學習重點 辨認結構:acyclovir 是無環 deoxyguanosine 類似物;vidarabine 是 adenosine 類似物;idoxuridine 是含碘的 deoxyuridine 類似物。 掌握活化來源:acyclovir、penciclovir 先經病毒 thymidine kinase,再經宿主 kinase;ganciclovir 也先經病毒酵素;vidarabine 則由宿主酵素活化。 掌握主要標的:acyclovir、idoxuridine 等藥物作用於病毒 DNA polymerase;須另分辨是否嵌入 DNA、是否造成鏈終止。 熟記前驅藥:valacyclovir → acyclovir;famciclovir → penciclovir,其中 famciclovir 具有兩個乙醯基。 辨別特殊藥物:foscarnet 不需磷酸化即可作用;cidofovir 仍需宿主酵素活化;nevirapine 不造成 DNA 鏈終止。 核心觀念 一、Acyclovir:無環結構與活化 Acyclovir 是deoxyguanosine 類似物,鹼基為 guanine。其天然核苷的糖環被開鏈側鏈取代,因此屬於 acyclic(無環)結構,沒有完整五碳醣基,也沒有可供 DNA 延長使用的 3′-OH。不要將它寫成 cyclic deoxyguanosine。 Acyclovir 必須在細胞內磷酸化後才具有抗病毒活性,活化順序如下: 在 HSV 或 VZV 感染細胞中,先由病毒 thymidine kinase(TK)轉成 monophosphate。 再由宿主細胞 kinase依序轉成 diphosphate、triphosphate。 Acyclovir triphosphate 與 dGTP 競爭,抑制病毒 DNA polymerase;嵌入 DNA 後,因缺乏 3′-OH 而造成鏈終止。 其選擇性來自病毒酵素促進活化,以及活性產物對病毒 DNA polymerase 的作用較強。活性三磷酸主要在受感染細胞中累積,不宜描述為感染與未感染細胞都同樣產生活性產物。在「須轉化才生效」的廣義用法下,acyclovir 可視為需活化的前驅型藥物;仍須與改善吸收的前驅藥 valacyclovir 分清。 二、Acyclovir:抗病毒譜、代謝與替代用藥 Acyclovir 對HSV 的抗病毒活性強於 VZV,對 CMV 的作用則弱。主要經腎臟排除;代謝產物 9-carboxymethoxymethylguanine 不具抗病毒活性,不可與活性的 triphosphate 混淆。 抗藥性常與病毒 TK 缺失、功能改變或 DNA polymerase 改變有關。HSV 若因 TK 缺陷而抗藥,可能同時對其他仰賴病毒 TK 的藥物產生交叉抗藥性,因此不能直接認定改用 ganciclovir 就有效。同樣地,acyclovir 過敏也不能直接推論 ganciclovir 是安全替代品,須考慮交叉過敏。 Foscarnet 不需病毒 TK 活化;cidofovir 也不依賴病毒 TK,但仍須宿主酵素活化。兩者可作為理解 TK 缺陷型抗藥性的比較重點,實際選藥仍取決於抗藥機轉。 三、前驅藥與結構辨識 前驅藥轉化產物結構與吸收重點 ValacyclovirAcyclovirAcyclovir 的L-valyl ester,常製成鹽酸鹽;口服後水解釋出 acyclovir,口服生體可用率較高。 FamciclovirPenciclovirPenciclovir 的6-deoxy、二乙醯酯前驅藥,經去乙醯化及氧化轉成 penciclovir。 因此,acyclovir 是 valacyclovir 的水解產物;具有兩個乙醯基的抗病毒前驅藥是 famciclovir。辨識結構時,可留意 famciclovir 兩個末端羥基被乙醯化,以及嘌呤環 6 位與 penciclovir 的差異。 Penciclovir 為無環 guanosine 類似物,先由病毒 TK、再由宿主 kinase 活化成三磷酸,抑制病毒 DNA polymerase;可外用治療唇疱疹。其側鏈與 acyclovir 不同,不能將 acyclovir 因缺乏 3′-OH 而立即終止鏈的說明,直接套用於 penciclovir。 四、Ganciclovir:先病毒、後宿主 Ganciclovir 為無環 guanosine 類似物,相較於 acyclovir 多一個羥甲基,主要用於CMV 感染。第一步磷酸化依感染病毒而異:CMV 感染細胞由病毒 UL97 蛋白激酶負責,HSV 感染細胞則可由病毒 TK 負責;後續由宿主酵素轉成 triphosphate,抑制病毒 DNA polymerase。 判斷重點是先病毒酵素、再宿主酵素,不要把 CMV 的 UL97 一律寫成 thymidine kinase。 五、Vidarabine 與 Idoxuridine 比較項目VidarabineIdoxuridine 結構Adenine arabinoside,簡稱 ara-A,屬adenosine nucleoside 類似物;糖為 arabinose。5-iodo-2′-deoxyuridine;可視為 thymidine 的 5 位甲基改為碘。 活化與機轉由宿主 kinase轉成三磷酸,抑制病毒 DNA polymerase,不依賴病毒 TK。磷酸化成三磷酸後,干擾 DNA polymerase,並可嵌入 DNA、影響 DNA 功能。 代謝或選擇性主要經adenosine deaminase去胺化,形成活性較低的代謝物。對病毒與宿主 DNA 的選擇性較差,全身毒性限制其使用。 用途曾作為抗腫瘤藥物研究及使用;曾用於 HSV、VZV 感染,不是 AIDS 主要治療藥物。以局部眼用治療HSV 角膜炎為考試重點。 六、不需活化與不造成鏈終止的比較 藥物是否需要活化作用重點 Foscarnet不需磷酸化焦磷酸類似物,直接作用於病毒 DNA polymerase 等酵素的焦磷酸結合位;不嵌入 DNA。 Cidofovir需宿主 kinase,不需病毒 kinase含膦酸基的核苷酸類似物,轉成活性 diphosphate 後抑制病毒 DNA polymerase。 Zidovudine、Didanosine、Lamivudine需宿主酵素活化屬 NRTI,活性三磷酸產物抑制反轉錄酶,並造成 DNA 鏈終止。 Nevirapine不需磷酸化屬 NNRTI,結合反轉錄酶的異位口袋,不嵌入 DNA,故不造成鏈終止。 Foscarnet 的結構辨識重點是沒有核苷的鹼基與糖環,為羧基直接連接膦酸基的簡單結構。若結構圖未提供,不能僅憑選項位置推定藥名;應依結構特徵辨認。 常考陷阱 「Acyclovir 有五碳醣基」:錯在忽略其無環側鏈;它仍是 deoxyguanosine 類似物。 「Acyclovir 不需活化」:錯。須轉為 triphosphate;不需磷酸化即可直接作用的代表為 foscarnet。 「Acyclovir 對 VZV 比 HSV 強」:強弱相反;「羧酸代謝物仍有活性」也不正確。 「Valacyclovir 降低口服生體可用率」:錯。L-valyl 酯修飾可提高口服生體可用率;不可與 famciclovir 的二乙醯酯混淆。 「Ganciclovir 可直接替代所有 acyclovir 過敏或抗藥病例」:過度概括,須考慮交叉過敏與交叉抗藥性。 「Vidarabine 主要治療 AIDS」:錯。應連結 adenosine、adenosine deaminase 與抗疱疹用途。 「Idoxuridine 抑制 protease、integrase 或 phosphodiesterase」:標的錯置;本單元應掌握 DNA polymerase 與 HSV 角膜炎。 「不需病毒 kinase 就是不需活化」:錯。Cidofovir、vidarabine 仍須宿主酵素活化。 「所有反轉錄酶抑制劑都造成鏈終止」:錯。Nevirapine 是 NNRTI,與 zidovudine、didanosine、lamivudine 的 NRTI 機轉不同。 記憶口訣 「A 無環,G 為鹼;病毒先點火,宿主接著磷。」記 acyclovir 的結構與活化。 「Val 接 A,Fam 接 Pen;Fam 有兩頂乙醯帽。」記前驅藥配對與兩個乙醯基。 「Vida 是 A,ADA 來代謝;碘眼疱。」記 vidarabine 的鹼基與代謝,以及 idoxuridine 的眼用用途。 「Fos 免活化,Nevi 不斷鏈。」記兩種容易混淆的機轉例外。