生活中的分子

生活中的分子——组胺

一、引言

阳春三月,春暖花开,大自然展现出繁花似锦的景象,然而有些人却因为花粉过敏无法享受盎然春意。花粉过敏的一般症状是打喷嚏、流泪、眼睛红肿、鼻塞等,严重时可诱发荨麻疹、支气管炎、哮喘等。由于各种植物花草开花的季节不同,花粉过敏的发病也有明显的季节性,尤以春、秋两季最易发病[1]。此外,随着人类社会城市化加剧,植物种植区域不断扩大,花粉过敏在城市中也越来越普遍,发病率呈逐年上升趋势,严重影响了人们的健康和生活质量。

图1肆虐的日本柳杉树花粉

 

二、花粉过敏的原因

人类对花粉过敏发病机制的认识经历了较为漫长的过程,直到20世纪70年代,医学界才对花粉过敏的基本病理生理学过程有了较为明确的认识。从基本免疫反应来看,花粉过敏属于抗体IgE介导的炎性反应。具体说来,当机体接触过敏原后会产生一种IgE抗体,它吸附在组织肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面,使机体处于致敏状态。当人体再次接触相同过敏原时,这些过敏原就会和IgE抗体结合,引起上述两种细胞脱颗粒并释放其中的介质。其中导致花粉过敏的最重要的介质是组胺(Histamine),它可使小血管扩张、血管通透性增加、外分泌活动加强,这是患者鼻黏膜水肿、鼻呼吸阻力增加、分泌物增多的重要物质基础[2]

图2组胺的分子结构及球棍模型

 

三、组胺及其生理功能

组胺是广泛存在于哺乳类、爬虫类、鸟类组织中的一种生物活性胺,早在1907年人类就实现了组胺的化学合成,3年之后Dale首先发现了组胺的扩张血管作用,后来人们才逐渐意识到它在过敏与发炎的调节上也扮演着很重要的角色。组胺在人体内的合成并不复杂,利用组氨酸作为原料,在组氨酸脱羧酶的作用下即可合成组胺。组胺在人体内最终代谢产物是醋酸咪唑和甲基咪唑乙酸[3-4]

 

图3组胺的合成及代谢途径

 

2012年诺贝尔化学奖授予了两位在G蛋白偶联受体研究领域杰出的科学家,作为人类基因组中最大也是最重要的一类蛋白质,G蛋白偶联受体几乎参与了生物体中所有的生命活动。组胺发挥其生理功能所依赖的受体正是属于G蛋白偶联受体家族的成员,按照发现的时间顺序分为H1、H2、H3和H4,这些受体在分布、表达、信号转导及生理功能等方面存在诸多差异,就炎症和免疫调节作用来说,主要是前两种受体发挥作用,低浓度作用于H1受体发挥致炎作用,高浓度作用于H2受体或通过负反馈发挥抗炎作用[5]

图4G蛋白偶联受体的七跨膜α螺旋结构

 

四、抗组胺药的发展

根据组胺的作用机制,人们发明了抗组胺药物(H1受体拮抗剂),H1受体拮抗剂通过竞争性地与H1受体结合,阻止已经释放的组胺到达作用部位进而发挥生理作用。自1937年意大利的巴斯德研究所合成第一个抗组胺药至今,抗组胺药的种类日渐增多,疗效不断提高,不良反应也在不断完善。

20世纪80年代以前开发的抗组胺药称之为第一代抗组胺药,如苯海拉明、氯苯那敏、赛庚啶、羟嗪等,它们能抑制组胺H1受体,减轻过敏反应,主要用于荨麻疹、过敏性皮炎、过敏性鼻炎等的治疗,但由于易通过血脑屏障产生中枢抑制作用,服药后患者常出现嗜睡现象;为克服第一代抗组胺药的不良反应,80年代后以西替利嗪、氯雷他定和咪唑斯汀为代表的第二代抗组胺药物逐渐面世,与上代药物相比它们分子量更大,含有较长的侧链,不易通过血脑屏障,因而中枢抑制作用不明显。尽管第二代抗组胺药具有诸多优点,但后来的研究发现它们具有严重的心脏毒性,从第二代抗组胺药的活性代谢物或光学异构体中人们改良得到了第三代抗组胺药,这类新药具有疗效确切、不良反应小、前景广阔的突出优点[6]

图5代表性的第一代和第二代抗组胺药

 

五、结束语

组胺的分子结构并不复杂却与人体的正常生理功能密切相关,小小的分子有着巨大使命,不禁让人感叹人体世界真是奇妙无穷。抗组胺药的发明帮助许多人解决了过敏症状,科技不断进步,人类对组胺的作用机制研究一定会更加透彻,我相信在未来新的抗组胺药物一定会百花齐放、各显神通,为人类带来更多更全面的健康保障。

 

参考资料

[1]李明华.花粉过敏的诊断和治疗[J].中国临床医生,2008(12):10-12.

[2]高志强. 过敏性鼻炎病因探究[N]. 健康报,2004-04-22.

[3]邓娅.组织胺和皮肤病[J].皮肤病与性病,2002(02):14-17.

[4]王天保.组织胺对免疫反应的调节作用[J].生理科学,1986(04):239-249.

[5]冯小倩等.组胺及组胺受体的研究进展[J].中华肺部疾病杂志(电子版),2015,8(02):234-237.

[6]刘保国等.抗组胺药临床应用[J].临床合理用药杂志,2015,8(08):85-86.

 

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Sunny华

大学本科在读,对有机化学尤其热爱,对有机合成方法学以及全合成非常感兴趣,希望以后能在有机化学领域摸爬滚打出属于自己的一片天空。化学是人类进步的关键,我爱化学也希望更多的人能够喜欢化学,感受到化学的奇妙与魅力。

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