美司那（Mesna），化学名称为2-巯基乙磺酸钠（sodium 2-mercaptoethane sulfonate），CAS号为19767-45-4，是一种重要的巯基化合物（thiol compound），广泛应用于临床化学和药物化学领域。作为一种解毒剂和保护剂，美司那主要用于缓解某些化疗药物的泌尿系统毒性，其分子式为C₂H₅NaO₃S₂，分子量约为164.18 g/mol。该化合物于20世纪70年代由德国BASF公司开发，并于1980年代获批用于临床。美司那的独特化学性质使其在抗癌治疗中扮演关键角色，尤其是在处理烷化剂类化疗药物时。下面从化学专业视角探讨美司那的主要用途、作用机制及相关应用。
化学结构与性质
美司那的分子结构以乙磺酸骨架为基础，在2-位引入巯基（-SH）和钠盐形式，这赋予了其强烈的还原性和亲核性。巯基是其活性中心，能够与亲电性物质发生亲核加成反应，从而实现解毒功能。在生理条件下，美司那稳定，不易氧化，但暴露于空气中可能缓慢氧化为二硫键形式（disulfide），需在惰性氛围下储存。
从化学角度，美司那类似于半胱氨酸（cysteine）的衍生物，但其磺酸基团提高了水溶性和生物相容性，使其适合静脉注射或口服给药。pKa值约为巯基的8.3和磺酸的0.3，确保在尿液的酸碱环境中保持活性。该化合物的低毒性和快速代谢（半衰期约30-60分钟）是其临床安全性的基础，主要经肾脏排泄。
主要用途：预防化疗诱导的泌尿系统毒性
美司那的核心用途是作为抗癌化疗的辅助药物，特别针对环磷酰胺（cyclophosphamide）和异环磷酰胺（ifosfamide）等含氮芥类烷化剂。这些药物在肝脏代谢时产生活性代谢物，如4-羟基环磷酰胺（4-hydroxycyclophosphamide），进一步分解为磷酰胺芥（phosphoramide mustard）和丙烯醛（acrolein）。其中，丙烯醛是导致出血性膀胱炎（hemorrhagic cystitis）的罪魁祸首，它通过烷基化尿路上皮细胞的DNA和蛋白质引起炎症、出血甚至纤维化。
美司那通过其巯基与丙烯醛在尿液中发生Michael加成反应，形成稳定的、无毒的噻吩衍生物（thiol adduct），从而中和毒性。该过程不干扰化疗药物的抗肿瘤活性，仅选择性地保护泌尿道。临床指南（如美国临床肿瘤学会ASCO推荐）建议在化疗前、同时和后给予美司那，以覆盖药物峰值期。
在儿科和成人肿瘤治疗中，美司那的应用率高达80%以上，尤其在治疗急性淋巴细胞白血病（ALL）、非霍奇金淋巴瘤和实体瘤时。研究显示，使用美司那可将出血性膀胱炎发生率从40-70%降至5-10%。
作用机制的化学细节
从化学机制看，美司那的保护作用基于巯基的亲核性和氧化还原平衡。在酸性尿液中（pH 5-6），丙烯醛的α,β-不饱和羰基结构高度亲电，美司那的-SH基团迅速攻击其β-碳，形成C-S键，生成β-(2-磺氧乙基硫)丙酰胺。这种加成产物亲水性强，经尿液排出，不再与组织反应。
此外，美司那可间接支持谷胱甘肽（glutathione）系统，通过补充体内的巯基池维持细胞内氧化还原稳态。这在高剂量化疗（如骨髓移植前调理方案）中尤为重要，避免系统性毒性。体外实验证实，美司那不抑制烷化剂对癌细胞的DNA交联，仅在尿液区室发挥作用，体现了其局部保护的化学精确性。
其他临床与实验用途
除了化疗保护，美司那在其他领域也有应用。作为巯基保护剂，它用于放射化学治疗中减轻放射诱导的黏膜损伤，通过中和自由基和过氧化物实现。在肾移植和自身免疫疾病治疗中，美司那偶尔用于预防环磷酰胺的副作用。
在实验化学中，美司那作为模型化合物研究巯基-亲电剂反应动力学，常用于合成生物偶联剂或药物递送系统。其在纳米医学中的潜力正被探索，例如负载美司那的脂质体可针对性递送至膀胱，增强局部保护。
动物模型（如大鼠化疗模型）显示，美司那还可缓解顺铂（cisplatin）引起的肾毒性，尽管不如其在膀胱保护中的专一性。欧洲药品管理局（EMA）和FDA均批准其口服、静脉和直肠给药形式，剂量通常为化疗药物体重的20%（q3-4h）。
安全性与临床注意事项
美司那的耐受性良好，常见副作用包括恶心、头痛和低血压（发生率<10%），罕见过敏反应源于其蛋白结合。化学上，其与金属离子（如铂类药物）络合可能影响疗效，故需间隔给药。监测尿pH和血清半胱氨酸水平有助于优化使用。
孕妇和哺乳期妇女慎用，因其可能通过胎盘转移，但无明确致畸证据。长期储存需避光，避免与氧化剂接触，以防巯基失活。
总结
美司那作为一种高效的巯基解毒剂，其用途主要聚焦于化疗药物的泌尿保护，通过精确的化学反应机制显著降低毒性风险。在化学专业视角下，美司那体现了结构-活性关系的典范，其应用不仅提升了抗癌治疗的安全性，还为巯基化合物在药物化学中的创新提供了范式。随着肿瘤学的发展，美司那将继续在精准医学中发挥重要作用。