抗代谢药是与正常代谢物或辅酶结构相似的化合物，其主要作用系与合成正常代谢物所必需的酶相结合，从而干扰核酸的合成，抑制肿瘤细胞的生长和增殖。有些抗代谢物具有反馈抑制作用，可阻断代谢物前体的合成。主要的抗代谢药有抗叶酸、抗嘌呤及抗嘧啶等，作用于细胞S期，且均属于细胞周期特异性药物。由于肿瘤组织与正常组织的代谢过程无明显质的差别，因此抗代谢药的选择性较差，对增殖较快的正常组织如骨髓、胃肠道粘膜、生殖系统和毛发等都有相当的毒性。抗代谢药虽大多抑制细胞DNA的合成，但因其作用点不同，所以各抗代谢药之间一般无交叉耐药性。

甲氨喋呤(methotrexate，MTX) 是叶酸抗代谢药。通过对二氢叶酸还原酶的抑制作用，干扰四氢叶酸的形成，由于后者是嘌呤类核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成的重要辅酶，因此可导致DNA合成的障碍，还可抑制胸腺核苷酸合成酶，从而加强上述作用。主要作用于S期，并延缓G1/S边界。临床上以甲酰四氢叶酸钙作为解救药，预防和减轻甲氨喋呤的毒性。口服后胃肠道吸收迅速，在1～2小时内血液浓度达高峰，90%的口服剂量在12小时内由尿排出。本药在体内不被分解，在组织内维持时间较长，吸收后约50%的药物与血浆蛋白结合，如服用磺胺药和水杨酸酯则MTX可被此两种药物所取代，以致增加毒性。一次静脉给药后，其在血浆中的三相半衰期分别为1小时、4小时及27小时; 大部于8小时内由尿排出，少量经胆汁和粪便排出。本药不易透过血脑屏障，一次鞘内注射可维持有效浓度6天。已证实MTX溶解度的限度为pH5.5，因此在使用大剂量治疗时，必须明确无肾功能障碍，补充水分和使尿碱化，以利药物的迅速排出，从而减少毒性反应。临床上产生耐药性是由于二氢叶酸还原酶的增加和药物渗透性的降低。适用于治疗急性白血病，特别是急性淋巴细胞性白血病、恶性葡萄胎、绒膜癌;也可用于头颈部癌、乳腺癌、恶性淋巴瘤和转移性肝癌。对脑膜白血病可作鞘内注射。近年来应用大剂量MTX于骨肉瘤的综合治疗。口服剂量一般为每天0.1～0.2mg/kg，分次服。静脉或肌肉注射每次20～40mg，每周1～2次。应用大剂量时，每次1～3g/m2，溶于5%葡萄糖液中静脉滴注。滴注后6小时起，可肌肉注射甲酰四氢叶酸钙6～9mg，每6小时一次，共给8次。常见副作用为口腔炎、胃肠道粘膜溃疡、腹泻和骨髓抑制; 严重者可出现全血抑制。少数见有皮疹、脱发、肝功能异常、黄疸和肝脏损害;大剂量可导致肾脏毒性反应;鞘内注射或可引起神经毒性反应、脊髓炎及抽搐等;用作维持治疗时可发生间质性肺炎;少数有生殖功能减退及月经延迟;妊娠早期则可导致畸胎或流产。6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine) 是嘌呤类抗代谢药，在体内先转变为6-巯基嘌呤核苷酸。其作用在于抑制次黄嘌呤核苷酸转变成腺嘌呤核苷酸及黄嘌呤核苷酸;同时，反馈抑制嘌呤的生物合成，从而干扰DNA及RNA的合成。主要作用于S期。口服后吸收迅速，在血中半衰期为90分钟。它虽遍布于全身血液中，但很快进入脑脊液。在体内大部分为黄嘌呤氧化酶所催化成为6-巯脲酸，由尿排出。应用黄嘌呤氧化酶抑制剂别嘌呤醇(allopurinol)，可延缓6-巯基嘌呤的代谢，从而增加疗效，并可减少60～75%的给药剂量。耐药性系由于缺乏将6-巯基嘌呤转变为核苷酸的酶或由于通过酶水解将核苷酸转化为核苷的能力增加。适用于治疗恶性葡萄胎、绒膜癌和急性白血病，主要为急性粒细胞白血病和急性单核细胞白血病，也可用于治疗慢性粒细胞白血病。对绒膜癌的剂量为每天6mg/kg，分次服，10天为一疗程。对白血病的剂量为每天1.5～2.5mg/kg，分次服。副作用为骨髓抑制，白细胞和血小板减少。大剂量可导致食欲不振、恶心、呕吐、口腔溃疡和腹泻等;少数出现黄疸和肝功能损害;另可并发高尿酸血症和肾功能损害。

氟脲嘧啶(fluorouracil，5-FU) 为嘧啶抗代谢药，在体内先转变为5-氟-2-脱氧脲嘧啶核苷酸，抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脲嘧啶脱氧核苷酸转变为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，从而影响DNA的生物合成。同时，它能掺入RNA，通过阻断脲嘧啶及乳清酸掺入RNA，达到直接抑制RNA的合成。本药主要在肝脏中分解代谢，大部分解为二氧化碳从呼吸排出，极少由尿排出。口服后吸收差异很大;静脉给药后，其血浆浓度很快在两小时内下降;静注后于30分钟内可到达脑脊液中并维持3小时;静脉持续滴注的毒性较一次静脉推注为轻;静脉给药的疗效也较口服为高。耐药性系由于细胞缺乏将氟脲嘧啶活化为核苷酸的酶。适用于治疗恶性葡萄胎、绒膜癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、肺癌;亦可用于治疗肝癌、胰腺癌、膀胱癌。对癌性胸水，可作腔内注射;对皮肤癌及蕈样霉菌病可局部外用。常用剂量为每次15mg/kg，静脉推注或溶于5%葡萄糖溶液中静脉滴注，每周1～2次。副作用有恶心、呕吐、食欲不振、口腔炎和腹泻。骨髓抑制表现为白细胞和血小板减少。少数可有皮疹、色素沉着、指甲改变和脱发;偶有小脑共济失调;有时静脉注射出现局部刺激或静脉炎。

呋喃氟脲嘧啶(ftorafur，FT-207) 是氟脲嘧啶的衍生物，作用与氟脲嘧啶相似，但化疗指数比氟脲嘧啶高一倍，而毒性仅为其1/4～1/6。适用于胃肠道癌和乳腺癌。一般有口服、静脉及肛门坐药三种剂型。每次剂量为15～20mg/kg，每日一次，总量为20～40g。副作用有恶心、呕吐、食欲减退及腹泻。对骨髓有轻度抑制作用。阿糖胞苷(cytosine arabinoside) 是嘧啶类抗代谢药，在体内为脱氧胞苷激酶磷酸化成为阿糖胞苷三磷酸，后者通过抑制DNA聚合酶而影响DNA的合成。主要作用于S期。本药口服吸收差，静脉注射后在血浆中半衰期为111分钟。吸收后主要在肝脏中被脱氨酶所代谢分解，大多形成无活性的阿糖脲苷，由尿中排出。静脉给药后约有相当数量进入脑脊液，连续静脉滴注时则脑脊液中含量较高。鞘内给药由于脑脊液的脱氨酶含量低，很少被脱氨酶分解。此外，本药可作肌肉注射来维持治疗。适用于治疗急性白血病，特别是急性粒细胞性白血病。鞘内注射用于治疗脑膜白血病。常用剂量为每天1～3mg/kg，溶于5%葡萄糖液中静脉滴注，连续5天为一疗程。鞘内注射每次25～50mg，隔天一次。副作用主要表现为较强的骨髓抑制，导致严重的白细胞和血小板减少及成红细胞性贫血;亦可有恶心、呕吐、口腔溃疡及腹泻;偶见局部静脉炎和肝功能异常。

硫鸟嘌呤(thioguanine，6-TG) 为嘌呤类抗代谢药，其化疗机理是在体内取代鸟嘌岭掺入到DNA及RNA中，从而干扰核酸的生物合成，又能反馈抑制嘌呤的合成。口服吸收不完全，血中浓度在6～8小时达最高峰，部分以硫脲酸形式经尿排出。适用于治疗各类急性白血病，也可用于慢性粒细胞性白血病。口服剂量一般为每天2～2.5mg/kg，分次服。常见的副作用为骨髓抑制，白细胞和血小板减少，可引起肝功能损害和黄疸，偶有恶心和呕吐。