Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI TẠ THỊ NGỌC HOAN TỔNG QUAN VỀ CHẤT ứ c CHÊ PROTEASE ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG ĐIỂU TRỊ (KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược SỸ KHOÁ 2001- 2006) Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Rư Nơi thực hiện; Bộ môn Hoá sinh Trường Đại học Dược Hà Nội Thời gian thực hiện: 1/2006- 5/2006 Hà nội, tháng 5 năm 2006 LỜI CẢM ƠN Đ ể CÓ kết quả báo cáo ngày hôm nay, tôi xỉn được bày tỏ lònẹ biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn R ư - Bộ môn Hoá sinh - Đại học Dược Hà Nội, là người thầy trực tiếp dìu dắt, tận tình hướnĩĩ dẫn tồi hoàn thảnh luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong các hộ môn, đặc hiệt là các thầy cô trong Bộ môn Hóa sinh - Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, truyền thụ cho tôi nhữn^ kiến thức vồ CÌUĨÍỊ quý háu tron^ suốt quá trình học tập và làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Thư viện- Trường Đại học Dược Hà Nội, đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tôi trono quá trình tìm tài liệu và các phươnĩ’ tiện hỗ trợ làm luận văn. Tôi vô cùng biết ơn gia đình, hạn hè đã luôn độnẹ viên, qiítp đỡ tôi tron» suốt quá trình học tập cũnẹ như tronẹ cuộc sống. Hà Nội 5/2006 Sinh viên: Tạ Thị Ngọc Hoan MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT ứ c CHẾ PROTEASE 2 1.1. Chất ức chế enzym (Enzym inhibitor- EI) 2 1.1.1 Khái niệm 2 1.1.2. Phân loại chất ức chế enzym 3 1.2 Protease 5 1.2.1. Khái niệm 5 1.2.2. Phân loại protease 6 1.2.3. Đặc điểm một số protease có nguồn gốc động vật 7 1.2.4. Đặc điểm của một số protease có nguồn gốc thực vật 10 1.2.5. Ví dụ về protease có nguồn gốc vi sinh vật 11 1.2.6. Một số ứng dụng của protease trong thực tiễn 12 1.3. Chất ức chế protease (Protease inhibitor-PI) 13 1.3.1. Khái niệm 13 1.3.2. Phân loại chất ức chế protease 13 1.3.3. Cấu trúc và tính chất của chất ức chế protease 15 1.3.4. Cơ chế tác động của chất ức chế protease 16 1.3.5. Một số ứng dụng của chất ức chế protease 18 2 SỬDỤNG CHẤT ứ c CHẾ PROTEASE TRONG ĐlÊU TRỊ 19 2.1. Chất ức chế protease ứng dụng trong điều trị virus 19 2.1.1. Vài nét về virus và thuốc điều trị 19 2.1.2. HIV/AIDS và thuốc điều trị hiện nay 21 2.1.3. Protease inhibitor sử dụng trong điều trị HIV/AIDS 25 2.1.4. PI trong điều trị nhiễm một số virus khác 32 2.2 Chất ức chế protease trong điều trị kí sinh trùng 33 2.2.1. Bệnh sốt rét 33 2.2.2. Bệnh Chagas (Chagas’disease) 36 2.3. Sử dụng chất ức chế protease trong điều trị ung thư 37 2.3.1. Bệnh ung thư và thuốc điều trị . 37 2.3.2. Mối liên quan giữa PI và bệnh ung thư 39 2.3.3. Cơ chế tác dụng chống ung thư của các PI 40 2.3.4. Một số PI sử dụng trong điều trị ung thư 42 2.4. Chất ức chế protease với quá trình đông máu- chảy máu 44 2.4.1 .Những chất ức chế protease sinh lý 44 2.4.2. Bệnh thiếu alpha 2-antiplasmin di truyền (Miyasato) 46 2.4.3.Chất ức chế protease điều trị xuất huyết 47 2.5. Sử dụng chất ức chế protease trong chống viêm 51 3 NHẬN ĐỊNH TỔNG QUÁT VÀ BÀN LUẬN 53 3.1. Về cơ chế tác dụng của chất ức chế protease 53 3.2. Về những lưu ý khi sử dụng PI trong điều trị 55 3.3. Về tác dụng không mong muốn khi sử dụng PI 55 3.4. Lợi ích của việc sử dụng PI trong điều trị 56 3.5. Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu PI 56 3.6. Nguồn gốc của chất ức chế protease 57 3.7. Phương hướng nghiên cứu và ứng dụng PI trong điều trị 57 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 59 4.1. Kết luận 59 4.2. Đề xuất 60 Phụ lục Tài liệu tham khảo CÁC CHỮVIẾT TẲT 908, APV AAT AIDS ARD ATV Boosted PI El FDA H5N1 HAART HCV HIV HIV PR HNE KSTSR KTI LPV MMP PI RT Fosamprenavir Alpha- 1 antitrysin Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (Acquired Immuno Defciency Syndrom) Thuốc kháng retrovirus (Anti Retrovirus Drug) Atazanavir PI đã được tăng cường tác dụng (PI with boost) Chất ức chế enzym (Enzym inhibitor) Cục quản lý Dược và Thực phẩm Mỹ (the US Food and Drug Administration) Virus gây đại dịch cúm ở gia cầm và người Liệu pháp kháng retrovirus cực mạnh (Highly Active Anti Retrovirus Therapy) Virus viêm gan c (Hepatitis c virus) Virus gây hội chứng suy giảm miễn dịch (Human Immunodeficiency Virus) Protease của HIV Eslastase bạch cầu tmng tính của người (Human Neutrophil Eslatase) Ký sinh trùng sốt rét Kunitz trypsin inhibitor Lopinavir Matrix metalloprotease Chất ức chế protease (Protease inhibitor) Enzym sao chép ngược (Reverse transcriptase) RTV SARS TPV TTHĐ TTPƯ Unboosted PI UTI Ritonavir Virus gây viêm đường hô hấp cấp Tipranavir Trung tâm hoạt động Trung tâm phản ứng PI không được tăng cường tác dụng (PI without boost) Urinary trypsin inhibitor ĐẶT VÂN ĐỂ Đến cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, nền khoa học công nghệ của thế giói phát triển rất mạnh mẽ, giao lưu quốc tế được tăng cường trong mọi lĩnh vực, đời sống con người được nâng cao. Công tác y tế, khám chữa bệnh cũng đạt được bước tiến vưọft bậc, nghiên CÚII thành công nhữrm phác đồ điều trị có hiệu CỊLUỈ, đẩy lùi được nhiều dịch bệnh. Song bên cạnh đó, mô hình bệnh tật trên thế giới lại trở nên phức tạp hơn với nhiều loại bệnh mới khó chữa trị, có khả năng lan tràn nhanh, ảnh hưỏfng đến nhiều mặt của xã hội, đe dọa tới sự tồn vong của nhân loại như HIV, cúm H5N1,SARS, Để đảm bảo cho sự phát triển bền vững của toàn cầu, công tác y tế và chăm sóc sức khoẻ là vấn đề hết sức quan trọng. Đặc biệt là việc không ngừng nghiên cún tìm ra các loại thuốc có khả năng điều trị cao, thanh toán được nhiều dịch bệnh, có hiệu quả trong điều trị một số bệnh nan y như HIV, ung thư Nghiên cứu về các hợp chất có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào sinh vật- chất ức chế protease là một trong những hướng nghiên cún đã và đang thu được nhiều thành tụii to lón đáp ứng được mong muốn như trên. Năm 1996, ứng dụng các chất ức chế protease trong điều trị HIV đã giảm tỷ lệ tử vong và kéo dài tuổi thọ cho bệnh nhân. Những thành công này đã thúc đẩy các nhà khoa học trên thế giói không ngừng tìm hiểu, thử nghiệm PI trong điều trị và ngày càng thu được kết quả khả quan, hứa hẹn cho ra đời các loại thuốc mới trong điều trị ung thư, chống viêm, vi sinh vạt gây bệnh Tại Việt Nam, chất ức chế protease gần đây mới được chú ý. Những nghiên cứu ứng dụng PI trong điều trị mới bắt đầu. Vì vậy, tôi tiến hành đề tài “Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị” nhằm: - Thu thập các thông tin, căn cứ đã được nghiên cứu về nguồn gốc, cấu trúc, các tính chất cơ bản và cơ chế tác dụng của chất ức chế protease đã ứng dụng trong điều trị một số bệnh cụ thể. - Phân tích, làm rõ vai trò của PI trong điều trị các bệnh này. Từ đó đề xuất một số uiải pháp nghiên cứu và ứng dụng các PI ở Việt Nam. 1 ĐẠI CƯƠNG VỂ CHẤT ức CHÊ PROTEASE Chất ức chế protease là những chất có khả năng ức chế đặc hiệu enzym protease. 1.1. Chất ức chê enzym (Enzym inhibitor- EI) 1.1.1 Khái niệm Trước đây, chất ức chế enzym ít được quan tâm chú ý, hầu như nó chỉ là một phần nhỏ trong việc nghiên cứu động học enzym. Tuy nhiên, thực tế đã cho thấy có rất nhiều quá trình liên quan đến sự ức chế hoạt động của enzym, đặc biệt là những vấn đề trong nhiễm độc tế bào. Chính vì vậy, EI đã thu hút được nhiều nhà khoa học tham gia nghiên cứu về nó. Từ đó, chất ức chế enzym trở thành một phần riêng biệt liên quan đến nhiều ngành khác, đặc biệt là ngành y tế. Chất ức chế enzym có nguồn gốc tự nhiên hay tổng họfp, tác dụng kìm hãm hoặc làm mất hoạt tính của enzym thông qua hoạt động hoá học. Một sự ức chế theo nghĩa thông thường có thể là ức chế thuận nghịch hoặc không thuận nghịch. ức chế thuận nghịch được biểu hiện bằng sự hoạt động trở lại của enzym khi chất ức chế ở dạng tự do trong máu (việc loại bỏ nhóm ức chế ra khỏi enzym bằng tác động hoá học mặc dù chất ức chế không tự ý phân tách), được mô tả bằng phản ứng cân bằng giữa enzym và chất ức chế, thông qua hằng số cân bằng của phản ứng thể hiện sự thuận nghịch của ái lực giữa enzym và chất ức chế. Loại ức chế này thể hiện mức độ phụ thuộc của chất ức chế vào trung tâm ức chế, không phụ thuộc vào thời gian và đạt đến một sự ức chế bền vững. Ngược lại, ức chế không thuận nghịch không có chiều hướnơ cân bằng và không có sự tác động trở lại trong máu (tất cả những cố gắng loại bỏ nhóm ức chế bằng cách này hay cách khác đều không thành công), được mô tả bằng sự tiến triển theo thời gian, cuối cùng là sự ức chế hoàn toàn ngay cả khi nồng độ chất ức chế rất loãng. Tác dụng của chất ức chế không được thể hiện bằng hằng số cân bằng mà thông qua vận tốc cân bằng[44], 1.1.2. Phản loại chất ức ch ếenzym "^Dựa vào cơ chếtcic dụng của chcít ức chế - ưc chế cạnh tranh (Competitive inhibitors) Chất ức chế cạnh tranh là những chất kết hợp với enzym ngăn chặn enzym kết hợp với cơ chất. Thông thường, chất ức chế cạnh tranh là những chất tương tự không chuyển hoá được hoặc là dẫn chất của cơ chất. Chất ức chế có cấu trúc giống như cơ chất nên nó có thể kết hợp với enzym ở vị trí trung tâm hoạt động của enzym làm cho cơ chất không thể gắn vào trung tâm hoạt động được. Do vậy, sẽ làm cho tốc độ xúc tác của enzym giảm đi. Ví dụ: Leupeptin ức chế cạnh tranh với serin. Trong một số trưòỉng hợp, chất ức chế được sản sinh ra không liên quan đến cấu trúc của cơ chất, thưcmg là sản phẩm cuối hay gần cuối của quá trình chuyển hoá tác động lên một men hay một phản ứng nhánh của quá trình chuyển hoá. Hiện tượng này gọi là ức chế ngược “feedback”. Chất kìm hãm “hiệu ứng” hay điều hoà kết hợp với enzym ở một vị trí có thể khác so với vị trí xúc tác của cơ chế gây ra sự thay đổi hình dạng enzym như cấu trúc bậc 3 hay bậc 4 dẫn đến làm giảm ái lực đối vói cơ chất. Dựa trên những nghiên CÚII về động học enzym, chúng ta thấy được rằng tốc độ và mức kìm hãm của phản ứng xúc tác bằng enzym trong sự có mặt của chất ức chế cạnh tranh phụ thuộc vào nồng độ cơ chất, chất ức chế; liên quan đến ái lực của cơ chất(S) và chất kìm hãm đối với enzym(E). Trong sự có mặt của chất kìm hãm(I), tốc độ lớn nhất của phản ứng không thay đổi khi nồng độ cơ chất rất cao yêu cầu cần đạt đến tốc độ của phản ứng. Quá trình ức chế cạnh tranh có thể được biểu diễn như sau: Ks Kp E + S ^ E S ^ e + p + ỊịK, EI - ức chế không cạnh tranh (Non- competitive inhibitors) Úc chế không cạnh tranh là sự ức chế thể hiện qua sự liên kết chất ức chế với enzym tự do hay phức họfp enzym và cơ chất. Thông thường, chất ức chế không cạnh tranh thường kết hợp với enzym ngoài vị trí xúc tác của trung tâm hoạt động, mức độ kìm hãm không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. Tốc độ phản ứng của enzym ở bất kì nồng độ cơ chất nào trong sự có mặt của chất ức chế tỷ lệ với nồng độ của enzym mà nó không gắn với chất ức chế, mức độ kìm hãm chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất ức chế và Ki (hằng số cân bằng của chất ức chế và enzym)[4 . Quá trình ức chế kliông cạnh tranh được biểu diễn như sau: E + s ES-> E + p + + I I if, ị|K, EI + s ESI - Loại kết hợp của hai ức chê': một ức chế có thể tác động trên cả vận tốc, và hằng số cân bằng, là sự kết hợp của cả tác động cạnh tranh và không cạnh tranh [44 . * Dưa vào nhóm E hi ức chế 4 [...]... nền của protease, các nhà khoa học cũng đã hình thành nên rất nhiều cấu trúc chất ức chế protease ứng dụng trong thực tế phác đồ điều trị [10] 1.3.2 Phán loại chất ức ch protease a.Dựa vào nguồn gốc của chất ức chế protease - Chất ức chế Protease tổng hợp như FOY- 305[48], các chất tương tự pepstatin[58], - Chất ức chế Protease có nguồn gốc động vật như aprotinin, hirustasin, - Chất ức chế Protease. .. sốc của chất ức chế: - Chất ức chế từ động vật - Chất ức chế từ thực vật - Chất ức chế từ vi sinh vật - Chcít ức chế từ nấm men - Chát ức chế nhân tạo Nẹầy nay, những chất ức chế enzym đang được phát triển rộng rãi Các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu tìm ra những ưu việt và hạn chế của nó để ứng dụng vào thực tế Trong đó, chất ức chế protease cũng giành được nhiều sự quan tâm đặc biệt trong lĩnh... thể[54] Chất ức chế protease tác dụng theo hai cách sau [10]: - ức chế (khoá) hoạt động của các protease bởi phản ứng tương tác protein- protein - Hoạt động như một chất ức chế cạnh tranh với cơ chất vào tmng tâm hoạt động của các protease Quá trình ức chế protease của các chất ức chế cũng chính là sự tương tác giữa enzym và chất ức chế theo một cơ chế phổ biến- cơ chế chuẩn giốnc cơ chất Chất ức chế (I)... nghiên cứu ức chế 15 tự nhiên của cysteine (cystatine) Trong khi đó, những hiểu biết về chất ức chế cả aspatyl và métallo đều rất hạn chế Vì vậy, nghiên cứu chất ức chế protease vẫn còn nhiều vấn đề cần được quan tâm tìm hiểu, đặc biệt đối với chất ức chế aspartyl protease và metalloprotease[57 Ị 1.3.4 Cơ chế tác động của chất ức chê protease Tất cả các chất ức chế protease đều hoạt động theo cơ chế gần... Aspartic Aspartic protease Proteases) 1.2.6 Một số ứng dụng của protease trong thực tiễn Nghiên cứu protease là rất cần thiết, đặc biệt trong lĩnh vực y, dược và có rất nhiều ứng dụng trong thực tế: - Trực tiếp sử dụng protease trong các chế phẩm thuốc điều trị - Dùng protease là chất trung gian để nghiên cứu, phát hiện các chất ức chế protease Nsoài ra, protease còn được ứng dụng trong các lĩnh V khác... sử dụng liệu pháp điều trị rất phức tạp, gây nhiều khó khăn cho bệnh nhân trong sinh hoạt và chế độ ăn[6J[12J[52] 24 2.1.3 Protease inhibitor sử dụng trong điều trị HIV/AIDS Chất ức chế protease là một nhóm thuộc những thuốc kháng retrovirus, được phát triển thứ hai sau nhóm ức chế enzym sao chép ngược[52] * Lọi ích của chất ức ch protease Cho đến năm 1995, các bác sỹ điều trị vẫn chỉ có thuốc ức chế. .. những protease virus và vai trò của nó trong vòng đời của virus, các nhà khoa học đã tìm ra được cấu trúc cơ 31 sở của chất ức chế protease đặc hiệu với từng protease Hình 2.1 RNA của HIV virus Thành công này cho phép hình thành nên những phác đồ điều trị virus có sự tham gia của chất ức chế protease Trong đó, PI sử dụng trong phác đồ điều trị HIV/AIDS là một ví dụ điển hình về tác dụng trong điều trị. ..- Chất ức chế enzym thuỷ phân (Hydrolase inhibitor): như chất ức chế protease, chất ức chế glycosidase, - Chất ức c h ế enzym vận chuyển nhóm (Transferase inhibitor) - Chất ức chếem ym oxy hoá khử (Oxydoreductase inhibitor) - Chất ức chếem ym phân cắt (Lyase inhibitor) - Chổít ức c h ế enzym đồn^phán (Isomerase inhibitor) - Chất ức c h ế enzym tổn^ hợp (Ligase inhibitor) * Dưa vào nsuồn sốc của chất. .. đất nước 18 2 SỬ DỤNG CHẤT ức CHÊ PROTEASE TRONG ĐlỂư TRỊ Ngày nay, chất ức chế protease được nghiên cím nsày càng nhiều và nó cũng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Các nhà khoa học đã nghiên cúii tìm ra cấu trúc vai trò của protease đối với sự phát triển của vi sinh vật, qua đó tổng hợp ra các PI đặc hiệu ức chế sự nhân lên của vi sinh vật Họ đã thành công với phác đồ điều trị virus, đặc... 1.3 C h ất ức ch ếp ro tea se (Protease ỉnhibitor-PI) 1.3.1 K hái niệm Chất ức chế protease những chất có tác dụng ức chế hoạt động của protease ở những mức độ khác nhau Chất ức chế protease trong tự nhiên được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1894 bởi Fermi và Pernossi khi hai nhà khoa học này phát hiện hoạt tính chống trypsin trong huyết thanh người Đến nay, các PI đã được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên . động của chất ức chế protease 16 1.3.5. Một số ứng dụng của chất ức chế protease 18 2 SỬDỤNG CHẤT ứ c CHẾ PROTEASE TRONG ĐlÊU TRỊ 19 2.1. Chất ức chế protease ứng dụng trong điều trị virus. cấu trúc chất ức chế protease ứng dụng trong thực tế phác đồ điều trị [10]. 1.3.2. Phán loại chất ức ch protease a.Dựa vào nguồn gốc của chất ức chế protease - Chất ức chế Protease tổng hợp. protease gần đây mới được chú ý. Những nghiên cứu ứng dụng PI trong điều trị mới bắt đầu. Vì vậy, tôi tiến hành đề tài Tổng quan về chất ức chế protease được ứng dụng trong điều trị nhằm: - Thu