天然药物成分在抗艾滋病治疗中的研究进展

Advances in the Research of Natural Drugs in Anti-AIDS Treatment

摘要: 本文回顾了艾滋病发病机理和治疗现状，天然药物成分的发现将是在艾滋病治疗中的另一热点。当下对HIV的治疗方案包括抑制病毒复制转录、激活和杀灭潜在宿主、抑制潜在宿主多个策略，本文综述了天然药物成分在以上三个方向的研究进展，并指出存在的问题和发展前景。

Abstract: This paper reviews the pathogenesis and treatment status of AIDS, and natural drug discovery will be another popular topic in AIDS treatment. Current treatment options for HIV include strategies to inhibit viral replication, activate and kill potential reservoirs, and suppress potential reservoirs. This paper summarizes the research progress of natural products in the above three directions and points out the existing problems and development prospects.

1. 前言

获得性免疫缺陷综合征(acquired Immune Deficiency Syndrome, AIDS)，又称“艾滋病”，是由人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染引起的全球流行的传染性疾病。截止2018年10月，我国报告感染艾滋病例达85万，报告死亡人数达26万 [1]。另一项数据表明，中国AIDS发病率从1990年的0.82/10万上升到2019年的2.24/10万，患病率从5.63/10万上升至38.77/10万，死亡率从0.23/10万上升至2.23/10万，伤残调整率从13.18/10万上升至98.15/10万 [2]。

随着HIV/AIDS的威胁持续上升，需要有效的药物来治疗感染者。即使联合抗逆转录病毒疗法(Combination antiretroviral therapy, cART)可以稳定地抑制病毒，但不良副作用却非常明显，尤其是在接受长期治疗的患者中，cART疗法在多重耐药性的出现中发现了局限性 [3]，因此寻找新药和新靶标是对感染者及时治疗的需要。天然产物，例如植物来源的化合物和植物提取物，具有成为抗HIV和神经保护活性的药物先导的巨大潜力 [4]。

2. 艾滋病的治疗治疗基础

2.1. 病理生理学

HIV病毒是一种逆转录病毒，能够将病毒基因组的DNA副本整合到宿主细胞的DNA中。为了进入宿主细胞，HIV-1通过与包膜蛋白的相互作用与趋化因子受体5或CXC趋化因子受体4结合，融合和脱壳后，单链RNA被反转录成HIV DNA，然后整合到宿主DNA中。HIV DNA被转录成病毒mRNA，并输出到细胞质，然后被翻译成病毒Gag/Gag-Pol和Nef多蛋白，随后在病毒体组装过程中在细胞表面成熟或释放新的病毒颗粒后被裂解 [5]。

2.2. 诊断

血液中HIV病毒的检测通常以病毒RNA载量来衡量，感染与急性症状期有关，包括发烧，全身不适，淋巴结病，皮疹，肌痛，但是也有严重后果，如脑膜炎。在急性感染期间，HIV RNA的血浆水平处于最高水平，症状的严重程度与病毒载量水平有关。已经提出病毒特征和病毒载量决定复制和发病机理。因此，临床结果和疾病进展不仅取决于宿主，还取决于病毒的基因型。HIV很难完全消除，因为它会在记忆CD4⁺T细胞中建立静止或潜伏感染，而CD4⁺T细胞具有干细胞样的自我更新能力。一旦将HIV DNA整合到宿主染色质中，只要该细胞存在，病毒就可以重复启动复制。尽管ART (antiretroviral therapy)可以防止新细胞被感染，但是一旦DNA成功整合到靶细胞中，ART就无法消除感染。由于有限的抗逆转录病毒药物渗透和有限的宿主清除机制，淋巴结藏有病毒，并在停止或中断其治疗的个体中成为病毒复发的来源。已经提出，在病毒库可能衰减至可以忽略的水平之前，可能需要数十年的ART治疗 [6]。

2.3. 艾滋病毒/艾滋病的现行治疗方法

尽管在1980年代初期就认识到了艾滋病毒，但仍没有治愈或有效的疫苗来治疗艾滋病毒，但在治疗、控制和预防方面已取得了一些重大进展。1996年引入抗逆转录病毒药物和高效抗逆转录病毒疗法大大降低了HIV/AIDS的发病率和死亡率 [7]。

抗逆转录病毒药物仍然是艾滋病毒治疗和预防的基石。目前建议，所有诊断为可感染病毒的HIV感染患者，无论其CD4细胞数如何，均应在诊断后立即进行抗逆转录病毒疗法的治疗，以防止疾病进展，改善临床结果，包括减少与AIDS相关的事件，非艾滋病相关事件，全因死亡率以及减少传播。这些建议得到大型随机对照临床试验的支持，建议所有可检测到血浆病毒的HIV感染者均接受推荐的初始方案治疗，该方案包括整合酶链转移抑制剂(Integrase strand transfer inhibitors, INSTIs)和两种核苷逆转录酶抑制剂(nucleoside reverse transcriptase inhibitor, NRTIs)。有效使用抗逆转录病毒药物可以抑制HIV，并防止新的HIV感染。已经提出通过这些治疗方案，HIV感染成年人的存活率可以接近未感染成年人的存活率 [8]。

2.4. 艾滋病毒新药疗法

一项在2期临床试验中对具有新作用机制的HIV疗法的综述报道了具有新作用机制的药物，包括组蛋白脱乙酰基酶(histone deacetylase, HDAC)抑制剂的基因疗法，包括阻止艾滋病毒进入的新机制 [9]。正在开发新的疗法，既可以作为现有抗逆转录病毒疗法联合疗法的补充疗法，也可以作为治疗中断期间使用的药物。当前开发中的药物在早期试验中取得了不同程度的成功。这些新药中的每一种都可能在当前的ART疗法中填补空白，最终将导致HIV感染者的预后得到改善 [9]。

2.5. 天然产物用于HIV的研究

尽管有效，但抗逆转录病毒疗法并非没有严重的不良事件，这在接受长期治疗的人中尤其明显。另外，当前的治疗方法受到多重耐药性的出现的限制，并且需要新的药物和新的靶标来克服体内的艾滋病毒储存问题，以便彻底根除艾滋病毒和艾滋病。

世界卫生组织建议应对民族药和其他天然产品进行艾滋病毒的系统测试，因为它们可能会产生有效且价格更便宜的治疗剂。我国使用中医药来医治艾滋病已有30多年的临床经验，充分证明了中医药在治疗艾滋病方面的优势 [10]。

从天然产品中提取的化合物也越来越多地被观察到作用于潜伏的艾滋病毒宿主，一些化合物目前正在动物或人体临床试验中进行研究。对于HIV宿主的作用包括：1) 激活和杀灭；2) 抑制HIV宿主；虽然这些制剂在常规应用于人类之前还有很长的路要走，但天然产物衍生的化合物已经成为开发治疗策略的重要贡献者，可以中和或消除患者体内的艾滋病毒宿主 [11] [12]。

3. 天然产物中艾滋病毒感染抑制剂的研究

基于天然产物的化合物进行的大部分HIV研究都是基于对病毒的抑制。在HIV研究历史的早期，已经研究了几种有效的基于植物的化合物，并在今天继续进行研究。这些新的抑制性化合物可能会导致产生新的抗逆转录病毒药物，这些药物具有增强的抑制功能，可用于逃脱的突变体，并且可能是更具成本效益的治疗选择 [13]。

胡桐内酯类属于第一梯队从植物中提取具有抗HIV活性化合物，在马来西亚的热带雨林红厚蚜中发现。其药物活性是在1992年美国国立卫生研究院赞助的样品收集研究之后发现的。从树的果实和树枝中分离出的胡桐内酯A和B被纯化并确定具有非核苷逆转录酶抑制剂活性。由于自然雨林栖息地的破坏，树种的稀缺性使得必须合成胡桐内酯A和B，这两种药物都具有良好的耐受性，并且已经在开发中 [14]。

印度草药疗法中使用Tulsi或Holy Basil疗法来治疗多种疾病，通常被认为可促进整体健康。从图尔西分离出的酯和酰胺的组合具有体外抗转录活性 [15]。

Kuwanon-L是一种从黑桑树分离的且具有类似ART的抗RT (retroviral therapy)和整合酶的活性。中药植物大黄掌(Rheum palmatum L.)也显示出与ART类似的活性 [16]。

漆树素A是从越南药用植物Justica gendarussa分离得到的芳基萘木质素苷，具有RT抑制剂活性，并抑制了叠氮胸苷(AZT)和耐Nevirapine的HIV分离株。大豆来源的蛋白酶抑制剂Bowman-Birk抑制剂除了增加抗病毒因子(包括RIG-1和Apobec 3G)的表达外，还抑制了巨噬细胞中的炎性细胞因子和复制 [17]。Bengamide A最初是从海绵Jaspis cf. coriacea中分离得到的 [13]，在体外和原代细胞中用EC50s (15~32 nm)抑制HIV复制。三萜白桦酸最初被认为是一种艾滋病病毒抑制剂，来自中草药白桦属(Syzigium claviflorum)。一种合成的衍生物bevirimat被证明可以阻断艾滋病病毒，其疗效大约提高了1000倍。Bevirimat特异性地阻止病毒外壳间隔蛋白中间体的裂解，从而抑制HIV成熟、出芽和病毒颗粒的释放以及随后的感染。然而，在临床研究中，对HIV阳性、有治疗经验的患者使用bevirimat作为单一疗法，导致血浆病毒载量的下降和对bevirimat耐药病毒的选择不一致。已经合成了第二代bevirimat衍生物，但这些衍生物是否能降低耐药风险尚未见报道 [13]。

4. 艾滋病毒宿主激活剂

通过蛋白激酶C(PKC)途径的激活已成为研究最广泛的潜在HIV重新激活方法。

Prostratin是从萨摩亚的‘马马拉’树树皮中分离，作为肝炎治疗。1990年，将45个哺乳动物样品送往美国国立卫生研究院，以分离出活性化合物。加州大学伯克利分校和萨摩亚群岛之间建立了合作伙伴关系，以获取这些树木以及从其中分离出的任何药用化合物的权利。有限的天然Prostratin来源限制了其作为治疗性PKC激动剂的广泛应用 [13]。

大戟属物种的植物是第三类PKC激动剂丁子香酚的天然植物来源。大戟在巴西已被用于治疗癌症。从大戟属树汁中提取的丁香酚是一种经批准的局部皮肤治疗剂，用于治疗癌前光化性角化病。二苯甲酸铟醇是一种纯化的可商购的大戟醇，具有非常强的PKC激动剂活性 [18]。

5. 抑制艾滋病毒宿主

采用一种类似“阻断–锁定”方法包括潜伏期抑制剂(pro-latency agents, PLA)来抑制艾滋病毒蓄积细胞中的病毒活化，即使在PLA退出或随后出现前病毒刺激时也是如此。理想情况下，即使没有cART，这种方法也会导致病毒血症的长期抑制，从而使“功能性”艾滋病毒缓解或治愈。到目前为止，很少有PLAs被证明可诱导原病毒表达的长期抑制，临床试验数据尚未发表。然而，有几种化合物在体外、体外和/或体内为阻断和锁定提供支持，这种治疗方法的潜力在不久的将来会变得更加清晰。

Didehydroo-cortistatin A是从海绵Corticium simplex中分离得到的合成类似于cortistatin A的化合物，最初被观察到在低摩尔到微克浓度的体外条件下抑制受感染细胞中的HIV转录。它与Tat直接相互作用，抑制Tatdependent基因表达。重要的是，在长期使用Didehydroo-cortistatin A治疗的HIV阳性供者，尽管原病毒DNA继续存在，但在停用这种化合物并没有导致病毒反弹。此外，即使随后出现了强效的LRAs (如PMA + ionomycin)，病毒转录仍然受到抑制。这些观察结果与RNA聚合酶募集到HIV启动子的缺失相对应，这表明，除了那些通常有利于延长HIV潜伏期外，HIV启动子上的额外表观遗传修饰也可能由于didehydroo-cortistatin A治疗而发生。类似的结果也出现在HIV潜伏期的人化小鼠模型中，其中didehydroo-cortistatin A抑制了组织中的病毒mRNA，延迟了治疗中断后病毒的反弹 [19]。

6. 总结与展望

综上所述，迄今为止还没有临床研究表明，单一的LRAs可使病毒蓄水池持续大量减少，因此需要额外的治疗策略。一种可能是，大多数当前的LRAs不能充分逆转潜伏期，使其足以发生免疫原性或溶细胞作用。联合使用天然产物产品可能会克服这一障碍，一些体内体外的研究表明上述观点。另一个未来的方向是使用LRAs或包括免疫调节剂在内的组合来增强“杀伤”效果。第三种可能从天然产品中获得的比现有LRA效果更好的LRAs。

通过激活病毒宿主并在激活后杀死或通过“阻断–锁定”抑制宿主的治疗策略是否能成功消除病毒宿主，需要更多的额外研究数据，特别是在动物模型和人类身上。然而，未来几年有望提供新的成果，指导最终控制或消除艾滋病毒携带者体内的艾滋病毒库的工作。据推测，自然产物衍生化合物及其衍生物的发现、表征和开发将继续为实现这些长期寻求的目标发挥重要作用，随着时间的推移，自天然王国发现高效低毒的AIDS病治疗药物的目标一定能实现 [13] [20]。

NOTES

^*通讯作者。