中草药中HIV-1三大酶类抑制剂研究进展

                    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。

　　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]。