作者：王晓艳,刘兆梅,王小利,马洪涛,杨怡姝,温瑞兴
【关键词】 hiv-1；逆转录酶；整合酶；蛋白酶；抑制剂；中草药；综述
艾滋病,即获得性免疫缺陷综合征(aids),是由人类免疫缺陷病毒(hiv)感染所导致的人体防御机能的缺陷(尤其是细胞介导的免疫机能缺陷),患者易于发生机会性感染以及肿瘤的各种临床综合征。当前,艾滋病的治疗以高效抗逆转录病毒疗法(high active anti-retroviral therapy,haart)为主,但其毒副作用强,耐药性不断发生,价格昂贵,且不能彻底清除人体内的hiv,因而在一定程度上限制了其应用。中草药由于其结构的多样性、有效的作用、较低的毒副作用以及广泛的来源等特点,越来越为国内外学者所重视。hiv-1的复制周期大致可分为吸附、融合、脱衣壳、逆转录、整合、转录、翻译、组装、成熟和释放这几大部分,从其生命周期可以知道,在hiv-1感染其他细胞时不能缺少3种酶,即逆转录酶(reverse transcriptase,rt)、整合酶(integrase,in)和蛋白酶(protease,pr)。笔者主要综述了对这3种酶具有抑制作用的中草药及其有效成分的研究进展。wWw.11665.com
1 中草药中hiv-1逆转录酶抑制剂
1.1 黄酮类
pengsuparp t等[1]研究发现,从抱茎獐牙菜(swertia franchetiana)中分离得到的抱茎獐牙菜苷(swertifrancheside)对hiv-1 rt具有抑制作用,ic50值为43 μmol/l,其抑制模式为对模板引物的竞争性抑制和对底物的混合型抑制。lin ym等[2]从漆树科植物野漆(rhus succedanea)和藤黄科植物木竹子(garcinia multiflora)中分离得到黄酮类化合物,其中7个对hiv-1 rt具有抑制活性,粗贝壳杉黄酮(robustaflavone)、扁柏双黄酮(hinokiflavone)具有相似的活性,ic50均为65 μmol/l,穗花杉双黄酮(amentoflavone)、贝壳杉黄酮(agathisflavone)、藤黄双黄酮(morelloflavone)、gb-1a、gb-2a的ic50分别为119、100、116、236、170 μmol/l。赵氏等[3]从唇形科植物黄芩(scutellaria baicalensis georgi)中分离得到的黄芩苷及黄芩苷元均有抑制hiv-1 rt作用,如黄芩苷及黄芩苷元的6位羟基被遮蔽则丧失抑制hiv-1 rt活性,说明6位羟基为抑制hiv-1 rt活性所必需。张氏等[4]从槐花中分离得到黄酮类化合物k3,在300 μmol/l时对hiv-1重组rt的抑制率为80%。另据报道,从菊花中得到的金合欢素-7-o-β-d-吡喃半乳糖苷、阿曼托黄酮、万寿菊黄素、杨梅黄素等也能抑制hiv-1 rt的活性。
1.2 生物碱类
米歇尔胺(michellamines)是从钩枝藤科植物ancistrocladus korupensis liana中提取的系列化合物,具有抑制hiv-1 rt的作用,ic50为10 μmol/l[5]。mccormick jl等[6]从芸香科植物提取物中分离得到2种已知的喹啉类生物碱及其同分异构体3-(3-甲基-2-丁烯基)-[4-氧化-(3-甲基-2-丁烯基)]-2(1-氢)-喹啉酮{3-(3-methyl-2-butenyl)-4-[(3-methyl-2- butenyl) oxy]-2(1h)-quinolinone},均具有抑制hiv-1 rt的活性,ic50值分别为12、8 μmol/l。
1.3 萜类
从我国南方五味子科植物满山香(五味子)[schisandra sphaerandra stapf.(schisandraceae)]茎的石油醚提取物中分离得到的nigranoic acid (3,4-secocycloarta-4,24- (z)-diene-3,26-dioicacid)为三萜类化合物,体外试验表明能抑制hiv-1 rt活性,在200 μg/ml时对hiv-1 rt的抑制率达99.4%,ic50为74.1 μg/ml[7]。pengsuparp t等[1]研究发现,从大戟科植物maprounea africana的根部分离得到的三萜类化合物1-beta-hydroxyaleuritolic acid 3-p- hydroxybenzoate对hiv-1 rt具有强烈的抑制活性,其ic50为3.7 μmol/l。从贪婪倔海绵(dysidea avara)中分离出的avarol和avarone是一类新型倍半萜氢醌化合物,avarone是avarol的衍生物,当avarol浓度为1 mg/l时,对hiv-1 rt活性抑制率为63%,而avarone可抑制86%[8]。
1.4 香豆素类
kashman y等[9]从藤黄科植物绵毛胡桐(calophyllum lanigerum)中提取得到的(＋)-calanolide a为吡喃香豆素类化合物,是一种非核苷类逆转录酶抑制剂(nnrtis),体外抑制重组hiv-1 rt活性的ec50为0.07 μmol/l。patil ad等[10]在藤黄科植物海棠果(calophyllum inophyllum linn.)中发现海棠果素(inophyllum)b和p等11种香豆素类化合物,其中inophyllum b和p抑制hiv-1rt的ic50分别为38、130 nmol/l。pengsuparp t等[11]从藤黄科植物calophyllum teysmannii橡浆中分离到的香豆素类化合物soulattrolide对hiv-1 rt具有较强抑制作用,ic50为0.34 μmol/l,且具有高度专一性。
1.5 鞣质及酚酸类
yoshida t等[12]从胡颓子科植物银水牛果(shepherdia argentea)叶中提取到的鞣质化合物水牛果素(shephagenin)a和b具有显著的抑制hiv-1 rt活性,ic50分别为49、74 nmol/l。arda等[13]研究发现,植物sanicula europaea l的50%乙醇提取物对hiv-1 rt有较强的抑制活性,200 μg/ml对hiv-1 rt的抑制率达99.5%,ic50为39 μg/ml,其主要的活性成分可能为迷迭香酸(rosmarinic acid)。min bs等[14]研究发现,鳞毛蕨科植物绵马贯众(dryopteris crassirhizoma)根茎的甲醇提取物抑制hiv-1 rt活性作用较强(ic50为4.0 μg/ml),从其中分离出4种山柰酚苷(crassirhizomosides1、2、3、4)和山柰酚5,其中1、3、4、5抑制dddp和rddp的ic50分别为25、28、23、75 μmol/l和215、240、405、110 μmol/l,而山柰酚苷2未显示抑制作用。el-mekkawy s等[15]报道,从余甘子(phyllanthus emblica l.)甲醇提取物中分得的鞣质化合物核果木素(putranjivain a)抗hiv-1 rt的活性强,其ic50为3.9 μmol/l。
1.6 蛋白质和木质素类
lyophyllin是从蘑菇lyophyllum shimeji孢子体中提取的20 kda的rip,具有抗hiv-1 rt的活性,ic50为7.9 μmol/l, lap(lyophyllum antifungal protein)是从lyophyllum shimeji中提取的一种14 kda蛋白,其抑制hiv-1 rt活性的ic50为5.2 μmol/l[16]。chang cw等[17]从大戟科植物锡兰叶下珠(phyllanthus myrtifolius)中分离得到2种木质素, phyllamycin b和retrojusticidin b,对hiv-1 rt具有强烈抑制作用,ic50分别为3.5、5.5 μmol/l,对人类dna多聚酶-α (hdnap-α)的ic50分别为289、989 μmol/l,即具有高选择性的细胞毒性,抑制模式为对模板引物和底物的非竞争性抑制。
1.7 其它
ohta k等[18]从海洋红藻gigartina tenella中分离到一种硫脂km043,是hiv-1 rt的有效抑制剂,且呈剂量依赖性,在30 μmol/l时可完全抑制(抑制率超过90%)hiv-1 rt的活性。el-mekkawy等[15]报道,英国栎(quercus pedunculata)、酸模属植物rumex cyprius、毛诃子(terminalia bellerica),诃子(terminalia chebula)的甲醇和水提取物以及刺毛榄仁树(terminalia horrida murb)的甲醇提取物对hiv-1 rt有明显的抑制作用,ic50为2～49 μg/ml。min bs等[19]研究发现,龙芽草(agrimonia pilosa)、四照花(cornus kousa)、limonium tetragonumand、野梧桐(mallotus japonicus)的甲醇提取物具有显著的抑制hiv-1 rt的作用,ic50分别为8.9、6.3、7.5、11.9 μg/ml。ali h等[20]发现,苏丹草药c.hartmannianum叶子的提取物在66 μg/ml时能够完全抑制hiv-1 rt的活性。
2 中草药中hiv-1整合酶抑制剂
2.1 蛋白质类
map30 (momordica anti-hiv protein of 30×103)和gap31(gelonium anti-hiv protein of 31×103)分别是从中国的苦瓜和喜马拉雅山的gelonium multiflorum 中提取出来的蛋白质,具有体外抑制hiv-1 in的活性,ic50均为1 μmol/l。从丝瓜(luffa cylinarica l.)种子中获得的丝瓜素(luffin)及石竹科植物肥皂草(saponaria officinalis l)提到的皂草素(saporin)对hiv-1 in均具有强抑制作用,ic50分别为0.53、0.25 μmol/l,进一步的研究发现它们抑制hiv-1 in链转移的ic50分别为30～60、60～130 nmol/l[21]。
2.2 生物碱类
从海洋天然产物筛选得到的lamellarin α-20-sulfate生物碱具有抗hiv-1 in的活性,其抑制“3′加工”和“链转移”的ic50分别为16、22 μmol/l[22]。zhang cf等[23]发现,樟科植物鼎湖山胡椒(lindera chunii)根的化学成分中,莲叶桐宁(hernandonine)、新木姜子碱(laurolistine)、7- oxohernangerine、lindechunine a,具有显著抗hiv-1 in的活性,ic50分别为16.3、7.7、18.2、21.1 μmol/l。
2.3 黄酮类
lee js等[24]从菊花(chrysanthemum morifolium)中分出芹菜苷元7-o-β-d-(4′-咖啡酰)-葡糖醛酸苷(apigenin 7-o-beta-d-(4"-caffeoyl)-glucuronide),其抑制hiv-1 in的ic50为(7.2±3.4)μg/ml。ahn mj等[25]从大戟科植物京大戟(euphorbia pekinensis)中分离出两种黄酮类化合物1,2,6-tri-o-galloyl-β-d-glucopyranose、1,2,4,6-penta- o-galloyl-β-d-glucopyranose,对hiv-1 in“3′加工”有明显的抑制作用,ic50分别为(13.7±4.3)、(19.7±2.8)μmol/l。tewtrakul s等[26]研究发现,从夹竹桃科植物黄花夹竹桃(thevetia peruviana)叶子中分离到的黄酮类化合物能抑制hiv-1 in的活性,其中化合物9作用最强,ic50为5 μmol/l。
2.4 酚酸及鞣质类
2002年,中美科学家一起从唇形科植物丹参(salvia miltiorrhiza)[27]中分离出了两种具有抑制hiv-1 in活性的物质——m522(lithosperumic acid a)和m532(lithosperumic acid b),其中m522的抑制整合酶“3′加工”和“链转移”过程的ic50分别为0.83、0.48 μmol/l；m532抑制整合酶“3′加工”和“链转移”过程的ic50分别为0.48、0.37 μmol/l。tewtrakul s等[28]研究发现,植物锦紫苏(coleus parvifolius)的乙醇提取物具有抑制hiv-1 in的活性(ic50为9.2 μg/ml),从中分离出11种化合物,其中迷迭香酸(rosmarinic acid)和迷迭香酸甲酯活性较高,ic50分别为5.0、3.1 μmol/l。另外,arda等[13]研究发现,植物sanicula europaea l的50%乙醇提取物中也有迷迭香酸,具有抗hiv-1 in的活性。mazumder a等[29]研究发现,姜黄素(curcumin)具有抑制hiv-1 in“3′加工”和“链转移”的活性,ic50分别为95、40 μmol/l。kwon hc等[30]从菊科植物东风菜(aster scaber)中分离得到(－)3,5- dicaffeoyl-muco-quinic acid对hiv-1 in具有较强的抑制作用,ic50为(7.0±1.3)μg/ml。张氏等[31]发现,从樟科药用植物乌药[lindera aggregata(sims)kosterm.]60%丙酮提取物中分离得到的寡聚缩合鞣质类化合物具有抗hiv-1 in的活性。
3 中草药中hiv-1蛋白酶抑制剂
3.1 萜类
ma c等[32]从蒙药锁阳(cynomorium songaricum rupr.)的ch2cl2-meoh提取物中分离到多种化合物,并发现其中的熊果酸、熊果酸丙二酸半酯、齐墩果酸丙二酸半酯、乙酰熊果酸等具有很强的抑制hiv-1 pr作用,其中熊果酸、熊果酸丙二酸半酯抑制hiv-1 pr的ic50分别为8、6 μmol/l。从文冠果(xanthoceras sorbifolia bunge.)甲醇提取物中分离得到抗hiv-1pr的化合物,其中化合物3-oxotirucalla-7,24-dien- 21-oic acid、齐墩果酸、表没食子儿茶酚-(4β-8,2β-o7)-表儿茶酚抑制hiv-1 pr的ic50分别为10、20和70 μg/ml[33]。min bs等[34]从藿香(agastache rugosa)根部分离得到的二萜类化合物agastanol和藿香醌(agastaquinone)对hiv-1 pr有明显的抑制作用,ic50分别为360、87 μmol/l。xu hx等[35-36]从华东水杨梅(geum japonicum)的甲醇提取物中分离得到的三萜类化合物2a,19a-二羟基-3-羰基-乌索-12烯-28酸(1)、熊果酸(2)、山楂酸(3)和geumonoid(4)对hiv-1 pr有强烈的抑制作用,其中1、2、3在17.9 μg/ml时对hiv-1 pr的抑制率分别为72%、85%、100%。min bs等[37]发现,山楂(crataegus pinnatifida)叶子的甲醇提取物在100 μg/ml浓度时对hiv-1 pr有较强的抑制作用,从其中分离得到2个三萜类化合物熊果醇和熊果酸抑制hiv-1 pr的ic50分别为5.5、8.0 μmol/l。el-mekkawy等[38]从赤芝(ganoderma lucidum)的甲醇提取物分离得到的三萜类化合物能抑制hiv-1 pr的活性,其ic50为0.17～0.23 mmol/l。从植物长梗南五味子(kadsura longipedunculata)分离得到的五内酯(schisanlactone)a抗hiv-1 pr的ic50分别为20 μmol/l[39]。park jc等[40]发现,蔷薇科植物玫瑰(rosa rugosa thunb.)的根部提取物在100 μg/ml的浓度下对hiv-1 pr具有强烈的抑制作用,从中分离的野蔷薇苷(rosamultin)在100 μmol/l时对hiv-1 pr的抑制率达53%。
3.2 木质素类
研究发现,可食性蘑菇桦褐孔菌(fuscoporia obliqua)的热水提取物可抑制hiv-1 pr的活性,已确定的活性成分是一种水溶性的高分子量木质素衍生物[41]。从植物长梗南五味子(kadsura longipedunculata)分离得到的木质素化合物longipedunins a抗hiv-1 pr的ic50为50 μmol/l[39]。
3.3 醌类
研究发现,倒捻子(garcinia mangostana)的乙醇提取物对hiv-1 pr有强烈抑制作用,分离得到的化合物倒捻子素α- mangostin和γ-mangostin抗hiv-1 pr的ic50分别为(5.12±0.41)、(4.81±0.32) μmol/l,抑制模式均为非竞争性抑制[42]。
4 展望
由于aids在全球的迅速蔓延及流行，各国政府都投入了大量的人力、物力、财力来用于艾滋病的预防和治疗，科学家们也在加紧寻找新的具有抗hiv活性的化合物。目前已上市的21种药物均由化学方法合成而来，具有毒副作用强、价格昂贵、不能彻底杀灭病毒等缺点，使得其在应用上受到一定程度的限制。而天然产物是生物活性化合物的丰富来源，科学家们寄希望从中找到新的具有抗aids作用的先导化合物，并大大加强了对天然药物的开发与研究，且已取得较好的研究成果。
目前，研究者们已成功地找到了多种类型的抗hiv-1天然化合物，这些先导化合物要么结构独特，要么具有新的作用机制。科学家们在试图阐明它们的作用靶点及其作用机制的同时，通过结构活性相关性（structure-activity relationship, sar）的分析来优化这些先导化合物,使之成为一个候选药物，为开发新药和临床用药提供科学的指导。在已发现的具有抗hiv-1活性的中草药中，从作用的靶点可以看出，作用于hiv-1逆转录酶的天然化合物居多，而作用于hiv-1整合酶和蛋白酶的化合物相对少些，因此,继续从中草药中研究开发作用于hiv-1复制周期各个环节的有效化合物仍具有非常广阔的空间，同时这也是寻找有效抗艾滋病病毒药物的主要途径之一。
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