CN105272912A - 具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一类具有巯基喹啉结构的强效酪氨酸酶抑制剂,及其在制备治疗色素沉着性疾病的药物及制备蔬果保鲜剂方面的应用。该类化合物具体包括2-巯基喹啉、4-巯基喹啉、6-巯基喹啉、8-巯基喹啉以及其结构类似及衍生物。体外活性测定发现该类化合物抑制酪氨酸酶的IC50可达纳摩尔级,显示了十分良好的抗氧化及美白作用。

Description

具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂及其应用
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域,具体涉及一类具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂及其应用。
背景技术
色素沉着是指由于某种原因所造成的皮肤呈现不同颜色、不同范围、不同深浅的色素变化。由于其多发于面部,是一类给广大患病人群造成严重困扰和心理负担的疾病。这类色素异常变化多是由于皮肤中黑色素的过量代谢合成所引发的。酪氨酸酶(Tyrosinase,EC1.14.18.1)作为一种多酚氧化酶,广泛分布于人体皮肤中,是黑色素合成过程中的关键代谢酶。开发酪氨酸酶活性定量的新方法和筛选其新型高效抑制剂,已经成为色素沉着性疾病治疗领域的研究热点。
酪氨酸酶是一种含有铜的多酚氧化酶,它广泛存在人体及动、植物、微生物中。酪氨酸酶与人的皮肤衰老、昆虫的伤口愈合和发育有着密切的联系。同时也是蔬菜水果褐变的原因所在。多年来,酪氨酸酶一直受到国内外众多研究者的关注,横跨了医学、生物学、农学、药学等多个研究领域。例如,应用于人体的色素沉积类皮肤疾病、老年痴呆等疾病,同时也在蔬菜的保鲜生物杀虫等方面有着重要的应用。1895年人们发现新鲜的蘑菇在空气中放置时间过长会变为黑色,于是就开始了人们对酪氨酸酶的研究,发现了自然界不同的生命体中存在着的酪氨酸酶,进而发现人体内存在的酪氨酸酶。
人的表皮基层细胞间,分布着黑色素细胞,它含有的酪氨酶可以将酪氨酸氧化成多糖,中间再经过一系列的代谢过程,最后便可生成黑色素。酪氨酸酶作为人体黑色素合成的关键性酶,其来源于胚胎神经末梢细胞,它不但决定黑色素合成的速率,而且是黑色素细胞分化成熟的特征性标志。酪氨酸酶活性增加,和色素合成的量就会增多,反之,如果酪氨酸酶的活性受到抑制,黑色素的合成量就会有明显的减少,酪氨酸酶的活性增强或者功能紊乱会引起众多色素沉积性疾病,当人体酪氨酸酶活性增强时,会引起诸如雀斑、老年斑、黄褐斑等之类的皮肤疾病。与活性增强相对,当人体的酪氨酸酶含量过低时,也会引发人体产生一系列的疾病,如白癜风、色素障碍疾病等。
黑色素的沉积会使皮肤发黑,众多美白产品就应运而生,减少黑色素的量目前大体有两种途径,一种方法是抑制黑色素的生成;另一种方法是把已经生成的黑色素排出体外。就目前的情况看来,第一种方法更有效,是当下的研究重点。从黑色素产生的过程入手,从黑色素生成的过程来看,不难看出抑制了酪氨酸酶或者黑色素产生的相关酶的活性,黑色素的产生量就会减少,所以目前的很多美白产品的作用靶点是酪氨酸酶,抑制了酪氨酸酶的活性也就抑制了黑色素的产生,现有的产品中氢醌、曲酸、并没食子酸、熊果素等都是通过抑制酪氨酸酶达到美白的效果。
此外,大部分的水果和蔬菜的褐变都是由于酶促褐变引起的。酶促褐变有3个重要条件,即多酚类底物、酪氨酸酶和氧。在正常生长条件下,多酚类物质分布在液泡中,而酪氨酸酶则分布在质粒、线粒体等细胞器内膜、细胞膜上及细胞质中,这种区室化分布减少了多酚与酶的接触,避免了正常组织中酶促褐变的发生;而果蔬由于去皮、切割等机械损害、逆境胁迫及衰老、失水等,导致这种区室化分布受到损害,使得多酚类底物与酪氨酸酶相接触,加速了果蔬的褐变过程。若在果蔬的运输、储存过程中,施与酪氨酸酶抑制剂,可以有效减缓褐变过程,起到保鲜的作用。
发明内容
本发明的目的是提供了一类具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂及其应用,该抑制剂可用作制备治疗色素沉着性疾病的药物和作为美白护肤品的功能性添加剂,以及用作蔬果保鲜剂。
本发明提供了具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,具体包括2-巯基喹啉、4-巯基喹啉、6-巯基喹啉、8-巯基喹啉及其结构类似及衍生物,还包括相应的羧酸酯、葡萄糖醛酸酯、前药及生理上可接受的盐的形式;该酪氨酸酶抑制剂类化合物具有巯基喹啉骨架结构,其结构通式如以下式(1)所示:
其中:喹啉环上的2-8位上的R1、R2、R3、R4取代基中至少有一个为-SH,其他位置取代基可以为-OH、-CH3、-OCH3、-CH2CH3、-Ph、-OPh、-OCH2CH3等取代基中的一种。
本发明提供的具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,其酪氨酸酶来源包括马铃薯来源、双孢菇来源、苹果来源和人源。
本发明提供的具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,所述酪氨酸酶抑制剂作为单体成分使用,或药物组合物使用,或以巯基官能团的羧酸酯、葡萄糖醛酸酯、前药及生理上可接受的盐的形式使用。
本发明还提供了所述的酪氨酸酶抑制剂的应用,该酪氨酸酶抑制剂能够通过抑制人体皮肤中表达的酪氨酸酶的活性,减少黑色素的生成,达到美白皮肤的目的,可以用于制备治疗色素沉着性疾病的药物和作为美白护肤品的功能性添加剂。
本发明还提供了所述的酪氨酸酶抑制剂的另一个应用,该酪氨酸酶抑制剂能够明显抑制蔬果中存在的多酚氧化酶(亦称酪氨酸酶)的活性,具有防褐变的功效,提示所述的酪氨酸酶抑制剂成分可以用于制备蔬果保鲜剂。
本发明提供的巯基喹啉类成分在制备治疗色素沉着性疾病的药物和作为美白护肤品的功能性添加剂以及制备蔬果保鲜剂方面的应用,该类成分可作为单体或复方与常用辅料混合后制成剂型使用,也可与其他抗氧剂按不同比例混合后作为组合物使用。
本发明涉及的巯基喹啉类酪氨酸酶抑制剂的优点如下:
1、巯基喹啉的系列衍生物合成简便,成本可控。
2、抑制谱广,所述巯基喹啉类化合物能够显著抑制包括人体来源、马铃薯来源、苹果和双孢菇来源酪氨酸酶的活性。
3、抑制作用强,经体外抑制实验表明,巯基喹啉化合物对酪氨酸酶抑制作用的半数抑制浓度IC50值达到纳摩尔级别,在1mM的浓度下即能够明显减缓马铃薯的氧化变色。
4、安全性高,该类化合物对人体主要脏器无明显毒性,且不会经代谢激活产生活性中间体,不会与生物大分子形成毒性加合物。
在本发明公开前没有发现有关巯基喹啉类化合物在抑制酪氨酸酶方面的应用报道。本发明首次发现巯基喹啉类化合物能显著抑制酪氨酸酶所介导的多巴醌和黑色素的生成速率,且具有明显的剂量-效应依赖关系,表明巯基喹啉类化合物具有十分良好的抗氧化及美白作用,提示其在治疗色素沉着性疾病及防止蔬果褐变方面的潜在应用前景。
附图说明
图1、2-巯基喹啉对酪氨酸酶抑制常数IC 50的考察;
图2、2-巯基喹啉对马铃薯褐变过程的抑制作用;
图3、2-巯基喹啉对酪氨酸酶抑制作用随时间变化情况。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明予以进一步说明,但并不因此而限制本发明。
实施例1:巯基喹啉类系列化合物对酪氨酸酶的抑制活性测定
以左旋多巴的氧化代谢作为探针反应,借助马铃薯来源酪氨酸酶粗酶液体外孵育体系,测定系列巯基喹啉类化合物对酪氨酸酶抑制的IC50,具体实验流程如下:
(1)300微升体外代谢反应体系中,含有pH6.86的磷酸盐缓冲液,马铃薯酪氨酸酶液的蛋白浓度为1.7mg/mL,抑制剂终浓度范围为0.01μM-500μM,于30℃条件下震荡预孵5分钟。
(2)向反应体系中加入底物,其终浓度为1mM,起始反应;于30℃条件下继续反应20分钟。
(3)迅速转移200微升反应液至96孔板中,置于酶标仪上,在492nm下进行吸光度的测定,以OD492nm的大小表示反应体系中左旋多巴代谢产物生成的量,从而反应其中酶的催化活性。
该类化合物对酪氨酸酶呈现出强抑制活性,Lineweaver-Burk及Dixon作图均显示该类化合物是酪氨酸酶的混合性抑制剂。各化合物的半数抑制浓度如表1所示,从中可以看出巯基喹啉类系列化合物对酪氨酸酶有较强的抑制活性,且多数化合物的抑制活性优于曲酸
实施例2:如图1和图2所示,2-巯基喹啉对马铃薯褐变过程的抑制作用:
其实验步骤如下:配置5mM和20mM的曲酸溶液备用。将马铃薯切成大小一致的块状,分别取5mM的曲酸溶液,20mM的曲酸溶液,95%的乙醇溶液和2-巯基喹啉溶液液200μL,均匀的涂抹在切好的马铃薯块上,每隔1h观察一次马铃薯切片的颜色变化并且拍照记录。通过颜色的变化观察2-巯基喹啉对马铃薯酪氨酸酶的抑制能力。结果表明,2-巯基喹啉在1mM浓度时对马铃薯酪氨酸酶介导的褐变过程的抑制作用比5mM的曲酸强,与20mM的曲酸溶液抑制强度相近。
实施例3:2-巯基喹啉和曲酸对酪氨酸酶抑制作用随时间变化
取三个1.5mL离心管,分别加入磷酸盐缓冲液和马铃薯酪氨酸酶粗酶液,然后往第一支离心管中中加入95%的乙醇溶液,第二支中加入浓度为5mM的2-巯基喹啉溶液,第三支中加入浓度为100mM的曲酸,充分混匀,使其在30℃的水浴锅中反应5分钟。然后加入左旋多巴起始反应。迅速将三个样品分别转移到酶标仪的96孔板中,每隔5分钟测一次吸光度,时间为60分钟,记录数据,得到体系的吸光度与反应时间的对应关系如图3所示。结果显示,2-巯基喹啉和曲酸对酪氨酸酶均呈现明显的抑制作用,而2-巯基喹啉在50μM浓度时的抑制作用更是超过了曲酸在1mM时的抑制作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,其特征是:该酪氨酸酶抑制剂类化合物具有巯基喹啉的骨架结构,其结构通式如式(1)所示:
其中:喹啉环上的2-8位上的R1、R2、R3、R4取代基中至少有一个为-SH,其他位置取代基可以为-OH、-CH3、-OCH3、-CH2CH3、-Ph、-OPh、-OCH2CH3等取代基中的一种。
2.根据照权利要求1所述的具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,其特征是:该类抑制剂抑制的酪氨酸酶来源包括马铃薯来源、双孢菇来源、苹果来源和人源。
3.按照权利要求1或2所述的具有巯基喹啉骨架结构的酪氨酸酶抑制剂,其特征是:所述酪氨酸酶抑制剂作为单体成分使用,或药物组合物使用,或以巯基官能团的羧酸酯、葡萄糖醛酸酯、前药及生理上可接受的盐的形式使用。
4.一种权利要求1所述的酪氨酸酶抑制剂的应用,其特征是:该酪氨酸酶抑制剂能够起到美白皮肤和抑制蔬果中存在的多酚氧化酶的活性、具有防褐变的作用。
5.根据照权利要求4所述的酪氨酸酶抑制剂的应用,其特征是:能够通过抑制人体皮肤中表达的酪氨酸酶的活性,减少黑色素的生成,达到美白皮肤的目的。
6.根据照权利要求4所述的酪氨酸酶抑制剂的应用,其特征是:该酪氨酸酶抑制剂可以用于制备治疗色素沉着性疾病的药物和作为美白护肤品的功能性添加剂。
7.按照权利要求4所述的酪氨酸酶抑制剂的应用,其特征是:该酪氨酸酶抑制剂可以用于制备蔬果保鲜剂。
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