單胺氧化酶抑制劑的研究進展課件

單胺氧化酶抑制劑的研究進展單胺氧化酶(MAO)存在兩種同分異構體即單胺氧化酶A(MAO-A)和單胺氧化酶B(MAO-B),它們都有一個黃素腺嘌呤二核苷酸輔酶以共價鍵鏈接到活性中心區(qū)域的半胱氨酸殘基上。它們能催化氧化生物體內的各種胺類物質（多巴胺，5-羥基色胺，去甲腎上腺激素，色胺等），最終產物醛和雙氧水與細胞的氧化密切相關。單胺氧化酶的兩種亞型結構主要是以專一的底物和不同的抑制劑來分類的，其中單胺氧化酶A對血青素和去甲腎上腺素有較大的親和力，而單胺氧化酶B則優(yōu)先使芐胺和苯乙胺脫氨基化。研究表明，單胺氧化酶在神經組織中過多，會產生過量的胺代謝產物，而這些產物被認為是引發(fā)各類精神疾病的重要原因。這些特性決定單胺氧化酶抑制劑在臨床的重要性，單胺氧化酶A主要用于治療神經衰弱等疾病，而單胺氧化酶B主要用于治療帕金森病和阿爾茨海默氏癥。過去的幾十年研究發(fā)現(xiàn)了大量的新型單胺氧化酶抑制劑?？偟膩碚f可以分為三代：第一代包括不可逆的非選擇性的單胺氧化酶抑制劑；第二代包括不可逆的選擇性的單胺氧化酶抑制。第一代和第二代抑制劑應用于臨床時常引發(fā)心血管等疾病，因此已被棄用。引發(fā)副作用的原因通常認為與單胺氧化酶的不可逆性和選擇性有關。因此，近幾年學者們潛心研究各種結構的單胺氧化酶抑制劑，試圖尋找到可逆的、選擇性高的單胺氧化酶抑制劑即第三代單胺氧化酶抑制劑，以便將來可以找到安全而廣泛應用于臨床的單胺氧化酶抑制劑，同時也研究了抑制劑對單胺氧化酶抑制作用的機制。盡管單胺氧化酶與底物和抑制劑的作用機制已經有了很大的進展，但目前設計可逆的選擇性單胺氧化酶抑制劑還沒有什么可靠的規(guī)律可循，因此有必要對現(xiàn)有的單胺氧化酶進行分類討論，以便從化學結構上進行修飾從而篩選出更為有效的單胺氧化酶抑制劑。現(xiàn)主要按照化學結構分類概括了近10年的單胺氧化酶抑制的研究進展以及抑制劑的作用機理。一、吡唑類FrancoChimenti等合成了一系列吡唑衍生物，并檢測其對單胺氧化酶A和B的抑制活性，結果發(fā)現(xiàn)大部分吡唑化合物對單胺氧化酶具有選擇性抑制作用。大量研究表明吡唑中N1上的H用不同的酰基、酰胺基和硫酰胺基取代對單胺氧化酶抑制劑的抑制活性和選擇性及其重要，通過分子模擬研究得知硫酰胺基或酰胺基可以通過與FAD的共價結合來阻礙MAO的催化位點。當化合物中的苯基上有鹵素取代基時可增強該類化合物對B的活性和選擇性，像化合物1對單胺氧化酶B的IC50=2.751μmol/L，且對B酶有較高的選擇性，值達25。AnasuyaSahoo等合成了3,5-二芳基吡唑（化合物2）并對其活性進了研究，當吡唑中的N1沒有任何取代基團時，化合物對MAO-B具有選擇性，當吡唑中的N1上含有苯?；土蝓；鶗r，化合物對MAO-A具有選擇性，并且這些化合物均為可逆性抑制劑。分子模擬研究發(fā)現(xiàn)：N1位的苯砜基、酰胺基、羰基通常與TYR444或TRY407中的羥基形成氫鍵，吡唑環(huán)被FAD、TRY407、TRY444所形成的芳香環(huán)包圍。通過不同的取代基和分子模擬分析取代基的作用可以幫助我們有效地合成有選擇性的MAO抑制劑。有人合成了2-亞硫酰胺基-2,3,4,5,6,7-六氫-1H-吲唑，并討論了亞硫酰胺基的不同取代基團對單胺氧化酶選擇性的影響：當亞硫酰胺基上沒有取代或N-甲基，N-乙基時化合物對MAO-B的抑制活性和選擇性均有所增強（化合物3，4和5）；然而亞硫酰胺基上有N-烯丙基和N-苯基（化合物6和7）時化合物對MAO-A有選擇性抑制作用，這些化合物均是屬于吡唑類且為可逆性抑制劑。二、咪唑類據(jù)有關文獻報道，咪唑和胍衍生物能抑制單胺氧化酶的活性，其抑制的機理為咪唑和胍等化合物能和單胺氧化酶的I2-結合位點結合，且咪唑類化合物與單胺氧化酶B-I2B的結合能力要高于單胺氧化酶A-I2A。但目前對咪唑類衍生物的研究來看，以咪唑為主要母體的單胺氧化酶抑制劑的抑制活性和選擇性均不是很理想，所以有必要對咪唑類的單胺氧化酶抑制劑進行研究。GabrieladaS等用不同的芳香醛與乙二胺在微波條件下合成了化合物7~10等一系列咪唑類化合物，但遺憾的是所得的化合物對單胺氧化酶A和單胺氧化酶B的抑制活性和選擇性均不是很理想,有進一步衍生的必要。還有學者研究了苯并咪唑和咖啡因類似物對MAO的抑制效果，咪唑類似物(E)-8功能（3，4二氯苯乙烯基）咖啡因（化合物13）和（E）-2苯乙烯苯并咪唑(化合物14)均是潛在的MAO-B競爭性可逆的抑制劑。當咖啡因類似物的C-8位有苯烯丙基時，咖啡因對MAO-B的抑制活性大大增加，表明苯乙烯基能加強咖啡因類似物與MAO-B的吸附作用。分子研究表明咪唑類化合物與酶結合橫跨了入口區(qū)域和底物區(qū)域，咪唑上的N通常與活性區(qū)域的關鍵氨基酸形成穩(wěn)定的氫鍵。大量文獻表明香豆素類化合物的抑制活性強弱和選擇性大小與香豆素3，4，7位的不同取代基有關。MariaJoaoMatos等研究了一系列的6-甲基-3-苯基香豆素化合物苯環(huán)上不同位置的甲氧基的關系，并討論了苯環(huán)不同位點的甲氧基對抑制劑活性和選擇性的影響。結果6-甲基-3(間甲氧基苯)香豆素的活性最高(IC50=0.80nmol/L),并且對單胺氧化酶B的選擇性是鹽酸司立吉林的數(shù)倍。香豆素上的7-位取代基對香豆素化合物的抑制活性影響很大，AngeloCarotti合成了香豆素的7-位分別有不同大小和不同親脂性的醚基、酮基、酯基、氨基等基團，體外實驗表明這些化合物均是優(yōu)先抑制MAO-B且IC50均在nmol/L級左右；但是當7-位取代基為酰胺基時，化合物對MAO-A的抑制活性反而較好；隨著7-位取代基的親脂性的增強，它們對MAO-B的抑制活性也隨之增加。這說明不僅7-位不同的取代基對MAO-B抑制活性有影響，與取代基的親脂性大小也是密切相關的，當然位阻效應也是很重要的。分子模擬結果與香豆素類化合物大多數(shù)MAO抑制劑是一致的，在MAO-B中香豆素環(huán)往往堆積在TRY398、TRY435之間，形成π-π鍵。而在MAO-A中香豆素不僅沒有和TRY407和TRY444形成π-π鍵，并且離FAD和MAO活性催化相關的氨基THR399、GLN206和CYS172較遠。四、黃酮類黃酮類化合物廣泛存在自然界的各種植物和日常的水果蔬菜中，天然的黃酮可以分為黃酮類、黃酮醇、二氫黃酮類、查爾酮等15種。黃酮的功效是多方面的，它不僅是一種很強的抗氧劑，還可以清除體內的自由基，以調節(jié)各種酶的生物活性，包括單胺氧化酶。FrancoChimenti等通過篩選天然產物單胺氧化酶的抑制劑時發(fā)現(xiàn)查爾酮類衍生物對MAO-B具有選擇抑制性且抑制活性好（IC50都在nmol/L左右）,且為不可逆性抑制劑（化合物20~23）。FrancoChimenti等又進一步用查爾酮合成了3-苯基二氫黃酮（化合物26）、3-苯基黃酮（化合物27）和3-苯基硫黃酮（化合物28）等衍生物。結果發(fā)現(xiàn)該類化合物均為單胺氧化酶B抑制劑，并且它們對單胺氧化酶B的抑制作用大小一般為：3-苯基二氫黃酮類＞3-苯基硫黃酮類＞3-苯基黃酮類。還有學者研究了不同取代位置的甲酸黃酮化合物對單胺氧化酶的抑制活性和選擇性影響較大：2-甲酸黃酮(化合物24)對MAO-A和MAO-B幾乎都沒有抑制活性，然而3-甲酸黃酮（化合物25）對MAO-B具有極高的抑制活性（IC50=4.8nmol/L）和選擇性（SI＞2083）。分子模擬表明，2-甲酸黃酮進入MAO-B中，其甲酸基團靠近FAD，并與FAD的C4形成共價鍵結合，而吡喃酮與周圍的氨基均沒有形成共價鍵，sp2雜化的氧原子與TRY435的-OH距離超過3，3-甲酸黃酮進入了MAO-B催化區(qū)域，芳環(huán)朝向內側，甲酸基團與TRY326形成氫鍵，吡喃酮完美的嵌在TYR398和TYR435之間，形成了很強的分子堆積力?？紤]到富電子的芳環(huán)基團和氨基與MAO的氨基酸作用對MAO的抑制活性起到關鍵的作用，所以RobertoDiSanto等合成了一系列含氨基、吡啶基、哌嗪基的吡咯乙酰胺和相關的胺醇類化合物，所有的化合物都對MAO-A具有潛在的選擇性抑制除了化合物41能選擇性抑制MAOB且實驗證明該化合物可以作為設計選擇性的MAOB抑制劑的先導化合物。吲哚化合物作為吡咯類化合物，同樣對單胺氧化酶具有抑制作用，像RomanoSilvestrid研究小組就合成了一系列對單胺氧化酶A具有較好選擇性且可逆的抑制劑，除了化合物51對MAOB有選擇性，其中對MAOA的芳香環(huán)包圍，且與TRY407和TRY444形成分子堆積作用。六、噻唑類FrancoChimenti研究小組近幾年對噻唑類化合物對MAO的抑制活性做了大量的研究，通過體外單胺氧化酶活性檢測發(fā)現(xiàn):所有的化合物對MAO的抑制活性均在μmol/L以下且為不可逆性抑制劑，選擇性在0.0087~119之間（主要取決于不同的取代基團）。分子對接模擬噻唑化合物時發(fā)現(xiàn)化合物與MAOB的TRY398不僅能形成π-π堆積作用，且該類化合物一般都被Phe168,Trp119,Leu167,Leu164,Pro104,Ile316和Ile199所形成的疏水區(qū)域包圍,同時化合物中的亞胺基極容易與周圍的氨基形成氫鍵。七、噁唑烷酮類托洛沙酮（59）是1985年在法國上市的一類較新的抗抑郁類藥物，該藥物對MAOA具有很高的選擇性。經過進一步的化學修飾得到了化合物60和61，它們對MAOA的選擇性比托洛沙酮更高且有效濃度均在nmol/L級。AntonelloMai等也合成一系列的3-（1H-吡咯-1-基）-2-噁唑烷酮類化合物。所有的化合物對MAOA都有選擇性抑制，其中（R）-5-甲氧甲基-3-1H-吡咯-1-基）-2-噁唑烷酮對MAOA的抑制活性是托洛沙酮的78倍多，選擇性幾乎是托洛沙酮的6倍。該類抑制劑與單胺氧化酶作用后在0.1mol/L的磷酸緩沖液中浸泡24h后，酶的活性能恢復到90％以上，說明此類化合物均為可逆性抑制劑。許多像化合物59~62等類似結構的噁唑烷酮都是單胺氧化酶A抑制劑，但是卻有不可預料的副作用。八、其他類像喹喔啉就是單胺氧化酶抑制劑的很好的先導化合物，SehamY等對喹喔啉進一步修飾，得到了64等化合物，它們是對MAOA有很好選擇性的抑制劑（最高的SI=646153）。毒理學研究發(fā)現(xiàn)藥劑量在250mg/kg范圍內對小鼠均無毒作用，因而可以斷定喹喔啉類化合物很有潛力發(fā)展為毒副作用較小的單胺氧化酶A的抑制劑。與喹喔啉結構及其相似的喹唑啉（苯并嘧啶環(huán)）可能對單胺氧化酶具有很好的抑制作用，目前有很多關于喹唑啉合成方面的報道，但關于其作為單胺氧化酶抑制劑方面的研究還是比較少見。二氮芴類化合物也是對MAOA有選擇性的且可逆的抑制劑，當有1-甲基或者7-甲氧基取代時，能使該類化合物對單胺氧化酶A的活性增強幾十倍。與二氮芴類化合物結構及其相似的用于緩解抑郁癥狀的米他扎平。像二氮芴（化合物65）和米他扎平（化合物66）這種結構的抑制劑，目前由于合成上的難度，很少有學者對該類化合的抑制活性作系統(tǒng)的研究。同樣也有學者研究了一系列的呋喃和噻吩等衍生物（67~70,結構與苯異丙胺類似），結果發(fā)現(xiàn)這些化合物的抑制性都偏向MAOA，且噻唑類要比呋喃類的抑制活性要高，呋喃環(huán)上有鹵代要比沒有取代基的抑制活性還要高。這些性質與苯異丙胺衍生物結構和活性的關系及其相似。從上述不難發(fā)現(xiàn)，將已有的抑制劑的苯環(huán)用不同的雜環(huán)來替換也是合成抑制劑的一種很有效的方法。FrancescoLeonetti等參照沙芬酰胺（化合物71）（一種處在臨床Ⅲ期的用于治療帕金森的藥物）結構合成了抑制活性比沙芬酰胺都要高的化合物72,73,74（IC50分別為33nmol/L，43nmol/L和17nmol/L，沙芬酰胺為98nmol/L），但它們的選擇性高（SI分別為3455，1967,2941）沒有沙芬酰胺的選擇性高（SI為5981），同時還發(fā)現(xiàn)化合物上芐氧基上不同位置或不同取代