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文档简介

1、中草药中HIV-1三大酶类抑制剂分析进展    Money is the root of all evil.                         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Curi

2、osity killed the cat.  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

3、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。Money is the root of all evil.  1  中草药中HIV-1逆转录酶抑制剂The best of friends must part.  1.

4、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 mol/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

5、60;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 mol/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 mol/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

6、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 mol/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-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。In a great river great fish are found; but take heed lest you be drowned.  1.2  生物碱类    

7、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 mol/L5(医药学/药学论文 )。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)-Quinolino

8、ne,均具有抑制HIV-1 RT的活性,IC50值分别为12、8 mol/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 

9、;g/mL时对HIV-1 RT的抑制率达99.4%,IC50为74.1 g/mL7。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 mol/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ava

10、rol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。A clear conscience is a sure card.  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

11、 mol/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 mol/L,且具有高度专一性

12、。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 g/mL对HIV-1 RT的抑制率达99.5%,IC50为39 g

13、/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 g/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 mol/L和215、240、405、110 mol/L,而山柰酚苷2未显示抑制作用。El-Mekkawy&

14、#160;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 mol/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 mol/L, LAP(Lyophyllum

15、0;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 mol/L16。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 mol/L,对人类DNA多聚酶- (HDNAP-

16、)的IC50分别为289、989 mol/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 mol/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 cypr

17、ius、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249 g/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HI

18、V-1 RT的作用,IC50分别为8.9、6.3、7.5、11.9 g/mL。Ali H等20发现,苏丹草药C.hartmannianum叶子的提取物在66 g/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-HI

19、V 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 mol/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 mol/L,

20、进一步的研究发现它们抑制HIV-1 IN链转移的IC50分别为3060、60130 nmol/L21。A useful trade is a mine of gold.  2.2  生物碱类   从海洋天然产物筛选得到的lamellarin -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 mol/L22。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

21、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 mol/L。Still waters have deep bottoms.  2.3  黄酮类    Lee JS等24从菊花(Chrysanthemum morifolium)中分出芹菜苷元7-O-D-(4-咖啡酰)-葡糖醛酸苷(apige

22、nin 7-O-beta-D-(4"-caffeoyl)-glucuronide),其抑制HIV-1 IN的IC50为(7.2±3.4)g/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-D-glucopyranose、1,2,4,6-penta- O-galloyl-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

23、.8)mol/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 mol/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(lit

24、hosperumic 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 mol/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 mol/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 g/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.

25、1 mol/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 mol/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

26、作用,IC50为(7.0±1.3)g/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

27、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 mol/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-(4-8,2-o7)-表儿茶酚抑制HIV-1 PR的IC50分别为10、20和70 g/mL33。Min BS等34从藿香(Agast

28、ache 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 mol/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 g/mL时对HIV-1 PR的抑制率分别为72%、85%、10

29、0%。Min BS等37发现,山楂(Crataegus pinnatifida)叶子的甲醇提取物在100 g/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 mol/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0.170.23 mmol/L。从植物长梗南五味子(Kadsura longipedunc

30、ulata)分离得到的五内酯(schisanlactone)A抗HIV-1 PR的IC50分别为20 mol/L39。Park JC等40发现,蔷薇科植物玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)的根部提取物在100 g/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 mol/L时对HIV-1 PR的抑制率达53%。The wise hand doth not all that the fool.  3.2 木质素类 &

31、#160;  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 mol/L39。3.3  醌类    研究发现,倒捻子(Garcinia mangostana)的乙醇提取物对H

32、IV-1 PR有强烈抑制作用,分离得到的化合物倒捻子素- mangostin和-mangostin抗HIV-1 PR的IC50分别为(5.12±0.41)、(4.81±0.32) mol/L,抑制模式均为非竞争性抑制42。转贴于 论文教育信息网  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,

33、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

34、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。【参考文献】  1 Penqsuparp T,Cai L,Constant H,et al.Mechanistic evaluation of ne

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36、0;Rhus succedanea and Garcinia multifloraJ.J Nat Prod,1997,60(9):884888.3 赵 晶,张致平,陈鸿珊,等.黄芩苷衍生物的合成及抗人免疫缺陷病毒活性研究J.药学学报,1998,33(1):2227.4 张高红,郑永唐.槐花提取化合物K3体外抗HIV-1活性的研究J.中药材,2006,29(4):355358.5 Hallock YF,Manfredi KP,Dai JR,et al.Mic

37、hellamines D-F,new HIV-inhibitory dimeric naphthylisoquinoline alkaloids,and korupensamine E,a new antimarial monomer,from Ancistrocladus korupensisJ.J Nat Prod,1997,60(7):677683.6 McCormick JL,McKee TC,Cardellina&#

38、160;JH 2nd,et al.HIV inhibitory natural products.26.Quinoline alkaloids from Euodia roxburghianaJ. J Nat Prod,1996,59(5):469471.7 Sun HD,Qiu SX,Lin LZ,et al.Nigranoic acid,a triterpenoidfrom Schisandr

39、a sphaerandra that inhibits HIV-1 reverse transcriptaseJ.J Nat Prod,1996,59(5):525527.8 巫志峰,许东晖,梅雪婷,等.海绵动物的生物活性产物及其药理作用J.中草药,2003,34(11):附13.9 Kashman Y,Gustafson KR,Fuller RW,et al.The calanolides,a novel HIV-inhib

40、itory class of coumarin derivatives from the tropical rainforest tree,Calophyllum lanigerumJ.J Med Chem,1992,35 (15):27352743.10 Patil AD,Freyer AJ,Eggleston DS,et al.The inophyllums,novel inhibitors&

41、#160;of HIV-1 reverse transcriptase isolated from the Malaysian tree,Calophyllum inophyllum LinnJ.J Med Chem,1993, 36(26):41314138.11 Pengsuparp T,Serit M,Hughes SH,et al.Specific inhibition of h

42、uman immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase mediated by soulattrolide,a coumarin isolated from the latex of Calophyllum teysmanniiJ.J Nat Prod,1996,59(9):839842.12 Yoshida T,Ito 

43、;H,Hatano T,et al.New hydrolyzable tannins, shephagenins A and B,from Shepherdia argentea as HIV-1 reverse transcriptase inhibitorsJ.Chem Pharm Bull(Tokyo),1996,44(8):14361439.13 Arda N,Goren N,Kuru&#

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45、 their inhibitory effects on three different activities of human immunodeficiency virus-1 reverse transcriptaseJ.Chem Pharm Bull(Tokyo),2001, 49(5):546550.15 El-Mekkawy S,Meselhy MR,Kusumoto IT,et

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47、a ribosome inactivating protein and an antifungal protein from a mushroom (Lyophyllum shimeji) together with evidence for synergism of their antifungal effectsJ.Arch Biochem Biophys,200

48、1,393(2):271280.17 Chang CW,Lin MT,Lee SS,et al.Differential inhibition of reverse transcriptase and cellular DNA polymerase-alpha activities by lignans isolated from Chinese herbs,Phyllanthus my

49、rtifolius Moon,and tannins from Lonicera japonica Thunb and Castanopsis hystrixJ.Antiviral Res,1995,27(4):367374.18 Ohta K,Mizushina Y,Hirata N,et al.Sulfoquinovosyldiacylglycerol, KM043,a new potent inhib

50、itor of eukaryotic DNA polymerases and HIV-reverse transcriptase type 1 from a marine red alga,Gigartina tenellaJ.Chem Pharm Bull (Tokyo),1998,46(4):684686.19 Min BS,Kim YH,Tomiyama M,et

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52、itro activity against hemoflagellates,selected bacteria,HIV-1-RT and tyrosine kinase inhibitory,and for cytotoxicityJ.J Ethnopharmacol,2002,83 (3):219228.21 Au TK,Collins RA,Lam TL,et al.The plant ribosome

53、 inactivating proteins luffin and saporin are potent inhibition of HIV-1 integraseJ.FEBS Lett,2000,471(2-3):169172.22 Reddy MV,Rao MR,Rhodes D,et al.Lamellarin  20-sulfate,an inhibitor of HI

54、V-1 integrase active against HIV-1 virus in cell cultureJ.J Med Chem,1999,42(11):19011907.23 Zhang CF,Nakamura N,Tewtrakul S,et al.Sesquiterpenes and alkaloids from Lindera chunii and their&

55、#160;inhibitory activities against HIV-1 integraseJ.Chem Pharm Bull(Tokyo),2002,50(9):11951200.24 Lee JS,Kim HJ,Lee YS.A new anti-HIV flavonoid glucuronide from Chrysanthemum MorifoliumJ.Planta Med,2003,69(9):8

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57、:457459.26 Tewtrakul S,Nakamura N,Hattori M,et al.Flavanone and flavonol glycosides from the leaves of Thevetia peruviana and their HIV-1 reverse transcriptase and HIV-1 integrase inhib

58、itory activitiesJ.Chem Pharm Bull(Tokyo),2002,50(5):630635.27 Abd-Elazem IS,Chen HS,Bates RB,et al.Isolation of two highly potent and non-toxic inhibitors of human immunodeficiency virus type 1(H

59、IV-1) integrase from Salvia miltiorrhizaJ.Antiviral Res,2002,55(1):91106.28 Tewtrakul S,Miyashiro H,Nakamura N,et al.HIV-1 integrase inhibitory substances from Coleus parvifoliusJ.Phytother Res, 2003,17(3):2322

60、39.29 Mazumder A,Raghavan K,Weinstein JN,et al.Inhibition of human immunodeficiency virus type-1 integrase by curcuminJ.Biochem Pharmacol,1995,49(8):11651170.30 Kwon HC,Jung CM,Shin CG,et al.A new

61、0;caffeoyl quinic acid from aster scaber and its inhibitory activity against human immunodeficiency virus-1(HIV-1) integraseJ.Chem Pharm Bull (Tokyo),2000,48(11):17961798.31 张朝凤,孙启时,王峥涛,等.乌药茎中鞣质类成分及其抗HIV-1整合酶活性

62、研究J.中国药学杂志,2003,38(12):911914.32 Ma C,Nakamura N,Miyashiro H,et al.Inhibitory effects of constituents from Cynomorium songaricum and related triterpene derivatives on HIV-1 proteaseJ.Chem Pharm Bull(Tokyo),1999, 47(2):141145.33 Ma C,Nakamura N,Hattori M,et al.Inhibitory effects on HIV-1 protease of constituents from the wood of Xanthoceras sorbifoliaJ.J Nat

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