不同作用机制抗流感病毒药物的临床研究进展
2014-11-24许寅孟现民张永信董平
许寅+孟现民+张永信+董平
摘 要 流感近年来在我国多次流行,相关指南和文献大量见诸于报道,潜在的新靶标陆续出现、新药的研发也推陈出新。为了充分总结药物研究资料,完善基础药物学理论,丰富临床医师药物治疗的选择,现选取部分作用机制各异的常用抗流感病毒药物,对其临床研究进展进行归纳并综述。
关键词 流行性感冒 抗病毒 作用机制 临床研究
中图分类号:R978.7 文献标识码:A 文章编号:1006-1533(2014)21-0058-04
Research progress in anti-influenza virus drugs with different mechanisms of action
XU Yin1*, MENG Xianmin1,2, ZHANG Yongxin3, DONG Ping1
(1. Shanghai Public Health Clinical Center, Fudan University, Shanghai 201508, China; 2. School of Pharmacy,
Fudan University, Shanghai 201203, China; 3. Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China)
ABSTRACT Guidance and reports on propelling innovation in potential drug research and development have been published since influenza reaches epidemic threshold for many times in recent years in China. In order to improve the basic theory of anti-influenza virus drugs and to help clinicians choose the rational drugs, we summarize the information about anti-influenza virus drugs with different mechanisms of action and their progress in clinical application.
KEY WORDS influenza; antiviral; mechanism; clinical research
流行性感冒(influenza)简称流感,是由流感病毒引起的急性呼吸道传染性疾病,每年都在全世界流行,其波及范围之广、造成的经济损失之大位于传染性疾病之首[1]。2009年的甲型H1N1流感病毒和2013年的人感染H7N9禽流感的出现和蔓延提醒我们,预防和控制流感病毒感染的策略仍然亟待完善和发展。原则上,疫苗仍是预防和控制流感大流行最好的选择,但由于流感病毒亚型多,各亚型抗原易变异,针对新病毒的特异性疫苗的研发存在滞后性[2]。因此,就目前而言抗病毒药物治疗仍是对抗流感最有效的办法。
目前常用的药物主要分成两类,一类是M2离子通道阻滞剂,代表药为金刚烷胺(amantadine)和金刚乙胺(rimantadine);第二类为神经氨酸酶抑制剂,代表药有奥司他韦(oseltamivir)和扎那米韦(zanamivir)。然而,两类药物面临一个共性问题就是陆续出现不同程度的流感病毒耐药。因此,有待开发更多基于新靶点和新结构类型的流感防治药物。本文主要就不同作用机制介绍几种常用的抗流感病毒药物。
流感病毒致病机制及主要环节
流感病毒属正黏病毒科,是一种单负链RNA病毒,根据核蛋白(nucleoprotein)和膜蛋白(membrane proteins,MP)抗原决定簇的差异分为甲、乙、丙3个类型,3类病毒的RNA节段和感染宿主略有区别。其中,引起全球暴发性流行的亚型主要以甲型为主,且甲型病毒变异性最强,对人体危害性大,疫苗免疫防控难度高。按照病毒表面血凝素(hemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(neuraminidase,NA)的抗原性差异,甲型流感病毒本身又可分为多种亚型:即16个HA亚型(H1~H16)和9个NA亚型(N1~N9)[3]。
流感病毒感染正常人细胞的过程比较复杂,可简单归纳为以下步骤。①吸附 病毒首先通过其表面的HA识别并吸附在宿主细胞相应的受体上,然后诱发胞饮作用进入细胞形成核内体。②融合 核内体发生构象改变,介导病毒包膜与胞内体膜融合,释放核糖核蛋白进入宿主细胞的胞浆。③入核与复制 胞内体激活离子通道M2,产生相对于病毒内膜的质子内流,引导核糖核蛋白转运进入细胞核,进行病毒RNA的复制。④组装和释放 新形成的子代病毒RNA转运出细胞核进入胞浆,装配为成熟病毒,新病毒颗粒仍通过HA连接在宿主细胞外膜,在神经氨酸酶的作用下连接健断裂,新病毒被释放[4]。
可以看出,流感病毒的感染增殖过程主要包括以下几个重要步骤:即“黏附-内吞-融合,去包膜-入核-核糖核蛋白合成,蛋白合成-出核-组装-出芽-释放”[5]。因此,阻滞以上4个步骤中的任何一个都可以阻断流感病毒的感染,同时以上步骤中的关键部分,或者关键蛋白将会是药物抗流感病毒可能的作用位点。
现有的主要治疗药物
现有的抗流感病毒治疗药物主要分为两类,M2离子通道抑制剂和神经氨酸酶抑制剂。M2离子通道抑制剂仅对甲型流感病毒有活性,代表药为金刚烷胺、金刚乙胺,由于2009年暴发流行的甲型H1N1流感病毒对其耐药,现已不推荐单独使用。神经氨酸酶抑制剂主要有奥司他韦、帕拉米韦(peramivir)和扎那米韦,对甲型和乙型流感病毒均有活性。帕拉米韦目前临床应用数据有限,尚需严密观察不良反应。除此之外,仍有大量新型作用机制和剂型的抗流感病毒药物正在开发和试制中。
阻断流感病毒吸附的药物
唾液酸(sialic acid,SA)是细胞膜表面的一种糖合物,通常以糖苷键的形式存在。在流感病毒和宿主细胞膜发生黏附的过程中,唾液酸和血凝素酶相互结合形成糖苷键,从而完成病毒黏附这一过程。在合成唾液酸类似物的前提下,使其可以竞争性拮抗唾液酸与血凝素结合成糖苷键,或者通过抑制糖苷键形成的关键限速酶(唾液酸苷酶),则可以有效阻断流感病毒于细胞膜吸附的过程[6]。近来研究结果表明,多种人工合成类似物具有相关作用,包括树突状唾液酸类似物、唾液酸糖苷脂质体、唾液酸糖苷多聚物等。但截至目前,该类药物尚处于前期研发阶段,无上市品种。
阻断流感病毒融合的药物
核内体发生构象改变,介导病毒包膜与胞内体膜融合并释放核糖体是流感病毒基因进入细胞并进行复制的关键步骤。该融合步骤一般首先在酸性环境下诱导发生结构转变,然后形成结构延伸,最后进行“发夹”样融合[7]。目前抑制流感病毒融合的药物通过抑制酸性条件下的神经氨酸酶构象变化发挥作用,主要通过生物制药方法分离得到,分为三大类:司他弗林类、水杨酸酰胺类衍生物和罗汉松酸类衍生物。据目前可见的研究资料显示,司他弗林抗病毒活性效价远高于扎那米韦和金刚烷胺,但是对流感病毒的抑制具有局限性,抗病毒作用的亚型特异性明显。罗汉松酸类衍生物体外试验中可以显著改善受感染动物的存活率,抑制血凝作用强度有明显量-效关系。
阻断流感病毒入核的药物
根据病毒种类的不同,流感病毒入核的离子通道可以分为三个类型。甲型流感病毒由M2蛋白离子通道介导,受相关结构域、细胞内外液pH、相关通道蛋白等的影响,是一种选择性的离子通道[8]。乙型流感病毒由NB离子通道介导,与M2通道相区别,该通道的开放环境主要呈双向性,即于中性pH下对阳离子选择性通透,在酸性pH条件下对阴离子选择性通透。丙型流感病毒主要离子通道为CM2,是一种电压依赖性离子通道。
离子通道抑制剂中以M2抑制剂金刚烷胺和金刚乙胺为代表,金刚胺类药物主要通过抑制甲型流感病毒M2蛋白而阻止病毒RNA释放和入核,干扰病毒复制的模板,同时也可终止病毒的装配。目前主要用于预防或治疗无并发症的甲型流感,以轻症病例为主。临床研究显示[9],金刚烷胺可作为流感流行期间高危人群的预防性用药及甲型流感的早期治疗用药,作为流感的预防用药,金刚烷胺分别对于流感样疾病和甲型流感的保护率分别为20%~30%以及50%~70%。对于有感染症状的患者,发病24~48 h期间给药,能有效治疗甲型流感病毒引起的呼吸道症状。该药还适用于震颤麻痹的治疗,且疗效显著。金刚烷胺口服易吸收,血浆半衰期11~15 h[10]。金刚乙胺的抗病毒作用与金刚烷胺类似,抗病毒谱更广,用于预防甲型流感病毒的感染,疗效相当于金刚烷胺。本类药物不良反应较多,特别以胃肠道不良反应常见。而且,金刚胺类药物很容易产生耐药和交叉耐药,原因可能为病毒基质蛋白中的单个核苷酸突变有关,近年来本类药物的耐药总发生率已上升至25%~35%。
阻断流感病毒释放的药物
流感病毒的神经氨酸酶是病毒从感染细胞释放以及其后在整个呼吸道中传播所必需的物质,装配完成的病毒颗粒通过血凝素附着于宿主细胞外膜,在神经氨酸酶的作用下连接健断裂,释放释放子代病毒。神经氨酸酶抑制剂的代表药物为扎那米韦、奥司他韦以及帕拉米韦,该类药物可以选择性结合神经氨酸酶阻止病毒释放,对多种类型的流感病毒均有较强抑制作用。2013年国家卫计委《人感染H7N9禽流感诊疗方案》将神经氨酸酶抑制剂列为抗流感病毒的主要临床用药[11]。
扎那米韦为首个抗流感病毒的神经氨酸梅抑制剂,能有效抑制甲型和乙型流感病毒,选择性高、毒性小、活性强、使用剂量小、作用范围广、预防效果良好。该药口服生物利用度远低于金刚胺类[12],常需鼻喷雾或雾化吸入。扎那米韦常用剂型是吸入用的干粉制剂,其减轻症状作用适中,适用于肺功能良好且配合吸入的患者。流感早期用药且越早给药效果越好。不良反应有变态反应、轻中度支气管哮喘,诱发支气管痉挛等。
奥司他韦是甲型和乙型流感病毒的神经氨酸酶的选择性抑制药,对神经氨酸酶活性的抑制作用为扎那米韦数倍,可选择性聚集于呼吸道抑制流感病毒。奥司他韦是一种前体药,在体内水解为活性成分奥司他韦羧酸酯发挥作用。奥司他韦的药理学特性使其可以在临床应用中被设计为口服剂型,生物利用度高达70%~80%。临床研究显示[13],其疗效在一定程度上优于扎那米韦,可使症状持续时间缩短,也可使病毒复制的时间和幅度减少,使症状减轻、并发症减少。常规治疗剂量连续使用6周以上安全有效,上述剂量还可以应用于高危人群的季节性预防。
帕拉米韦是新进入国内临床使用的神经氨酸酶抑制剂,口服利用度较差,一般制成注射液使用。在临床试验资料中表明[14]其抗病毒作用与扎那米韦和奥司他韦基本相当,但是其结构特点中具有大位阻疏水活性基团,使得2个病毒酶活性位点变异对其产生耐药的概率降低。目前帕拉米韦一般应用于需要注射给药或者对扎那米韦或奥司他韦耐药的病毒株。
辛酸拉尼米韦(laninamivir octanoate)是一种长效选择性的神经氨酸酶抑制剂,目前已在日本上市,剂型为干粉吸入剂。laninamivir octanoate抗流感病毒谱广,可抑制所有类型的流感病毒。其为前体药物[15],在体内经生物转化为活性成分laninamivir,发挥神经氨酸酶抑制作用。其抗流感作用持续时间长,但在其治疗过程中症状消退时间略长。
结语
综上,新靶点和新结构类型的流感药物对于当前严峻的流感防治工作非常重要。流感病毒防疫难度较大,在M2受体阻断剂耐药率大幅度增加的现在,开发应用于临床治疗的多靶点多机制抗病毒药物具有很强的必要性。目前临床应用的有效抗病毒制剂有限,给药方式仅为吸入、口服和注射3种,抗病毒机制也限于固有的受体通道阻滞和神经氨酸酶抑制。但相信随着药理学研究的深入,新型抗流感病毒药物会不断出现,临床可以为患者提供的选择亦会日益丰富。
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(收稿日期:2013-11-05)