效地解决这个问题带来了希望,其中有针对肿瘤细胞DNA的DNA合成抑制剂,有增强病人免疫力的免疫增强剂等。其中以DNA拓扑异构酶(TOP)为靶点的糖类药物占比最大。
DNA拓扑异构酶是催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶(如:螺旋降稳蛋白、转轴酶、解旋酶、回旋酶等)的总称[5]。研究发现,与正常细胞不同,拓扑异构酶在肿瘤细胞中表现出不受其他因素影响的高水平表达,因此抑制DNA拓扑异构酶的活性就能阻止肿瘤细胞快速增殖,拓扑异构酶成为当今抗肿瘤药物的一个重要靶标[6]。
PART03.
心脑血管药物
心血管疾病是全球头号死因:每年死于心血管疾病的人数多于任何其他死因。世界卫生组织公布的数据显示,年,死于心血管疾病的人数约有万,占全球死亡总数的31%[7]。心脑血管疾病是一组心脏血管和脑血管的疾患,包括冠心病、脑血管疾病、周围末梢动脉血管疾病、风湿性心脏病、先天性心脏病、深静脉血栓和肺栓塞等。它可由高血压、糖尿病、高脂血症等疾病导致,过度饮酒、大量抽烟、不健康饮食等是心脑血管疾病的重要诱因。
根据我们对该领域内糖类药物的数据分析,以凝血因子Xa(F10)为靶点的治疗血栓的药物是研发工作者