青蒿素及其衍生物的抗病毒機(jī)制

張鋒 姜慧芬

1杭州醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院310013；2中國科學(xué)院腫瘤與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，中國科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，浙江省腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科，杭州310022

青蒿素是我國屠呦呦及其團(tuán)隊(duì)在1971年從中藥青蒿中提取分離得到一種具有過氧橋化學(xué)結(jié)構(gòu)的倍半萜內(nèi)酯類化合物，作為抗瘧疾藥被WHO極力推薦[1]。此后，基于青蒿素又開發(fā)出了多種衍生物，如雙氫青蒿、青蒿琥酯、蒿甲醚等。隨著青蒿素及其衍生物在全世界廣泛應(yīng)用，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，這類化合物在體外和體內(nèi)顯示出對除瘧疾以外的其他疾?。òú《静?、癌癥和免疫性疾病等）的強(qiáng)大活性[2]。近年來，對青蒿素及其衍生物抗病毒的活性研究已成為熱點(diǎn)，現(xiàn)綜述如下。

一、抗人巨細(xì)胞病毒（HCMV）作用

2002年，Efferth[3]首次報(bào)道了青蒿琥酯體內(nèi)外抗HCMV作用，他發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯能抑制對更昔洛韋耐藥的HCMV復(fù)制。該結(jié)果也在后續(xù)研究中得以證實(shí)，不同的青蒿素衍生物均能抗HCMV活性：青蒿琥酯和蒿甲醚的50%抑制濃度（IC50）值甚至低于臨床常用的抗病毒藥；青蒿琥酯與馬里巴韋、西多福韋或膦甲酸的組合可以增強(qiáng)抗HCMV協(xié)同活性；對更昔洛韋耐藥的HCMV病毒株對青蒿素類化合物敏感；青蒿素類化合物分次應(yīng)用比單次抑制HCMV活性增加，而且不會(huì)產(chǎn)生耐藥性[4]。青蒿素及其衍生物除了抗HCMV活性外，對其他亞科皰疹病毒也具有廣泛的活性，例如EB病毒、單純皰疹病毒和人類皰疹病毒6A均對青蒿琥酯敏感[3]。青蒿素及其衍生物主要的抗病毒機(jī)理可能是藥物抑制病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和Sp-1的活化，下調(diào)了上游激酶PI3K的磷酸化[5]。

二、抗HBV作用

Romero等[6]對青蒿素及青蒿琥酯等19種藥物研究發(fā)現(xiàn)，青蒿素尤其是青蒿琥酯在不影響宿主細(xì)胞活力的濃度下，對傳染HepG2 2.2.15細(xì)胞產(chǎn)生的HBV有強(qiáng)效抑制作用，抑制HBsAg和HBV DNA的分泌。Efferth[3]的研究也發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯顯現(xiàn)出強(qiáng)大的抗HBV活性，青蒿琥酯抑制HBsAg分泌的IC50為2.3μmol/L，抑制HBV DNA的IC50為0.5μmol/L。青蒿琥酯與拉米夫定兩者聯(lián)合治療，可以增強(qiáng)拉米夫定的治療效力，發(fā)揮協(xié)同作用，同時(shí)還可以減少拉米夫定耐藥性。青蒿素及其衍生物的抗HBV活性主要作用于病毒復(fù)制周期的早期，可能是通過直接作用于即刻早期蛋白或干擾早期蛋白復(fù)制，或是與受感染細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合來降低即刻早期蛋白或早期蛋白的表達(dá)，從而起到抑制病毒的作用[7]。最近有研究揭示了氧化還原反應(yīng)和各種病毒感染之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，而青蒿素及其衍生物的過氧橋結(jié)構(gòu)裂解后可產(chǎn)生大量的自由基，氧自由基在不影響宿主細(xì)胞代謝的條件下可以負(fù)調(diào)節(jié)HBV在肝細(xì)胞中的復(fù)制，也能破壞細(xì)胞膜及一些烷基化的蛋白質(zhì)，如HBV的X蛋白[8]。

三、抗HIV作用

研究發(fā)現(xiàn)，一些瘧疾患者偶爾感染了HIV，在常用青蒿湯治療時(shí)發(fā)現(xiàn)其HIV癥狀改善，據(jù)此推測青蒿素可能發(fā)揮抗HIV活性[9]。Ma等[10]發(fā)現(xiàn)10-正丁基脫羰青蒿素抗HIV-1的EC50和IC50分別為4.7和1.3μmol/L，表現(xiàn)出很好的抗HIV-1活性，說明青蒿素倍半萜結(jié)構(gòu)中羰基修飾和衍化對抗HIV-1活性有一定幫助。Kiang等[11]報(bào)道青蒿素的甲醇提取物能抑制HIV-1蛋白酶活性。D'Alessandro等[12]合成了一系列具有三噁烷結(jié)構(gòu)的青蒿素衍生物，并對其進(jìn)行了體外抗HIV-1研究，發(fā)現(xiàn)青蒿素分子由于存在獨(dú)特的過氧橋結(jié)構(gòu)，顯示弱的抗HIV-1活性，EC50和IC50分別為100和10μmol/L；進(jìn)一步研究其半合成衍生物，發(fā)現(xiàn)10-乙氧基脫羰青蒿素和高脫碳青蒿素具有中等程度的抗HIV-1活性，約為青蒿素的2~3倍。Jana等[13]合成了6種二氫青蒿素的三唑衍生物，發(fā)現(xiàn)其中3種顯示了較好的抗HIV活性，IC50為1.34~2.65μmol/L。到目前為止，研究數(shù)據(jù)尚不支持先導(dǎo)化合物青蒿素在控制HIV感染中的主要作用，但是其新型衍生物提供了很好的選擇。

四、抗新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）作用

SARS-CoV-2是一類具有包膜的單股RNA病毒。Nair等[14-15]報(bào)道了青蒿提取物能抑制SARS-CoV-2及其英國和南非兩個(gè)變異株的體外復(fù)制，IC50值為0.1~8.7μmol/L。Cao等[16-19]也分別報(bào)道青蒿素、青蒿琥酯抗SARS-CoV-2的IC50值＜30μmol/L，雙氫青蒿素的IC50值為1~10μmol/L。Li等[20]將41例確診為新型冠狀病毒肺炎的患者分為兩組，實(shí)驗(yàn)組（23例）接受了青蒿素-哌喹（AP）聯(lián)合治療7 d，在治療第21天核酸檢測陰性，核酸轉(zhuǎn)陰率是對照組的2倍（100%vs55.6%）。Alazmi和Motwalli[21]采用計(jì)算機(jī)方法研究青蒿素及其衍生物抗SARS-CoV-2機(jī)制，認(rèn)為其可能物理結(jié)合SARS-CoV-2外層的囊膜上較為保守的結(jié)構(gòu)蛋白：表面刺突蛋白（S蛋白），包膜蛋白（E蛋白）和膜蛋白（M蛋白），阻止SARS-CoV-2與宿主ACE2受體結(jié)合并感染宿主細(xì)胞。Sehailia等[22-24]基于計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)從多靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)出發(fā)系統(tǒng)探索青蒿素及其衍生物抗毒分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其能垂直嵌入ACE2受體與SARSCoV-2 S蛋白的結(jié)合區(qū)域內(nèi)，與結(jié)合區(qū)域內(nèi)的氨基酸殘基產(chǎn)生相互作用，干擾ACE2受體和S蛋白殘基形成穩(wěn)定的疏水性界面，阻斷病毒侵入機(jī)體的可能。Uckun等[25]發(fā)現(xiàn)青蒿素及其衍生物具有溶酶體蛋白酶抑制功能，能抑制宿主細(xì)胞蛋白酶水解S蛋白，防止病毒囊膜與細(xì)胞膜融合，阻止病毒的核糖核酸進(jìn)入細(xì)胞。目前針對青蒿素其衍生物抗SARS-CoV-2的研究還在不斷進(jìn)展中，有望開創(chuàng)“老藥新用”系統(tǒng)研發(fā)的典范。

五、其他抗病毒作用

HPV是一種無包膜、嗜上皮性的DNA病毒，能引起人體皮膚黏膜的鱗狀上皮增殖，高危型HPV還可誘發(fā)癌癥。Disbrow等[26]分析了青蒿素、青蒿琥酯和雙氫青蒿素對HPV16型E6、E7基因轉(zhuǎn)化的上皮細(xì)胞的活性，發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯和雙氫青蒿素可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，影響HPV16型E6、E7的表達(dá)；用雙氫青蒿素對受HPV感染犬的口腔黏膜進(jìn)行局部治療，產(chǎn)生針對病毒L1衣殼蛋白的抗體，推測雙氫青蒿素可能具有抗HPV作用。Mondal和Chatterji[27]也研究了青蒿素對HPV的作用，發(fā)現(xiàn)青蒿素下調(diào)了感染的ME-180宮頸癌細(xì)胞中HPV39編碼的E6和E7蛋白的表達(dá)，表明青蒿素對HPV作用可能是由病毒E6和E7蛋白的下調(diào)引起的。

Obeid等[28]報(bào)道青蒿琥酯能抑制HCV復(fù)制，并呈劑量及時(shí)間依賴關(guān)系：青蒿琥酯抗HCV作用弱于重組人IFN-α2b，優(yōu)于利巴韋林，且與IFN具有協(xié)同抗病毒作用。Dai等[29]發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯通過抑制HCV復(fù)制5'UTR，抑制非結(jié)構(gòu)蛋白5A（NS5A）的表達(dá)，其抗HCV的作用與劑量呈正相關(guān)性。已有研究證明青蒿素和青蒿琥酯通過調(diào)節(jié)氯高鐵血紅素及活性氧的釋放來抑制HCV復(fù)制的活性[30]。

腸道病毒屬于小核糖核酸病毒科，其基因組為單股正鏈RNA。2004年，馬培林等[31]報(bào)道了青蒿素體外抗柯薩奇病毒B3型（CVB3）的作用，青蒿素可不同程度地阻斷病毒吸附和抑制病毒復(fù)制，明顯抑制CVB3核酸復(fù)制與蛋白表達(dá)，但未發(fā)現(xiàn)有直接滅活病毒的作用。

狂犬病病毒（RABV）屬于彈狀病毒科，是引起狂犬病的病原體。Luo等[32]首次報(bào)道0.1μmol/L濃度的青蒿琥酯和雙氫青蒿素的能抑制RABV復(fù)制。受RABV攻擊的小鼠在攻擊后的第2和3天，小鼠肌肉注射青蒿琥酯或雙氫青蒿素（5 mg/kg），與對照組比較能顯著提高小鼠的存活率，他們還發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯和雙氫青蒿素通過抑制RABV基因組RNA合成和病毒基因轉(zhuǎn)錄，實(shí)現(xiàn)抗病毒作用。

六、展望

青蒿素及其衍生物的抗病毒生物活性是近幾年國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一，其抗HCMV、HBV、HIV、SARS-CoV-2等作用主要通過抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子活化、干擾病毒復(fù)制周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、阻止病毒與宿主細(xì)胞結(jié)合等多種機(jī)制實(shí)現(xiàn)。據(jù)此，研究者在保留藥物重要活性基團(tuán)過氧橋鍵的基礎(chǔ)上，通過藥效團(tuán)拼合、結(jié)構(gòu)簡化、多靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)等結(jié)構(gòu)修飾，合成青蒿素-核苷類軛合物[33-34]。經(jīng)改造后的青蒿素衍生物能達(dá)到單分子多靶點(diǎn)、多療效的相互協(xié)同作用，有望發(fā)揮更優(yōu)的抗病毒效果并應(yīng)用于臨床治療。

志謝 感謝羅永能博士對本文的建議和修改

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突