姜黃素抗人類免疫缺陷病毒等作用研究進(jìn)展

張鋒鏑，盧洪洲，2

姜黃作為藥用植物，具有至少200 年的歷史。姜黃素（curcumin）是姜黃中的主要有效成份，大約20年前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)姜黃素具有抗人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）的活性，而且可以抑制HIV-1 及HIV-2 復(fù)制。除了抗HIV 功效之外，姜黃素尚有其他作用，可以抗氧化、抗各種病原微生物、抗風(fēng)濕、抗腫瘤，同時(shí)還可以改善免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)功能。

1 姜黃素的特性

姜黃素分子式C21H20O6，分子量368.37，易溶于甲醇、乙醇、二甲亞砜和丙酮，但不易溶于水。姜黃素對(duì)光敏感，貯存或臨床應(yīng)用時(shí)應(yīng)予避光。激發(fā)態(tài)光物理研究表明，姜黃素可以在亞納秒時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移氫原子，超快的氫原子轉(zhuǎn)移引發(fā)的構(gòu)象變化也許是姜黃素發(fā)揮其藥理作用的基礎(chǔ)［1］。姜黃素分子存在互變異構(gòu)體，即雙酮和烯醇2種形式，在非堿性環(huán)境下，雙酮形式占優(yōu)勢，并可作為氫原子的供體，此時(shí)姜黃素較為活躍，易于發(fā)揮效用；而在堿性條件下，烯醇形式占優(yōu)勢［2］。姜黃素有非常良好的機(jī)體耐受性，不良反應(yīng)少，但姜黃素口服給藥的生物利用度較低，口服高純度的姜黃素進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)者主要為姜黃素的代謝產(chǎn)物，藥用效果欠佳。為此人們研制出多種姜黃素類似物，同時(shí)還開發(fā)出許多給藥方法以及不同劑型。上世紀(jì)人們改進(jìn)了提純的方法，將姜黃碾碎，攪拌均勻后溶于二氯甲烷中，加熱蒸餾1 h后過濾，將濾液溫水浴后會(huì)得到油狀提取物，將該提取物加入己烷混勻后過濾，可得到姜黃素［3］。目前我國市場銷售的姜黃素主要用萃取技術(shù)制備，制造成本相對(duì)低廉。然而，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們也在姜黃素中加入了納米技術(shù)的元素，姜黃素分子顆粒較小是適用于納米技術(shù)的重要前提。目前將姜黃素與聚合物結(jié)合的毫超微包囊法非常具有應(yīng)用前景，常用的人工或天然的聚合物包括聚乙烯醇、聚乳酸-乙醇酸-乙酸、N-異丙基丙烯酰胺、N-乙烯基2-吡咯烷酮、聚乙二醇單丙烯酸酯、絲素蛋白和殼聚糖等［4-5］。這些聚合物具有生物相容性較好，可生物降解，操作性較好，生物利用度高，不良反應(yīng)少等特點(diǎn)［6］。

2 姜黃素抗HIV 研究

上世紀(jì)90 年代，人們已經(jīng)證實(shí)姜黃素具有抗HIV 活性。病毒長末端重復(fù)序列（viral long terminal repeat，LTR）一直被認(rèn)為在HIV-1轉(zhuǎn)錄過程中起到關(guān)鍵作用，而姜黃素可以通過抑制LTR的活性 達(dá)到阻斷HIV-1 復(fù)制的目的［7］。Barthelemy等［8］在Hela細(xì)胞中應(yīng)用姜黃素及姜黃素的衍生物進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，70%～85%的LTR因受到抑制而不能有效地轉(zhuǎn)錄成Tat蛋白，這也說明姜黃素的確具備抗HIV 活性，但并不能完全抑制Tat蛋白的合成，而剩余的Tat蛋白仍能發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。在整合酶的催化下，HIV-1可以將自身遺傳物質(zhì)與人類基因融合，細(xì)胞的乙?；D(zhuǎn)移酶p300可以通過修飾蛋白的作用調(diào)節(jié)染色體構(gòu)象，還可以乙?；厦刚{(diào)節(jié)它的活性。研究表明，p300 可以直接與整合酶結(jié)合，并使整合酶與DNA 結(jié)合處結(jié)構(gòu)域的3 個(gè)賴氨酸（K273、K266、K264）乙酰化，從而使整合酶順利發(fā)揮作用［9］。姜黃素的主要靶點(diǎn)為p300-CREB結(jié)合蛋白（CBP）的乙?；D(zhuǎn)移酶蛋白［10］。姜黃素對(duì)整合酶也存在抑制作用（IC50 為40μmol／L），受姜黃素影響而變化的整合酶只含有50～212個(gè)氨基酸，該研究還表明姜黃素通過將2個(gè)苯環(huán)分子內(nèi)推疊的方式將羥基帶入整合酶［11］。姜黃素對(duì)HIV-1及HIV-2蛋白酶均存在抑制作用（IC50分別為100μmol／L 和250μmol／L），姜黃素與硼的絡(luò)合物對(duì)蛋白酶的抑制作用呈時(shí)間相關(guān)性，并可使IC50降低6μmol／L［12］。

由于HIV 主要攻擊CD4＋T 細(xì)胞，因此，在免疫調(diào)節(jié)方面研究姜黃素對(duì)CD4＋T 細(xì)胞的作用十分必要。姜黃素可以誘導(dǎo)成熟樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）進(jìn)入捕獲或耐受狀態(tài)，從而增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞進(jìn)行分化［13］，此外高劑量的姜黃素還可以直接導(dǎo)致T 細(xì)胞凋亡，同時(shí)通過抑制白介素（IL）-2傳導(dǎo)通路和抑制有絲分裂原啟動(dòng)因子NF-κB、AP-1控制T 細(xì)胞活化過程［14］。姜黃素還可以通過阻塞JAK-STAT 信號(hào) 通路控 制Th1 分化，從而使T 細(xì)胞失去對(duì)IL-12的應(yīng)答［15］。CD69可以控制慢性炎性反應(yīng)的進(jìn)展，當(dāng)CD69發(fā)出信號(hào)時(shí)可以使NK 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及CD3＋T 細(xì)胞內(nèi)合成轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β），CD69 還可以通過抑制鞘氨醇-1-磷酸受體-1來阻止淋巴細(xì)胞進(jìn)出淋巴結(jié)，減輕局部細(xì)胞浸潤，從而緩解炎性反應(yīng)［16］。發(fā)生慢性炎性反應(yīng)時(shí)，若CD4＋T 細(xì)胞大量浸潤也會(huì)導(dǎo)致CD69持續(xù)表達(dá)，提示CD69可以通過促進(jìn)合成TGF-β及抑制白細(xì)胞疏散調(diào)控慢性炎性反應(yīng)。還有證據(jù)表明，CD69通過激活JAK3-STAT5信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制T 細(xì)胞分化成Th17細(xì)胞［17］，姜黃素可以通過多個(gè)層面控制CD2、CD3、CD28的啟動(dòng)，從而導(dǎo)致CD4＋T 細(xì)胞活化受阻，同時(shí)還可以使CD4＋T 細(xì)胞表達(dá)CD69 增多［18］。近年來，一些研究表明，翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子P3（Foxp3）與CD4＋／CD25＋T 細(xì)胞的形成及發(fā)揮功效密切相關(guān)，而姜黃素的存在，可以使翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子P3 的表達(dá)下調(diào)，其主要調(diào)節(jié)方法有3種：首先可以通過下調(diào)細(xì)胞毒T 淋巴細(xì)胞抗原（cytotoxic T lymphocyte antigen，CTLA-4）減少細(xì)胞間的接觸，并使IL-2的生產(chǎn)和消耗同時(shí)減少；其次姜黃素直接導(dǎo)致Foxp3 表達(dá)減少；另外，由于姜黃素的刺激可以使p65、c-Rel發(fā)生核移位現(xiàn)象，從而影響Foxp3和CD25的表達(dá)［19］。

以上所述均為體外實(shí)驗(yàn)。James等［20］曾進(jìn)行過臨床試驗(yàn)，結(jié)果卻并不樂觀，40例單獨(dú)應(yīng)用姜黃素8周的患者CD4及病毒載量等指標(biāo)均未得到明顯改善，但這些患者卻表現(xiàn)出較好的依從性，因?yàn)榻S素不良反應(yīng)少于其他藥物。

3 姜黃素其他相關(guān)作用的進(jìn)展

姜黃素具備抗腫瘤活性，而姜黃素的多種衍生物功能各有差異。近年研究提示，姜黃素對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞具有抑制作用，單羰基的姜黃素類似物B63是在姜黃素結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些化學(xué)修飾，從而加大了姜黃素的生物利用度和生物活性［21］。另一種姜黃素的衍生物bDHC（bis-DeHydroxy curcumin）可以誘發(fā)細(xì)胞自噬的作用以抗擊腫瘤，對(duì)正常體細(xì)胞的影響較小［22］。

姜黃素具有抗炎性反應(yīng)活性。雙乙酰姜黃素（diacetyl curcumin，DAC）是一種脂溶性姜黃素，戊二酸氫姜黃素（diglutaryl curcumin，DGC）是一種水溶性姜黃素，這2種姜黃素的衍生物在足腫脹模型中均表現(xiàn)出較好的抗炎效果［23］。姜黃素衍生物B06用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)腎臟、心臟、血清的炎性反應(yīng)明顯下調(diào)［24］。環(huán)己酮姜黃素（BHMC）可抑制多種炎性反應(yīng)介質(zhì)的合成。實(shí)驗(yàn)表明iNOS 基因受其抑制后相應(yīng)的基因產(chǎn)物合成減少，同時(shí)BHMC還可以抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、單核細(xì)胞趨化因子-1（MCP-1）、IL-10、IL-6 等因子的基因表達(dá)和功能的發(fā)揮［25］。

氧化作用在多種疾病中發(fā)揮著重要作用，例如心肌缺血、腦缺血-再灌注損傷、失血性休克、神經(jīng)元細(xì)胞損傷、組織缺氧、腫瘤等，由于姜黃素的抗氧化作用已被公認(rèn)，因此對(duì)該領(lǐng)域研究十分必要。人們認(rèn)為姜黃素是一種仿生學(xué)的抗氧化劑，因?yàn)樗梢灾苯幼饔糜谏矬w，并上調(diào)細(xì)胞保護(hù)因子和誘導(dǎo)抗氧化蛋白的合成，姜黃素可以清除氧自由基、過氧化物陰離子、羥基集團(tuán)、含氮氧化物等［26］。姜黃素可以誘導(dǎo)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）、谷胱甘肽過氧化物酶（Gpx）、血紅素加氧酶-1（HO-1）等細(xì)胞保護(hù)蛋白的表達(dá)［27-28］。

姜黃素對(duì)病毒、細(xì)菌和真菌等微生物均具有抑制作用。已證實(shí)姜黃素對(duì)以下細(xì)菌有抗菌活性：哈維弧菌、溶藻弧菌、創(chuàng)傷弧菌、副溶血弧菌、霍亂弧菌、枯草桿菌、蠟狀芽孢、嗜水氣單胞菌、無乳鏈球菌、金黃色葡萄球菌、遲鈍愛德華菌和表皮葡萄球菌等［29］。姜黃素對(duì)多種病毒具有抑制作用，除HIV外，經(jīng)人體試驗(yàn)還包括乙肝病毒、丙肝病毒、流感病毒、人乳頭瘤病毒、單純皰疹病毒等［30-33］。研究還表明，姜黃素及姜黃油被證實(shí)對(duì)番茄病鐮刀菌和水稻長蠕孢菌有抑制作用；經(jīng)甲醇粗提純的姜黃素對(duì)皮膚癬菌有一定作用；1∶40的姜黃油對(duì)紅色毛癬菌、T 癬菌、絮狀表皮癬菌和石膏樣小孢子菌等均有作用［34-35］。

4 結(jié)語

姜黃作為藥物已有幾百年的歷史，其廣泛的作用已被人們認(rèn)可，越來越多的研究正在探索其抗HIV 的機(jī)制，目前抗HIV 的許多機(jī)制仍不清楚。以往臨床試驗(yàn)表明，姜黃素并不能抑制患者的病毒載量和提升患者的CD4＋T 細(xì)胞，因此，姜黃素不可用作抗HIV 藥物，但是我們?nèi)匀豢梢詫⒔S素應(yīng)用于HIV／艾滋病（AIDS）患者，主要原因有以下4點(diǎn)：①HIV／AIDS患者受到免疫缺陷威脅而面臨多種機(jī)會(huì)性感染和腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)，且HIV 本身也可導(dǎo)致神經(jīng)、循環(huán)、免疫系統(tǒng)紊亂，姜黃素恰好具備明確的抗病毒、細(xì)菌及真菌的活性，并具有抗腫瘤，抗氧化，改善神經(jīng)、免疫、循環(huán)和內(nèi)分泌等系統(tǒng)的功能，因此患者仍能從此藥獲益；②體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)姜黃素對(duì)于HIV 有明確的抑制作用，由此以體內(nèi)抗HIV 為目的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)將會(huì)繼續(xù)開展，對(duì)其機(jī)制進(jìn)行逐步揭示必將貢獻(xiàn)于人類對(duì)抗HIV 事業(yè)；③對(duì)姜黃素的給藥途徑、姜黃素衍生物及姜黃素聯(lián)合其他藥物治療方法的研究正在開展，為提高姜黃素的生物學(xué)活性、提高生物利用度創(chuàng)造了條件；④姜黃素成本低廉，材料充足是研究開發(fā)該品種的重要基礎(chǔ)。

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