青蒿素及其衍生物的抗病毒机制

张锋 姜慧芬

1杭州医学院临床医学院310013；2中国科学院肿瘤与基础医学研究所，中国科学院大学附属肿瘤医院，浙江省肿瘤医院医学检验科，杭州310022

青蒿素是我国屠呦呦及其团队在1971年从中药青蒿中提取分离得到一种具有过氧桥化学结构的倍半萜内酯类化合物，作为抗疟疾药被WHO极力推荐[1]。此后，基于青蒿素又开发出了多种衍生物，如双氢青蒿、青蒿琥酯、蒿甲醚等。随着青蒿素及其衍生物在全世界广泛应用，越来越多的研究发现，这类化合物在体外和体内显示出对除疟疾以外的其他疾病（包括病毒病、癌症和免疫性疾病等）的强大活性[2]。近年来，对青蒿素及其衍生物抗病毒的活性研究已成为热点，现综述如下。

一、抗人巨细胞病毒（HCMV）作用

2002年，Efferth[3]首次报道了青蒿琥酯体内外抗HCMV作用，他发现青蒿琥酯能抑制对更昔洛韦耐药的HCMV复制。该结果也在后续研究中得以证实，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%抑制浓度（IC50）值甚至低于临床常用的抗病毒药；青蒿琥酯与马里巴韦、西多福韦或膦甲酸的组合可以增强抗HCMV协同活性；对更昔洛韦耐药的HCMV病毒株对青蒿素类化合物敏感；青蒿素类化合物分次应用比单次抑制HCMV活性增加，而且不会产生耐药性[4]。青蒿素及其衍生物除了抗HCMV活性外，对其他亚科疱疹病毒也具有广泛的活性，例如EB病毒、单纯疱疹病毒和人类疱疹病毒6A均对青蒿琥酯敏感[3]。青蒿素及其衍生物主要的抗病毒机理可能是药物抑制病毒诱导的细胞转录因子NF-κB和Sp-1的活化，下调了上游激酶PI3K的磷酸化[5]。

二、抗HBV作用

Romero等[6]对青蒿素及青蒿琥酯等19种药物研究发现，青蒿素尤其是青蒿琥酯在不影响宿主细胞活力的浓度下，对传染HepG2 2.2.15细胞产生的HBV有强效抑制作用，抑制HBsAg和HBV DNA的分泌。Efferth[3]的研究也发现青蒿琥酯显现出强大的抗HBV活性，青蒿琥酯抑制HBsAg分泌的IC50为2.3μmol/L，抑制HBV DNA的IC50为0.5μmol/L。青蒿琥酯与拉米夫定两者联合治疗，可以增强拉米夫定的治疗效力，发挥协同作用，同时还可以减少拉米夫定耐药性。青蒿素及其衍生物的抗HBV活性主要作用于病毒复制周期的早期，可能是通过直接作用于即刻早期蛋白或干扰早期蛋白复制，或是与受感染细胞的调节蛋白结合来降低即刻早期蛋白或早期蛋白的表达，从而起到抑制病毒的作用[7]。最近有研究揭示了氧化还原反应和各种病毒感染之间的复杂关联，而青蒿素及其衍生物的过氧桥结构裂解后可产生大量的自由基，氧自由基在不影响宿主细胞代谢的条件下可以负调节HBV在肝细胞中的复制，也能破坏细胞膜及一些烷基化的蛋白质，如HBV的X蛋白[8]。

三、抗HIV作用

研究发现，一些疟疾患者偶尔感染了HIV，在常用青蒿汤治疗时发现其HIV症状改善，据此推测青蒿素可能发挥抗HIV活性[9]。Ma等[10]发现10-正丁基脱羰青蒿素抗HIV-1的EC50和IC50分别为4.7和1.3μmol/L，表现出很好的抗HIV-1活性，说明青蒿素倍半萜结构中羰基修饰和衍化对抗HIV-1活性有一定帮助。Kiang等[11]报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结构的青蒿素衍生物，并对其进行了体外抗HIV-1研究，发现青蒿素分子由于存在独特的过氧桥结构，显示弱的抗HIV-1活性，EC50和IC50分别为100和10μmol/L；进一步研究其半合成衍生物，发现10-乙氧基脱羰青蒿素和高脱碳青蒿素具有中等程度的抗HIV-1活性，约为青蒿素的2~3倍。Jana等[13]合成了6种二氢青蒿素的三唑衍生物，发现其中3种显示了较好的抗HIV活性，IC50为1.34~2.65μmol/L。到目前为止，研究数据尚不支持先导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选择。

四、抗新型冠状病毒（SARS-CoV-2）作用

SARS-CoV-2是一类具有包膜的单股RNA病毒。Nair等[14-15]报道了青蒿提取物能抑制SARS-CoV-2及其英国和南非两个变异株的体外复制，IC50值为0.1~8.7μmol/L。Cao等[16-19]也分别报道青蒿素、青蒿琥酯抗SARS-CoV-2的IC50值＜30μmol/L，双氢青蒿素的IC50值为1~10μmol/L。Li等[20]将41例确诊为新型冠状病毒肺炎的患者分为两组，实验组（23例）接受了青蒿素-哌喹（AP）联合治疗7 d，在治疗第21天核酸检测阴性，核酸转阴率是对照组的2倍（100%vs55.6%）。Alazmi和Motwalli[21]采用计算机方法研究青蒿素及其衍生物抗SARS-CoV-2机制，认为其可能物理结合SARS-CoV-2外层的囊膜上较为保守的结构蛋白：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与宿主ACE2受体结合并感染宿主细胞。Sehailia等[22-24]基于计算机辅助药物设计从多靶点结构出发系统探索青蒿素及其衍生物抗毒分子机制，发现其能垂直嵌入ACE2受体与SARSCoV-2 S蛋白的结合区域内，与结合区域内的氨基酸残基产生相互作用，干扰ACE2受体和S蛋白残基形成稳定的疏水性界面，阻断病毒侵入机体的可能。Uckun等[25]发现青蒿素及其衍生物具有溶酶体蛋白酶抑制功能，能抑制宿主细胞蛋白酶水解S蛋白，防止病毒囊膜与细胞膜融合，阻止病毒的核糖核酸进入细胞。目前针对青蒿素其衍生物抗SARS-CoV-2的研究还在不断进展中，有望开创“老药新用”系统研发的典范。

五、其他抗病毒作用

HPV是一种无包膜、嗜上皮性的DNA病毒，能引起人体皮肤黏膜的鳞状上皮增殖，高危型HPV还可诱发癌症。Disbrow等[26]分析了青蒿素、青蒿琥酯和双氢青蒿素对HPV16型E6、E7基因转化的上皮细胞的活性，发现青蒿琥酯和双氢青蒿素可诱导细胞凋亡，影响HPV16型E6、E7的表达；用双氢青蒿素对受HPV感染犬的口腔黏膜进行局部治疗，产生针对病毒L1衣壳蛋白的抗体，推测双氢青蒿素可能具有抗HPV作用。Mondal和Chatterji[27]也研究了青蒿素对HPV的作用，发现青蒿素下调了感染的ME-180宫颈癌细胞中HPV39编码的E6和E7蛋白的表达，表明青蒿素对HPV作用可能是由病毒E6和E7蛋白的下调引起的。

Obeid等[28]报道青蒿琥酯能抑制HCV复制，并呈剂量及时间依赖关系：青蒿琥酯抗HCV作用弱于重组人IFN-α2b，优于利巴韦林，且与IFN具有协同抗病毒作用。Dai等[29]发现青蒿琥酯通过抑制HCV复制5'UTR，抑制非结构蛋白5A（NS5A）的表达，其抗HCV的作用与剂量呈正相关性。已有研究证明青蒿素和青蒿琥酯通过调节氯高铁血红素及活性氧的释放来抑制HCV复制的活性[30]。

肠道病毒属于小核糖核酸病毒科，其基因组为单股正链RNA。2004年，马培林等[31]报道了青蒿素体外抗柯萨奇病毒B3型（CVB3）的作用，青蒿素可不同程度地阻断病毒吸附和抑制病毒复制，明显抑制CVB3核酸复制与蛋白表达，但未发现有直接灭活病毒的作用。

狂犬病病毒（RABV）属于弹状病毒科，是引起狂犬病的病原体。Luo等[32]首次报道0.1μmol/L浓度的青蒿琥酯和双氢青蒿素的能抑制RABV复制。受RABV攻击的小鼠在攻击后的第2和3天，小鼠肌肉注射青蒿琥酯或双氢青蒿素（5 mg/kg），与对照组比较能显著提高小鼠的存活率，他们还发现，青蒿琥酯和双氢青蒿素通过抑制RABV基因组RNA合成和病毒基因转录，实现抗病毒作用。

六、展望

青蒿素及其衍生物的抗病毒生物活性是近几年国内外研究的热点之一，其抗HCMV、HBV、HIV、SARS-CoV-2等作用主要通过抑制细胞转录因子活化、干扰病毒复制周期、诱导细胞凋亡、阻止病毒与宿主细胞结合等多种机制实现。据此，研究者在保留药物重要活性基团过氧桥键的基础上，通过药效团拼合、结构简化、多靶点药物设计等结构修饰，合成青蒿素-核苷类轭合物[33-34]。经改造后的青蒿素衍生物能达到单分子多靶点、多疗效的相互协同作用，有望发挥更优的抗病毒效果并应用于临床治疗。

志谢 感谢罗永能博士对本文的建议和修改

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