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5-氟尿嘧啶（5-FU）的结构与胸腺嘧啶相似,其在体内可转变为一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷（5Fd-UMP）及三磷酸氟尿嘧啶（FUMP）。它们对于胸苷酸合成中的甲基化作用有较强的抑制作用,从而造成癌细胞的死亡。在过去的40年里,包括5-FU在内的嘧啶对抗剂广泛应用于各种癌症的治疗中,如结直肠癌、胃癌和卵巢癌等,其中以5-FU用于结直肠癌患者的治疗最为常见。该药物前体在体内通过核苷酸生物合成途径转换为活化形式。