酶抑制劑專題知識講座

一、基本概念

酶抑制劑（enzymeinhibitor）是指特異性作用于酶的某些基團(tuán)，降低酶的活性甚至使酶完全喪失活性的物質(zhì)。是很多外來化合物產(chǎn)生毒作用的機(jī)理。由于抑制特定酶的活性可以殺死病原體或校正新陳代謝的不平衡，許多相關(guān)藥物就是酶抑制劑。一些酶抑制劑還被用作除草劑或農(nóng)藥。并非所有能和酶結(jié)合的分子都是酶抑制劑，1/5/20251酶抑制劑的概念是日本科學(xué)家梅澤濱夫提出的，這是他發(fā)現(xiàn)新抗生素后的另一項重大貢獻(xiàn)。酶的抑制劑及其抑制作用對生物體很重要，機(jī)體往往只要有一種酶被抑制就會代謝不正常，以致表現(xiàn)病態(tài)，嚴(yán)重時甚至使機(jī)體休克死亡。有不少酶的抑制劑以用于殺蟲，滅菌和臨床治病。因此研究酶的抑制作用，既有理論意義，又有重要的應(yīng)用價值。它的研究已成為酶工程的一個重要分支。其研究成果在工業(yè)生產(chǎn)上是代謝調(diào)控提高發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量的有效措施之一，同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，醫(yī)藥設(shè)計及軍事領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛。其前景非常廣闊。1/5/20252

酶抑制劑的種類很多，一些對生物有劇毒的物質(zhì)，大都是酶的抑制劑，如氰化物抑制細(xì)胞色素氧化酶的活性，有機(jī)磷農(nóng)藥抑制膽堿酯酶。日常生活中接觸到的砷化物，一氧化碳，硫化氫，生物堿，麻醉劑等都屬于酶的抑制劑。另外某些動物組織（如胰臟，肺）和某些植物（大豆等）種子都能產(chǎn)生胰蛋白酶抑制劑，蛔蟲等寄生蟲能產(chǎn)生抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶的抑制劑，從而使它在動物和人體內(nèi)不會被消化1/5/20253酶抑制劑的分類一，按抑制劑的化學(xué)性質(zhì)分類1.無機(jī)化合物類此類物質(zhì)對脲酶有明顯的抑制作用。如重金屬鹽類。還有一些化合物如硼酸鹽，氯化物，氟化物，磷酸鹽等具有抑制脲酶的作用。2.有機(jī)化合物類如異位酸類化合物，包括異丁酸，異戊酸，異己酸等支鏈脂肪酸，它們有抑制脲酶活性的共同結(jié)構(gòu)特點，都有一個供氫基團(tuán)；還包括尿素衍生物，羥胺，多聚甲醛，醌，雜環(huán)硫醇等；脲酶單克隆抗體對脲酶具有抑制作用，新近研究赭曲霉素具有脲酶抑制作用

1/5/20254二，按抑制劑的類型分類按照酶所催化反應(yīng)的類型，可分為氧化還原酶抑制劑，轉(zhuǎn)移酶抑制劑，水解酶抑制劑，裂解酶抑制劑，異構(gòu)酶抑制劑和合成酶抑制劑六大類三，按對疾病治療作用分類這種分類很多，一般有：降血脂作用的酶抑制劑，抗血栓作用的酶抑制劑，抗腫瘤作用的酶抑制劑，HIV復(fù)制的酶抑制劑，抗炎癥的酶抑制劑和其他酶抑制劑。1/5/20255四，按與酶作用機(jī)制分類1.不可逆抑制作用這類抑制劑與酶的某些基團(tuán)以共價的方式結(jié)合，一經(jīng)結(jié)合后就很難自發(fā)分解，不能用透析或超濾等物理方法解除抑制而使酶恢復(fù)活性。它的抑制程度隨著抑制劑的濃度以及抑制時間的增強(qiáng)而增強(qiáng)。這類抑制劑又可分為非專一性不可逆抑制和專一性不可逆抑制兩類，屬于前一類的有碘乙酸，二四二硝基氟苯，酸酐，磺酰氯等。這類抑制劑主要作用于酶分子上的不同基團(tuán)或作用于幾類不同的酶。屬于后一類的抑制劑通常只作用于酶蛋白分子中的一種氨基酸側(cè)鏈或僅作用于一類酶，例如，二異丙基氟磷酸（DPP）和有機(jī)磷化合物專一作用于絲氨酸的羥基，是膽堿酯酶的不可逆抑制劑，含汞，含砷的有機(jī)物是含巰基酶的不可逆抑制劑。1/5/202562.可逆抑制作用這類抑制劑與酶的結(jié)合是可逆的，結(jié)合后可以用透析，超濾等簡單的物理學(xué)方法去除抑制劑使酶全部恢復(fù)活性。這種結(jié)合往往是非共價鍵的結(jié)合，這類抑制劑與酶分子的結(jié)合部位可以是酶的活性中心，又可以是酶的非活性中心。由于這類抑制劑與游離態(tài)酶之間存在著平衡關(guān)系，因此它的抑制程度是由酶和抑制劑之間的親和力的大小，抑制劑的濃度以及底物濃度所決定的，與作用時間無關(guān)。該抑制作用又可分為競爭性抑制和非競爭性抑制。競爭性抑制是抑制劑爭奪底物與酶結(jié)合，增加底物濃度可使抑制減弱，如丙二酸抑制琥珀酸脫氫酶；非競爭性抑制則相反，如氰化物能與細(xì)胞色素氧化酶的Fe3+結(jié)合成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶，使之喪失傳遞電子的能力，引起內(nèi)窒息。1/5/20257三、酶抑制劑的作用

作用于或影響酶的活性中心或必需基團(tuán)，導(dǎo)致酶活性下降或喪失而降低酶促反應(yīng)速率的物質(zhì)，可分為可逆抑制劑和不可逆抑制劑。對酶有一定的選擇性，只能對某一類或幾類酶起抑制作用。如一價陰離子（X—、NCO—、NCS—、CN—、CH3COO—等），磺胺，草酸鹽，苯胺，咪唑，喹啉羧酸，吡啶羧酸鹽等都是天然碳酸酐酶抑制劑。抑制劑進(jìn)入酶活性部位并且改變金屬離子的配位層。利用抑制劑作為酶的修飾劑，可獲得有關(guān)活性部位結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理等信息。1/5/20258四、酶抑制劑的來源

目前，酶抑制劑主要來源于植物、微生物和化學(xué)合成。微生物產(chǎn)生酶抑制劑是來源于微生物的初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物，研究最多的是放線菌，也是產(chǎn)生微生物藥物最多的類群，其中最重要的是鏈霉菌屬（streptomyces）；細(xì)菌、真菌也是酶抑制劑的重要藥源微生物。除了傳統(tǒng)的藥源菌篩選分離外，研究人員的注意力更集中到了各種新的微生物類群中，如海洋微生物、極端微生物。自然界植物種類豐富，但僅有不到10%被測定過某種生物活性，從植物中篩選酶抑制劑存在巨大的潛力，在未來相當(dāng)長時間內(nèi)仍是酶抑制劑新藥的主要來源。1/5/20259

具代表性的酶抑制劑β-內(nèi)酰胺酶抑制劑青霉素和頭孢霉素等β-內(nèi)酰胺類抗生素的發(fā)現(xiàn)與使用為人類抵抗細(xì)菌感染做出了巨大的貢獻(xiàn)，挽救了無數(shù)人的生命。但在長期的使用中，細(xì)菌逐漸對其產(chǎn)生了抗藥性特別是β-內(nèi)酰胺酶，能夠破壞抗生素中的內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)使用效果不理想的現(xiàn)象。

β-內(nèi)酰胺酶抑制劑是一類β-內(nèi)酰胺類藥物，可與β-內(nèi)酰胺酶發(fā)生牢固的結(jié)合而使酶失活，和其他抗生素聯(lián)用可增強(qiáng)其抗菌活性，減少其用量。1/5/202510HMG-CoA還原酶抑制劑即羥甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑（hydroxymethylglutarylcoenzymeinhibitor）肝細(xì)胞合成膽固醇過程中的限速酶，作用是催化生成甲羥戊酸，抑制HMG-CoA還原酶能阻礙膽固醇合成。是近年來上市的一類新型降血脂藥物，這類藥物通過抑制HMG-COA還原酶而阻斷或減少體內(nèi)膽固醇的合成，用此類藥物治療高血脂病時同時可降低冠心病和心肌梗死的發(fā)病率和死亡率，這類藥物的發(fā)現(xiàn)，是長期以來尋找降血脂藥物研究的一個突破性進(jìn)展。1/5/202511人類免疫缺陷病毒（HIV）復(fù)制抑制劑HIV病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，它攻擊人的免疫系統(tǒng)，引起獲得性免疫缺陷綜合癥，即艾滋病。HIV自身能產(chǎn)生三種酶：逆轉(zhuǎn)錄酶，蛋白酶和整合酶，以幫助HIV病毒突破人體內(nèi)的免疫防線。故HIV復(fù)制抑制劑有三種：

1.逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（RTI）

HIV-RNA進(jìn)入靶細(xì)胞后，首先需要在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下轉(zhuǎn)化為DNA。逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑能夠抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的活性，亦可阻斷HIV生命周期的早期階段，以達(dá)到降低病毒復(fù)制的目的。1/5/2025122.蛋白酶抑制劑蛋白酶抑制劑通過與艾滋病毒蛋白酶的活性部位結(jié)合而抑制其活性，阻止病毒感染期間活性部位激活的艾滋病毒蛋白質(zhì)合成。病毒不能合成必需的小分子蛋白，就不能順利完成病毒裝配，因此阻斷了病毒在細(xì)胞間的傳播。抑制劑必須能夠在蛋白酶立體結(jié)構(gòu)內(nèi)特定位點與蛋白酶結(jié)合，否則抑制劑就不能發(fā)揮作用。由于抑制劑具有特異性，某一特定的抑制劑不能作用于所用的酶類，而是僅作用于某一種或某一類酶類1/5/2025133.整合酶抑制劑整合酶在人體中不存在，只有HIV病毒才產(chǎn)生，整合酶抑制劑是全新的艾滋病治療藥物，可能成為抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療中有重要意義的突破，HIV復(fù)制需要的三種酶，目前有藥物能夠抑制前兩種酶，即逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶，但至今還沒有批準(zhǔn)通過的抑制整合酶的藥物。

目前國際上治療艾滋病的藥物共17種，尚未有治療艾滋的特效藥，高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法，逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑法及蛋白酶抑制劑的聯(lián)合治療，是目前治療中的基本治療，其他均為輔助治療，如免疫增強(qiáng)劑及中草藥等。1/5/202514醫(yī)藥制劑分類按作用分為三類：（1）可逆的競爭性抑制劑，如鄰氯西林、雙氯西林等；（2）不可逆的競爭性抑制劑，既與β-內(nèi)酰胺競爭酶的活性部位，又與酶發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，使酶失去活性，如棒酸、舒巴坦、他唑巴坦等；（3）非競爭性抑制劑，不與β-內(nèi)酰胺競爭酶的催化活性部位，而在遠(yuǎn)離此部位的適當(dāng)部位與酶結(jié)合，使酶變態(tài)而喪失作用，如甲氧西林等。1/5/202515不可逆的競爭性抑制劑已用于臨床的品種包括:舒巴坦（sulbactam）克拉維酸（clavulanicacid）他唑巴坦（tazobactam）都屬于不可逆的自殺性β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。

1/5/202516克拉維酸（又名棒酸，屬于氧青霉烷類）

青霉素類1/5/202517結(jié)構(gòu)特點

克拉維酸是鏈霉菌的代謝產(chǎn)物，為β-內(nèi)酰胺酶的有效抑制劑，具有抗革蘭氏陽性菌和陰性菌的活性。

結(jié)構(gòu)中含有β-內(nèi)酰胺環(huán)，與青霉素類及頭孢菌素類的區(qū)別在于其硫原子為氧原子所替代?？死S酸是各種青霉素酶型的強(qiáng)力和不可逆抑制劑，不論在體外還是體內(nèi)都能抑制耐藥的革蘭陽性菌和陰性菌，特別是金黃色葡萄球菌、肺炎球菌和奇異變形桿菌所產(chǎn)生的酶。1/5/202518抗菌特點

克拉維酸為廣譜β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，本身僅有微弱的抗菌活性，但卻是很多β-內(nèi)酰胺酶的強(qiáng)力抑制劑，能增強(qiáng)青霉素類及頭孢菌素類對許多產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶微生物的抗菌活性，減少這些藥物的劑量。

不良反應(yīng)：克拉維酸毒性小，臨床應(yīng)用副反應(yīng)小。對青霉素等過敏者不宜應(yīng)用。

常用的復(fù)方制劑

注射用阿莫西林鈉克拉維酸鉀

注射用替卡西林鈉克拉維酸鉀

1/5/202519舒巴坦

屬于半合成青霉烷砜類，是用于臨床的第二種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。舒巴坦與克拉維酸的抑酶譜相似，但抑酶作用稍弱，抗菌活性略強(qiáng)。1/5/202520藥理作用

不可逆的、競爭性β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，通過競爭β-內(nèi)酰胺酶的活性部位而發(fā)揮抑酶作用。由于舒巴坦抑酶作用隨時間延長而增強(qiáng)，所以也被稱為進(jìn)行性抑制劑。臨床應(yīng)用：

單獨應(yīng)用對淋球菌和腦膜炎球菌的周圍感染有效不良反應(yīng)：

可能引起過敏反應(yīng)：皮疹,藥熱,面部潮紅或蒼白,氣喘,心悸,胸悶,腹痛,過敏性休克.1/5/202521注意事項(1)交叉過敏反應(yīng)：舒巴坦禁用于對青霉類抗生素過敏者。(2)舒巴坦可透過胎盤到達(dá)胎兒，母乳中亦含有本品，對于孕婦及哺乳期婦女應(yīng)慎用。(3)腎功能減退病人應(yīng)用本品時須適當(dāng)減量。(4)單核細(xì)胞增多癥患者應(yīng)用本品時皮疹發(fā)生率較高，本品一般不用于此病患者。1/5/202522他唑巴坦舒巴坦衍生物，自身只有弱的抗菌活性，但抑酶譜廣，能抑制革蘭陰性菌產(chǎn)生的各種質(zhì)粒介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺酶，對染色體介導(dǎo)的Ⅰ型酶也有效。1/5/202523藥物相互作用丙磺舒：與本品聯(lián)合應(yīng)用，可以使用他唑巴坦半衰期延長。

本品不得與含碳酸氫鈉的溶液混合，不得加入血制品及水解蛋白液。不良反應(yīng)

皮膚反應(yīng)：如皮疹、瘙癢等。

消化道反應(yīng)：如腹瀉、惡心、嘔吐等。

局部反應(yīng)：注射部位刺激反應(yīng)、疼痛、靜脈炎