甘露醇

甘露醇(Mannitol)为己六醇结构,属于渗透性利尿药,也称脱水药。

临床可作为组织脱水药用于治疗各种原因引起的脑水肿,降低颅内压;可降低眼内压;作为辅助性利尿措施治疗肾病综合征、肝硬化腹水;对某些药物逾量或毒物中毒,可促进排泄;可用于术前肠道准备,及作为冲洗剂应用于术中。该药可能引起水和电解质紊乱、过敏反应等不良反应。

甘露醇

其常用剂型有注射剂、冲洗剂,可通过肌内注射,静脉注射、静脉滴注、口服、冲洗等途径给药。其注射剂医保类型为甲类,冲洗剂则为乙类。

1806年,法国化学家Louis-Joseph Proust发现了甘露醇,1833年,德国化学家Justus von Liebig确定其化学组成。

该药物于1977年首次加入世界卫生组织基本药物清单(WHO-EML),用于治疗脑水肿(TRS 615) ,1977年增加治疗眼高压(TRS 615)的内容,该药也作为脑血管病用药及降颅压药收录于中国国家基本药物目录中。世界反兴奋剂机构发布的《2022年禁用清单国际标准》中甘露醇作为利尿剂和掩蔽剂被禁用。

甘露醇为单糖,在体内不被代谢,经肾小球滤过后在肾小管内甚少被重吸收,起到渗透性利尿作用。

以高渗甘露醇溶液静脉给药后,可提高血浆晶体渗透压,导致组织内(包括眼、脑、脑脊液等)水分进入血管内,从而减轻组织水肿,降低眼内压、颅内压和脑脊液容量及其压力。1g甘露醇可产生的渗透浓度为5.5mOsm/L,注射100g甘露醇可使2000ml细胞内水转移至细胞外,尿钠排泄50g。

甘露醇的利尿作用机制分为以下两个方面:

由于输注甘露醇后肾小管液流量增加,当某些药物和毒物中毒时,这些物质在肾小管内浓度下降,对肾脏毒性减小,而且经肾脏排泄加快。

静脉注射后,利尿作用于1小时出现,维持3小时;降低眼内压和颅内压作用于15分钟内出现,30~60分钟达高峰,维持3~8小时。

尚有清除缺血损伤时的自由基、降低血黏度、改善脑血液循环等作用。

口服吸收很少。静脉注射后迅速进入细胞外液而不进入细胞内。但当血甘露醇浓度很高或存在酸中毒时,甘露醇可通过血﹣脑屏障,并引起颅内压反跳。该药在肝脏内生成糖原,但由于静脉注射后迅速经肾脏排泄,故一般情况下经肝脏代谢的量很少。 t1 /2为100分钟,当存在急性肾功能衰竭时可延长至6小时。肾功能正常时,静脉注射甘露醇100g,3小时内80%经肾脏排出。

给予大剂量甘露醇不出现利尿反应,但可使血浆渗透浓度显著升高,故应警惕发生高渗状态。渗透性肾病也称甘露醇肾病,主要见于大剂量快速静脉滴注甘露醇时。其机制尚未完全阐明,可能与甘露醇引起肾小管液渗透压上升过高导致肾小管上皮细胞损伤有关。病理表现为肾小管上皮细胞肿胀,空泡形成。临床上出现尿量减少,甚至急性肾功能衰竭(罕见)。渗透性肾病常见于老年肾血流量减少及低钠、脱水患者。

甘露醇能透过胎盘屏障,美国 FDA 妊娠期用药安全性分级为C。是否能经乳汁分泌尚不清楚,哺乳期妇女使用对乳儿的危害不能排除。

老年人应用该药较易出现肾损害,且随年龄增长,发生肾损害的机率增高。应适当控制用量。

12岁以下儿童应用该药的安全性和有效性未建立。儿科主要用于组织脱水和渗透性利尿,须注意水电解质的平衡。

1.除用作肠道准备及术中冲洗外,均应静脉给药。

甘露醇

2.甘露醇遇冷易结晶,故应用前应仔细检查,如有结晶,可置于热水中或用力振荡待结晶完全溶解后再使用。当甘露醇浓度高于15%时,应使用具有过滤器的输液器。

3.根据病情选择合适的浓度和剂量,避免不必要地使用高浓度和大剂量。

4.使用低浓度和含氯化钠溶液的甘露醇能降低过度脱水和电解质紊乱的发生机会。

5.用于治疗水杨酸盐或巴比妥类药物中毒时,应合用碳酸氢钠以碱化尿液。

6.用药过程中一旦出现糖尿病高渗性昏迷,即血糖升高(>20mmol/L)、高血钠(>150mmol/L)、高血浆渗透压(>320mOsm/L)、尿糖阳性、酮体阴性,应立即停药。

7.静脉滴注时如药物漏出血管外,可用0.5%普鲁卡因局部封闭,并热敷处理。

8.随访检查:①血压;②肾功能;③血电解质浓度,尤其是血Na+和 K+;④尿量;⑤血渗透浓度。

可能影响胎儿健康:2011年7月,国家药品监督管理局发布特殊人群用药提示,文中提及利尿药甘露醇可能影响胎儿的健康。孕妇在服用任何药物前,都应向医务人员详细了解该药品会不会影响胎儿的健康。

警惕奥沙利铂甘露醇注射液过敏反应:2021年8月,中国国家药品监督管理局发布关于修订奥沙利铂制剂说明书的公告(2021年第102号),说明书修订要求中表示:奥沙利铂在任何给药周期都可能发生过敏反应,包括速发过敏反应,给药期间应密切观察,过敏反应严重者可致死。一旦发生过敏反应需立即停药并做相应的治疗。发生过敏反应的患者禁止再次使用奥沙利铂。

运动员禁用:在世界反兴奋剂机构发布的《2022年禁用清单国际标准》中,甘露醇作为利尿剂和掩蔽剂被禁用。

在化学史上,一般认为甘露醇的发现者是法国化学家Louis-Joseph Proust,1806年他把槭树液汁的酒精溶液放在空气中蒸发至干,得到一种由细丝状结晶和微小颗粒组成的白色固体物质,这就是提纯的甘露醇。它的化学组成是1833年由德国化学家Justus von Liebig确定的。1884年,苏格兰化学家Stenhouse又先后在芹菜、蘑菇和褐藻中发现了甘露醇,甘露醇也是从自然界中发现的第一种结晶糖醇。

中国在近代化学传来以前没有甘露醇这一名称,但中国在十一世纪或更早的时候,已经能生产纯度相当高的甘露醇——柿霜。柿子里面含有大量的甘露醇。制柿霜的方法不知始于何时,但北宋诗人苏轼(1037-1101)曾致书蒲传正请他”代觅柿霜”。到明清时代,柿霜的医疗作用和用途在《本草纲目》、《本草蒙签》、《随息居饮食谱》等书中均有记载,认为它可清热润燥,治肺热燥咳、咽干喉痛、口舌生疮及消渴等症。元代王祯《农书》提到柿霜的制法,明代《本草纲目》果部第三十卷秭条的记载与之相似。李时珍说:”白柿,即干柿生霜者。其法用大柿去皮捻扁,日晒夜露至干,内瓮中,待生白霜乃取出。今人谓之秭饼,亦曰秭花,其霜谓之柿霜。”甘露醇无吸湿性,易于结晶,因此将柿子晒干制成饼时,它就逐渐析出,作白霜状。柿饼去霜后,所含44.8%的碳水化合物中,剩下的主要是葡萄糖、果糖和少量的蔗糖,甘露醇已经所剩极微,可见此法可从柿子中提取高纯度甘露醇。

甘露醇

在20世纪30年代之前,甘露醇的主要来源在西西里甘露树液中,之后从海带中提取,以及通过葡萄糖的分批电化学反应制得。1947年,法国、荷兰等国直接用蔗糖水解成转化糖之后催化氢化生产山梨醇和甘露醇。次年,甘露醇与山梨醇开始应用连续氢化法生产。从20世纪60年代开始,科研人员研究采用微生物发酵生产甘露醇的方法,所用菌种有细菌、霉菌、放线菌和酵母菌,发酵所用原料有淀粉水解物(含葡萄糖95%以上)、葡萄糖、蔗糖、果糖和山梨醇。

中国利用海带提取甘露醇已有几十年的历史, 这种工艺简单易行, 但受到原料资源、提取收率、气候条件、能源消耗等限制, 长期以来, 其发展受到制约。20世纪中国的甘露醇年产量始终未超过8000吨。中国的合成法工艺在20世纪80年代开始试验、90年代问世, 由于其具有不受原料限制、适合大规模生产等优点, 已经取得了长足的发展。

1964年美国首次批准BRONCHITOL®(甘露醇)吸入粉剂,供口服吸入使用。1977年甘露醇首次加入世界卫生组织基本药物清单(WHO-EML),用于治疗脑水肿(TRS 615) ,同年增加治疗眼高压(TRS 615)的内容。2020年10月,甘露醇被FDA批准为附加维持疗法,用于控制成年患者囊性纤维化相关的肺部症状,改善肺功能,美国公司凯西(Chiesi)以支气管醇(BRONCHITOL)的名义销售支气管醇。

新药支气管醇临床试验:美国公司凯西(Chiesi)研究人员开展了三项针对囊性纤维化患者的随机、双盲、对照试验临床研究,在总共761名18岁及18岁以上的患者的三项大规模全球临床试验中,使用支气管醇可使第1秒用力呼气容积(FEV1)相对于对照组得到持续改善。与对照组患者相比,接受支气管醇的患者在26周的治疗期内观察到FEV1得到统计学显著改善,证明新药支气管醇可有效改善肺功能。

甘露醇

2020年世界甘露醇市场规模已达4.384亿美元,销售总量24万吨。

甘露醇作为动物用药主要用于急性少尿症肾衰竭,以促进利尿作用;还用于降低眼内压、治疗创伤性脑水肿及加快某些毒物的排泄(如阿司匹林、巴比妥类和溴化物等)。

用法为静脉注射:一次量,马、牛1000~2000 mL ,羊、猪100~250 mL ;每1kg体重,犬、猫0.25~5mg,一般稀释成5%~10%溶液(缓慢静脉注射,4mL/min)。

美国联邦法规(Code of Federal Regulations,简称CFR)第21篇中规定,甘露醇在食品中的使用符合《食品化学品法典》(Food Chemicals Codex),可用作抗结剂、自由流动剂、配方助剂、固化剂、调味剂、佐剂、润滑剂、脱模剂、营养性甜味剂、加工助剂、稳定剂、增稠剂、表面处理剂、组织化剂。该成分在食品中的含量不超过压榨薄荷糖中的3%和所有其他硬糖和止咳药水的25%,口香糖中的含量不超过6%,软糖中的含量不超过38%, 糖果和糖霜不超过9%,非标准化果酱和果冻不超过15%,所有其他食品中的含量低于2.5%。可能导致每天摄入20克甘露醇的食品,其标签应标明「过量食用可能产生通便作用」。

甘露醇作为食品中的甜味剂使用时,为无糖糖果、饼乾和口香糖等产品的糖替代品,热量略低于传统糖,不会促进蛀牙或导致血糖突然升高。

甘露醇由单糖如甘露糖、葡萄糖等加镍催化电解还原,加氢制得;亦可用热乙醇或其他适宜溶剂从木蜜的树干汁或从其他植物中提取制得。其甜度约为蔗糖的57%~72%。常作为医用辅料用作片剂和胶囊剂的稀释剂以及甜味剂、冷冻干燥制剂的骨架剂等。

甘露醇

甘露醇可用于直接压片工艺,许多药物如巴比妥、苯海拉明、盐酸普鲁卡因等溶于熔融的甘露醇中,可形成固体分散体,此种分散体可直接压片。含甘露醇的颗粒具有易干燥的优点。甘露醇可用于特殊片剂,包括抗酸剂、硝酸甘油片和维生素制剂。甘露醇因其溶解热为负值、有甜度、口感好等优点,通常作为咀嚼片的贼形剂应用。在冷冻干燥制剂中,甘露醇可作为载体用于形成硬质的均匀骨架,以改善冷冻干燥制剂的外观。此外,甘露醇也可用作混悬剂的增稠剂。

甘露醇

甘露醇

甘露醇控制颅内高压的有效性和风险:高渗治疗被认为是治疗创伤性脑损伤 (TBI) 颅内压升高 (ICP) 的主要手段。高渗盐水(HS)或甘露醇治疗重度TBI患者的应用,仍然存在争议。虽然甘露醇长期以来一直是控制颅内高压的金标准,但其许多不良反应已被发现,例如急性肾衰竭、ICP反弹性升高和低血容量。先前荟萃分析的观点倾向于认为HS在降低ICP方面比甘露醇更有效,但脑外伤基金会第四版的「严重创伤性脑损伤管理指南」指出,「比较研究的证据不足以支持正式推荐」,并且也缺乏证据支持对严重创伤性脑损伤患者应用任何特定的高渗药物。

2011年4月,广西壮族自治区肿瘤防治研究所申请了一项名为《甘露醇在制备抗肿瘤药物中的应用》的专利,该发明公开了甘露醇在制备抗肿瘤药物中的应用,特别是使用特定浓度(10%~19%)的甘露醇注射液治疗肺癌、肝癌、乳腺癌、胰腺癌、胃癌、胃腺癌等。发明人通过科学实验发现甘露醇具有抗肿瘤活性,通过采用多项细胞凋亡检测技术及检测凋亡相关基因bcl-2、bax,证实特定浓度甘露醇可诱导人多种癌细胞株明显癌细胞凋亡,并掌握了与浓度、时间的效应关系,初步阐明其可能机理,发明人已将研究结果用于肿瘤病人治疗并取得明显的疗效。

2022年8月,广西医科大学附属肿瘤医院及广西医科大学申请了一项名为《甘露醇在制备抗肺鳞癌细胞NCI-H226药物中的应用》的专利,该发明公开了甘露醇在制备抗肺鳞癌细胞NCI‑H226药物中的应用。试验表明,在特定浓度的甘露醇溶液下,三种肺鳞癌细胞都有明显的凋亡发生,其最佳有效浓度在5%~30%,发生凋亡的曲线非常陡峭,没有平台现象;而且,该现象明显与甘露醇对癌细胞bcl‑2、bax表达的影响有关,经甘露醇处理后,肺鳞癌细胞的中bcl‑2明显降低而bax却显著升高。结合此次和前期研究结果,可知甘露醇虽然对多型癌细胞均具有促凋亡作用,但是肺鳞癌细胞对此似乎更敏感。

2018年12月,华中科技大学及中国科学院武汉物理与数学研究所申请了一项名为《甘露醇在制备用于治疗阿尔茨海默病的药物中的应用以及药物组合物》的专利,该发明公开了甘露醇在制备用于治疗阿尔茨海默病的药物中的应用以及药物组合物,该药物组合物含有甘露醇以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。按照该发明,甘露醇能够明显减少AD样的大脑皮层及海马区Aβ沉积,改善空间记忆能力。

2020年10月,甘露醇被FDA批准为附加维持疗法,用于控制成年患者囊性纤维化相关的肺部症状,改善肺功能。研究人员开展了三项针对囊性纤维化患者的随机、双盲、对照试验临床研究,证明支气管醇可有效改善肺功能。但吸入甘露醇维持治疗囊性纤维化相关肺部疾病的确切作用机制尚不清楚。据研究人员推测,甘露醇在气道上皮上产生渗透梯度,将液体吸入细胞外空间并改变气道表面粘液层的性质,从而使粘液纤毛更容易清除。

甘露醇

Louis-Joseph Proust(1754-1826)法国化学家,他的父亲是一名药剂师。在他父亲的商店开始学习化学后,他来到巴黎,被任命为Salpetrière的首席药剂师,也在航空家J.F.Pilátre de Rozier的博物馆讲授化学。1799年,他证明了铜的碳酸盐,无论是天然的还是人造的,总是有相同的成分,后来又证明了锡的两种氧化物和铁的两种硫化物总是含有相同的相对重量,并且不存在中间不确定化合物。他还研究了甜蔬菜汁中的糖的种类,区分了三种,他证明了葡萄中的糖与俄罗斯化学家J.T.Lowitz(1757-1804)从蜂蜜中获得的糖相同。1806年,他把槭树液汁的酒精溶液放在空气中蒸发至干,得到一种由细丝状结晶和微小颗粒组成的白色固体物质,首次得到了提纯的甘露醇。

甘露醇

Justus von Liebig(1803-1873)德国化学家,是一位材料经销商的儿子,他很小的时候就通过父亲生产油漆和清漆的工作激发了他对化学的兴趣。在他的工作室里,他独立模仿了他之前在展会上观察过的化学实验。他借助各种书籍自学化学知识,后来他在实验室担任助理。1822年他完成了题为《论矿物化学与植物化学之间的关系》的博士论文,师从当时最好的老师。三年后,他获得了吉森大学「正教授」职位,他和他的朋友一起发现碳、氢和氧这三种元素的原子可以形成稳定的基团,即自由基,该理论对于理解 19 世纪的有机化学及其反应具有重要意义。1833年,他确定了甘露醇的化学组成。