第三章 第六節(jié) 酶抑制劑

第六節(jié)酶抑制劑一、酶抑制作用與酶抑制劑１、酶抑制作用由于酶分子上的某些必須基團化學性質(zhì)的改變，而引起酶活力的下降或喪失，但不使酶蛋白變性的現(xiàn)象。２、酶抑制劑凡是能作用于酶并可引起酶催化反應速度降低的物質(zhì)稱為抑制劑。３、酶抑制劑的重要作用以人或動物體內(nèi)的目標酶分子作為藥物的靶標：用于臨床疾病治療，新藥的篩選與開發(fā)；新型農(nóng)藥開發(fā)；蛋白質(zhì)及多肽類藥物的研制；抗病蟲植物新品種的選育；肥料添加劑；飼料添加劑。藥靶（藥物的靶標）藥物靶點是指藥物在體內(nèi)的作用結(jié)合位點，包括基因位點、受體、酶、離子通道、核酸等生物大分子。現(xiàn)代新藥研究與開發(fā)的關鍵首先是尋找、確定和制備藥物篩選靶—分子藥靶。藥物靶點是指藥物在體內(nèi)的作用結(jié)合位點，包括：基因位點；受體；酶；離子通道；核酸等生物大分子。選擇確定新穎的有效藥靶是新藥開發(fā)的首要任務。迄今已發(fā)現(xiàn)作為治療藥物靶點的總數(shù)約500個，其中受體尤其是G-蛋白偶聯(lián)的受體（2012諾貝爾獎）靶點占絕大多數(shù)。G-蛋白偶聯(lián)的受體一種以三聚體G蛋白偶聯(lián)的細胞表面受體。含有7個穿膜區(qū)，是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的受體超家族，其成員有1000多個。與配體結(jié)合后通過激活所偶聯(lián)的G蛋白，啟動不同的信號轉(zhuǎn)導通路并導致各種生物效應（感光，嗅覺，免疫，行為情緒調(diào)節(jié)等）。G蛋白偶聯(lián)受體可以被劃分為六個類型，分屬其中的G蛋白偶聯(lián)受體的基因序列之間沒有同源關系：A類(或第一類)(視紫紅質(zhì)樣受體)B類(或第二類)(分泌素受體家族)C類(或第三類)(代謝型谷氨酸受體)D類(或第四類)(真菌交配信息素受體)E類(或第五類)(環(huán)腺苷酸受體)F類(或第六類)(Frizzled/Smoothened家族)由于酶參與一些疾病發(fā)病過程，在酶催化下產(chǎn)生一些病理反應介質(zhì)或調(diào)控因子，因此酶成為一類重要的藥物作用靶點。藥物以酶為作用靶點，對酶產(chǎn)生抑制、誘導、激活或復活作用。此類藥物多為酶抑制劑，全球銷量排名前20位的藥物，有50%是酶抑制劑。例如：奧美拉唑通過抑制胃黏膜的H﹢-K﹢ATP酶，抑制胃酸分泌；喹諾酮類抑制DNA回旋酶，影響DNA合成而發(fā)揮殺菌作用；卡托普利抑制血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)換酶；西咪替丁抑制肝藥酶。４、酶抑制劑作用的類型不可逆抑制作用可逆抑制作用二、酶抑制劑的設計與篩選一、酶抑制劑的設計１、基于過渡態(tài)底物類似物結(jié)構的設計?；瘜W結(jié)構類似于過渡態(tài)底物的物質(zhì)其對底物的親和力遠遠大于底物本身，就會形成競爭型抑制劑。過度態(tài)底物類似物２、基于Kcat型不可逆抑制機制進行設計。具有天然底物的類似結(jié)構，而且還潛藏著一種化學活性基團，在酶的作用下可被激活，并與酶活性部位的必須基團發(fā)生共價結(jié)合，進而導致酶失活。如：降優(yōu)寧、多巴等。人工合成的各種酶的自殺性底物(抑制劑）已經(jīng)廣泛地應用于腫瘤、高血壓、痛風、癲癇和震顫麻痹癥?；贙cat型不可逆抑制PLP：為轉(zhuǎn)氨酶的輔基，維生素B6根瘤毒素PLP：為轉(zhuǎn)氨酶的輔基，維生素B6二、酶抑制劑的篩選１、組合化學法借助組合合成儀同時合成出大量不同化合物，并利用高通量群集篩選技術得到最有潛力的先導物。具有高效，微量，高度自動化，篩選周期短等優(yōu)點。２、高通量篩選法分子生物學、細胞生物學、計算機自動化控制等多種技術的集合使用。（如各種生物芯片、計算機輔助篩藥技術）。生物芯片：是指將大量不同的生物分子探針（多肽，核酸）集成到一塊（1-2平方厘米）的載體材料上，而獲得的高通量、集成化、并行化和微型化的檢測分析平臺。研究實例競爭性可逆抑制劑競爭性可逆抑制劑底物的類似物例一，黃嘌呤氧化酶抑制劑

已知AMP的一個降解途徑是腺苷酸脫氨酶使AMP脫氨，生成IMP肌苷酸進而水解成次黃嘌呤，后者被含鉬和鐵的黃素蛋白的黃嘌呤氧化酶催化氧化成黃嘌呤。這兩個反應中的氧化劑都是氧分子，它被還原成H2O2，H2O2立刻被過氧化氫酶分解成為H2O和氧，重新被利用。嘌呤分解代謝產(chǎn)物尿酸有酮式和烯醇式，其烯醇式具有酸性，經(jīng)常以鉀鹽或鈉鹽形式從尿中排出。由此可見，此酶是人體內(nèi)核酸分解代謝的末端酶，在嘌呤堿基的分解過程中起重要作用。

AMP降解代謝的過程

當機體內(nèi)嘌呤化合物代謝紊亂時，會導致尿酸增加。尿酸在關節(jié)、腎和結(jié)締組織中的蓄積，引起痛風病。黃嘌呤氧化酶抑制劑治療痛風病是通過抑制黃嘌呤氧化酶，降低尿酸的生物合成。許多黃嘌呤氧化酶抑制劑都是酶催化底物的類似物，如Xanthopterin黃蝶呤

、Isoxanthopterin異黃蝶呤。別嘌呤醇(Allopurinol)（自殺性底物）別嘌呤醇(Allopurinol)是次黃嘌呤的位置異構體，N7和C8的位置互換。結(jié)構的相似性，使它作為黃嘌呤氧化酶的底物起作用。別嘌呤醇經(jīng)催化成別黃嘌呤，它與酶的活性部位緊密結(jié)合，使黃嘌呤氧化酶的鉬原子保持在+4價氧化態(tài)，不能像正常催化循環(huán)中那樣，回到+6價氧化態(tài)，因而抑制了尿酸的生物合成。黃酮類化合物

各種黃酮化合物的抑制活性例二，二氫蝶酸合成酶抑制劑

磺胺類抗菌藥是經(jīng)典的競爭性抑制劑的典型實例，它作為底物對-氨基苯甲酸的類似物，與7,8-二氫蝶酸合成酶發(fā)生緊密的粘合，復合物的離解常數(shù)是1×10-7M。二氫蝶啶二磷酸酯與對-氨基苯甲酸在7,8-二氫蝶酸合成酶的催化下縮合成蝶酸，蝶酸再與谷氨酸縮合生成葉酸。因此，磺胺抑制了二氫蝶酸合成酶而阻斷二氫葉酸的合成。二氫葉酸的合成途徑磺胺與對氨基苯甲酸競爭性地與酶相互作用，是由于電性的相似性和分子中原子間距離相近，因而發(fā)生競爭性結(jié)合。它對該酶的抑制作用可用加入底物的方法加以解除。除與合成酶結(jié)合外，磺胺還可以與蝶啶結(jié)合，生成蝶酸的類似物，它沒有一碳基團載體的功能。雖然生成這種類似物的過程可以競爭對氨基苯甲酸與蝶啶的縮合，但磺胺類作為競爭性拮抗劑與負責活化蝶啶和與對氨基苯甲酸縮合的合成酶有很強的結(jié)合作用。所以，磺胺類作為抗菌藥主要是由于阻止了葉酸的合成。因而切斷了內(nèi)源性物質(zhì)生物合成中一碳其團的供給。這也可以解釋為什么磺胺類只抑制微生物生長，而且只有當介質(zhì)中的對氨基苯甲酸和葉酸被用完后。才開始抑菌作用，這種延遲的作用取決于介質(zhì)中兩者的存在量。

在人體內(nèi)葉酸以四氫葉酸的形式起作用，四氫葉酸在體內(nèi)參與嘌呤核酸和嘧啶核苷酸的合成和轉(zhuǎn)化。在制造核酸（核糖核酸、脫氧核糖核酸）上扮演重要的角色。

嘌呤核苷酸（嘌呤環(huán)）的合成

生物體內(nèi)能利用二氧化碳、甲酸鹽、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作為合成嘌呤環(huán)的前體。嘌呤環(huán)的N-1來自天冬氨酸的氨基；N-3、N-9來自谷氨酰胺的酰胺基；C-2、C-8的來自甲酸鹽；C-6來自CO2；C-4、C-5、N-7來自甘氨酸。例3，羥基甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶抑制劑

血液中膽固醇水平增高，會引起動脈粥樣硬化和冠心病。然而許多高膽固醇癥患者即使降低膳食的膽固醇攝入量，也不能降低血中膽固醇水平，這是因為體內(nèi)2／3的膽固醇是人體自身合戊的。因此，為預防和治療動脈粥樣硬化癥就需要從根本上降低膽固醇水平，特別是降低低密度脂蛋白(LDL)的水平。膽固醇富含于低密度蛋白顆粒中，肝臟中的LDL受體可以調(diào)節(jié)血液中LDL的水平。雖然甲狀腺素類化合物可提高LDL受體活性，被用作降血膽固醇藥物，但會引起心血管副作用，不能廣泛應用。如果能夠抑制膽固醇在肝臟中的從頭合成，這對降血脂是最為有效的。

膽固醇合成過程

膽固醇合成過程復雜，有近30步酶促反應，可劃分為三個階段。肝臟是合成膽固醇的主要部位。①二分子乙酰輔酶A在乙酰乙酰硫解酶的催化下，縮合成乙酰乙酰輔酶A，然后在羥甲戊二酰輔酶A合成酶催化下再與一分子乙酰輔酶A縮合生成羥甲戊二酰輔酶A(HMG-CoA)，HMG-CoA是合成膽固醇的重要中間體，HMG-CoA在HMG-CoA還原酶(HMG-CoAreductase)催化下，還原成甲羥戊酸(Mevalonicacid，MVA)。②由HMG-CoA合成三十碳固醇核，即鱉烯(Squalene)。③鱉烯進入微粒體環(huán)化為膽固醇。靶酶HMG-CoA還原酶羥基甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）

還原酶3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A經(jīng)羥基甲基戊二酰輔酶A還原酶催化還原生成甲羥戊酸，該反應是膽固醇生物合成的限速步驟，HMG-CoA還原酶是合成的膽固醇的限速酶，羥甲戊二酰輔酶A還原酶抑制劑可競爭性抑制HMG-CoA還原酶，而降低體內(nèi)的內(nèi)源性膽固醇水平。該酶抑制劑是目前治療高膽固醇血癥中療效良好的一類藥物，是正常底物HMG-CoA的底物類似物。HMG-CoA還原酶抑制劑的作用機理（底物類似物）其中洛伐他汀(Lovastatin，8-44)對原發(fā)性高膽固醇血癥有顯著療效，明顯降低冠心病發(fā)病率和死亡率。新伐他汀(Simvastatin，8-45)結(jié)構與(8-44)相似，但療效強，作用時間長，一日一次服藥。兩者均為前體藥物，須在體內(nèi)(主要在肝臟)水解轉(zhuǎn)化為-羥基酸后方顯效。普伐他汀(Pravastatin，8-46)為內(nèi)酯切斷后的羧酸形式，在抑制肝細胞膽固醇的生物合成方面，與洛伐他汀基本相同?？赡艹蔀榘踩浴⒛褪苄约隘熜Ф己玫乃幤?。

R可帕可定(Compactin)、麥維諾林(Mevinolin)和辛維諾林(Synvinolin)以及后來發(fā)現(xiàn)的依他他定(Eptastatin)都是從霉菌產(chǎn)物中分離出的該還原酶的強效抑制劑。這4個化合物是羥基甲基戊二酰輔酶A還原酶的結(jié)構相似的強效抑制劑，結(jié)構的差別只是甲基或羥基的不同，但對生物活性及安全性有很大的影響。構效關系研究表明，側(cè)鏈-甲基丁酰基是必需基團，例如可帕可定脫去-甲基丁酰稱作莫那可林J(MonacolinJ)對于羥基甲基戊二酞輔酶A還原酶的抑制作用降低到原來的1/30。其它類型的抑制劑例１，碳酸酐酶抑制劑

碳酸酐酶(CarbonicAnhydrase，CA)是一種含鋅金屬酶，它在睫狀上皮細胞中催化CO2和H2O最終生成HCO3-，透過腔膜分泌于房水，由于溶液要保持電中性，Na+向房水分泌增加，同時帶動Cl-向房水遷移，從而在房水形成高滲透壓，這就促進H2O向房水方向運動，保持房水的離子平衡及其流量，而青光眼病人由于房水回流不暢而引起眼內(nèi)壓升高。碳酸酐酶抑制劑碳酸酐酶抑制劑(CarbonicAnhydraseInhibitors，CAIs)可抑制CA的活性，從而減少HCO3-、Na+、Cl-和H2O進入房水，使房水生成減少，起到降低眼內(nèi)壓作用，臨床上用于治療青光眼。作為抗青光眼藥物的CAIs，按其發(fā)展過程可分為三代，即:第一代口服CAIs；第二代局部用CAIs；第三代長效無刺激局部用CAIs(研究中)。（1）第一代口服CAIs

乙酰唑胺(acetazolamide)(1)最早用作利尿藥，1954年作為第一個臨床用于抗青光眼的口服CAI上市，其脂溶性低，口服吸收后眼內(nèi)分布少，因而其使用劑量大(每天1000mg)，致使其血藥濃度很高，由于其作用專一性不強而抑制非眼部CA，產(chǎn)生明顯的副作用。醋甲唑胺(methazolamide)(2)脂溶性高，作用強，代謝緩慢，所以其使用劑量減少，每12小時給予25或50mg，為臨床常用的口服抗青光眼藥物。雙氯非那胺(diclofenamide)(3)具雙磺酰胺結(jié)構，對CA的抑制作用強，臨床上主要用于治療原發(fā)性青光眼、繼發(fā)性青光眼急性期和術前控制眼內(nèi)壓，尤其適用于對乙酰唑胺有耐藥性的病人。此外，還有依索唑胺(ethoxzo-lamide)(4)，它的CA抑制活性為乙酰唑胺的10倍。用口服CAIs降低眼內(nèi)壓，雖然非常有效，但由于其對非眼組織CA的抑制，會產(chǎn)生嚴重的副作用，用藥初期可出現(xiàn)多尿(對腎近曲小管CA的抑制)，許多病人會產(chǎn)生惡心、胃腸不適和疲勞等癥狀(在某種程度上與經(jīng)常發(fā)生代謝性酸中毒有關)，部分病人產(chǎn)生腎結(jié)石，極少數(shù)發(fā)生致命的再生障礙性貧血。這些副作用的嚴重程度及發(fā)生頻率，使得口服CAIs在大多數(shù)情況下僅作為最后的治療選擇。

（2）第二代局部用CAIs

20世紀90年代發(fā)現(xiàn)了第二代局部用CAIs多爾唑胺(dorzolamide)(5)和布林唑胺(brinzolamide)(6)等。作為有效的抗青光眼局部用CAIs至少具備3個特點:1強CA選擇性抑制活性；2高水溶性，3較高脂溶性，以達到高的角膜透過率。后2個特點共同作用才能使藥物在眼睫狀體達到治療濃度。1983年Maren研究小組合成了乙酰唑胺和醋甲唑胺5位鹵代烷基衍生物，其代表性化合物為三氟醋甲唑胺(trifluzolamide)(7)。三氟醋甲唑胺具有較高的水溶性，需局部給藥多次后才能產(chǎn)生微弱的降眼壓作用，并且由于其三氟乙?；鶗园l(fā)水解，很不穩(wěn)定，故對此類化合物未繼續(xù)研究。1985年，Merk實驗室合成了6-羥基苯并噻唑二磺胺(8)則水溶性較高，體外試驗有強的CA抑制作用，但它不能通過角膜，所以也無降眼壓作用。研究人員結(jié)合上述兩化合物的特點，合成了前藥6-羥基苯并噻唑-2-磺胺叔丁酸酯(9)，此藥在通過角膜時，被角膜酯酶水解而釋放出原藥6-羥基苯并噻唑-2-磺胺，具有令人滿意的降眼壓效果。但，急性動物毒性試驗發(fā)現(xiàn)其發(fā)生強烈的過敏反應而未能用于臨床。

1987年合成的2個最有效的此類化合物(10)(KI=0.84×10-8mol/L)和(11)(KI=3.05×10-8mol/L)，兩者局部應用都能產(chǎn)生較好的降眼壓作用，且前者比后者更好一些，但可惜的是，當把它制成2%的水溶液局部應用于志愿者及青光眼病人時，其降眼壓作用并不理想。在1991年找到了4位異丁胺基取代的衍生物MK-927(R構型)(12)，它具有強CA抑制活性(KI=0.7nmol/L)，高水溶性(可制成2%的鹽酸鹽溶液，且能在房水中形成足夠濃度，最終在睫狀體達到治療濃度)，適宜的脂溶性(較好的角膜透過率)，因而局部應用具有較好的降眼壓作用，成為第一個眼部局部給藥產(chǎn)生理想降眼壓作用的化合物。（3）第三代長效無刺激局部用CAIs

多爾唑胺和布林唑胺具有強效局部抗青光眼作用，但臨床用藥為其鹽酸鹽，pH為5.5，對眼睛有刺激，且其作用時間短，一次給藥后降眼壓作用只能維持2～3小時，這就要求1天給藥多次。因此也就為研究第三代抗青光眼CAIs提出了目標，即研究長效無眼部刺激的局部用抗青光眼CAIs。

在原磺胺藥上接上親水性尾部，將2，3-吡啶二羧酸酐和2，6-吡啶二羧酸與大量具有游離氨基、亞氨基、肼基、羥基等的芳環(huán)/芳雜環(huán)磺酰胺類CAIs結(jié)合，合成了兩大系列化合物，進行降眼壓作用篩選，得到兩個強降眼壓化合物(13)和(14)，它們具有強效CA抑制活性，其作用時間也大大增加，可以達到5～6小時，但是它們的鹽酸鹽溶液pH為5.5～6.0，對眼的刺激仍未消除。為解決pH問題，他們將雙羧酸尾部改換成氨基酸尾部，使合成的化合物具有游離氨基，合成了一系列有效的化合物(15)(用其鹽酸鹽)、(16)(用其三氟乙酸鹽)和(17)(用其Triflate鹽)等。

這類化合物具有極強、維持時間長(5～6小時)的CA抑制作用，而且其鹽溶液的pH為6.5～7.0，對眼的刺激大大降低。至此，副作用更少的第三代長效無刺激局部用CAIs的雛形已基本形成。

例4，環(huán)氧合酶抑制劑

非甾體抗炎藥是婦科、外科常用的消炎止痛藥，自阿司匹林問世以來已有一百余年的歷史。非甾體抗炎藥(NSAIDs)是指一大類具有抗炎、止痛和解熱作用的非類固醇藥物。它可以減輕或控制由炎癥引起的癥狀和體征，如痛經(jīng)、急慢性附件炎、貧腔炎所致的腰腹部疼痛、術后疼痛、關節(jié)或軟組織的疼痛，但非甾體抗炎藥僅是一種癥狀性治療的藥物。非甾體抗炎藥的分類1、各種羥酸類：阿司匹林、雙氯尼酸、甲氯尼酸、甲氯滅酸鈉(撲熱息痛)。2、丙酸類：布洛芬、酮洛芬、芬必得。3、苯乙酸類：雙氯芬酸(扶他林、戴芬、非言、英太青、奧濕克、迪克樂克)。4、奈乙酸類：奈普生。5、吲哚乙酸類：吲哚美辛(消炎痛)、舒林酸(奇諾力)、阿西美辛(優(yōu)妥)。6、吡咯酸類：托美汀。7、吡唑酮類：保泰松。8、苯丙噻嗪類：炎痛昔康。9、苯基烷酮類：奈丁美酮(瑞力芬)。10、烯醇酸類：美洛昔康(莫比可)。11、磺酰苯胺類：尼美舒利(美舒寧)。12、昔布類：羅非昔布(萬絡)、塞來昔布(西樂葆)。

非甾體抗炎藥的作用機制非甾體抗炎藥是一類具有不同結(jié)構類型的化合物。它們抑制前列腺素的合成。是由于選擇性地抑制環(huán)氧合酶的活性。除乙酰水楊酸是不可逆的抑制劑外，其余都是競爭性抑制劑，都含有脂肪酸的結(jié)構，與環(huán)氧合酶有較高親和力。例如布洛芬(Ibuprofen)與環(huán)氧合酶的親和力與花生四烯酸相同，其它如萘普生(Naproxen)和氟布洛芬(Flubiprofen)也是較強的環(huán)氧合酶抑制劑，用作抗炎止痛藥。乙酰水楊酸（阿司匹林）作用機制特異性COX-2抑制劑傳統(tǒng)的非甾體抗炎藥(NSAID)都有損害胃腸道、腎臟和影響血小板功能等副作用。近年的研究已經(jīng)闡明，其抗炎、鎮(zhèn)痛和解熱等藥效來自對環(huán)氧合酶2(COX-2)的抑制作用，而其不良反應則由藥物對環(huán)氧合酶1(COX-1)的抑制作用所致。特異性COX-2抑制劑已成為當前NSAID的新藥開發(fā)方向。

COX的兩種同工酶現(xiàn)在分別稱之為COX-1和COX-2。它們是一種結(jié)合在細胞膜上的血紅糖蛋白，分子量都在71kD左右。它們都能將花生四烯酸氧化成PGG2，并再轉(zhuǎn)化為PGH2，但在其他方面兩者有較多區(qū)別?；ㄉ南┧?AA)在體內(nèi)經(jīng)系列代謝過程生成前列腺素和血栓索A2和B2。COX1與COX2屬于不同基因的表達。COX1在正常靜態(tài)條件下就存在于胃腸道、腎臟和血小板等組織細胞，不能被誘導增加，通過對PG及血栓烷A2合成的促進，有保護胃腸道粘膜、調(diào)節(jié)腎臟血流和促進血小板聚集等內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定作用。COX2在正常組織細胞內(nèi)的活性極低，只在受到外來刺激時，才在某些細胞因子、促有絲分裂物質(zhì)和內(nèi)毒素等的誘導下，在巨噬細胞、滑膜細胞、內(nèi)皮細胞及其他某些細胞中大量產(chǎn)生。COX2通過對PG合成的促進作用，介導疼痛、炎癥和發(fā)熱等反應。

花生四烯酸的代謝產(chǎn)物cox2抑制劑非甾體抗炎藥(NSAID)比較例5，5-脂氧合酶抑制劑

5-脂氧合酶(LOX)廣泛存在于動植物的組織中。它是一種長單鏈蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量可達到103kD。酶的活性中心含有一個非血紅素鐵原子，鐵以2種狀態(tài)存在，即Fe2+(非活化態(tài)酶)和Fe3+(活化態(tài)酶)，并通過Fe2+與Fe3+的循環(huán)實現(xiàn)其催化功能。在哺乳動物體內(nèi)，5-脂氧合酶催化花生四烯酸氧化成5-羥基四烯酸和5-羥基過氧四烯酸(5-HPETE)，而5-HPETE在動物體內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化，形成一類二十碳烯酸，即白三烯(LTs)類化合物。這類化合物(如LTC4、LTD4、LTE4)又稱肽白三烯，可以引起平滑肌尤其是支氣管平滑肌收縮，引起支氣管喘息，被稱為過敏性慢反應物質(zhì)(SRSA)?；蛘週TA4的環(huán)氧基在谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶催化下加成谷胱甘肽生成白三烯C4(LTC4)，LTC4的三肽在-谷氨酸轉(zhuǎn)移酶催化下脫掉谷氨酸生成白三烯D4(LTD4)、LTD4失去甘氨酸，代謝成白三烯E1(LTE1)。花生四烯酸的5-脂氧合酶代謝途徑

LTC4、D4和E4又稱為肽白三烯，可引起平滑肌尤其是支氣管平滑肌收縮，產(chǎn)生支氣管喘息，被稱為過敏性慢反應物質(zhì)(SRS-A)。肽白三烯收縮支氣管作用強于組胺數(shù)百至一千倍，對許多過敏性疾病和炎癥的發(fā)生起重要作用，包括哮喘、牛皮癬、關節(jié)炎和炎性腸道疾患等。因此，抑制5-脂氧合酶的活性可調(diào)控肽白三烯的生物合成，治療這些過敏性和炎性獲病，是重要的作用靶點。

5-脂氧合酶(LOX)抑制劑的類型（1）氧化還原型抑制劑；（2）鐵螯合類抑制劑；（3）競爭性抑制劑；（4）5-脂氧合酶活化蛋白質(zhì)的抑制劑等。

氧化還原型抑制劑鐵螯合類抑制劑競爭性抑制劑活化蛋白質(zhì)的抑制劑COX／LO雙重抑制劑與花生四烯酸代謝有關的酶抑制劑中，有一類化合物同時抑制環(huán)氧合酶(COX)和5-脂氧合酶(LO)，稱作COX／LO雙重抑制劑。這類雙重抑制劑由于抑制環(huán)氧合酶，阻斷了前列腺素的生物合成，有減輕疼痛、發(fā)熱和炎癥的性質(zhì)，可緩解關節(jié)炎的癥狀，但不能防止組織的損傷和炎癥的發(fā)痛過程。而同時抑制5-脂氧合酣，可阻斷肽白三烯的生物合成，因而對炎癥、哮喘和過敏件疾患有治療作用。所以雙重抑制劑通過兩種作用機理達到抗炎和抗過敏的作用效果。

雙重抑制劑

例7，醛糖還原酶抑制劑

醛糖還原酶又稱糖醇脫氫酶，其功能是催化還原葡萄糖成山梨醇；另一酶是山梨醇脫氫酶，催化氧化山梨醇成果糖。醛糖還原酶尚可還原多種醛糖成醇，NADPH是該反應的輔底物。將氫負離子由還原型的煙酰胺核苷酸轉(zhuǎn)移到醛基上，反應是立體特異性的。葡萄糖被還原成山梨醇。引起的病理變化是眼睛和其它器官的疾患以及糖尿病的發(fā)生。因而醛糖還原酶抑制劑用于治療糖尿病。索比尼爾索比尼爾(Sorbinil)是最早已知的醛糖還原酶抑制劑，它是乙內(nèi)酰脲與苯并二氫吡喃的螺環(huán)化合物，對醛糖還原酶的抑制作用具有立體特異性，例如R和S型素比尼爾活性相差30-100倍。

其它類型的抑制劑還有依帕司他(Epa)restat)，它是繞丹寧-3-乙酸的衍生物，司他替爾(Statil)是2,3-二氮雜萘乙酸衍生物，托瑞司他(Tolrestat)也是含乙酸基的化合物。這些化合物以及其它可抑制醛糖還原酶的化合物有與非甾體抗炎藥物相類似的藥效團，表明在花生四烯酸環(huán)氧合酶和醛糖還原酶的活性部位結(jié)構有類似性，因而抑制劑有相似的藥效團。

過渡態(tài)類似物抑制劑-葡萄糖苷酶例8，-葡萄糖苷酶抑制劑

-葡萄糖苷酶(-glucosidase，EC3.2.1.20)又叫-D-葡萄糖苷水解酶，以前稱作麥芽糖酶(maltase)。它可以從低聚糖類底物的非還原末端切開-1,4-糖苷鍵，釋放出葡萄糖，或?qū)⒂坞x出的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另一糖類底物形成-1,6-糖苷鍵，從而得到非發(fā)酵性的低聚異麥芽糖或糖酯、糖肽等。-葡萄糖苷酶在自然界廣泛分布，種類繁多，性質(zhì)各異，幾乎存在于所有生物體內(nèi)。它在人類的糖原降解和動物、植物、微生物的糖類代謝方面具有重要的生理功能。-葡萄糖苷酶參與生物體的糖代謝，對維持生物體的正常生理功能起著重要作用。酸性-葡萄糖苷酶可催化麥芽糖和糖原降解為葡萄糖，它在人類和哺乳動物組織中的糖原降解方面起著重要作用。如果人類和哺乳動物組織中-葡萄糖苷酶缺失，就會導致嚴重的糖原代謝紊亂和組織中糖原的過渡積累，從而引起龐帕氏病(一種常染色體隱性遺傳性糖原貯積病，又叫Ⅱ型糖原生成疾病)。而人體組織中-葡萄糖苷酶活性長期性偏低會引起肌肉纖維的破壞和肌肉萎縮。-葡萄糖苷酶降解可溶性淀粉生成葡萄糖的反應構成植物組織中淀粉的非磷酸代謝途徑之一。-葡萄糖苷酶抑制劑1977年德國拜耳公司由放線菌的培養(yǎng)液中提取近似低聚糖(寡糖)的抑制葡糖苷酶，在日本也立即開始進行臨床試驗。另方面日本武田藥業(yè)于1981年從另一種放線菌的培養(yǎng)液中也提取出疑似胺糖的變形胺，經(jīng)過化學結(jié)構的改造開發(fā)出具有較強抑制活性的voglibose。阿卡波糖(acarbose)于1993年作為改善糖尿病患者餐后高血糖的藥物被開始使用，引進了新的具有治療糖尿病可能性的藥物。-葡萄糖苷酶抑制劑阿卡波糖(acarbose)和voglibose作為-葡萄糖苷酶抑制劑，均與活性部位發(fā)生競爭性結(jié)合，阻滯在膜消化中從雙糖分解為單糖，從而抑制餐后高血糖。在人類小腸的全長中都存在-葡萄糖苷酶，其活性受腸道內(nèi)糖濃度調(diào)控，給以常規(guī)量α-葡萄糖苷酶抑制劑時糖在下段小腸被分解吸收。-葡萄糖苷酶抑制劑幾乎不被吸收，與-葡萄糖苷酶結(jié)合被抑制則呈游離狀態(tài)，以未變化的原型排出，或在大腸經(jīng)腸內(nèi)細菌分解發(fā)醇形成氣體。其它類型的抑制劑大多數(shù)屬于底物類似物的競爭性抑制劑，而大豆異黃酮屬于非競爭性抑制劑。例9，膽堿酯酶抑制劑

近10年來，在抗老年癡呆藥物研究中最活躍的領域是乙酰膽堿酯酶抑制劑(AChEI)及其機理研究。AChEI作用機理比較明確，動物模型成熟，臨床療效肯定，因此是許多研究人員尋找治療老年癡呆新藥的目標物。膽堿酯酶抑制藥物與膽堿酯酶(cholinesterase)相互作用并抑制其生物活性，使乙酰膽堿積聚。這種抑制作用的結(jié)果是在中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中膽堿能使神經(jīng)突觸傳遞加強，因此又將其歸類于間接擬膽堿藥。

膽堿酯酶抑制劑主要用途是制備農(nóng)用殺蟲劑和化學武器，少數(shù)藥物有臨床應用價值。膽堿酯酶在最適條件下，主要催化膽堿酯水解，據(jù)其作用底物特性和對某些抑制劑的敏感性可分為兩類。一為乙酰膽堿酯酶，又稱真性、特異性或紅細胞膽堿酯酶，其具有重要的神經(jīng)藥理學意義。該酶終止神經(jīng)末梢釋放的乙酰膽堿的活動。另一類為假性或非特異性膽堿酯酶，又稱血清膽堿酯酶，據(jù)其底物特異性又被稱作丁?；虮Ｄ憠A酯酶，假性膽堿酯酶的生物功能還不清楚。

乙酰膽堿酯酶為含537個氨基酸的α/β蛋白,14個α-螺旋圍繞12股β-折疊,同其它水解酶結(jié)構非常相似。三維結(jié)構研究表明:AchE中的Ser203,His440和Glu327組成三聯(lián)酯活性部分,催化底物Ach的乙?；?其Glu327起穩(wěn)定His440異構體作用;陰離子部分由Trp84組成,通過吲哚環(huán)與Ach的季銨氮原子形成陽離子-π鍵。在AchE-底物復合物中,Ach的乙?；cSer200接近;季銨氮原子與Trp84的環(huán)的距離為4.8,與Phe330苯環(huán)的距離為5.2。在體內(nèi),乙酰膽堿的乙酸酯能被酶迅速水解,酶在幾微秒內(nèi)便恢復原狀和活性。乙酰膽堿酯酶抑制劑近年來乙酰膽堿酯酶抑制劑已作為改善認知功能的藥物用于輕或中度阿爾茨海默病(Alzheimer病)的治療。四氫氨基吖啶及多奈哌齊(Donepezil)已獲美國FDA批準。據(jù)調(diào)查,毒扁豆堿、Eptastigmine、石杉堿、加蘭他敏及Velnacrine對Alzheimer病也有潛在治療作用。這些制劑通過阻斷膽堿酯酶,增強膽堿的功能而發(fā)揮治療作用。有證據(jù)表明,膽堿酯酶抑制劑有改善行為障礙和提高認知功能的作用。他克林及其類似物他克林(Tacrine)體內(nèi)AchE抑制活性IC50≤4μmol/L,可加強膽堿能神經(jīng)的功能，可以改善AD病人的認知和識別能力,于1993年獲美國FDA批準上市。他克林的主要毒副作用是使谷氨酰丙酮酰轉(zhuǎn)氨酶(GPT)等升高,而其類似物如Amiridine、7-Methoxytacrine、SM-10888等則活性較強,毒副作用降低。他克林(tacrine,6)雖然臨床有效，但對肝臟的高毒性被嚴格地限制其應用。他克林不僅結(jié)合在酶的中心部位，也結(jié)合在外周部位。將兩個他克林分子以不同長度的碳鏈連接以期找到更合適的、可同時與酶的兩個部位相結(jié)合的雙分子衍生物(7)。經(jīng)體外活性測試，當ｎ=7時，活性最高，是他克林的150～1000倍。

氨基甲酸酯類(酰胺類）毒扁豆堿(physostigmine)為第一代的AchEI,易吸收和透過血腦屏障,但半衰期短,t1/2為30min,治療窗較窄。庚基毒扁豆堿(eptastigmine),脂溶性大,副作用少,毒性低(LD50=35.0mg/kg),為毒扁豆堿的1/60。其IC50為0.009μmol/L,酶抑制時間長,可達24h。瑞士山道士公司的ENA-713能選擇性作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng),并且主要作用于皮層和海馬區(qū)的AchE,對髓質(zhì)區(qū)的作用較小。IC50為0.6μmol/L,能提高AD病人的識別能力和記憶力。ENA-713毒性較低,主要的副作用可能與過度興奮外周膽堿神經(jīng)有關,如頭痛、惡心,眩暈、腹瀉等,但一般較溫和,持續(xù)時間較短。1997年8月在瑞士批準上市,用于治療輕、中度AD。氨基甲酸酯類(酰胺類）過渡態(tài)類似物

生物堿類石杉堿甲(HuperzineA)是我國科研人員從中草藥千層塔中分離得到的石松類生物堿,為可逆的AchEI,IC50為0.0445μmol/L?；钚詾槎颈舛箟A的3倍,臨床試驗表明其對記憶衰退、重癥肌無力和多發(fā)梗死性癡呆均有療效。受雙分子他克林工作的啟發(fā)，藥物學家也希望通過雙分子石杉堿甲得到活性更高、選擇性更好的化合物。加蘭他敏(Galanthamine)是石蒜科中的生物堿,為AchE的競爭性可逆抑制劑,選擇性好,作用時間長。以前用于治療重癥肌無力,近來發(fā)現(xiàn)在治療AD病時,具有吸收快,病人耐受性好,改善認知能力效果比他克林好等特點。1995年在奧地利首先獲得注冊批準。芐基哌啶類日本衛(wèi)材的Aricept(donepezil,E2020)是一種新型的AchEI,IC50為0.014μmol/L,與他克林療效相近,但不會產(chǎn)生特別嚴重的副作用,尤其是沒有肝臟毒性。口服有效,能顯著改善認知能力和生活質(zhì)量。持續(xù)服藥有效時間可在二年以上。1996年7月獲美國FDA批準上市,用于治療與AD病有關的輕度和中度癡呆癥。1997年3月成為英國第一個注冊治療該疾病的藥物。另一芐基哌啶類藥物為TAK-147,其對AchE的IC50為97.7nmol/L,作用比他克林和毒扁豆堿強。TAK-147中樞選擇性高,無明顯外周膽堿能副作用?；衔顲P118954,其IC50為0.33nmol/L,中樞選擇性高,安全,毒副作用較他克林小其它香豆素衍生物,如Anseculin對中樞AchE有選擇性抑制作用。毒副作用低,用于治療AD病已進入后期臨床試驗。Anseculin除了抑制AchE外,還對幾種已知與AD和與認知相關的疾病有關的神經(jīng)傳遞系統(tǒng)有獨特的綜合調(diào)節(jié)作用。例10，?；o酶A:膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶抑制劑

?；o酶A:膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(A-CAT，EC2.3.1.26)主要存在于人和哺乳動物的小腸、肝臟、動脈血管壁以及一些能合成類固醇激素的組織(如腎上腺皮質(zhì))。它可催化游離型膽固醇變?yōu)橹舅崮懝檀减ィ苊膺^多游離型膽固醇對細胞的傷害。正常生理條件下，它對體內(nèi)膽固醇的吸收和代謝平衡起重要作用。主要表現(xiàn)在以下三個方面:(1)促進食物中膽固醇吸收；(2)參與肝中脂蛋白裝配；(3)維持細胞內(nèi)膽固醇代謝平衡。近來發(fā)現(xiàn)ACAT在病理條件下與動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展關系密切，從而使A-CAT抑制劑成為抗AS藥物的研究熱點。

膽固醇的吸收和代謝過程