【教学目标】
1.认知目标
(1)掌握阿司匹林、对乙酰氨基酚的化学名、结构、理化性质、体内代谢及合成途经。
(2)能描述阿司匹林衍生物的结构和特点。
(3)了解水杨酸类、苯胺类解热镇痛药的发展历史。
2. 能力目标
(1)分析解决问题:运用本节所学药物化学、药理学知识,独立分析实际用药中不良反应发生的根本原因及可能的解决途径。
(2)通过自主阅读近期顶尖学术期刊上发表的研究论文,归纳总结文章内容,了解学科研究动态和前沿知识,开拓视野,培养创新思维和批判精神。
3. 情感目标
以科学故事形式,讲述两类著名药物的发现历史,学习医药学领域相关科学家在与疾病斗争过程中孜孜不倦、严谨认真、勇于探索的科学精神,培养学生对药物化学研究的兴趣,激励学生努力学习本学科知识,立志在更多疾病的预防和治疗上贡献力量,为人类健康保驾护航。
【教学设计】
一、课程回顾
呈现:共同回顾阿片类镇痛药的结构特点、分类及作用机制。
引导学生思考除了阿片类镇痛药(成瘾性和耐受性等缺点)外,是否有其他作用机制的镇痛药,引出本次课的主要内容:解热镇痛抗炎药(非甾体抗炎药,NSAIDs),指一类既能使发热病人的体温降至正常,又能缓解中等程度疼痛的一类药物,绝大多数还兼有抗炎和抗风湿作用。
二、课程引入
提问1:日常生活中如果遇到感冒发烧、头痛等症后常使用到的常见药物有哪些?他们的成分是什么呢?
提问2:大家是否知道这些药物的化学结构是什么?是通过什么机制达到解热镇痛消炎的作用,使用时有哪些注意事项?
三、新知构建
3.1 讲述:解热镇痛抗炎药的作用机制和靶标
从炎症反应、炎症介质及与介质生成相关的酶出发,讲述炎症的发生机制和多数解热镇痛药解热、镇痛、抗炎的共同作用机制:抑制花生四烯酸(AA)代谢过程中的环氧合酶(COX),使前列腺素(PGs)合成减少,回答问题2。
讨论:解热镇痛抗炎药与阿片类镇痛药作用机制的差异。
(1)阿片类镇痛药:主要作用于中枢神经系统的阿片受体;
(2)解热镇痛抗炎药:主要作用于外周神经系统,不易产生耐受性和成瘾性。
(1)阿司匹林的发现史
“百年老药”阿司匹林是一种全世界人们最为熟悉不过的神奇的药,与青霉素、安定并称为“医药史上三大经典药物”。从讲述阿司匹林的发现故事出发,展开对水杨酸类药物的讲解,能极大激发学生们对本次教学内容的兴趣、提高教学效果。
互动:在讲述阿司匹林的发现史后,引导学生分析并分组讨论阿司匹林发展过程中各水杨酸类药物的化学结构差异、酸性和稳定性强弱、副作用和刺激性大小、活性强弱等问题。
(2)阿司匹林的化学名、结构、理化性质(不稳定性:酯基,受潮或碱性溶液可水解;水解后的水杨酸易氧化)、药理作用及临床应用(不可逆COX抑制剂,具有强效的抗血小板聚集作用,可用于心血管系统疾病的预防和治疗,抗血栓)、不良反应(胃肠道刺激)、体内代谢及合成。
阿司匹林的代谢途径
讨论:长期服用阿司匹林后,会产生胃肠道反应、出血和凝血障碍、水杨酸反应等不良反应,特别是胃肠道出血。引导学生从作用机制方面出发,讨论产生胃肠道出血的副作用的原因及使用禁忌。
阿司匹林的化学合成
设问:由于水杨酸类药物对COX的不可逆拟制,且对COX-1和COX-2无选择性,长期服用会造成一系列不良反应,特别是对阿司匹林过敏、消化道溃疡病、阿司匹林诱发哮喘的患者等,限制使用。是否有与阿司匹林解热镇痛作用强度相当的其他类型替代药物?
引出苯胺类药物:对乙酰氨基酚
3.3 讲述:苯胺类药物
(1)对乙酰氨基酚的发现史
通过讲述不同时期苯胺类药物演变的故事,引出了目前唯一广泛应用于发热、头痛、神经痛、风湿痛和痛经的“苯胺类解热镇痛药”:对乙酰氨基酚。同时还回顾了第二章新药研究的基本原理和方法中的重点内容:先导化合物的发现途径(以现有药物的代谢研究发现先导化合物)。
(2)对乙酰氨基酚的化学名、结构、理化性质(弱酸性)、临床用途(多种抗感冒复方制剂的活性成分,严重肝肾功能不全者禁用)、体内代谢、毒性及化学合成。
讨论:从化学结构出发,引导学生讨论对含乙酰氨基酚药物在贮存及制剂过程的注意事项。
呈现:在不同pH下对乙酰氨基酚水解时的半衰期及其水解和氧化过程。
结论:在酸及碱性条件下,对乙酰氨基酚的稳定性较差。在潮湿的条件下易水解成对氨基酚,进一步发生氧化降解,生成亚胺醌,颜色逐渐变深。
设问:长期或大剂量服用对乙酰氨基酚时,会引起肝坏死、低血糖、昏迷等不良反应,造成这种现象的原因是什么?如何解毒?
演示:PPT动画逐步演示对乙酰氨基酚体内的代谢途径。
对乙酰氨基酚的代谢途径
结论:长期或大剂量服用时,对乙酰氨基酚的代谢物-乙酰亚胺醌会耗尽肝脏中的谷胱甘肽,进一步与肝、肾蛋白及酶不可逆结合,引起肝坏死、肾衰竭等。含巯基的药物是对乙酰氨基酚中毒的解毒剂。
四、应用新知
例题:阿司匹林长期服用有时会引起胃肠道出血,为什么?若将其制成钙盐,是否能消除胃肠道的副作用?
答案:长期服用引起胃肠道出血,主要是由于前列腺素对胃黏膜具有保护作用,阿司匹林抑制了胃壁前列腺素的生物合成(通过抑制COX-1,从而抑制生理性前列腺素的合成),致使黏膜易受损伤;不能消除,将其制成钙盐后,并不能改变该药物的副作用靶点(COX-1),所以不能消除胃肠道副作用。
五、小结与拓展
5.1 知识点总结:梳理回顾本节课的重难点
5.2 思考预习
在提问1中,除了展示本节课所讲的两类药物外,还提到了布洛芬、双氯芬酸等常见药物,这些药物与水杨酸类、苯胺类药物在化学结构、作用机制、临床应用等方面有什么差异,围绕问题预习下次授课内容(非甾体抗炎药)。
5.2 课程延伸
阿司匹林是历史最悠久的一种药物,已应用百年,至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药。随着临床用药经验的积累和现代研究的深入,这些经典“老药”不断焕发出新风采。例如:2018年一项刊登在国际杂志The Journal of Neuroscience上的研究报告中,来自拉什大学医学中心的科学家们通过研究发现,低剂量的阿司匹林或能潜在降低大脑中的斑块水平,并且有效降低阿尔兹海默病的病理学表现,并保护个体的记忆力。阿司匹林对阿尔兹海默症或具有一定治疗效果。引导学生以小组学习形式,解读该文献,或检索学习更多阿司匹林“老药新用”的研究论文,开拓科学视野。
六、参考文献
(1)尤启冬主编,《药物化学》(第8版), 人民卫生出版社, 2016年.
(2)John M. Beale Jr and John Block. Wilson and Gisvold's Textbook of Organic Medicinal and Pharmaceutical Chemistry (12th edition), Wolters, 2010.
(3)Chandra S., Jana M., Pahan K. Journal of Neuroscience 2018, 38 (30), 6682-6699.