李賽娟,蘇 娟,靳 燦,丁 侃 *
中藥抗冠狀病毒的作用機(jī)制及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展
李賽娟1, 2,蘇 娟1,靳 燦1,丁 侃1, 2 *
1. 中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所,上海 201203 2. 南京中醫(yī)藥大學(xué)新中藥學(xué)院,江蘇 南京 211112
冠狀病毒(coronaviruses,CoVs)是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的正鏈RNA病毒,具有高變異性和高傳染性?,F(xiàn)已有7種可感染人類(lèi)的冠狀病毒,其中2003年嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)、2012年中東呼吸綜合征冠狀病毒(middle east respiratory syndrome coronavirus,MERS-CoV)和2019年新型冠狀病毒(SARS冠狀病毒2,severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)均導(dǎo)致全球疫情,對(duì)全球公共衛(wèi)生安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。針對(duì)CoVs的感染研究從未間斷,目前的治療手段主要以改善癥狀為主。中藥在預(yù)防和治療各種疾病方面具有悠久的歷史與豐富的經(jīng)驗(yàn)。在抗CoVs方面,中藥因其多組分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn),抗病毒作用顯著且不良反應(yīng)少而備受關(guān)注。中藥提取物或其化合物可通過(guò)直接或間接抑制CoVs的侵入、復(fù)制、裝配或調(diào)節(jié)免疫、抑制炎癥等途徑發(fā)揮抗CoVs作用。系統(tǒng)地對(duì)中藥在抗CoVs及緩解病毒引發(fā)的相關(guān)癥狀方面的機(jī)制及臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述,以期為抗CoVs藥物的研發(fā)提供理論參考。
中藥;抗冠狀病毒;嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒;中東呼吸綜合征冠狀病毒;新型冠狀病毒
冠狀病毒自1937年從雞身上分離出來(lái)已有85年,因在包膜上存在棘突,電子顯微鏡下整個(gè)病毒貌似“皇冠”而得名[1]。冠狀病毒屬于冠狀病毒屬,進(jìn)一步細(xì)分為4種,即α、β、γ和δ冠狀病毒[2]。α冠狀病毒主要包括人冠狀病毒229E(human coronavirus 229E,HCoV-229E)、人冠狀病毒NL63(human coronavirus NL63,HCoV-NL63)和豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)等。β冠狀病毒包括人冠狀病毒OC43(human coronavirus OC43,HCoV-OC43)、鼠冠狀病毒、家蝠冠狀病毒HKU5、果蝠冠狀病毒HKU9、嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)、中東呼吸綜合征冠狀病毒(middle east respiratory syndrome coronavirus,MERS-CoV)和新型冠狀病毒(SARS冠狀病毒2,severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)。γ冠狀病毒最主要包括禽冠狀病毒如雞傳染性支氣管炎病毒(infectious bronchitis virus,IBV)。δ冠狀病毒主要代表有夜鶯冠狀病毒、鵝口瘡冠狀病毒及野鴨冠狀病毒[3-5]。
目前發(fā)現(xiàn)可感染人的冠狀病毒共有7種,除HCoV-229E和NL63屬于α冠狀病毒外,其他5種均屬于β冠狀病毒(OC43、HKU1、MERS-CoV、SARS-CoV和SARS-CoV-2)[2,6]。HCoV-229E、OC43、NL63、和HKU1這4種冠狀病毒的毒性較弱,通常僅引起急性上呼吸道感染,而很少影響下呼吸道感染,感染者一般也僅出現(xiàn)輕微的感冒癥狀[7-8]。但另外3種冠狀病毒毒性較強(qiáng),可導(dǎo)致急性的呼吸道感染,在重癥患者人群中的致死率較高,2003年SARS疫情中,患者死亡率為10%,65歲以上老年人的致死率高達(dá)50%[7]。2013年MERS疫情的患者病死率為30%[7]。SARS-CoV-2作為目前發(fā)現(xiàn)的第7種人冠狀病毒,因其具有強(qiáng)大的傳染力和破壞力,已導(dǎo)致全球超過(guò)5.90億確診病例和超過(guò)644萬(wàn)的死亡病例[9],嚴(yán)重影響了人類(lèi)的健康與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[5,10]。目前SARS-CoV-2的變異毒株已超千種,且不斷有新的變異毒株出現(xiàn),這給現(xiàn)有的疫苗、中和性抗體等預(yù)防和治療手段帶來(lái)持續(xù)挑戰(zhàn)[11-13]。因此,SARS-CoV-2的突變對(duì)未來(lái)的潛在威脅仍不可小覷,人類(lèi)依然迫切需要能特異性拮抗新型冠狀病毒的藥物。
中醫(yī)藥在歷代數(shù)百次傳染病防治過(guò)程中積累了豐富的理論和經(jīng)驗(yàn)。早在先秦時(shí)期,《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就有關(guān)于傳染病“五疫之至,皆相染易,無(wú)問(wèn)大小,癥狀相似”的記載,六經(jīng)辨證體系、衛(wèi)氣營(yíng)血辨證、三焦辨證等為防治外感傷寒、溫?zé)峒膊〉於死碚摶A(chǔ)[14]?;跉v代經(jīng)典方劑和本草藥物,許多有效的抗病毒中藥制劑被研發(fā)并應(yīng)用于臨床,在對(duì)SARS、甲型H1N1、呼吸道合胞病毒等病毒傳染病的防治中發(fā)揮了重要作用[15]。研究表明清熱解毒類(lèi)中藥,如板藍(lán)根、金銀花、魚(yú)腥草、地榆、穿心蓮、綠豆、胖大海、連翹等具有抗冠狀病毒的作用[16-17];此外,補(bǔ)益類(lèi)中藥黃芪、人參、刺五加、甘草,以及半夏、遠(yuǎn)志、黃芩、黃連、肉桂等其他類(lèi)型的中藥也具有抗冠狀病毒作用[18]。中藥復(fù)方常以辨證論治、整體治療來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能狀態(tài)、改善預(yù)后,達(dá)到祛邪不傷正的目的。以連花清瘟膠囊、血必凈注射液、清肺排毒湯、化濕敗毒方、宣肺敗毒方為代表的中藥制劑在應(yīng)對(duì)新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)疫情中取得了良好的療效[19-20]。既往研究表明,中藥多組分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用特點(diǎn)使其在抗冠狀病毒新藥研發(fā)方面具有極大的優(yōu)勢(shì)和潛力。因此,本文根據(jù)以往研究報(bào)道,對(duì)中藥在抗冠狀病毒及緩解病毒引發(fā)的相關(guān)癥狀方面的機(jī)制及其臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述,以期為抗冠狀病毒藥物的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。
冠狀病毒的結(jié)構(gòu)中有即包膜糖蛋白(envelope protein,E)、膜糖蛋白(membrane protein,M)、核衣殼糖蛋白(nucleocapsid protein,N)和刺突糖蛋白(spike protein,S),它們主要介導(dǎo)病毒與細(xì)胞的融合和裝配等[5]。冠狀病毒通過(guò)劫持宿主細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制,感染周期始于病毒受體與宿主細(xì)胞結(jié)合并與細(xì)胞膜融合。冠狀病毒的生命周期分為病毒進(jìn)入、病毒復(fù)制和蛋白合成、組裝和出胞釋放等過(guò)程。當(dāng)病毒接觸細(xì)胞時(shí),其通過(guò)黏附和侵襲進(jìn)入宿主細(xì)胞,并利用宿主細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)完成自身的繁殖。中藥的抗冠狀病毒作用在病毒的整個(gè)生命周期中均可以發(fā)揮相應(yīng)作用[21]。在病毒的進(jìn)入過(guò)程中,可直接或間接與病毒相互作用,抑制其對(duì)宿主細(xì)胞的吸附,阻礙病毒與細(xì)胞受體結(jié)合從而進(jìn)入宿主細(xì)胞;在病毒復(fù)制過(guò)程中,其可以通過(guò)抑制病毒的核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)及蛋白質(zhì)合成從而阻止病毒大量繁殖;抑或通過(guò)抑制病毒蛋白酶、抑制其釋放等過(guò)程達(dá)到抗病毒的效果[22]。此外,部分中藥還具有“扶正固本”的功效,可調(diào)節(jié)機(jī)體免疫間接發(fā)揮抗病毒作用[23]。根據(jù)中藥在冠狀病毒的各生命周期發(fā)揮的抗病毒作用,將其作用機(jī)制分為6個(gè)方面(圖1),并分別進(jìn)行闡述。
圖1 中藥抗冠狀病毒的作用機(jī)制
抑制病毒的滲透和附著是抑制冠狀病毒感染的有效途徑。感染性病毒粒子與細(xì)胞膜受體結(jié)合,進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后滲透細(xì)胞膜,并去除病毒粒子的蛋白外殼,釋放病毒核酸。
冠狀病毒S蛋白在病毒附著、融合和進(jìn)入過(guò)程中起著關(guān)鍵作用,使其成為疫苗、抗體和抑制劑開(kāi)發(fā)的潛在靶點(diǎn)[24-26]。病毒的S蛋白可以通過(guò)S1亞基上的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域與宿主細(xì)胞先結(jié)合,再使宿主血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(angiotensin converting enzyme 2,ACE2)受體通過(guò)S2亞基與宿主細(xì)胞融合,從而調(diào)節(jié)病毒的穿透[24]。不同亞型的冠狀病毒識(shí)別不同的受體。例如,SARS-CoV與SARS-CoV-2特異性識(shí)別ACE2受體,而MERS-CoV識(shí)別重組人二肽酶4(dipeptidyl peptidase-4,DPP4)受體[27-28]。通過(guò)抑制S蛋白或ACE2可能會(huì)抑制病毒附著進(jìn)入宿主細(xì)胞。Wu等[29]對(duì)121個(gè)植物成分進(jìn)行活性篩選,發(fā)現(xiàn)來(lái)自五倍子和水蔓菁的4--沒(méi)食子酰-β--葡萄糖(1,2,3,6-tetragalloylglucose,TGG)和木犀草素與病毒S2亞基的親和性最高,因此推測(cè)這些化合物可能會(huì)干擾病毒細(xì)胞融合過(guò)程。TGG和木犀草素抑制SARS-CoV的半數(shù)抑制濃度(median inhibitory concentration,IC50)分別為4.5和10.6 μmol/L,選擇性指數(shù)(selectivity index,SI)分別為240.0和14.62。SI是根據(jù)提取物或化合物的細(xì)胞毒性濃度的比例確定,SI值越高,其對(duì)宿主細(xì)胞毒性越小[29]。因此,認(rèn)為以上這2種化合物不僅具有很好的抗病毒作用,而且對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)是安全的。
甘草根在古代就被認(rèn)為是一種抗病毒草藥,作為傳統(tǒng)藥物主要用于治療咽喉感染、哮喘、支氣管炎、消化性潰瘍、炎癥和過(guò)敏等[30]。從甘草中分離出的甘草酸也被證實(shí)可以抑制病毒的附著和滲透[31-32]。甘草酸是甘草中主要的生物活性成分,其抑制SARS-CoV臨床分離株的復(fù)制作用(其SI超過(guò)67),比幾種合成的抗病毒藥物(如利巴韋林、吡唑氟尿嘧啶、6-氮雜吡啶和霉酚酸)要更強(qiáng),安全性也很高。同時(shí),甘草酸還能通過(guò)下調(diào)促炎介質(zhì)抑制炎癥反應(yīng),但其在抗擊細(xì)胞因子風(fēng)暴在內(nèi)的COVID-19嚴(yán)重炎癥方面的有效性需要進(jìn)一步研究[32-33]。大黃塊根的水提取物以及何首烏的藤蔓和塊根水提物都具有抗病毒作用,其IC50為1~10 μg/mL[34]。大黃素是從大黃中發(fā)現(xiàn)的蒽醌苷類(lèi)活性化合物,其能顯著抑制S蛋白且劑量相關(guān)性地與ACE2相互作用[34]。該化合物還能抑制S蛋白假逆轉(zhuǎn)錄病毒對(duì)非洲綠猴腎細(xì)胞Vero E6的感染,表現(xiàn)出阻斷病毒進(jìn)入的潛力[34]。此外,研究者們還發(fā)現(xiàn)來(lái)自海藻類(lèi)中藥的硫酸巖藻多糖、海參硫酸化多糖、硫酸乙酰肝素及其類(lèi)衍生物具有體外抗SARS-CoV-2作用,其機(jī)制是通過(guò)靶向S蛋白發(fā)揮作用[35-37]。因此,認(rèn)為S蛋白是硫酸乙酰肝素型多糖最可能的抗病毒靶點(diǎn)[35-37]。
骨木科的丸仔草(又名冇骨消)的乙醇提取物抑制冠狀病毒的IC50達(dá)1.17 μg/mL,SI為154.37,表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗病毒作用[38]。從其中分離出的咖啡酸可以通過(guò)抑制病毒進(jìn)入,削弱HCoV-NL63與ACE2受體和硫酸乙酰肝素蛋白聚糖共受體在宿主細(xì)胞表面的結(jié)合作用,顯示出潛在的抗冠狀病毒活性[38-39]。
SARS-CoV也可以通過(guò)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用侵入宿主細(xì)胞[40]。以網(wǎng)格蛋白為基礎(chǔ)的內(nèi)吞作用可以很好地利用生長(zhǎng)因子受體,如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(transferrin receptor,TfR)、表皮生長(zhǎng)因子受體和角質(zhì)形成細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體[41-43]。氯丙嗪作為一種網(wǎng)格蛋白依賴(lài)性?xún)?nèi)吞作用的抑制劑,具有明顯抑制SARS-CoV復(fù)制的作用。此外,肉桂的丁醇提取物也可通過(guò)TfR受體抑制網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用,抑制野生型SARS-CoV感染、人類(lèi)免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)及SARS-CoV假病毒感染[44]。從肉桂中成功分離得到的原花青素A2、原花青素B1和肉桂酸B1顯示出一定的抗野生型SARS-CoV活性(IC50分別為29.9、41.3、32.9 μmol/L),但原花青素?zé)o明顯的抑制病毒內(nèi)吞作用,其抑制病毒的機(jī)制有待進(jìn)一步研究[44]。
RNA作為冠狀病毒的遺傳物質(zhì),參與其轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。當(dāng)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后,以RNA為翻譯模板,表達(dá)RNA聚合酶,繼而完成負(fù)鏈亞基因組RNA的轉(zhuǎn)錄合成及和基因組RNA的復(fù)制,新的冠狀病毒顆粒在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中裝配后,通過(guò)高爾基體分泌至細(xì)胞外,形成完整的生命周期。中藥石蒜、地榆、粉防己和板藍(lán)根等可以抑制冠狀病毒的RNA和蛋白質(zhì)合成,從而發(fā)揮抗病毒活性。其中,從石蒜中分離得到的石蒜堿,通過(guò)抑制核糖核蛋白從核到胞質(zhì)的遷移及延伸,而抑制病毒RNA的復(fù)制,其半數(shù)效應(yīng)濃度(median effective concentration,EC50)為(15.7±1.2)nmol/L,SI大于900[45]。地榆提取物可以降低小鼠肝炎病毒(mouse hepatitis virus,MHV)-A59的N蛋白[46]。此外,從粉防己中分離得到的雙芐基異喹啉生物堿,如粉防己堿、防己啉和千金藤素(千金藤堿)能夠抑制冠狀病毒S和N蛋白的表達(dá),從而抑制HCoV-OC43在人成纖維細(xì)胞MRC-5的復(fù)制,表現(xiàn)出顯著的抗冠狀病毒活性[47]。從板藍(lán)根葉子中提取得到的色氨酮及靛苷B具有顯著的抗病毒活性,能最大限度地減少細(xì)胞病變和病毒子代的發(fā)育,IC50值分別為1.52和2.60 μmol/L[48]。作用機(jī)制研究表明色氨酮可以通過(guò)阻斷病毒RNA的基因組合成,從而阻止HCoV-NL63在早期和晚期的復(fù)制[48]。Kim等[46]發(fā)現(xiàn)苦參、五加皮提取物可以降低細(xì)胞內(nèi)病毒RNA濃度,破子草提取物也可以相應(yīng)地削弱病毒蛋白和MHV-A59的產(chǎn)生。從連翹果實(shí)中分離得到連翹苷A可降低病毒復(fù)制,與未處理的IBV感染細(xì)胞相比,發(fā)現(xiàn)連翹苷A降低IBV復(fù)制與降低病毒N基因的表達(dá)有關(guān)[49]。
RNA依賴(lài)性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)是一種復(fù)制酶,參與病毒基因組和亞基因組RNA的合成,對(duì)冠狀病毒的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制至關(guān)重要[50]。由于RdRp在病毒生命周期中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,RdRp聚合酶抑制劑瑞德西韋已被用于治療各種病毒感染,如HIV-1、人類(lèi)乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、寨卡病毒和皰疹病毒[51-53]。探究中藥對(duì)RdRp的抑制作用,可能會(huì)發(fā)性具有潛在抗SARS-CoV作用的藥物。Lau等[54]發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量濃度(50、100、200、400和800 μg/mL)的魚(yú)腥草水提取物均可表現(xiàn)出顯著的抑制RdRp酶活性。急性毒性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),給予小鼠ig魚(yú)腥草提取物16 g/kg[54]或2 g/kg[55]后未產(chǎn)生危害,表明魚(yú)腥草提取物對(duì)人類(lèi)可能是安全的。川黃檗和廣豆根(山豆根)以及黃連的提取物也可抑制RdRp活性[56]。這些中藥的甲醇提取物不僅可以降低冠狀病毒細(xì)胞內(nèi)病毒RNA的生成和蛋白的表達(dá),IC50值在2.0~27.5 μg/mL,還能體外顯著降低PEDV的數(shù)量[56]。
冠狀病毒復(fù)制過(guò)程中涉及的主要酶和蛋白質(zhì)都是潛在的作用靶標(biāo)。其中,3CLpro是一種半胱氨酸水解酶,可在病毒復(fù)制過(guò)程中裂解較大的聚蛋白復(fù)制酶,因其基因具有高度的保守性,可作為藥物設(shè)計(jì)的關(guān)鍵靶標(biāo)[57]。PLpro因其具有蛋白水解、去泛素化和去糖基化的功能,在病毒的復(fù)制中發(fā)揮著突出作用。因此,SARS-CoV PLpro也被認(rèn)為是抗冠狀病毒的藥物靶點(diǎn)[57-59]。但對(duì)3CLpro的研究要比PLpro多,可能是因?yàn)?CLpro能夠產(chǎn)生12種重要的非結(jié)構(gòu)蛋白(nsp4~nsp16),以及病毒的RdRp(nsp12)和解旋酶(nsp13)等[60]。
中醫(yī)認(rèn)為金銀花、黃芩、連翹這3味中藥具有良好的清熱解毒、表里雙清的作用[61]。由此3味中藥組成的雙黃連口服液常用于外感風(fēng)熱所致的感冒、發(fā)熱、咳嗽、咽痛等?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明雙黃連制劑具有廣譜抗病毒及抑菌作用,其機(jī)制與提高機(jī)體免疫功能相關(guān)[62]?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,雙黃連口服液能顯著抑制細(xì)胞中SARS-CoV-2的復(fù)制,EC50達(dá)1.20 μL/mL,且能濃度相關(guān)性地抑制RNA合成關(guān)鍵水解酶3CLpro的活性(IC50為0.09 μL/mL)。其中的指標(biāo)性成分黃芩苷、黃芩素可以有效抑制3CLpro的活性,黃芩苷的IC50達(dá)6.41 μmol/L,黃芩素的IC50達(dá)0.94 μmol/L[63]。板藍(lán)根提取物對(duì)SARS-CoV 3CLpro的順式切割活性有明顯的抑制作用,其IC50為(191.6±8.2)μg/mL[64]。從板藍(lán)根中提取得到的化合物如黑芥子苷、β-谷甾醇和靛藍(lán)等對(duì)3CLpro均表現(xiàn)出顯著的抑制活性,在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,黑芥子苷的IC50為217 μmol/L,比靛藍(lán)(IC50為752 μmol/L)或β-谷甾醇(IC50為1210 μmol/L)更能抑制3CLpro的裂解過(guò)程[64]。除此之外,來(lái)源于中藥昆布的粗多糖375體外可以靶向SARS-CoV-2的3CLpro,其親和力(D)值為4.23×10?6mol/L,該多糖通過(guò)抑制3CLpro的活性(IC50為0.48±0.10 μmol/L),進(jìn)而抑制新冠病毒對(duì)Vero E6細(xì)胞的感染,抑制率高達(dá)99.9%[65]。從375粗多糖純化得到的海藻酸鹽均一多糖37502(相對(duì)分子質(zhì)量為2.79×104),可在體外直接靶向3CLpro而影響病毒的復(fù)制[65]。在體外實(shí)驗(yàn)中,魚(yú)腥草水提物表現(xiàn)出對(duì)SARS-CoV-2的3CLpro明顯的抑制作用,在質(zhì)量濃度為1000 μg/mL時(shí),能使3CLpro的活性降至50%,表明極性分子對(duì)3CLpro有抑制作用[54]。大黃的醋酸乙酯提取物也具有抗SARS-3CLpro的活性,其IC50為13.76 μg/mL,抑制率高達(dá)96%[66]。來(lái)源于中藥黃芪的3種天然黃酮類(lèi)化合物(黃芩苷、槲皮素和二氫楊梅素)在體外也能有效抑制SARS-CoV-2 3CLpro活性,并能強(qiáng)烈抑制Vero細(xì)胞中SARS-CoV-2的復(fù)制,IC50分別為5.80、1.27、1.20 μmol/L。不同中藥提取物對(duì)3CLpro的高抑制率,表明這些中藥提取物或分離得到的化合物可能是潛在的抗冠狀病毒藥物[67]。
另外,通過(guò)基于生化水平的酶抑制劑篩選,發(fā)現(xiàn)多個(gè)來(lái)自中藥的活性成分,如多酚類(lèi)[68]、丹參酮[69]、天竺葵酯[70]、肉桂酰胺[71]和姜黃素[72]等具有PLpro抑制活性,但缺少其對(duì)細(xì)胞水平病毒復(fù)制的影響數(shù)據(jù)。Tsai等[73]從板藍(lán)根葉的甲醇提取物中分離得到色胺菊酯(色胺酮),不僅能夠阻止HCoV-NL63早期和晚期復(fù)制,還能阻斷病毒RNA基因組合成和HCoV-NL63的PLpro活性,該研究表明色胺菊酯(色胺酮)具有潛在的抗病毒HCoV-NL63感染作用。但對(duì)于尋找以PLpro為靶點(diǎn)的抗病毒藥物還需更多的研究。
SARS-CoV的基因編碼蛋白是其最大的附屬蛋白,其參與了3a陽(yáng)離子通道的形成,裝配成熟的病毒顆粒借助該通道完成從宿主細(xì)胞的跨膜釋放[74]?;畈《镜娜笔а芯勘砻鳎瑢?duì)SARS-CoV感染的細(xì)胞死亡至關(guān)重要[74]。來(lái)源于中藥的活性化合物可以特異性靶向參與病毒釋放機(jī)制的3a離子通道蛋白,抑制該離子通道蛋白的中藥可能具有防止病毒向其他細(xì)胞擴(kuò)散的作用。例如,被用作SARS替代療法的大黃素,在濃度為20 μmol/L時(shí),就可以阻斷SARS冠狀病毒3a蛋白形成的離子通道,抑制病毒的釋放[75]。除此之外,還有黃酮醇、山柰酚和山柰苷也顯示出對(duì)3a離子通道的抑制作用,表明它們?cè)谝种乒跔畈《踞尫欧矫娴臐撛趦r(jià)值[75]。
對(duì)于抗病毒感染的治療不僅要注重直接作用于病毒,影響細(xì)胞的吸附和滲透的過(guò)程,還要考慮通過(guò)激活先天免疫功能,加強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng),誘導(dǎo)免疫細(xì)胞因子的生產(chǎn),間接發(fā)揮抗病毒作用。作為宿主細(xì)胞的入侵者,病毒必須逃脫免疫反應(yīng)才能生存。宿主針對(duì)病毒感染和復(fù)制的先天性和適應(yīng)性反應(yīng)與其自身針對(duì)病毒免疫反應(yīng)的病毒策略(逃逸和阻斷)相反。宿主免疫反應(yīng)的過(guò)度反應(yīng)也可能導(dǎo)致組織損傷和多器官損傷,進(jìn)而可能導(dǎo)致相關(guān)疾病[76]。因此,中藥及其活性成分可通過(guò)增強(qiáng)宿主抗病毒免疫應(yīng)答或阻斷病毒免疫逃逸,影響免疫調(diào)節(jié)機(jī)制表現(xiàn)出抗病毒活性。Cho等[77]研究表明淫羊藿可治療和預(yù)防豬感染PEDV的癥狀,如治療腹瀉和清潔豬的腸道功能。研究還發(fā)現(xiàn)淫羊藿的抗病毒作用主要是通過(guò)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,包括巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞刺激。槲皮素和淫羊藿苷是淫羊藿中的主要活性成分,此前的1項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)槲皮素也可通過(guò)特定的病毒誘導(dǎo)活性氧途徑抑制PEDV的復(fù)制。該化合物對(duì)其他冠狀病毒亞型如SM98和傳染性胃腸炎冠狀病毒也有抑制作用,且對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)毒,結(jié)果表明其可安全地用于病毒感染治療[77]。Lau等[54]發(fā)現(xiàn)魚(yú)腥草水提物能顯著刺激小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖,從而提高小鼠的免疫系統(tǒng);可增加CD4+和CD8+T細(xì)胞的占比,并誘導(dǎo)小鼠脾淋巴細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-2和白細(xì)胞介素-10,產(chǎn)生免疫刺激作用,可能有助于抑制冠狀病毒感染。此外,具有免疫激活作用的中藥多糖可以通過(guò)作用于免疫細(xì)胞,激活并調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng),發(fā)揮潛在的抗冠狀病毒作用,如香菇β-葡聚糖和黃芪多糖等[78-79]。其他多項(xiàng)研究也表明,包括維生素C和D等微量元素有可能通過(guò)增強(qiáng)免疫系統(tǒng)來(lái)預(yù)防或治療COVID-19,其中一些已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[80]。
一些中藥或傳統(tǒng)藥物也具有抗冠狀病毒的潛力,但目前其確切的機(jī)制仍然未知。例如,研究者從大戟科藥用植物玉麒麟葉子的乙醇提取物中成功分離出的化合物3β-木栓醇、3β-乙酰氧基木栓烷、木栓酮和異蒲公英賽醇,發(fā)現(xiàn)它們對(duì)HCoV感染的MRC-5細(xì)胞都表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制活性。構(gòu)效關(guān)系研究表明3β-木栓醇表現(xiàn)出比陽(yáng)性對(duì)照放線菌素D更強(qiáng)的抗病毒活性,進(jìn)一步證明了芳香烷骨架作為開(kāi)發(fā)新型抗HCoV-229E藥物的重要性[81]。香椿作為藥食同源的中藥,常作為菜肴出現(xiàn)在餐桌上。然而,研究表明其對(duì)冠狀病毒也具有抑制活性。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)香椿的水提取物可抑制SARS-CoV復(fù)制,其SI為17。雖然從香椿葉子中分離出許多生物活性化合物,包括β-谷甾醇、β-谷甾醇-葡萄糖苷、(+)-兒茶素、(?)-表兒茶素、沒(méi)食子酸、山柰酚、沒(méi)食子酸甲酯、葉綠醇、槲皮素、槲皮苷、蘆丁、豆甾醇和太仙丹素等,但其抑制SARS-CoV的主要化合物及其相關(guān)機(jī)制仍然未知[82]。此外,研究者發(fā)現(xiàn)魚(yú)腥草的醋酸乙酯提取物抗MHV效果較好,其IC50為0.98 μg/mL,且對(duì)正常小鼠肝細(xì)胞CCL9.1沒(méi)有明顯的細(xì)胞毒性[55]。對(duì)活性化合物分析發(fā)現(xiàn),主要是黃酮類(lèi)化合物槲皮素表現(xiàn)出顯著的抗MHV活性,IC50為125 μg/mL[55]。研究還發(fā)現(xiàn)槲皮素對(duì)SARS-CoV-2具有很強(qiáng)的抗氧化和預(yù)防作用,但其具體機(jī)制還待研究[80]。以上研究表明這些中藥提取物可用于冠狀病毒感染的治療,但需進(jìn)一步研究來(lái)闡明其抗病毒作用的確切機(jī)制。
不管是針對(duì)2003年的SARS,還是2013年的MERS,中醫(yī)藥在其防治上都發(fā)揮了獨(dú)特的治療優(yōu)勢(shì)。根據(jù)中醫(yī)藥“辨證論治”和“對(duì)癥下藥”的治療方針,國(guó)家中醫(yī)藥管理局公布了銀翹散合麻杏石甘湯、達(dá)原飲、參附湯、生脈散、獨(dú)參湯、宣白承氣湯、安宮牛黃丸、紫雪丹等方劑的加減方用于SARS患者的治療[83]。這些方劑可減少患者從輕度到中度或重度的發(fā)展,改善治愈率,降低死亡率。同時(shí),8種中成藥對(duì)于SARS的不同病理環(huán)節(jié)也有明顯改善作用[84]。其中,清開(kāi)靈注射液、魚(yú)腥草注射液及板藍(lán)根沖劑可以較好地改善SARS患者的肺部急性炎癥;新雪顆粒和金連清熱顆粒對(duì)高熱癥狀患者具有快速退熱的效果;燈盞細(xì)辛注射液和清開(kāi)靈注射液具有緩解急呼吸窘迫綜合征的作用;清開(kāi)靈注射液、復(fù)方苦參注射液及香丹注射液在保護(hù)臟器損傷上具有明顯效果[85-86]。此外,復(fù)方鱉甲軟肝片作為我國(guó)最先用于治療SARS肺纖維化的中藥,可以降低SARS的病死率、提高治愈率、縮短病程,對(duì)恢復(fù)期患者肺功能的徹底恢復(fù)、防止后遺癥的發(fā)生具有重要作用[84]。
清熱解毒類(lèi)中成藥連花清瘟顆粒對(duì)SARS和MERS病毒都具有明顯的抑制和殺傷作用。連花清瘟顆粒主要由連翹、金銀花、麻黃(炙)等13味中藥組成,能有效緩解病毒性呼吸系統(tǒng)疾病[87]。此外,中成藥感冒清熱顆粒、感冒靈顆粒、血必凈注射液、熱毒寧注射液、痰熱清注射等在MERS的防治中也發(fā)揮了很好的作用[87]。在MERS患者的恢復(fù)期,還可運(yùn)用四君子湯、人參五味子湯及沙參麥冬湯等加減進(jìn)行調(diào)理,提高機(jī)體免疫功能[88]。
除了臨床治療方面,中醫(yī)藥界專(zhuān)家還根據(jù)“不治已病治未病”及冠狀病毒傳播的途徑和特點(diǎn),提出了SARS預(yù)防藥方。如主藥包括蒼術(shù)、藿香、銀花、貫眾、黃芪、防風(fēng)、沙參、白術(shù)等的藥方,將其適當(dāng)方煎后代茶飲。該方具有清熱解毒、芳香化濕避穢、補(bǔ)氣生津養(yǎng)陰,提高免疫力的作用[85]。在收治SARS患者醫(yī)院的醫(yī)務(wù)人員中得到廣泛使用,使病區(qū)的醫(yī)務(wù)人員感染率為零,該藥方證明了中藥預(yù)防冠狀病毒是有一定成效和作用的[85]。對(duì)于MERS的預(yù)防藥方,中醫(yī)認(rèn)為其為感受異氣而發(fā)病,所以推薦使用提高機(jī)體免疫力的玉屏風(fēng)散及通治表里、三焦、氣血的防風(fēng)通圣丸等用于MERS的預(yù)防,達(dá)到預(yù)防為主,防重于治的效果[88]。
2019年COVID-19爆發(fā)伊始,由于對(duì)感染源病毒的結(jié)構(gòu)特性認(rèn)識(shí)不全面、不系統(tǒng),該疾病曾被稱(chēng)為“不明原因肺炎”。這種情況下,西醫(yī)的多款抗病毒藥均未達(dá)到理想的臨床療效。而在中醫(yī)角度,新冠肺炎屬于“疫病”范疇,中醫(yī)在歷代防治瘟疫的不斷發(fā)展與實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),形成了一部具有中國(guó)特色的“戰(zhàn)疫史”。因此,疫情爆發(fā)初期,提出以中醫(yī)為主的中西醫(yī)結(jié)合救治方法,推動(dòng)中醫(yī)藥早期參加、全程介入COVID-19的救治工作。在臨床診察和研究中,張伯禮院士發(fā)現(xiàn)中藥在減輕患者的發(fā)熱癥狀、控制病情進(jìn)展、減少激素用量、減輕并發(fā)癥等方面均有療效。以患者痊愈時(shí)間和輕癥轉(zhuǎn)重癥比例為核心指標(biāo),中醫(yī)藥治療顯示出了確切的療效。
“化濕敗毒方”是我國(guó)首個(gè)具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的治療COVID-19的中藥創(chuàng)新藥物,作為中國(guó)第1個(gè)獲批臨床試驗(yàn)的中藥,其可通過(guò)直接殺滅病毒,或增強(qiáng)機(jī)體的自身免疫力達(dá)到治療COVID-19的目的[89]。該藥由麻杏石甘湯、葶藶大棗瀉肺湯、宣白承氣湯、藿樸夏苓湯化裁而成。臨床數(shù)據(jù)表明,僅使用化學(xué)藥對(duì)重癥患者進(jìn)行抗感染及抗病毒治療,患者的癥狀并無(wú)明顯改善,加以化濕敗毒方聯(lián)合治療后重型患者的反復(fù)發(fā)熱、乏力咳嗽、呼吸困難、頭昏胸悶等癥狀得到明顯好轉(zhuǎn),有效降低了重型患者向危重型的轉(zhuǎn)化,促進(jìn)了重型患者的治療和康復(fù)[90]?;瘽駭《痉降淖饔脵C(jī)制可能與阻斷機(jī)體炎癥因子風(fēng)暴,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)及改善血流動(dòng)力學(xué)有關(guān)[91]。
“清肺排毒湯”在COVID-19治療中也得以廣泛應(yīng)用,其由出自《傷寒雜病論》的麻黃杏仁甘草石膏湯、射干麻黃湯、小柴胡湯、五苓散等多種方劑化裁而成[92-93]?!缎滦凸跔畈《痉窝自\療方案(試行第九版)》中推薦清肺排毒湯、清肺排毒顆粒用于輕型、普通型、重型患者[94]。臨床數(shù)據(jù)表明,采用清肺排毒湯治療9 d后,納入治療的98例患者的總有效率達(dá)到92.09%,在98例患者中,54例輕型及33例普通型患者均未轉(zhuǎn)為重型或者危重型病例,可以顯著改善患者的臨床癥狀,與常規(guī)治療相比,可顯著改善患者的肺部炎癥吸收、縮短住院時(shí)間,具有良好的臨床療效[95]。其作用機(jī)制與抑制患者體內(nèi)內(nèi)毒素的含量從而避免或延緩細(xì)胞因子炎癥風(fēng)暴的發(fā)生有關(guān)[96]。
“宣肺敗毒方”是COVID-19一線治療中被廣泛使用的另一個(gè)方劑,由《傷寒論》中的4張經(jīng)典處方:麻杏石甘湯、麻杏薏甘湯、千金葦莖湯和葶藶大棗瀉肺湯化裁而成。在《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第九版)》中,其被推薦用于濕毒郁肺證普通型患者。臨床數(shù)據(jù)表明,宣肺敗毒顆粒對(duì)于感染新冠病毒變異毒株(奧密克戎)的患者具有顯著的臨床療效,可以改善其胸悶、咳嗽、呼吸不暢等臨床癥狀,縮短病毒核酸轉(zhuǎn)陰時(shí)間,其作用機(jī)制與提高患者體內(nèi)的的淋巴細(xì)胞水平、降低降鈣素原有關(guān)[97]。同時(shí),金花清感顆粒、連花清瘟膠囊(顆粒)、疏風(fēng)解毒膠囊(顆粒)、藿香正氣膠囊(丸、水、口服液)等中成藥也在《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第九版)》中被推薦用于醫(yī)學(xué)觀察期的服用,符合疫情開(kāi)始時(shí)期定制的中醫(yī)藥“早介入,全程參與”方針[94]。對(duì)于恢復(fù)期的SARS-CoV-2感染者可以應(yīng)用藿香、砂仁、黨參、炙黃芪、茯苓、陳皮等藥物進(jìn)行治療[94]。
此外,中醫(yī)藥還根據(jù)不同體質(zhì)、不同年齡及不同地域的差異性,進(jìn)行“辨證論治”,提出相應(yīng)的抗SARS-CoV-2預(yù)防藥方。例如,北方地區(qū)的預(yù)防用藥多為滋陰潤(rùn)燥藥(有玄參、麥冬、玉竹、沙參以及蘆根等);而南方地區(qū)例如湖北、江西、湖南、廣西、四川以及云南等地多采用芳香化濕藥(藿香、蒼術(shù)、陳皮以及佩蘭)等進(jìn)行預(yù)防用藥[98]。
2022年3月,來(lái)自世界衛(wèi)生組織6個(gè)區(qū)域的21名國(guó)際專(zhuān)家參加了“世界衛(wèi)生組織關(guān)于中醫(yī)藥治療新冠肺炎專(zhuān)家評(píng)估會(huì)”,通過(guò)對(duì)中國(guó)國(guó)家專(zhuān)家組提供的臨床應(yīng)用、研究和循證評(píng)價(jià)報(bào)告的評(píng)估,世界衛(wèi)生組織專(zhuān)家組得出結(jié)論:中藥能有效防治COVID-19,減少輕型、普通型病例轉(zhuǎn)為重癥,縮短病毒清除時(shí)間,改善輕型和普通型患者的臨床預(yù)后[99],并鼓勵(lì)各成員國(guó)將中醫(yī)藥等傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)治療方法投入到新冠臨床治療中。這一來(lái)自世界衛(wèi)生組織專(zhuān)家會(huì)議的認(rèn)可,使得中醫(yī)藥治療新冠肺炎的應(yīng)用更受鼓舞。
中藥在SARS、MERS和COVID-19中的臨床應(yīng)用比較見(jiàn)表1。
冠狀病毒易感染、易變異、易流行和跨物種傳播的特點(diǎn)為世界公共衛(wèi)生帶來(lái)嚴(yán)重威脅,也為傳統(tǒng)抗病毒藥物的研發(fā)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。大量研究表明,來(lái)源于中藥的粗提取物或生物活性化合物,都具有抗冠狀病毒作用。TGG、大黃素、甘草酸、乙酸橙酰胺和咖啡酸、硫酸乙酰肝素類(lèi)化合物等已被鑒定具有抑制病毒附著和滲透的作用。此外,還發(fā)現(xiàn)了中藥地榆、粉防己、石竹等可以抑制冠狀病毒的RNA和蛋白質(zhì)合成。從連翹從得到的連翹苷A也能抑制病毒RNA和蛋白質(zhì)合成。其他中藥來(lái)源的化合物如多糖(375)、山柰酚及槲皮素等可以靶向抑制病毒蛋白酶如3CLpro和PLpro。還有大黃素和山柰酚可能作用于3a離子通道蛋白,進(jìn)而抑制病毒釋放,以及淫羊藿提取物和魚(yú)腥草提取物等可以增強(qiáng)宿主免疫系統(tǒng)功能。同時(shí),一些中藥的相關(guān)制劑或復(fù)方(連花清瘟、血必凈注射液、化濕敗毒方、清肺排毒湯和宣肺敗毒方等)已在臨床上作為輔助治療冠狀病毒,并展現(xiàn)較好的療效。值得注意的是,中藥及其提取物在抗冠狀病毒的臨床應(yīng)用中依然面臨很多難題。中藥中的成分相對(duì)復(fù)雜,其發(fā)揮作用的活性化合物結(jié)構(gòu)及其作用機(jī)制和靶標(biāo)分子仍然不是十分明確,需進(jìn)一步研究。此外,從中藥中分離得到的大分子化合物如多糖,已報(bào)道具有良好的抗冠狀病毒潛力,但仍需深入系統(tǒng)探究多糖發(fā)揮抗病毒作用的靶分子及其吸收機(jī)制,而且大分子的藥動(dòng)學(xué)和質(zhì)量控制的研究也面臨諸多挑戰(zhàn)。綜上,中藥因其多組分、發(fā)揮藥效的多靶點(diǎn)以及系統(tǒng)調(diào)節(jié)的特點(diǎn),在治療臨床常見(jiàn)的多重病毒感染和應(yīng)對(duì)病毒變異和耐藥性,以及免疫調(diào)節(jié)和整體治療上具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值,也使其在廣譜抗冠狀病毒新藥研發(fā)上具有較大的優(yōu)勢(shì)和潛力。因此,需要充分利用多學(xué)科方法探索新的廣譜抗病毒中藥的研發(fā)策略和途徑,突破現(xiàn)階段的技術(shù)問(wèn)題瓶頸,尋找安全有效的廣譜抗冠狀病毒藥物,為有效應(yīng)對(duì)突發(fā)的病毒感染對(duì)人類(lèi)健康帶來(lái)的嚴(yán)重威脅做出應(yīng)有的中醫(yī)藥貢獻(xiàn)。
表1 中藥在SARS、MERS和COVID-19中的臨床應(yīng)用比較
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
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Research progress on mechanism and clinic application of traditional Chinese medicine against coronavirus
LI Sai-juan1, 2, SU Juan1, JIN Can1, DING Kan1, 2
1. Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201203, China 2. School of New Chinese Materia Medica, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 21112, China
Coronaviruses (CoVs) are the largest positive-strand RNA viruses discovered, with high variability and high infectivity. There are seven kinds of CoVs that can infect humans so far. Among them, severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) in 2003, middle east respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) in 2012 and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in 2019 have caused global outbreaks, posing a serious threat to global public health security. Research on CoVs infection has never stopped, and the current treatment methods mainly focus on improving symptoms. Traditional Chinese medicine (TCM) has a long history and rich experience in preventing and treating various diseases. In terms of anti-CoVs, TCM has attracted much attention because of its multi-CoVs and multi-targets, significant antiviral effect and few side effect. TCM extracts or their compounds can exert anti-CoVs effects by directly or indirectly inhibiting the invasion, replication, assembly of CoVs, regulating immunity and inhibiting inflammation. This article systematically reviews the mechanism and clinical application of TCM in anti-CoVs and alleviating virus-induced symptoms, in order to provide theoretical reference for the research and development of anti-coronavirus drugs.
traditional Chinese medicine; anti-coronavirus; severe acute respiratory syndrome coronavirus; middle east respiratory syndrome coronavirus; severe acute respiratory syndrome coronavirus 2
R285
A
0253 - 2670(2023)01 - 0334 - 12
10.7501/j.issn.0253-2670.2023.01.034
2022-09-13
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31870801)
李賽娟(1992—),女,博士研究生,研究方向?yàn)橹兴幎嗵堑慕Y(jié)構(gòu)鑒定及其靶向性研究。Tel: 15685346690 E-mail: 1449253507@qq.com
通信作者 丁 侃,男,研究員,博士生導(dǎo)師,課題組長(zhǎng),中科中山藥物創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長(zhǎng);2011年獲得國(guó)家杰出青年基金;主要從事中藥中多糖的結(jié)構(gòu)與功能,構(gòu)效關(guān)系,多糖的靶向性及其作用機(jī)理,細(xì)胞膜蛋白聚糖及其相關(guān)酶的功能機(jī)制以及糖類(lèi)創(chuàng)新藥物研究。E-mail: dingkan@simm.ac.cn
[責(zé)任編輯 潘明佳]