中藥抗病毒作用機制研究進展

邵梓帆,蘇延樂,陸 征*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院,陜西楊凌 712100;2.中捷四方生物科技股份有限公司,陜西楊凌 712100)

病毒是一類非細胞結(jié)構(gòu)病原體,主要由核酸和蛋白質(zhì)組成,且依賴于宿主細胞增殖。其致病機理包括三個方面:一是引起宿主細胞死亡和組織損傷;二是引發(fā)炎癥反應(yīng);三是導(dǎo)致免疫抑制。當前病毒性疾病的防控仍以疫苗免疫為主,但由于病毒種類多樣,變異頻發(fā),單純的免疫已經(jīng)無法起到有效的防控作用。目前臨床應(yīng)用的抗病毒藥物大多為西藥,其中包括核苷類似物、逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、神經(jīng)氨酸酶抑制劑等,它們主要通過干擾病毒的吸附和侵入、核酸復(fù)制及轉(zhuǎn)錄、病毒粒子的組裝和釋放等過程發(fā)揮抗病毒作用[1]。然而,但這些抗病毒藥物存在易發(fā)生耐藥、毒副作用明顯、治療方案復(fù)雜、效果不理想等諸多問題。中醫(yī)藥在防治病毒性疾病方面,理論體系完整,具有獨特的優(yōu)勢。中醫(yī)理論重視病毒與機體間的相互關(guān)系,且中藥具有抑制病毒復(fù)制,減輕病毒引起的組織損傷,調(diào)節(jié)免疫功能等綜合功效,因而成為近年來國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。

實踐證實,中藥可通過直接和間接兩種途徑發(fā)揮抗病毒作用,恰好對應(yīng)中醫(yī)理論中的“扶正祛邪”原則?！胺稣笔侵讣ぐl(fā)和調(diào)動機體的免疫防御系統(tǒng),增強抵抗力,抵御病毒感染或加速病毒的清除;“祛邪”則是指對病毒的直接抑制或殺滅作用。臨床上治療病毒性疾病常以清熱、瀉火、燥濕的中藥為主,同時輔以補氣養(yǎng)血、滋陰生津的佐藥。其中多種中藥飲片、復(fù)方及其有效成分均對病毒有較強的抑制作用,如金銀花、連翹、牛蒡子、黃連、黃柏等及其活性成分,相關(guān)報道多見于黃酮類[2]、多糖類[3]、三萜類[4]、生物堿類[5]等。本文結(jié)合病毒性疾病的發(fā)病機理,對中藥抗病毒作用機制的研究成果做了相應(yīng)的總結(jié),現(xiàn)將研究進展綜述如下。

1 直接抗病毒作用

病毒在宿主細胞內(nèi)的增殖過程包括吸附、侵入、脫殼、基因組轉(zhuǎn)錄與復(fù)制、基因表達與蛋白合成、病毒裝配、成熟與釋放等環(huán)節(jié)。中藥的直接抗病毒作用是指其對病毒的直接滅活,以及阻斷病毒在宿主細胞內(nèi)增殖過程中的某個或者多個環(huán)節(jié),從而抑制病毒增殖的作用。

1.1 直接滅活病毒

研究發(fā)現(xiàn),一些中藥的提取物或有效成分可以直接滅活病毒。Carlucci等證實λ型角叉菜膠,作為一種硫酸化多糖,較κ/ι和μ/ν型角叉菜膠而言,可以更緊密地與皰疹病毒(Herpes virus,HSV)結(jié)合,與病毒的負表面相互作用,致使病毒粒子失活,進而干擾HSV的復(fù)制。從中藥海藻羊棲菜中提取的多糖成分可以直接殺滅柯薩奇病毒3(Coxsackie virus 3,CVB3),也可以通過進入細胞或吸附在細胞表面抑制或殺傷病毒,且其抗病毒活性顯著優(yōu)于病毒唑[6]。另外,蜂膠醇提物、魚腥草水提物對諾如病毒均有較高的滅活率,兩者對病毒核酸均有明顯的破壞作用,魚腥草水提物尚能破壞病毒外殼蛋白的結(jié)構(gòu)[7]。

1.2 抑制病毒吸附和侵入

吸附和侵入發(fā)生于病毒感染易感細胞的初始階段,是指病毒附著于細胞表面,其核酸或感染性核衣殼穿過細胞膜進入胞質(zhì)的過程。研究表明,中藥活性成分中的黃酮類、三萜類化合物、多糖及其衍生物、生物堿及苷類等都能通過干擾病毒顆粒對易感細胞的吸附和侵入過程,發(fā)揮抗病毒作用。例如硫酸化的川明參紫膠多糖(sCVPSs)可以通過硫酸鹽基團的負電荷中和細胞表面的正電荷,干擾病毒的電荷依賴性吸附過程,進而有效的抑制新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)對BHK-21細胞及雞胚成纖維(chick embryo fibroblast,CEF)細胞的吸附。槲皮素通過與血球凝集素(hemagglutinin,HA)相互作用而抑制流感病毒入侵宿主細胞[8]。王雪飛[9]研究發(fā)現(xiàn),由黨參、茯苓、白術(shù)等藥材配伍而成的中藥“復(fù)方參術(shù)湯、復(fù)方連翁湯、復(fù)方參附湯”可下調(diào)豬小腸黏膜上皮細胞(small intestinal epithelial cells,SIEC)pAPN mRNA 水平,間接抑制豬傳染性胃腸炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)S蛋白與SIEC表面pAPN受體的結(jié)合,進一步干擾TGEV與細胞膜的融合,阻斷TGEV入侵宿主細胞。黃芩苷可以通過抑制腮腺炎病毒(Mumps virus,MuV)在Vero細胞內(nèi)的生物合成,阻止MuV吸附而發(fā)揮抗病毒作用,降低MuV感染宿主風(fēng)險[10]。

1.3 抑制病毒復(fù)制

中藥可通過抑制病毒基因組的轉(zhuǎn)錄、復(fù)制以及相關(guān)的蛋白酶(DNA多聚酶、RNA多聚酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、核苷酸還原酶等)活性來抑制病毒的復(fù)制。有研究顯示,多羥甲基黃酮類化合物主要通過作用于逆轉(zhuǎn)錄酶來抑制艾滋病病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)的復(fù)制,如淫羊藿苷及其代謝產(chǎn)物脫水淫羊藿素抑制HIV-1的作用靶點為逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶[11]。Zhao C等[12]提取了灰花樹中的新型雜多糖(GFP),并評價了其體外抗病毒活性,結(jié)果表明GFP1能阻斷腸病毒71型(Enterovirus 71,EV71)VP1蛋白在宿主細胞中的表達和基因組RNA的合成。白藜蘆醇具有較強的抗鴨瘟病毒(Duck plague virus,DPV)活性,試驗證實它是通過抑制 UL2、UL3、IRS和TRS等復(fù)制早期基因的轉(zhuǎn)錄,來阻礙DPV核酸的復(fù)制和核衣殼的形成。張淼丹等[13]發(fā)現(xiàn)綠原酸和連翹苷可明顯抑制豬繁殖與呼吸綜合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)在細胞內(nèi)的復(fù)制,且能給細胞提供較好的保護作用。

1.4 抑制病毒釋放和再感染

成熟的病毒顆粒,尤其是囊膜病毒,通常會以胞吐和出芽的方式從宿主細胞中釋放,該過程由病毒跨膜蛋白和病毒內(nèi)部組分之間的相互作用而驅(qū)動。迄今為止,作用于這個階段的中藥少有報道。關(guān)文達[14]研究發(fā)現(xiàn),臭靈丹酸可通過抑制神經(jīng)氨酸酶活性來阻止甲型流感病毒子代的釋放,還可以抑制NF-κB信號通路活化,使病毒粒子滯留在細胞核內(nèi)。五環(huán)三萜分子bevirimat衍生物BMS-955176(GSK-3532795,13)能結(jié)合HIV-1的衣殼前體(capsid precursor,CA)——間隔肽(spacer peptide 1,SP l),從而阻礙蛋白酶對這一區(qū)域的切割,進而干擾病毒粒子的釋放,臨床試驗中可以減少患者血漿中病毒RNA含量[4]。此外,甘草甜素對水痘帶狀皰疹病毒(Varicella-zoster virus,VZV)的體外抑制研究表明,病毒感染16 h后加入甘草甜素,可抑制VZV向未感染細胞的擴散[15]。

2 間接抗病毒作用

病毒感染導(dǎo)致的病理損傷、免疫抑制以及機體免疫應(yīng)答引發(fā)的炎癥反應(yīng)是病毒的主要致病機制。遵循中醫(yī)“正氣存內(nèi),邪不可干”的辯證論治觀點,中藥可以通過增強機體的免疫力,激發(fā)機體的免疫防御系統(tǒng)來發(fā)揮間接抗病毒作用。在此過程中,中藥對機體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用是多層次、多途徑、多靶點的,增強機體抵抗力的同時及時清除外源病原,做到扶正祛邪,從而維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。

2.1 免疫促進作用

2.1.1 促進免疫器官發(fā)育 免疫器官是機體產(chǎn)生免疫反應(yīng)和執(zhí)行免疫應(yīng)答的重要組織,與免疫功能密切相關(guān)。在研究黃芪多糖和白術(shù)多糖的免疫調(diào)節(jié)作用時發(fā)現(xiàn),給藥后仔豬外周血中T、B淋巴細胞增殖量及胸腺脾臟指數(shù)均顯著上升,并大大提高了豬高致病性繁殖與呼吸障礙綜合征病毒耐熱保護劑活疫苗的抗體效價[6]。另有研究顯示,向飼料中添加0.5%由黃芪、當歸、巴戟天、白術(shù)、麥冬、甘草、防風(fēng)等中藥組成的復(fù)方超微粉,可以使雛雞胸腺、脾臟與腔上囊指數(shù)均顯著高于對照組,推測可能與超微粉中含有的巴戟天多糖、麥冬多糖、黃芪多糖等成分有關(guān),其多糖成分能促進免疫器官的發(fā)育,提高免疫器官的指數(shù)[16]。此外,有研究證實藤本豆豆莢總黃酮能夠顯著增加小鼠的胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù),促進胸腺和脾臟發(fā)育[2]。

2.1.2 增強免疫細胞活性 很多學(xué)者認為,中藥對T淋巴細胞、殺傷細胞和自然殺傷B細胞、單核巨噬細胞及白細胞等免疫細胞均有不同程度的影響,從而發(fā)揮間接抗病毒作用。朱明添[17]發(fā)現(xiàn)葉下珠復(fù)方可顯著降低(乙型肝炎病毒Hepatitis B virus,HBV)的DNA載量,且停藥后無明顯反彈現(xiàn)象,還能上調(diào)CD3+、CD4+、CD4+/CD8+T細胞,下調(diào)CD8+T細胞比值,具有正向的T淋巴細胞免疫調(diào)節(jié)作用。眾所周知,HIV主要通過損傷CD4+T細胞來破壞免疫應(yīng)答,張遠芬等采用補腎健脾解毒法干預(yù)中國恒河猴艾滋病模型,可抑制感染導(dǎo)致的免疫過度活化狀態(tài),減少CD4+T細胞的凋亡,同時通過下調(diào)整合素α4β7、CCR9及其相應(yīng)配體MadCAM-1、CCL25的表達,調(diào)節(jié)腸淋巴歸巢穩(wěn)態(tài)機制等調(diào)節(jié)機體免疫,并且整合素α4β7的下降,還能降低病毒的感染力和播散力。張夢媛[18]證實桂枝麻黃各半湯、小檗堿可有效治療流感病毒的感染C57BL/6小鼠引起的肺炎,下調(diào)小鼠體內(nèi)Th1/Th2和Th17/Treg的比例,并通過影響RLH信號傳導(dǎo)通路的活化來發(fā)揮抗流感病毒作用。

2.1.3 增強體液免疫 體液免疫主要由B細胞介導(dǎo),產(chǎn)生抗體以實現(xiàn)防止病毒的局部入侵或中和已入侵的病毒的目的。研究表明,染料木黃酮能顯著提高肉雞對傳染性支氣管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV)的抗體效價,也能通過提高肉雞對新城疫病毒(NDV)和禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)的抗體效價以改善體液免疫[19]。口服仁和健太易酵素可顯著升高受試者血液中IgG、IgA、IgM含量以及白細胞數(shù),使病毒感染率明顯降低,證明仁和健太易酵素具有一定的維持和增強人體免疫力的功效[20]。另有研究報道,血清中溶血素也是反映機體體液免疫功能的重要指標。水芹總黃酮能提高雞紅細胞致敏小鼠的血清溶血素含量,沙棘黃酮可顯著提高D-半乳糖致衰老大鼠的血清中溶血素的含量,進而增強體液免疫功能[21]。

2.1.4 增強巨噬細胞的吞噬作用和NK細胞的殺傷作用 巨噬細胞和NK細胞是機體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分,在防御、代謝、炎癥、修復(fù)等生理或病理過程中發(fā)揮重要作用。鐮形棘豆黃酮苷元能顯著提高環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠巨噬細胞吞噬功能,表現(xiàn)為巨噬細胞吞噬百分率、碳粒廓清指數(shù)和吞噬系數(shù)的提高[22]。藤本豆豆莢總黃酮能顯著提高巨噬細胞吞噬活性,進而提高小鼠的非特異性免疫水平[2]。Lu Z等[5]研究發(fā)現(xiàn),中藥牛蒡子的活性成分牛蒡苷元(ARG)通過TLR6/MyD88-NOX2 oxidase-MAPKs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑活化豬肺泡巨噬細胞(3D4/21),增強其吞噬活性。此外,中藥也可以作用于NK細胞,如蘆丁能提高NK細胞的殺傷活性,促進T細胞增殖[23];熱處理后的柚皮素能夠增強小鼠NK細胞的殺傷活性,并抑制T細胞的細胞毒作用[24]。黃芪可促進外周血中多核細胞的增殖,增強單核巨噬細胞吞噬活性,活化NK細胞和LAK細胞,通過對細胞免疫功能的雙向調(diào)節(jié)來增強體液免疫[25]。

2.1.5 誘生干擾素 當病毒入侵機體時,會誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生干擾素(interferon,IFN),可與細胞膜上IFN受體結(jié)合,活化編碼抗病毒蛋白的基因,繼而合成抗病毒蛋白,發(fā)揮非特異性抗病毒作用。因此,干擾素系統(tǒng)被稱為宿主抵御外來病毒入侵的第一道防線。近年來,在中藥研究中發(fā)現(xiàn)一些中藥具有誘生IFN或促誘生IFN的作用。海帶多糖提取物上調(diào)了HEK293細胞IRF-3信號的表達,并通過該信號提高了IFN-α的表達水平,進而增強了HEK293細胞針對呼吸道合胞病毒(Respiratory syncytial virus,RSV)的抗病毒活性[3]。全蝎白術(shù)蠐螬中藥組合發(fā)酵物能顯著提高RSV感染小鼠血清中α腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IFN-γ和一氧化氮(NO)水平,提示其抗病毒機制與增強免疫有關(guān)[26]。免疫學(xué)上一般以IFN-γ和IL-4分別作為Th1 和Th2細胞的特征性細胞因子,加味麻杏石甘湯可下調(diào)感染IBV雞體內(nèi)的IL-4含量,誘導(dǎo)IFN-γ分泌,糾正IBV導(dǎo)致的Th1/Th2功能失衡狀態(tài),從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。此外,諸如香菇素、青蒿素、丹參素、虎杖苷、白藜蘆醇、氧化苦參堿等中藥單體均能誘生IFN,從而發(fā)揮抗病毒作用。

2.2 以宿主細胞為靶標抗病毒

病毒是一類細胞內(nèi)寄生病原體,依賴于宿主細胞增殖,同時對宿主細胞的生理狀態(tài)有著不同程度的影響,因而靶向于宿主細胞治療的中藥也可以起到間接抗病毒作用。張亞婷等[27]報道,腸道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)感染RD細胞可激活TLR7-caspase信號通路,誘導(dǎo)細胞凋亡,槲皮素在體外有較好的抗EV71作用,其抗病毒機制是通過抑制信號通路下游IL-6及caspase 3的表達,從而抑制細胞凋亡。同樣,淫羊藿苷也可抑制PRRSV感染所引起的宿主細胞凋亡。試驗證實,中藥“金葉敗毒制劑”具有體外抗人類巨細胞病毒(Human cytomegalovirus,HCMV)的作用,其可以上調(diào)宿主細胞內(nèi)細胞周期調(diào)節(jié)蛋白cyclinD1和CDK4的表達,誘導(dǎo)G0/G1期細胞進入S和G2/M期,促進宿主細胞的增殖分化,從而發(fā)揮抗病毒作用[28]。此外,一些養(yǎng)心活血的中藥復(fù)方對于防治CVB3引起的病毒性心肌疾病有著良好的效果,其主要通過下調(diào)JAK2、STAT3蛋白的表達,降低心肌組織中FAS、FASL蛋白含量,來抑制心肌細胞肥大及心肌細胞凋亡,從而減少心肌損傷并對心肌細胞起保護作用[29]。

2.3 其他

據(jù)報道,病毒感染會引起機體內(nèi)部氧化物與抗氧化物的失衡,或過度炎癥反應(yīng),從而破壞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),致使細胞乃至靶器官的損傷。因此,緩解氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)也是中藥發(fā)揮間接抗病毒作用的關(guān)鍵。研究表明,淫羊藿次苷可在體外誘導(dǎo)HepG2.2.15細胞谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(GST)和超氧化物歧化酶1(SOD1)表達升高,同時通過作用于抗氧化酶和非酶抗氧化系統(tǒng),發(fā)揮抗氧化作用,推測其抗HBV作用可能與抗氧化應(yīng)激損傷有關(guān)[30]。Chen W C等[31]合成了35種ARG衍生物,其中碳4位異丙酸酯和烷基咪唑取代物具有較強的抗鯉春病毒血癥病毒(Common carp spring viremia virus,SVCV)活性,不僅可以抑制SVCV在EPC細胞中的增殖,還可以維護細胞的完整性,阻斷ROS產(chǎn)生,從而抑制SVCV誘導(dǎo)的細胞凋亡。另有研究報道,清熱透表方[32]可通過抑制TLR7-MyD88信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活,下調(diào)下游炎性細胞因子表達,降低流感病毒感染引起的炎癥損傷,間接阻礙了病毒的復(fù)制。臭靈丹活性組分能抑制流感病毒誘導(dǎo)的相關(guān)宿主細胞信號通路及細胞因子,如NF-κB、p38及COX-2等,從而抑制炎癥因子的過度分泌,發(fā)揮抗病毒作用[14]。此外,Hu Y等[33-34]和Shan L等[35]合成ARG碳4位8碳烷基咪唑醚類衍生物(EOA)有極強抗傳染性造血器官壞死病毒(Infectious haematopoietic necrosis virus,IHNV)作用,不僅可以在體外阻斷IHNV誘導(dǎo)的CEP細胞凋亡,還可以通過誘導(dǎo)CEP細胞發(fā)生自噬,從而抑制IHNV的增殖,研究還發(fā)現(xiàn)EOA還可以在IHNV感染虹鱒幼魚早期抑制其糖蛋白基因在敏感組織(腎和脾)中的表達,并緩解由IHNV感染引起的炎癥反應(yīng)[33-35]。

3 結(jié)語

綜上所述,中藥抗病毒作用既可以通過對病毒的直接殺滅或抑制其復(fù)制來實現(xiàn),也可以通過促進機體的特異性和非特異性免疫,增強機體抵抗病毒的能力來實現(xiàn)。通常情況下,中藥在治療病毒性疾病過程中并非只是單純一種機制起作用,而是幾種作用機制并存,多成分、多靶點之間是相互作用的結(jié)果。這是由中藥多成分、多藥物配伍用藥的特點決定的,并且相對于單味中藥來說,中藥復(fù)方具有更好的抗病毒效果,能更好地反映中藥的辨證論治與組方原則。但由于中藥化學(xué)成分復(fù)雜,藥理作用廣泛而復(fù)雜,具體作用靶點并不十分明確,因而需要從已經(jīng)篩選并證明有顯著抗病毒作用的中藥中提取抗病毒的有效成分,同時探究復(fù)方中藥制劑中各中藥成分之間的相互作用和影響,增強對中藥復(fù)方的認識,運用綜合分析的方法進行研究。將來可在透徹研究中藥效應(yīng)物質(zhì)基礎(chǔ)的前提下,明確其針對病原體或機體的具體作用靶點,通過探索各有效成分的構(gòu)效關(guān)系及整體作用,利用中藥多成分、多靶點的特點,開發(fā)出單味藥多種成分之間的聯(lián)合用藥及中西抗病毒藥物的聯(lián)合應(yīng)用等有效方法,這完全有可能成為中藥抗病毒研究的新領(lǐng)域,并以此作為指導(dǎo)獸醫(yī)臨床研發(fā)高效低毒的抗病毒藥物的理論基礎(chǔ)。