一、病毒感染藥物治療的機理
理想的抗病毒藥物，應該既能作用於病毒增殖周期的某個或某幾個環節，予以幹擾或阻斷，而又不影響宿主細胞的正常代謝。為達到這一目的，必須首先熟悉和掌握病毒粒子的結構及其分子生物學特性，包括病毒的複製、 基因調控以及病毒在感染細胞內導致的細胞代謝改變等，以便針對其中的某一特定環節，幹擾、抑製或殺滅病毒。但是必須指出，在已知的抗病毒製劑中，能夠選擇性地抑製病毒的藥物並不太多，例如環己亞胺或嘌呤黴素，既能抑製病毒蛋白的合成，同時也抑製宿主細胞蛋白的合成，又如放線菌素D也隻能無選擇性地同時抑製病毒和宿主細胞RNA的生物合成。因此這類藥物隻能用於研究病毒複製，還不能實際應用於人畜病毒病的防治。 病毒生物合成的某些環節不同於宿主細胞，例如病毒的mRNA結構與動物細胞的mRNA不同，又如某些病毒轉錄mRNA時需要一種依賴DNA的RNA聚合酶，這種酶是病毒特異的，細胞代謝過程中沒有也不需要這種酶。了解病毒增殖的特性，為病毒感染的藥物治療研究提供了有力的依據。這些研究已在實踐中取得進展，某些病毒治療劑開始應用於臨床。 一些病毒基因能夠整合進入宿主細胞的DNA序列中，或者作為細胞基因組成的結構參與細胞代謝周期(反轉錄病毒)，甚至使正常細胞轉化為腫瘤細胞(皰疹病毒，乳多空病毒等)。在整合過程中，某些病毒利用宿主細胞的酶係統，但也有一些病毒可自行編碼和表達整合過程所需要的酶，對於後一類病毒，可用抗病毒製劑抑製病毒特異性的整合酶。 許多病毒的mRNA是由病毒編碼的RNA聚合酶催化合成的，病毒mRNA 合成後也往往需要病毒編碼的末端修飾酶為其加上5'末端的帽結構。盡管這些病毒編碼的酶類與某些細胞酶為同類物，但兩者的蛋白組成成份卻存在著差異。病毒合成mRNA的這些特性，為抗病毒治療提供了有利的靶目標。 非結構性的病毒蛋白，如某些激酶、核酸聚合酶，控製著病毒核酸的生物合成，某些特異的抗病毒製劑，如以適量的濃度使用，可選擇性地抑製病毒核酸合成中所需要的酶，而不抑製宿主細胞的相似酶。目前應用的許多選擇性抗病毒製劑，直接針對病毒的特異性酶，如胸苷激酶(TK)或DNA合成酶等，已經有效地應用於皰疹病毒等感染的治療。 以下按不同的作用環節介紹幾種抗病毒化學製劑：
[BT4] 1．吸附、侵入及脫殼
如前述(見本書第四章)，在病毒感染的初始階段，吸附、穿入和脫衣殼對於各種病毒侵入細胞都是必要的。病毒接觸和侵入細胞時，需要病毒特異的結構與細胞膜上的受體結合，這一環節可作為抗病毒化學藥物的靶目標：抑製病毒與細胞膜上的受體結合，達到抗病毒的目的。有囊膜病毒接觸到細胞表麵的特異受體時，首先憑借病毒囊膜與細胞膜的融合作用進入細胞，再在細胞內脫衣殼，釋放病毒核酸。雖然病毒脫衣殼是由細胞酶介導的，但仍受到病毒特異蛋白的影響，所以也可以選用化學製劑，在脫衣殼的環節上抑製病毒的增殖。 當病毒粒子侵入(被吞飲入)宿主細胞時，細胞受到刺激，隨即動員相應的結構，借以分解侵入的病毒粒子，客觀上卻常幫助病毒粒子脫殼。因此，破壞病毒的結合部位或細胞的受體以及抑製病毒粒子的脫殼，都有可能阻止病毒感染的發生。對於某些病毒感染來說，即使動物已經發病，抗病毒物質進入感染組織，也將有利於阻止病毒粒子擴散到其他細胞或組織，從而限製病毒感染的發展，使病變局限化。 [ZZ(]脫氧葡萄糖[ZZ)]是葡萄糖的異構體類似物。因直接摻入病毒的糖蛋白和糖脂 ，抑製病毒這兩種成分的正常合成和功能，使其不能形成囊膜，並抑製病毒的血凝、血細胞吸附和細胞融合作用。因此，脫氧葡萄糖隻對有囊膜的病毒呈現抑製作用。 [ZZ(]海藻硫酸多糖[ZZ)](marine polysaccharide sulfate)是由海洋植物中提取 的硫酸化多糖，對皰疹病毒和水泡性口炎病毒等有囊膜病毒具有一定的抑製作用，主要是幹擾病毒對宿主靶細胞的吸附。最近發現其對艾滋病毒(HIVl)還有抑製抗原表達和反轉錄酶活性等作用。 [ZZ(]金剛烷胺[ZZ)](adamantanamine,amantadine)是三環立體對稱的胺基化合物 。盡管已經確定金剛烷胺及其衍生物，如金剛乙胺(rimantadine)，具有抑製病毒脫殼的作用，但其確切的機理還不清楚，推測可能是作用於病毒受體，對病毒與受體的結合起阻斷、滅活或負調節作用。金剛烷胺及其衍生物首先用於甲型流感病毒的治療，但對不同的病毒株可能具有不同的作用機理。一般認為這類藥物主要作用於流感病毒的感染早期，即吸附之後的穿入，但在研究金剛烷胺鹽酸鹽於雞胚成纖維細胞中抑製雞瘟病毒複製的作用方式時，發現金剛烷胺並不抑製病毒的吸附和侵入，而是抑製病毒的脫衣殼。最近發現金剛烷胺的抑製作用還發生於病毒蛋白的裝配期。金剛烷胺還能抑製RNA腫瘤病毒的生長，例如抑製勞斯肉瘤病毒在雞胚成纖維細胞中形成細胞病變。金剛烷胺的衍生物——氨基乙基金剛烷胺能使感染流感病毒的小鼠的死亡率從80%降低到10%。在小鼠滴鼻感染流感病毒前半小時給以金剛烷胺或其衍生物，具有顯著的保護作用，口服效果也好。這就為緊急預防人畜的流感提供了可能性。近來發現金剛烷胺還有提高機體抗體水平的作用。但是必須指出，病毒對金剛烷胺的耐藥現象已有多次報道，實驗室內也能較快培育出這類耐藥株。例如給滴鼻感染A2株流感病毒的小鼠內服金剛烷胺，多次反複並傳代以後，金剛烷胺抑製傳代病毒所需的濃度常是其抑製對照未用藥病毒的100倍以上。[KH4][JZ][HT5”SS] 圖9-1〓金剛烷胺(左)和金剛乙胺(右) [HT5SS] 金剛烷胺類藥物的效能具有高度的濃度依賴性。體外實驗或體內應用較低的 有效劑量時，能夠特異性地抑製甲型流感病毒的複製。如果使用臨床上不能采用的高劑量，則金剛烷胺能夠非特異性地抑製其它病毒，如乙型流感病毒、風疹病毒和副粘病毒等。依據藥物濃度不同而呈現的不同作用，是通過不同的抑製機製來實現的。高劑量時，金剛烷胺提高細胞漿內的pH值，抑製病毒的融合和脫衣殼。流感病毒感染細胞時，病毒血凝素(HA)通過構型改變介導病毒與細胞的融合，HA氨基末端的疏水區必須在pH5～6的酸性環境下才具有活性。因此改變細胞漿的pH值，就有抑製病毒的作用。這一結論也可以解釋為什麽在體外實驗時，高濃度的金剛烷胺具有廣譜的抗病毒作用。 當應用低劑量的金剛烷胺時，作用的靶目標是M2基質蛋白。M2是在感染細胞表麵表達的一種非糖基化蛋白，在甲型流感病毒的複製周期中具有一定功能。M2基因突變可導致病毒產生對金剛烷胺類藥物的抗藥性。基因重組實驗的結果也表明金剛烷胺類藥物的作用機製可能與HA和M2蛋白的相互作用有關。 [ZZ(]異喹啉[ZZ)](isoquinolines)可能因與流感病毒和副流感病毒的囊膜結合而 阻礙病毒粒子的脫殼和病毒RNA的釋出，異喹啉還有對細胞外病毒的直接殺滅作用。 [ZZ(]環辛胺[ZZ)](cyclooctylamine)係八碳環的胺類化合物，作用原理與金鋼烷 胺相似，體內外均有抗甲型流感病毒的作用。
2．核酸複製
[ZZ(]核酸合成物[ZZ)]及其衍生物是一類具有潛能的抗病毒感染物質，這類物質是 由特定的堿基及其衍生物與核糖和脫氧核糖及其衍生物結合而構成，由DNA或RNA聚合酶識別，參加核酸的生物合成。這類核酸合成物及其衍生物可在DNA複製和RNA轉錄兩個環節中造成堿基的錯誤配對，從而幹擾核酸的正常結構及功能。有些合成物可作為DNA和RNA合成鏈上的終止劑，抑製病毒核酸的合成。 許多病毒的核酸複製需要特定的酶係統催化，而這些酶隻出現在受感染的宿主細胞內。所有的RNA病毒以及某些DNA病毒，如痘病毒、皰疹病毒、腺病毒等均屬於此類。因此分離和鑒定這些特殊的酶係統，選擇能夠抑製病毒核酸合成或抑製病毒核酸聚合酶的藥物，均有可能成為病毒防治劑。 RNA病毒的核酸複製需要病毒編碼的依賴RNA的RNA聚合酶，亦即複製酶。這種複製酶利用母代RNA基因組作為模板，產生RNA複製中間體和複製型(詳見本書第四章)。子代RNA與母代RNA一樣，也可呈現mRNA的作用，用以譯製衣殼結構蛋白。 幹擾病毒RNA聚合酶合成RNA，例如阻止病毒複製酶與病毒RNA模板發生作用，產生無功能的中間體或複製型RNA分子，破壞RNA複製的胞漿位置以及幹擾核糖核苷三磷酸的合成等等，均可抑製RNA的複製。 [ZZ(]苯並咪唑[ZZ)](2hydroxybenzylbenzimidazole, HBB)[ZZ(]和胍[ZZ)] (guanidine)及其衍生物對許多小RNA病毒的核酸複製具有特異性的抑製作用，包括脊髓灰質炎病毒和柯薩基病毒等等。這兩類物質是幹擾病毒DNA複製的典型製劑，直接作用於子代病毒正股DNA合成的起始環節，這種作用是通過幹擾2C蛋白的功能而實現的。2C蛋白是一種非結構蛋白，對小RNA病毒核酸的複製起著正調節作用。但兩者的抗病毒譜不同，胍比HBB的抗病毒譜更廣一些。胍和HBB對病毒的吸附、侵入和脫殼並無影響，但可阻止病毒誘導的RNA聚合酶的出現，使病毒RNA不能合成，選擇性地抑製單鏈RNA的合成，降低複製中間體和複製型的合成率。胍對流感病毒和副流感病毒的增殖也有抑製作用，胍對西門利克森林腦炎病毒具有直接滅活作用，主要是改變病毒粒子的膜結構，而當膜結構缺損或缺失時，病毒單鏈RN A就不可能合成。 [ZZ(]嗎啉雙胍[ZZ)](moroxydin, ABOB)又稱嗎啉羰亞胺胍，商品名為病毒靈。對D NA病毒(腺病毒和皰疹病毒)以及RNA病毒(艾柯病毒和甲型流感病毒)均有明顯抑製作用。主要是幹擾病毒RNA聚合酶而抑製病毒核酸複製。 但是對胍和對HBB的耐藥株已經出現，甚至已有依賴藥物的變異株。這樣的耐藥和依賴藥物的變異株常在加藥的細胞培養物中出現。[HT5”SS][KH4][JZ]圖9-2〓苯並咪唑(左)和鹽酸胍(右)[HT5SS] [ZZ(]5'碘尿嘧啶[ZZ)](5'iododeoxyuridine, IDU)即5'碘2'脫 氧尿苷，又稱碘苷，商品名皰疹淨，是胸腺嘧啶的同類物，化學合成，有抗DNA的作用。可進入核酸合成的聚合酶鏈反應，但是卻不能像胸腺嘧啶那樣與腺嘌呤形成正確的堿基配對，在核酸複製和轉錄中發生錯誤，影響核酸的結構和功能。碘苷也能取代細胞DNA的胸腺嘧啶，抑製細胞DNA的合成，所以也對細胞具有一定毒性。 [ZZ(]溴乙烯脫氧尿苷[ZZ)](2bromovinyl2'deoxyuridine,BVdU)是脫氧尿苷 的衍生物。對皰疹病毒和痘病毒等DNA病毒均有作用。溴乙烯脫氧尿苷被病毒感染細胞內的TK酶磷酸化，生成溴乙烯尿苷三磷酸，抑製病毒DNA聚合酶。 [ZZ(]三氟胸苷[ZZ)](trifluorothymidine, TFT)係碘苷類似物，有抗DNA病毒的作 用。三氟胸苷在細胞內磷酸化，抑製脫氧胸苷激酶以及病毒和細胞的聚合酶，但因病毒的敏感性高於細胞，其選擇性比碘苷好。 [ZZ(]阿糖腺苷[ZZ)](AraA) 又稱vidarabine，是一種嘌呤核苷類似物，對皰疹 病毒和痘病毒等DNA病毒有效。在感染細胞內AraA以磷酸化的活性形式在多個位點上發揮抗病毒特性。其活性形式為AraATP，能與dATP競爭地結合到病毒的DNAp上，從而抑製酶的活性及病毒DNA的合成。阿糖腺苷單磷酸(AraAMP)的作用與AraA相同，但其在水中的溶解度比AraA高100～400倍，便於臨床應用。 [ZZ(]無環鳥苷[ZZ)](acyclovir, ACV)是嘌呤核苷衍生物，對某些皰疹病毒具有較 強的抑製作用，其活力比ArA高160倍，但對腺病毒和痘病毒無作用。無環鳥苷在皰疹病毒感染的細胞內，被皰疹病毒的特異性TK酶磷酸化，成為無環鳥苷三磷酸，因競爭性地抑製病毒的DNA聚合酶而阻斷病毒DNA的合成。而在未感染細胞內，由於缺乏病毒TK酶，不能迅速大量轉化為無環鳥尿三磷酸，故對正常細胞的毒性較小。近已發現有自然耐藥病毒株的存在。 [ZZ(]脫氧無環鳥苷[ZZ)](descyclovir)為ACV的同類物，可以抑製不產生TK酶的病 毒，如乙型肝炎病毒和EB病毒等。 [ZZ(]二羥丙氧甲基鳥苷[ZZ)](ganciclovir, DHPG)為ACV的衍生物，即在其側鏈加 3'碳和羥基，從而得以摻入病毒和宿主的DNA中。 [ZZ(]三氮唑核苷[ZZ)](ribavirin, RBV)又稱病毒唑(virazole)，係鳥苷次黃嘌呤 核苷類似物。全稱為1BD呋喃糖基1,2,4三氮唑3羧基酰胺。具有廣譜的抗病毒活性，其 主要作用機理是抑製病毒合成酶。進入細胞後磷酸化為三氮唑核苷單磷酸，競爭抑製肌苷5'單磷酸脫氫酶，使肌苷單磷酸不能轉化為次黃嘌呤單磷酸，阻斷鳥苷單磷酸的合成，抑製多種RNA病毒和DNA病毒的複製，包括腺病毒、皰疹病毒、痘病毒和粘液瘤病毒等DNA病毒以及流感病毒、副流感病毒、冠狀病毒、柯薩基病毒、水泡性口炎病毒和幾種蟲媒性披膜病毒等RNA病毒。 [ZZ(]疊氮胸苷[ZZ)](azidothymidine, AZT)又稱zidovudine，是一種合成的嘧啶 同類物，能夠抑製動物和人類的反轉錄病毒，其作用的靶目標是反轉錄病毒複製過程中必需的反轉錄酶。AZT在細胞TK酶的作用下通過磷酸化，形成AZT的活性形式，即三磷酸鹽(AZTTP) 。後者與dTTP競爭，抑製反轉錄酶的活性。AZTTP與反轉錄酶具有高度的親和力，是其與細胞DNA聚合酶的結合力的100倍。 當AZTTP作為錯誤的底物進入生長中的DNA鏈時，由於AZT不能提供3'羥基，與繼之進入的單核苷酸形成磷脂鍵連接，從而使DNA鏈的延長終止。[KH4][JZ][HT5”SS]圖9-3〓幾種擬核苷抗病毒劑的化學結構 [HT5SS] [ZZ(]磷甲酸鹽[ZZ)](phosphonoformate, foscarnet) 係磷酸基甲酸(P FV)的三鈉鹽，能選擇性地抑製皰疹病毒DNA聚合酶，直接與病毒DNA聚合酶的焦磷酸結合部位連接，阻斷病毒DNA鏈的增長，抑製病毒DNA合成。也能競爭性和非競爭性地抑製流感病毒RNA聚合酶和反轉錄病毒。[JZ(][JG(]P[ZJZ；LX，S；X；Y]HOOOHC[ZJLX，YS；YX]OOH[JG)][J Z)][JZ][HT5”SS]圖9-4〓磷酸基甲酸 [HT5SS] [ZZ(]利福黴素[ZZ)](rifomycin),由於白血病病毒的反轉錄酶是易受藥 物“攻擊”的薄弱環節，利福黴素及其衍生物如利福平等，就可通過對這類酶的抑製而呈現抗病毒效應。但其作用方式尚未充分闡明，可能是這種抗生素與依賴RNA的DNA聚合酶分子結合，從而抑製DNA的合成。 [ZZ(]曲張鏈菌素[ZZ)](streptovaricin)[ZZ(]和遠黴素[ZZ)](distamycin)也 能抑製小鼠白血病病毒的反轉錄酶達77％，但對鼠肉瘤病毒的反轉錄酶卻無抑製作用。將曲張鏈菌素加入已經感染痘苗病毒的細胞，可以抑製早期病毒mRNA分子的合成。 [ZZ(]羥基脲[ZZ)](hydroozyurea)抑製痘病毒、虹彩病毒和皰疹病毒等的DNA複製 ，但對DNA分子的轉錄過程似乎沒有明顯的影響，因在加藥的感染細胞內常見病毒蛋白繼續合成。例如在感染非洲豬瘟病毒的細胞培養物中加入羥基脲，雖然病毒粒子的形成受到抑製，但常可以見到空衣殼的形成。用羥基脲處理腺病毒感染細胞，病毒DNA的合成受阻，但卻合成大量的T抗原。
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