单胺氧化酶抑制剂的研究进展课件

单胺氧化酶抑制剂的研究进展单胺氧化酶(MAO)存在两种同分异构体即单胺氧化酶A(MAO-A)和单胺氧化酶B(MAO-B),它们都有一个黄素腺嘌呤二核苷酸辅酶以共价键链接到活性中心区域的半胱氨酸残基上。它们能催化氧化生物体内的各种胺类物质（多巴胺，5-羟基色胺，去甲肾上腺激素，色胺等），最终产物醛和双氧水与细胞的氧化密切相关。单胺氧化酶的两种亚型结构主要是以专一的底物和不同的抑制剂来分类的，其中单胺氧化酶A对血青素和去甲肾上腺素有较大的亲和力，而单胺氧化酶B则优先使苄胺和苯乙胺脱氨基化。研究表明，单胺氧化酶在神经组织中过多，会产生过量的胺代谢产物，而这些产物被认为是引发各类精神疾病的重要原因。这些特性决定单胺氧化酶抑制剂在临床的重要性，单胺氧化酶A主要用于治疗神经衰弱等疾病，而单胺氧化酶B主要用于治疗帕金森病和阿尔茨海默氏症。过去的几十年研究发现了大量的新型单胺氧化酶抑制剂。总的来说可以分为三代：第一代包括不可逆的非选择性的单胺氧化酶抑制剂；第二代包括不可逆的选择性的单胺氧化酶抑制。第一代和第二代抑制剂应用于临床时常引发心血管等疾病，因此已被弃用。引发副作用的原因通常认为与单胺氧化酶的不可逆性和选择性有关。因此，近几年学者们潜心研究各种结构的单胺氧化酶抑制剂，试图寻找到可逆的、选择性高的单胺氧化酶抑制剂即第三代单胺氧化酶抑制剂，以便将来可以找到安全而广泛应用于临床的单胺氧化酶抑制剂，同时也研究了抑制剂对单胺氧化酶抑制作用的机制。尽管单胺氧化酶与底物和抑制剂的作用机制已经有了很大的进展，但目前设计可逆的选择性单胺氧化酶抑制剂还没有什么可靠的规律可循，因此有必要对现有的单胺氧化酶进行分类讨论，以便从化学结构上进行修饰从而筛选出更为有效的单胺氧化酶抑制剂。现主要按照化学结构分类概括了近10年的单胺氧化酶抑制的研究进展以及抑制剂的作用机理。一、吡唑类FrancoChimenti等合成了一系列吡唑衍生物，并检测其对单胺氧化酶A和B的抑制活性，结果发现大部分吡唑化合物对单胺氧化酶具有选择性抑制作用。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对单胺氧化酶抑制剂的抑制活性和选择性及其重要，通过分子模拟研究得知硫酰胺基或酰胺基可以通过与FAD的共价结合来阻碍MAO的催化位点。当化合物中的苯基上有卤素取代基时可增强该类化合物对B的活性和选择性，像化合物1对单胺氧化酶B的IC50=2.751μmol/L，且对B酶有较高的选择性，值达25。AnasuyaSahoo等合成了3,5-二芳基吡唑（化合物2）并对其活性进了研究，当吡唑中的N1没有任何取代基团时，化合物对MAO-B具有选择性，当吡唑中的N1上含有苯酰基和硫酰基时，化合物对MAO-A具有选择性，并且这些化合物均为可逆性抑制剂。分子模拟研究发现：N1位的苯砜基、酰胺基、羰基通常与TYR444或TRY407中的羟基形成氢键，吡唑环被FAD、TRY407、TRY444所形成的芳香环包围。通过不同的取代基和分子模拟分析取代基的作用可以帮助我们有效地合成有选择性的MAO抑制剂。有人合成了2-亚硫酰胺基-2,3,4,5,6,7-六氢-1H-吲唑，并讨论了亚硫酰胺基的不同取代基团对单胺氧化酶选择性的影响：当亚硫酰胺基上没有取代或N-甲基，N-乙基时化合物对MAO-B的抑制活性和选择性均有所增强（化合物3，4和5）；然而亚硫酰胺基上有N-烯丙基和N-苯基（化合物6和7）时化合物对MAO-A有选择性抑制作用，这些化合物均是属于吡唑类且为可逆性抑制剂。二、咪唑类据有关文献报道，咪唑和胍衍生物能抑制单胺氧化酶的活性，其抑制的机理为咪唑和胍等化合物能和单胺氧化酶的I2-结合位点结合，且咪唑类化合物与单胺氧化酶B-I2B的结合能力要高于单胺氧化酶A-I2A。但目前对咪唑类衍生物的研究来看，以咪唑为主要母体的单胺氧化酶抑制剂的抑制活性和选择性均不是很理想，所以有必要对咪唑类的单胺氧化酶抑制剂进行研究。GabrieladaS等用不同的芳香醛与乙二胺在微波条件下合成了化合物7~10等一系列咪唑类化合物，但遗憾的是所得的化合物对单胺氧化酶A和单胺氧化酶B的抑制活性和选择性均不是很理想,有进一步衍生的必要。还有学者研究了苯并咪唑和咖啡因类似物对MAO的抑制效果，咪唑类似物(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)均是潜在的MAO-B竞争性可逆的抑制剂。当咖啡因类似物的C-8位有苯烯丙基时，咖啡因对MAO-B的抑制活性大大增加，表明苯乙烯基能加强咖啡因类似物与MAO-B的吸附作用。分子研究表明咪唑类化合物与酶结合横跨了入口区域和底物区域，咪唑上的N通常与活性区域的关键氨基酸形成稳定的氢键。大量文献表明香豆素类化合物的抑制活性强弱和选择性大小与香豆素3，4，7位的不同取代基有关。MariaJoaoMatos等研究了一系列的6-甲基-3-苯基香豆素化合物苯环上不同位置的甲氧基的关系，并讨论了苯环不同位点的甲氧基对抑制剂活性和选择性的影响。结果6-甲基-3(间甲氧基苯)香豆素的活性最高(IC50=0.80nmol/L),并且对单胺氧化酶B的选择性是盐酸司立吉林的数倍。香豆素上的7-位取代基对香豆素化合物的抑制活性影响很大，AngeloCarotti合成了香豆素的7-位分别有不同大小和不同亲脂性的醚基、酮基、酯基、氨基等基团，体外实验表明这些化合物均是优先抑制MAO-B且IC50均在nmol/L级左右；但是当7-位取代基为酰胺基时，化合物对MAO-A的抑制活性反而较好；随着7-位取代基的亲脂性的增强，它们对MAO-B的抑制活性也随之增加。这说明不仅7-位不同的取代基对MAO-B抑制活性有影响，与取代基的亲脂性大小也是密切相关的，当然位阻效应也是很重要的。分子模拟结果与香豆素类化合物大多数MAO抑制剂是一致的，在MAO-B中香豆素环往往堆积在TRY398、TRY435之间，形成π-π键。而在MAO-A中香豆素不仅没有和TRY407和TRY444形成π-π键，并且离FAD和MAO活性催化相关的氨基THR399、GLN206和CYS172较远。四、黄酮类黄酮类化合物广泛存在自然界的各种植物和日常的水果蔬菜中，天然的黄酮可以分为黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮类、查尔酮等15种。黄酮的功效是多方面的，它不仅是一种很强的抗氧剂，还可以清除体内的自由基，以调节各种酶的生物活性，包括单胺氧化酶。FrancoChimenti等通过筛选天然产物单胺氧化酶的抑制剂时发现查尔酮类衍生物对MAO-B具有选择抑制性且抑制活性好（IC50都在nmol/L左右）,且为不可逆性抑制剂（化合物20~23）。FrancoChimenti等又进一步用查尔酮合成了3-苯基二氢黄酮（化合物26）、3-苯基黄酮（化合物27）和3-苯基硫黄酮（化合物28）等衍生物。结果发现该类化合物均为单胺氧化酶B抑制剂，并且它们对单胺氧化酶B的抑制作用大小一般为：3-苯基二氢黄酮类＞3-苯基硫黄酮类＞3-苯基黄酮类。还有学者研究了不同取代位置的甲酸黄酮化合物对单胺氧化酶的抑制活性和选择性影响较大：2-甲酸黄酮(化合物24)对MAO-A和MAO-B几乎都没有抑制活性，然而3-甲酸黄酮（化合物25）对MAO-B具有极高的抑制活性（IC50=4.8nmol/L）和选择性（SI＞2083）。分子模拟表明，2-甲酸黄酮进入MAO-B中，其甲酸基团靠近FAD，并与FAD的C4形成共价键结合，而吡喃酮与周围的氨基均没有形成共价键，sp2杂化的氧原子与TRY435的-OH距离超过3，3-甲酸黄酮进入了MAO-B催化区域，芳环朝向内侧，甲酸基团与TRY326形成氢键，吡喃酮完美的嵌在TYR398和TYR435之间，形成了很强的分子堆积力。考虑到富电子的芳环基团和氨基与MAO的氨基酸作用对MAO的抑制活性起到关键的作用，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关的胺醇类化合物，所有的化合物都对MAO-A具有潜在的选择性抑制除了化合物41能选择性抑制MAOB且实验证明该化合物可以作为设计选择性的MAOB抑制剂的先导化合物。吲哚化合物作为吡咯类化合物，同样对单胺氧化酶具有抑制作用，像RomanoSilvestrid研究小组就合成了一系列对单胺氧化酶A具有较好选择性且可逆的抑制剂，除了化合物51对MAOB有选择性，其中对MAOA的芳香环包围，且与TRY407和TRY444形成分子堆积作用。六、噻唑类FrancoChimenti研究小组近几年对噻唑类化合物对MAO的抑制活性做了大量的研究，通过体外单胺氧化酶活性检测发现:所有的化合物对MAO的抑制活性均在μmol/L以下且为不可逆性抑制剂，选择性在0.0087~119之间（主要取决于不同的取代基团）。分子对接模拟噻唑化合物时发现化合物与MAOB的TRY398不仅能形成π-π堆积作用，且该类化合物一般都被Phe168,Trp119,Leu167,Leu164,Pro104,Ile316和Ile199所形成的疏水区域包围,同时化合物中的亚胺基极容易与周围的氨基形成氢键。七、噁唑烷酮类托洛沙酮（59）是1985年在法国上市的一类较新的抗抑郁类药物，该药物对MAOA具有很高的选择性。经过进一步的化学修饰得到了化合物60和61，它们对MAOA的选择性比托洛沙酮更高且有效浓度均在nmol/L级。AntonelloMai等也合成一系列的3-（1H-吡咯-1-基）-2-噁唑烷酮类化合物。所有的化合物对MAOA都有选择性抑制，其中（R）-5-甲氧甲基-3-1H-吡咯-1-基）-2-噁唑烷酮对MAOA的抑制活性是托洛沙酮的78倍多，选择性几乎是托洛沙酮的6倍。该类抑制剂与单胺氧化酶作用后在0.1mol/L的磷酸缓冲液中浸泡24h后，酶的活性能恢复到90％以上，说明此类化合物均为可逆性抑制剂。许多像化合物59~62等类似结构的噁唑烷酮都是单胺氧化酶A抑制剂，但是却有不可预料的副作用。八、其他类像喹喔啉就是单胺氧化酶抑制剂的很好的先导化合物，SehamY等对喹喔啉进一步修饰，得到了64等化合物，它们是对MAOA有很好选择性的抑制剂（最高的SI=646153）。毒理学研究发现药剂量在250mg/kg范围内对小鼠均无毒作用，因而可以断定喹喔啉类化合物很有潜力发展为毒副作用较小的单胺氧化酶A的抑制剂。与喹喔啉结构及其相似的喹唑啉（苯并嘧啶环）可能对单胺氧化酶具有很好的抑制作用，目前有很多关于喹唑啉合成方面的报道，但关于其作为单胺氧化酶抑制剂方面的研究还是比较少见。二氮芴类化合物也是对MAOA有选择性的且可逆的抑制剂，当有1-甲基或者7-甲氧基取代时，能使该类化合物对单胺氧化酶A的活性增强几十倍。与二氮芴类化合物结构及其相似的用于缓解抑郁症状的米他扎平。像二氮芴（化合物65）和米他扎平（化合物66）这种结构的抑制剂，目前由于合成上的难度，很少有学者对该类化合的抑制活性作系统的研究。同样也有学者研究了一系列的呋喃和噻吩等衍生物（67~70,结构与苯异丙胺类似），结果发现这些化合物的抑制性都偏向MAOA，且噻唑类要比呋喃类的抑制活性要高，呋喃环上有卤代要比没有取代基的抑制活性还要高。这些性质与苯异丙胺衍生物结构和活性的关系及其相似。从上述不难发现，将已有的抑制剂的苯环用不同的杂环来替换也是合成抑制剂的一种很有效的方法。FrancescoLeonetti等参照沙芬酰胺（化合物71）（一种处在临床Ⅲ期的用于治疗帕金森的药物）结构合成了抑制活性比沙芬酰胺都要高的化合物72,73,74（IC50分别为33nmol/L，43nmol/L和17nmol/L，沙芬酰胺为98nmol/L），但它们的选择性高（SI分别为3455，1967,2941）没有沙芬酰胺的选择性高（SI为5981），同时还发现化合物上苄氧基上不同位置或不同取代