第三章--第六节--酶抑制剂.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六节酶抑制剂,一、酶抑制作用与酶抑制剂,、酶抑制作用,由于酶分子上的某些必须基团化学性质的改变，而引起酶活力的下降或丧失，但不使酶蛋白变性的现象。,、酶抑制剂,凡是能作用于酶并可引起酶催化反应速度降低的物质称为抑制剂。,、酶抑制剂的重要作用,以人或动物体内的目标酶分子作为,药物的靶标,：,用于临床疾病治疗，新药的筛选与开发；,新型农药开发；,蛋白质及多肽类药物的研制；,抗病虫植物新品种的选育；,肥料添加剂；,饲料添加剂药靶（药物的靶标）,药物靶点,是指药物在体内的作用结合位点，包括基因位点、受体、酶、离子通道、核酸等生物大分子。现代新药研究与开发的关键首先是寻找、确定和制备药物筛选靶,分子药靶。药物靶点是指药物在体内的作用结合位点，包括：,基因位点；,受体；,酶；,离子通道；,核酸等生物大分子。,选择确定新颖的有效药靶是新药开发的首要任务。迄今已发现作为治疗药物靶点的总数约,500,个，其中受体尤其是,G-,蛋白偶联的受体（,2012,诺贝尔奖）靶点占绝大多数。,G-,蛋白偶联的受体,一种以三聚体,G,蛋白偶联的细胞表面受体。含有,7,个穿膜区，是迄今发现的最大的受体超家族，其成员有,1000,多个。与配体结合后通过激活所偶联的,G,蛋白，启动不同的信号转导通路并导致各种生物效应（感光，嗅觉，免疫，行为情绪调节等）。,G,蛋白偶联受体可以被划分为六个类型，分属其中的,G,蛋白偶联受体的基因序列之间没有同源关系：,A,类,(,或 第一类,)(,视紫红质样受体,),B,类,(,或 第二类,)(,分泌素受体家族,),C,类,(,或 第三类,)(,代谢型谷氨酸受体,),D,类,(,或 第四类,)(,真菌交配信息素受体,),E,类,(,或 第五类,)(,环腺苷酸受体,),F,类,(,或 第六类,)(Frizzled/Smoothened,家族,),由于酶参与一些疾病发病过程，在酶催化下产生一些病理反应介质或调控因子，因此酶成为一类重要的药物作用靶点。药物以酶为作用靶点，对酶产生抑制、诱导、激活或复活作用。此类药物多为酶抑制剂，全球销量排名前,20,位的药物，有,50%,是酶抑制剂。例如：,奥美拉唑通过抑制胃黏膜的,H-KATP,酶，抑制胃酸分泌；,喹诺酮类抑制,DNA,回旋酶，影响,DNA,合成而发挥杀菌作用；,卡托普利抑制血管紧张素,转换酶；,西咪替丁抑制肝药酶。,、酶抑制剂作用的类型,不可逆抑制作用,可逆抑制作用,、基于,Kcat,型不可逆抑制机制进行设计。,具有天然底物的类似结构，而且还潜藏着一种化学活性基团，在酶的作用下可被激活，并与酶活性部位的必须基团发生共价结合，进而导致酶失活如：降优宁、多巴等。,人工合成的各种酶的自杀性底物,(,抑制剂）已经广泛地应用于肿瘤、高血压、痛风、癫痫和震颤麻痹症。,基于,Kcat,型不可逆抑制,PLP,：为转氨酶的辅基，维生素,B6,根瘤毒素,PLP,：为转氨酶的辅基，维生素,B6,二、酶抑制剂的筛选,、组合化学法,借助组合合成仪同时合成出大量不同化合物，并利用,高通量群集筛选技术,得到最有潜力的先导物。具有高效，微量，高度自动化，筛选周期短等优点。,、高通量筛选法,分子生物学、细胞生物学、计算机自动化控制等多种技术的集合使用。（如各种生物芯片、计算机辅助筛药技术）。,生物芯片：是指将大量不同的生物分子探针（多肽，核酸）集成到一块（,1-2,平方厘米）的载体材料上，而获得的高通量、集成化、并行化和微型化的检测分析平台。,研究实例,竞争性可逆抑制剂,竞争性可逆抑制剂,底物的类似物,例一，黄嘌呤氧化酶抑制剂,已知,AMP,的一个降解途径是腺苷酸脱氨酶使,AMP,脱氨，生成,IMP,肌苷酸进而水解成次黄嘌呤，后者被含钼和铁的黄素蛋白的,黄嘌呤氧化酶,催化氧化成黄嘌呤。,这两个反应中的氧化剂都是氧分子，它被还原成,H,2,O,2,，,H,2,O,2,立刻被过氧化氢酶分解成为,H,2,O,和氧，重新被利用。,嘌呤分解代谢产物尿酸有酮式和烯醇式，,其烯醇式具有酸性，经常以钾盐或钠盐形式从尿中排出,。由此可见，此酶是人体内核酸分解代谢的末端酶，在嘌呤碱基的分解过程中起重要作用。,AMP,降解代谢的过程,当机体内嘌呤化合物代谢紊乱时，会导致尿酸增加。尿酸在关节、肾和结缔组织中的蓄积，引起痛风病。,黄嘌呤氧化酶抑制剂治疗痛风病是通过抑制黄嘌呤氧化酶，降低尿酸的生物合成。,许多黄嘌呤氧化酶抑制剂都是酶催化底物的类似物,，如,Xanthopterin,黄蝶呤,、,Isoxanthopterin,异黄蝶呤。,别嘌呤醇,(Allopurinol),（自杀性底物）,别嘌呤醇,(Allopurinol),是次黄嘌呤的位置异构体，,N,7,和,C,8,的位置互换。结构的相似性，使它作为黄嘌呤氧化酶的底物起作用。,别嘌呤醇经催化成别黄嘌呤，它与酶的活性部位紧密结合，使黄嘌呤氧化酶的钼原子保持在,+4,价氧化态，不能像正常催化循环中那样，回到,+6,价氧化态，因而抑制了尿酸的生物合成。,黄酮类化合物,各种黄酮化合物的抑制活性,例二，二氢蝶酸合成酶抑制剂,磺胺类抗菌药是经典的竞争性抑制剂的典型实例，它作为,底物对,-,氨基苯甲酸的类似物,，与,7,8-,二氢蝶酸合成酶发生紧密的粘合，复合物的离解常数是,110,-7,M,。,二氢蝶啶二磷酸酯与对,-,氨基苯甲酸在,7,8-,二氢蝶酸合成酶的催化下缩合成蝶酸，蝶酸再与谷氨酸缩合生成叶酸。,因此，磺胺抑制了二氢蝶酸合成酶而阻断二氢叶酸的合成。,二氢叶酸,的合成途径,磺胺与对氨基苯甲酸竞争性地与酶相互作用，是由于电性的相似性和分子中原子间距离相近，因而发生竞争性结合。,它对该酶的抑制作用可用加入底物的方法加以解除。除与合成酶结合外，磺胺还可以与蝶啶结合，生成蝶酸的类似物，它没有一碳基团载体的功能。,虽然生成这种类似物的过程可以竞争对氨基苯甲酸与蝶啶的缩合，但磺胺类作为竞争性拮抗剂与负责活化蝶啶和与对氨基苯甲酸缩合的合成酶有很强的结合作用。,所以，磺胺类作为抗菌药主要是由于阻止了叶酸的合成。因而切断了内源性物质生物合成中一碳其团的供给。这也可以解释为什么磺胺类只抑制微生物生长，而且只有当介质中的对氨基苯甲酸和叶酸被用完后。才开始抑菌作用，这种延迟的作用取决于介质中两者的存在量。,在人体内叶酸以四氢叶酸的形式起作用，四氢叶酸在体内参与嘌呤核酸和嘧啶,核苷酸,的合成和转化。在制造核酸（核糖核酸、脱氧核糖核酸）上扮演重要的角色。,嘌呤核苷酸（嘌呤环）的合成,生物体内能利用二氧化碳、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作为合成嘌呤环的前体。嘌呤环的,N-1,来自天冬氨酸的氨基；,N-3,、,N-9,来自谷氨酰胺的酰胺基；,C-2,、,C-8,的来自甲酸盐；,C-6,来自,CO2,；,C-4,、,C-5,、,N-7,来自甘氨酸。,例,3,，羟基甲基戊二酰辅酶,A,（,HMG-CoA,）还原酶抑制剂,血液中胆固醇水平增高，会引起动脉粥样硬化和冠心病。然而许多高胆固醇症患者即使降低膳食的胆固醇摄入量，也不能降低血中胆固醇水平，,这是因为体内,2,3,的胆固醇是人体自身合戊的。,因此，为预防和治疗动脉粥样硬化症就需要从根本上降低胆固醇水平，特别是降低低密度脂蛋白,(LDL),的水平。胆固醇富含于低密度蛋白颗粒中，肝脏中的,LDL,受体可以调节血液中,LDL,的水平。,虽然,甲状腺素,类化合物可提高,LDL,受体活性，被用作降血胆固醇药物，但会引起心血管副作用，不能广泛应用。如果能够抑制胆固醇在肝脏中的从头合成，这对降血脂是最为有效的。,胆固醇合成过程,胆固醇合成过程复杂，有近,30,步酶促反应，可划分为三个阶段。肝脏是合成胆固醇的主要部位。,二分子乙酰辅酶,A,在乙酰乙酰硫解酶的催化下，缩合成乙酰乙酰辅酶,A,，然后在羟甲戊二酰辅酶,A,合成酶催化下再与一分子乙酰辅酶,A,缩合生成羟甲戊二酰辅酶,A(HMG-CoA),，,HMG-CoA,是合成胆固醇的重要中间体,，,HMG-CoA,在,HMG-CoA,还原酶,(HMG-CoA reductase),催化下，还原成甲羟戊酸,(Mevalonic acid,，,MVA),。,由,HMG-CoA,合成三十碳固醇核，即鳖烯,(Squalene),。,鳖烯进入微粒体环化为胆固醇。,靶酶,HMG-CoA,还原酶,羟基甲基戊二酰辅酶,A,（,HMG-CoA,）,还原酶,3-,羟基,-3-,甲基戊二酰辅酶,A,经,羟基甲基戊二酰辅酶,A,还原酶,催化还原生成甲羟戊酸，该反应是胆固醇生物合成的限速步骤，,HMG-CoA,还原酶是合成的胆固醇的限速酶，,羟甲戊二酰辅酶,A,还原酶抑制剂,可竞争性抑制,HMG-CoA,还原酶，而降低体内的内源性胆固醇水平。,该酶抑制剂是目前治疗高胆固醇血症中疗效良好的一类药物，是正常底物,HMG-CoA,的底物类似物。,HMG-CoA,还原酶抑制剂的作用机理（底物类似物）,其中洛伐他汀,(Lovastatin,，,8-44),对原发性高胆固醇血症有显著疗效，明显降低冠心病发病率和死亡率。,新伐他汀,(Simvastatin,，,8-45),结构与,(8-44),相似，但疗效强，作用时间长，一日一次服药。两者均为前体药物，须在体内,(,主要在肝脏,),水解转化为,-,羟基酸后方显效。,普伐他汀,(Pravastatin,，,8-46),为内酯切断后的羧酸形式，在抑制肝细胞胆固醇的生物合成方面，与洛伐他汀基本相同。可能成为安全性、耐受性及疗效都好的药品。,R,可帕可定,(Compactin),、麦维诺林,(Mevinolin),和辛维诺林,(Synvinolin),以及后来发现的依他他定,(Eptastatin),都是从霉菌产物中分离出的该还原酶的强效抑制剂。,这,4,个化合物是羟基甲基戊二酰辅酶,A,还原酶的结构相似的强效抑制剂，结构的差别只是甲基或羟基的不同，但对生物活性及安全性有很大的影响。,构效关系研究表明，侧链,-,甲基丁酰基是必需基团，例如可帕可定脱去,-,甲基丁酰称作莫那可林,J(Monacolin J),对于羟基甲基戊二酞辅酶,A,还原酶的抑制作用降低到原来的,1/30,。,其它类型的抑制剂,例，碳酸酐酶抑制剂,碳酸酐酶,(Carbonic Anhydrase,，,CA),是一种含锌金属酶，它在睫状上皮细胞中催化,CO,2,和,H,2,O,最终生成,HCO,3-,，透过腔膜分泌于房水，,由于溶液要保持电中性，,Na,+,向房水分泌增加，同时带动,Cl,-,向房水迁移，从而在房水形成高渗透压，,这就促进,H,2,O,向房水方向运动，保持房水的离子平衡及其流量而青光眼病人由于房水回流不畅而引起眼内压升高。,碳酸酐酶抑制剂,碳酸酐酶抑制剂,(Carbonic Anhydrase Inhibitors,，,CAIs),可抑制,CA,的活性，从而减少,HCO,3-,、,Na,+,、,Cl,-,和,H,2,O,进入房水，使房水生成减少，起到降低眼内压作用，临床上用于治疗青光眼。,作为抗青光眼药物的,CAIs,，按其发展过程可分为三代，,即,:,第一代口服,CAIs,；第二代局部用,CAIs,；第三代长效无刺激局部用,CAIs(,研究中,),。,（,1,）第一代口服,CAIs,乙酰唑胺,(acetazolamide)(1),最早用作利尿药，,1954,年作为第一个临床用于抗青光眼的口服,CAI,上市，其脂溶性低，口服吸收后眼内分布少，因而其使用剂量大,(,每天,1000mg),，致使其血药浓度很高，由于其作用专一性不强而抑制非眼部,CA,，产生明显的副作用。,醋甲唑胺,(methazolamide)(2),脂溶性高，作用强，代谢缓慢，所以其使用剂量减少，每,12,小时给予,25,或,50mg,，为临床常用的口服抗青光眼药物。,双氯非那胺,(diclofenamide)(3),具双磺酰胺结构，对,CA,的抑制作用强，临床上主要用于治疗原发性青光眼、继发性青光眼急性期和术前控制眼内压，尤其适用于对乙酰唑胺有耐药性的病人。,此外，还有依索唑胺,(ethoxzo-lamide)(4),，它的,CA,抑制活性为乙酰唑胺的,10,倍。,用口服,CAIs,降低眼内压，虽然非常有效，但由于其对非眼组织,CA,的抑制，会产生严重的副作用，用药初期可出现多尿,(,对肾近曲小管,CA,的抑制,),，许多病人会产生恶心、胃肠不适和疲劳等症状,(,在某种程度上与经常发生代谢性酸中毒有关,),，部分病人产生肾结石，极少数发生致命的再生障碍性贫血。,这些副作用的严重程度及发生频率，使得口服,CAIs,在大多数情况下仅作为最后的治疗选择。,（,2,）第二代局部用,CAIs,20,世纪,90,年代发现了第二代局部用,CAIs,多尔唑胺,(dorzolamide)(5),和布林唑胺,(brinzolamide)(6),等。作为有效的抗青光眼局部用,CAIs,至少具备,3,个特点,:1,强,CA,选择性抑制活性；,2,高水溶性，,3,较高脂溶性，以达到高的角膜透过率。后,2,个特点共同作用才能使药物在眼睫状体达到治疗浓度。,1983,年,Maren,研究小组合成了乙酰唑胺和醋甲唑胺,5,位卤代烷基衍生物，其代表性化合物为三氟醋甲唑胺,(trifluzolamide)(7),。三氟醋甲唑胺具有较高的水溶性，需局部给药多次后才能产生微弱的降眼压作用，并且由于其三氟乙酰基会自发水解，很不稳定，故对此类化合物未继续研究。,1985,年，,Merk,实验室合成了,6-羟基苯并噻唑二磺胺,(8),则水溶性较高，体外试验有强的,CA,抑制作用，但它不能通过角膜，所以也无降眼压作用。,研究人员结合上述两化合物的特点，合成了前药,6-,羟基苯并噻唑,-2-,磺胺叔丁酸酯,(9),，此药在通过角膜时，被角膜酯酶水解而释放出原药,6-,羟基苯并噻唑,-2-,磺胺，具有令人满意的降眼压效果。但，急性动物毒性试验发现其发生强烈的过敏反应而未能用于临床。,1987,年合成的,2,个最有效的此类化合物,(10)(K,I,=0.84 10,-8,mol/L),和,(11)(K,I,=3.05 10,-8,mol/L),，,两者局部应用都能产生较好的降眼压作用，且前者比后者更好一些，但可惜的是，当把它制成,2%,的水溶液局部应用于志愿者及青光眼病人时，其降眼压作用并不理想。,在,1991,年找到了,4,位异丁胺基取代的衍生物,MK-927(R,构型,)(12),，它具有强,CA,抑制活性,(K,I,=0.7nmol/L),，高水溶性,(,可制成,2%,的盐酸盐溶液，且能在房水中形成足够浓度，最终在睫状体达到治疗浓度,),，适宜的脂溶性,(,较好的角膜透过率,),，因而局部应用具有较好的降眼压作用，成为第一个眼部局部给药产生理想降眼压作用的化合物。,（,3,）第三代长效无刺激局部用,CAIs,多尔唑胺和布林唑胺具有强效局部抗青光眼作用，但临床用药为其盐酸盐，,pH,为5.5,，对眼睛有刺激，且其作用时间短，一次给药后降眼压作用只能维持,2,3,小时，这就要求,1,天给药多次。,因此也就为研究第三代抗青光眼,CAIs,提出了目标，即研究长效无眼部刺激的局部用抗青光眼,CAIs,。,在原磺胺药上接上亲水性尾部，将,2,，,3-,吡啶二羧酸酐和,2,，,6-,吡啶二羧酸与大量具有游离氨基、亚氨基、肼基、羟基等的芳环,/,芳杂环磺酰胺类,CAIs,结合，合成了两大系列化合物，进行降眼压作用筛选，得到两个强降眼压化合物,(13),和,(14),，它们具有强效,CA,抑制活性，其作用时间也大大增加，可以达到,5,6,小时，但是它们的盐酸盐溶液,pH,为,5.5,6.0,，对眼的刺激仍未消除。,为解决,pH,问题，他们将双羧酸尾部改换成氨基酸尾部，使合成的化合物具有游离氨基，合成了一系列有效的化合物,(15)(,用其盐酸盐,),、,(16)(,用其三氟乙酸盐,),和,(17)(,用其,Triflate,盐,),等。,这类化合物具有极强、维持时间长,(5,6,小时,),的,CA,抑制作用，而且其盐溶液的,pH,为,6.5,7.0,，对眼的刺激大大降低。至此，副作用更少的第三代长效无刺激局部用,CAIs,的雏形已基本形成。,例,4,，环氧合酶抑制剂,非甾体抗炎药是妇科、外科常用的消炎止痛药，自阿司匹林问世以来已有一百余年的历史。,非甾体抗炎药,(NSAIDs)是指一大类具有抗炎、止痛和解热作用的非类固醇药物。,它可以减轻或控制由炎症引起的症状和体征，如痛经、急慢性附件炎、贫腔炎所致的腰腹部疼痛、术后疼痛、关节或软组织的疼痛，但非甾体抗炎药仅是一种症状性治疗的药物。,非甾体抗炎药的分类,1,、各种羟酸类：阿司匹林、双氯尼酸、甲氯尼酸、甲氯灭酸钠,(,扑热息痛,),。,2,、丙酸类：布洛芬、酮洛芬、芬必得。,3,、苯乙酸类：双氯芬酸,(,扶他林、戴芬、非言、英太青、奥湿克、迪克乐克,),。,4,、奈乙酸类：奈普生。,5,、吲哚乙酸类：吲哚美辛,(,消炎痛,),、舒林酸,(,奇诺力,),、阿西美辛,(,优妥,),。,6,、吡咯酸类：托美汀。,7,、吡唑酮类：保泰松。,8,、苯丙噻嗪类：炎痛昔康。,9,、苯基烷酮类：奈丁美酮,(,瑞力芬,),。,10,、烯醇酸类：美洛昔康,(,莫比可,),。,11,、磺酰苯胺类：尼美舒利,(,美舒宁,),。,12,、昔布类：罗非昔布,(,万络,),、塞来昔布,(,西乐葆,),。,非甾体抗炎药的作用机制,非甾体抗炎药是一类具有不同结构类型的化合物。它们抑制前列腺素的合成。是由于选择性地抑制环氧合酶的活性。,除乙酰水杨酸是不可逆的抑制剂外，其余都是竞争性抑制剂，都含有脂肪酸的结构，与环氧合酶有较高亲和力。,例如布洛芬,(Ibuprofen),与环氧合酶的亲和力与花生四烯酸相同，其它如萘普生,(Naproxen),和氟布洛芬,(Flubiprofen),也是较强的环氧合酶抑制剂，用作抗炎止痛药,。,乙酰水杨酸（阿司匹林）作,用机制,特异性,COX-2,抑制剂,传统的非甾体抗炎药,(NSAID),都有损害胃肠道、肾脏和影响血小板功能等副作用。,近年的研究已经阐明，其抗炎、镇痛和解热等药效来自对环氧合酶,2(COX-2),的抑制作用，而其不良反应则由药物对环氧合酶,1(COX-1),的抑制作用所致。特异性,COX-2,抑制剂已成为当前,NSAID,的新药开发方向。,COX,的两种同工酶现在分别称之为,COX-1,和,COX-2,。它们是一种结合在细胞膜上的血红糖蛋白，分子量都在,71kD,左右。,它们都能将花生四烯酸氧化成,PGG,2,，并再转化为,PGH,2,，但在其他方面两者有较多区别。花生四烯酸,(AA),在体内经系列代谢过程生成前列腺素和血栓索,A,2,和,B,2,。,COX1,与,COX2,属于不同基因的表达。,COX1,在正常静态条件下就存在于胃肠道、肾脏和血小板等组织细胞，不能被诱导增加，通过对,PG,及血栓烷,A,2,合成的促进，有保护胃肠道粘膜、调节肾脏血流和促进血小板聚集等内环境稳定作用。,COX2,在正常组织细胞内的活性极低，只在受到外来刺激时，才在某些细胞因子、促有丝分裂物质和内毒素等的诱导下，在巨噬细胞、滑膜细胞、内皮细胞及其他某些细胞中大量产生。,COX2,通过对,PG,合成的促进作用，介导疼痛、炎症和发热等反应。,花生四烯酸的代谢产物,cox 2,抑制剂,非甾体抗炎药,(NSAID),比较,例,5,，,5-,脂氧合酶抑制剂,5-,脂氧合酶,(LOX),广泛存在于动植物的组织中。它是一种长单链蛋白质，分子质量可达到,103kD,。酶的活性中心含有一个非血红素铁原子，铁以,2,种状态存在，即,Fe,2+,(,非活化态酶,),和,Fe,3+,(,活化态酶,),，并通过,Fe,2+,与,Fe,3+,的循环实现其催化功能。,在哺乳动物体内，,5-,脂氧合酶催化花生四烯酸氧化成,5-,羟基四烯酸和,5-,羟基过氧四烯酸,(5-HPETE),，而,5-HPETE,在动物体内经生物转化，形成一类二十碳烯酸，即白三烯,(LTs),类化合物。,这类化合物,(,如,LTC,4,、,LTD,4,、,LTE,4,),又称肽白三烯，可以引起平滑肌尤其是支气管平滑肌收缩，引起支气管喘息，被称为过敏性慢反应物质,(SRS A),。,或者,LTA,4,的环氧基在谷胱甘肽,-S-,转移酶催化下加成谷胱甘肽生成白三烯,C,4,(LTC,4,),，,LTC,4,的三肽在,-,谷氨酸转移酶催化下脱掉谷氨酸生成白三烯,D,4,(LTD,4,),、,LTD,4,失去甘氨酸，代谢成白三烯,E,1,(LTE,1,),。,花生四烯酸的,5-,脂氧合酶代谢途径,LTC,4,、,D,4,和,E,4又称为肽白三烯，可引起平滑肌尤其是支气管平滑肌收缩，产生支气管喘息，被称为过敏性慢反应物质,(SRS-A),。,肽白三烯收缩支气管作用强于组胺数百至一千倍，对许多过敏性疾病和炎症的发生起重要作用，包括哮喘、牛皮癣、关节炎和炎性肠道疾患等。,因此，抑制,5-,脂氧合酶的活性可调控肽白三烯的生物合成，治疗这些过敏性和炎性获病，是重要的作用靶点,。,5-,脂氧合酶,(LOX),抑制剂的类型,（,1,）,氧化还原型抑制剂；,（,2,）铁螯合类抑制剂；,（,3,）竞争性抑制剂；,（,4,）,5-,脂氧合酶活化蛋白质的抑制剂等。,氧化还原型抑制剂,铁螯合类抑制剂,竞争性抑制剂,活化蛋白质的抑制剂,COXLO,双重抑制剂,与花生四烯酸代谢有关的酶抑制剂中，有一类化合物同时抑制环氧合酶,(COX),和,5-,脂氧合酶,(LO),，称作,COX,LO,双重抑制剂。,这类双重抑制剂由于抑制环氧合酶，阻断了前列腺素的生物合成，有减轻疼痛、发热和炎症的性质，可缓解关节炎的症状，但不能防止组织的损伤和炎症的发痛过程。,而同时抑制,5-,脂氧合酣，可阻断肽白三烯的生物合成，因而对炎症、哮喘和过敏件疾患有治疗作用。所以双重抑制剂通过两种作用机理达到抗炎和抗过敏的作用效果。,双重抑制剂,例,7,，醛糖还原酶抑制剂,醛糖还原酶又称糖醇脱氢酶，其功能是催化还原葡萄糖成山梨醇；另一酶是山梨醇脱氢酶，催化氧化山梨醇成果糖。,醛糖还原酶尚可还原多种醛糖成醇，,NADPH,是该反应的辅底物。将氢负离子由还原型的烟酰胺核苷酸转移到醛基上，反应是立体特异性的。葡萄糖被还原成山梨醇。,引起的病理变化是眼睛和其它器官的疾患以及糖尿病的发生。因而醛糖还原酶抑制剂用于治疗糖尿病。,索比尼尔,索比尼尔,(Sorbinil),是最早已知的醛糖还原酶抑制剂，它是乙内酰脲与苯并二氢吡喃的螺环化合物，对醛糖还原酶的抑制作用具有立体特异性，例如,R,和,S,型素比尼尔活性相差,30-100,倍。,其它类型的抑制剂还有依帕司他,(Epa)restat),，它是绕丹宁,-3-,乙酸的衍生物，司他替尔,(Statil),是,2,3-,二氮杂萘乙酸衍生物，托瑞司他,(Tolrestat),也是含乙酸基的化合物。,这些化合物以及其它可抑制醛糖还原酶的化合物有与非甾体抗炎药物相类似的药效团，表明在花生四烯酸环氧合酶和醛糖还原酶的活性部位结构有类似性，因而抑制剂有相似的药效团,。,过渡态类似物抑制剂,-,葡萄糖苷酶,例,8,，,-,葡萄糖苷酶抑制剂,-,葡萄糖苷酶,(,-glucosidase,，,EC3.2.1.20),又叫,-D-,葡萄糖苷水解酶，以前称作麦芽糖酶,(maltase),。,它可以从低聚糖类底物的非还原末端切开,-1,4-,糖苷键，释放出葡萄糖，或将游离出的葡萄糖残基转移到另一糖类底物形成,-1,6-,糖苷键，从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖或糖酯、糖肽等。,-,葡萄糖苷酶在自然界广泛分布，种类繁多，性质各异，几乎存在于所有生物体内。它在人类的糖原降解和动物、植物、微生物的糖类代谢方面具有重要的生理功能。,-,葡萄糖苷酶参与生物体的糖代谢，对维持生物体的正常生理功能起着重要作用。,酸性,-,葡萄糖苷酶可催化麦芽糖和糖原降解为葡萄糖，它在人类和哺乳动物组织中的糖原降解方面起着重要作用。,如果人类和哺乳动物组织中,-,葡萄糖苷酶缺失，就会导致严重的糖原代谢紊乱和组织中糖原的过渡积累，从而引起庞帕氏病,(,一种常染色体隐性遗传性糖原贮积病，又叫,型糖原生成疾病,),。,而人体组织中,-,葡萄糖苷酶活性长期性偏低会引起肌肉纤维的破坏和肌肉萎缩。,-,葡萄糖苷酶降解可溶性淀粉生成葡萄糖的反应构成植物组织中淀粉的非磷酸代谢途径之一,。,-,葡萄糖苷酶抑制剂,1977,年德国拜耳公司由放线菌的培养液中提取近似低聚糖,(,寡糖,),的抑制葡糖苷酶，在日本也立即开始进行临床试验。,另方面日本武田药业于,1981,年从另一种放线菌的培养液中也提取出疑似胺糖的,变形胺,，经过化学结构的改造开发出具有较强抑制活性的,voglibose,。,阿卡波糖,(acarbose),于,1993,年作为改善糖尿病患者餐后高血糖的药物被开始使用，引进了新的具有治疗糖尿病可能性的药物。,-,葡萄糖苷酶抑制剂,阿卡波糖,(acarbose),和,voglibose,作为,-,葡萄糖苷酶抑制剂，均与活性部位发生竞争性结合，阻滞在膜消化中从双糖分解为单糖，从而抑制餐后高血糖。,在人类小肠的全长中都存在,-,葡萄糖苷酶，其活性受肠道内糖浓度调控，给以常规量,-,葡萄糖苷酶抑制剂时糖在下段小肠被分解吸收。,-,葡萄糖苷酶抑制剂几乎不被吸收，与,-,葡萄糖苷酶结合被抑制则呈游离状态，以未变化的原型排出，或在大肠经肠内细菌分解发醇形成气体。,其它类型的抑制剂大多数属于底物类似物的竞争性抑制剂，而大豆异黄酮属于非竞争性抑制剂。,例,9,，胆碱酯酶抑制剂,近,10,年来，在抗老年痴呆药物研究中最活跃的领域是乙酰胆碱酯酶抑制剂,(AChEI)及其机理研究。,AChEI,作用机理比较明确，动物模型成熟，临床疗效肯定，因此是许多研究人员寻找治疗老年痴呆新药的目标物。,胆碱酯酶抑制药物与胆碱酯酶,(cholinesterase),相互作用并抑制其生物活性，使乙酰胆碱积聚。,这种抑制作用的结果是在中枢和外周神经系统中胆碱能使神经突触传递加强，因此又将其归类于间接拟胆碱药。,胆碱酯酶抑制剂主要用途是制备农用杀虫剂和化学武器，少数药物有临床应用价值。,胆碱酯酶在最适条件下，主要催化胆碱酯水解，据其作用底物特性和对某些抑制剂的敏感性可分为两类。一为乙酰胆碱酯酶，又称真性、特异性或红细胞胆碱酯酶，其具有重要的神经药理学意义。该酶终止神经末梢释放的乙酰胆碱的活动。,另一类为假性或非特异性胆碱酯酶，又称血清胆碱酯酶，据其底物特异性又被称作丁酰或丙酰胆碱酯酶，假性胆碱酯酶的生物功能还不清楚。,乙酰胆碱酯酶为含,537,个氨基酸的,/,蛋白,14,个,-,螺旋围绕,12,股,-,折叠,同其它水解酶结构非常相似。三维结构研究表明,:AchE,中的,Ser203,His440,和,Glu327,组成三联酯活性部分,催化底物,Ach,的乙酰基水解,其,Glu327,起稳定,His440,异构体作用,;,阴离子部分由,Trp84,组成,通过吲哚环与,Ach,的季铵氮原子形成阳离子,-,键。,在,AchE-,底物复合物中,Ach,的乙酰基与,Ser200,接近,;,季铵氮原子与,Trp84,的环的距离为,4.8,与,Phe330,苯环的距离为,5.2,。在体内,乙酰胆碱的乙酸酯能被酶迅速水解,酶在几微秒内便恢复原状和活性。,乙酰,胆碱酯酶抑制剂,近年来乙酰胆碱酯酶抑制剂已作为改善认知功能的药物用于轻或中度阿尔茨海默病,(Alzheimer,病,),的治疗。四氢氨基吖啶及多奈哌齐,(Donepezil),已获美国,FDA,批准。据调查,毒扁豆碱、,Eptastigmine,、石杉碱、加兰他敏及,Velnacrine,对,Alzheimer,病也有潜在治疗作用。,这些制剂通过阻断胆碱酯酶,增强胆碱的功能而发挥治疗作用。有证据表明,胆碱酯酶抑制剂有改善行为障碍和提高认知功能的作用。,他克林及其类似物,他克林,(Tacrine),体内,AchE,抑制活性,IC504mol/L,可加强胆碱能神经的功能，可以改善,AD,病人的认知和识别能力,于,1993,年获美国,FDA,批准上市。他克林的主要毒副作用是使谷氨酰丙酮酰转氨酶,(GPT),等升高,而其类似物如,Amiridine,、,7-Methoxytacrine,、,SM-10888,等则活性较强,毒副作用降低。,他克林,(tacrine,6),虽然临床有效，但对肝脏的高毒性被严格地限制其应用。,他克林不仅结合在酶的中心部位，也结合在外周部位。将两个他克林分子以不同长度的碳链连接以期找到更合适的、可同时与酶的两个部位相结合的双分子衍生物,(7),。经体外活性测试，当,=7,时，活性最高，是他克林的,150,1000,倍。,氨基甲酸酯类,(,酰胺类）,毒扁豆碱,(physostigmine),为第一代的,AchEI,易吸收和透过血脑屏障,但半衰期短,t1/2,为,30min,治疗窗较窄。庚基毒扁豆碱,(eptastigmine),脂溶性大,副作用少,毒性低,(LD50=35.0mg/kg),为毒扁豆碱的,1/60,。其,IC50,为,0.009mol/L,酶抑制时间长,可达,24h,。,瑞士山道士公司的,ENA-713,能选择性作用于中枢神经系统,并且主要作用于皮层和海马区的AchE,对髓质区的作用较小。,IC50,为,0.6mol/L,能提高,AD,病人的识别能力和记忆力。,ENA-713,毒性较低,主要的副作用可能与过度兴奋外周胆碱神经有关,如头痛、恶心,眩晕、腹泻等,但一般较温和,持续时间较短。,1997,年,8,月在瑞士批准上市,用于治疗轻、中度,AD,。,氨基甲酸酯类,(,酰胺类）过渡态类似物,生物碱类,石杉碱甲,(HuperzineA),是我国科研人员从中草药千层塔中分离得到的石松类生物碱,为可逆的,AchEI,IC50,为,0.0445mol/L,。活性为毒扁豆碱的,3,倍,临床试验表明其对记忆衰退、重症肌无力和多发梗死性痴呆均有疗效。,受双分子他克林工作的启发，药物学家也希望通过双分子石杉碱甲得到活性更高、选择性更好的化合物。,加兰他敏,(Galanthamine),是石蒜科中的生物碱,为,AchE,的竞争性可逆抑制剂,选择性好,作用时间长。以前用于治疗重症肌无力,近来发现在治疗,AD,病时,具有吸收快,病人耐受性好,改善认知能力效果比他克林好等特点。,1995,年在奥地利首先获得注册批准。,苄基哌啶类,日本卫材的,Aricept(donepezil,E2020),是一种新型的,AchEI,IC50,为,0.014mol/L,与他克林疗效相近,但不会产生特别严重的副作用,尤其是没有肝脏毒性。口服有效,能显著改善认知能力和生活质量。持续服药有效时间可在二年以上。,1996,年,7,月获美国,FDA,批准上市,用于治疗与,AD,病有关的轻度和中度痴呆症。,1997,年,3,月成为英国第一个注册治疗该疾病的药物。,另一苄基哌啶类药物为,TAK-147,其对,AchE,的,IC50,为,97.7nmol/L,作用比他克林和毒扁豆碱强。,TAK-147,中枢选择性高,无明显外周胆碱能副作用。,化合物,CP118954,其,IC50,为,0.33nmol/L,中枢选择性高,安全,毒副作用较他克林小,其它,香豆素衍生物,如,Anseculin,对中枢,AchE,有选择性抑制作用。毒副作用低,用于治疗,AD,病已进入 后期临床试验。,Anseculin,除了抑制,AchE,外,还对几种已知与,AD,和与认知相关的疾病有关的神经传递系统有独特的综合调节作用。,例,10,，酰基辅酶,A:,胆固醇酰基转移酶抑制剂,酰基辅酶,A:,胆固醇酰基转移酶,(A-CAT,，,EC2.3.1.26),主要存在于人和哺乳动物的小肠、肝脏、动脉血管壁以及一些能合成类固醇激素的组织,(,如肾上腺皮质,),。,它可催化游离型胆固醇变为脂肪酸胆固醇酯，避免过多游离型胆固醇对细胞的伤害。,正常生理条件下，它对体内胆固醇的吸收和代谢平衡起重要作用。,主要表现在以下三个方面,:(1),促进食物中胆固醇吸收；,(2),参与肝中脂蛋白装配；,(3),维持细胞内胆固醇代谢平衡。,近来发现,ACAT,在病理条件下与动脉粥样硬化的形成和发展关系密切，从而使,A-CAT,抑制剂成为抗,AS,药物的研究热点。,胆固醇的吸收和代谢过程,ACAT,抑制剂的类型,ACAT,抑制剂的类型及构效关系从结构上看，该类药物主要可分为酰胺类和脲类。除此以外，还有二苯基咪唑类等其他类型。,脲类该类药物从结构上可分为三取代脲类,(9,11),、磺酰脲类和,N,，,N-,双取代脲类等,二苯基咪唑类,目前，二苯基咪唑药物的研究较少，尚需进行深入研究。,ACAT,对体内胆固醇的吸收和代谢以及病理条件下动脉粥样硬化的发展起着重要作用。其抑制剂将成为新一代降血脂、抗动脉粥样硬化药物。,虽然目前合理设计新的,ACAT,抑制剂分子仍有不少困难，但可以相信，随着,ACAT,蛋白的结构，,ACAT,及其抑制剂之间相互作用分子机制的阐明，将有助于设计出新型、高效、低毒、生物利用度高的降血脂及抗动脉粥样硬化药物，为人类健康服务。,例,11,，单胺氧化酶抑制剂,单胺氧化酶,(MAO,EC1.4.3.4),，全名为单胺,2,氧化还原酶，它在大脑和周围神经组织中催化一些生物体产生的胺，氧化脱氨产生过氧化氢。根据底物选择性和对抑制剂的灵敏度，单胺氧化酶被分为和两种。,单胺氧化酶对底物血清素,(5-HT),、去甲肾上腺素,(NE),、多巴胺,(DA),和抑制剂,clorgyline,具有高亲和性；而单胺氧化酶则对苯乙基胺,(PEA),、苯甲胺和抑制剂,deprenyl,具有高亲和性。,单胺氧化酶和在不同动物脑中的分布差异很小。单胺氧化酶主要分布在儿茶酚胺能神经元中；单胺氧化酶主要分布在,5-,羟色胺能神经元、组胺能神经元和神经胶质细胞中。,在脑组织中，单胺氧化酶和含量最高的部位分别在蓝斑和中缝核。在同一生物体内，单胺氧化酶在外周的分布是不同的。,单胺氧化酶主要分布在人血小板、牛肝脏和肾脏中；单胺氧化酶则主要分布在另外一些组织中，如：人胎盘、牛甲状腺。,在临床上，单胺氧化酶的抑制剂可以缓解创伤后精神压力综合症以及受到痛苦刺激的病人的症状。,这说明单胺氧化酶的抑制剂对压力与恐惧有直接的作用。,又有实验表明单胺氧化酶和基因剔除的小鼠在强制游泳实验中对压力的反应性有所增强，因为单胺氧化酶基因剔除小鼠脑中去甲肾上腺素和多巴胺的水平以及单胺氧化酶基因剔除的小鼠脑中苯乙基胺水平的上升，增强了小鼠对精神压力的反应。,单胺氧化酶抑制剂,单胺氧化酶抑制剂,(MAOIs),是一类选择性抑制机体内单胺氧化酶,(MAO),活性的药物。是能够催化内源性或外源性单胺类物质代谢，使其失去生理活性的酶类。,MAOIs,包括多种化学结构的药物，临床上曾用于治疗多种疾病。机体内存在着天然的,MAOIs,，如性激素、嘌呤类物质,(,次黄嘌呤，鸟嘌呤，腺嘌呤等,),。,外源性的,MAOIs,多数为化学合成的化学结构各异的物质，也有一些天然药物是,MAOIs,，如中药鹿茸、山楂、何首乌等。药理作用较强的,MAOIs,主要是人工合成产物。,其中包括异烟肼类,MAOIs,，结构中都有异烟肼结构，如异丙烟肼,(iproniazid),和尼亚拉胺,(nialamide),等；,芳香烷肼类,MAOIs,具有芳香环和肼的结构，如苯乙肼,(phenelzine),、异卡波肼,(isocarboxzine),、司来吉兰,(selegiline),、帕吉林,(,优降宁，,pargyline),和氯吉兰,(clorgiline),等；,其它,MAOIs,，如属于芳香胺类的,MAOIs,有吗氯贝胺,(moclobeminde),；