多不饱和脂肪酸抗病毒效应的研究进展

王冠玉，周蓓佳，陆怡霏，孙桂菊

·营养健康促进·

多不饱和脂肪酸抗病毒效应的研究进展

王冠玉，周蓓佳，陆怡霏，孙桂菊

东南大学公共卫生学院，南京，210009。

随着多不饱和脂肪酸与人体健康关系研究的不断深入，其在抗炎、抗微生物等方面的作用逐渐被人们所发掘。多不饱和脂肪酸的功能研究是近年来的研究热点之一。本文搜集了近年来对于多不饱和脂肪酸抗病毒活性的研究，从其对于病毒包膜的溶解破坏、对于细胞膜表面脂筏结构的影响和其衍生物抑制病毒复制的角度，探讨了多不饱和脂肪酸对于增加人体对于病毒抵抗力的作用。

多不饱和脂肪酸；抗病毒效应；研究进展

多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid，PUFA）指含有两个或两个以上双键且碳链长度含14个及以上碳原子的直链脂肪酸。根据从脂肪酸碳链甲基端数起双键碳原子的位置可以将多不饱和脂肪酸分为-3、-6等系列。-3系列多不饱和脂肪酸主要包括二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）、-亚麻酸（ALA）；-6系列多不饱和脂肪酸主要包括亚油酸（Linoleic acid，LA）和花生四烯酸（Arochidonic Acid，AA）。近年来对于多不饱和脂肪酸的研究更多地关注其对于糖尿病[1]、冠心病[2]等慢性疾病的防治效果和对于人体功能的调控。

此外，PUFA在抗菌抗微生物方面的活性也受到广泛的关注。国内外许多报道证明PUFA对于金黄色葡萄球菌[3]、幽门螺杆菌[4]等有杀菌作用。郑继正[5]等人提出其抗菌活性可能与抑制细菌脂肪酸的合成有关。当前医学界对于PUFA抗病毒活性的研究较少，但是从当前社会人群的健康状况来看，无论是流感病毒、麻疹病毒等持续在人群中传播的毒性较低的病毒，还是冠状病毒、埃博拉病毒等能够造成大规模疫情致病性强致死率高的病毒，它们都对人类社会造成了巨大的经济损失，严重影响了人民的生活。因此，从PUFA的角度切入进行预防甚至治疗具有重大意义。

1987年，Thormar等[6]就提出长链多不饱和脂肪酸对病毒的抑制作用。但是国内外对于多不饱和脂肪酸的抗病毒活性的相关研究一直较少。本文选取了近年来对于多不饱和脂肪酸抗病毒活性的相关研究，从多不饱和脂肪酸对于病毒包膜的溶解破坏、脂筏的影响和PUFA衍生物抑制病毒复制的角度，探讨了PUFA对于人体增加病毒抵抗力的可能性。

1 多不饱和脂肪酸可以破坏病毒包膜

Kohn等[7]在前人的基础上使用LA和AA在体外对动物细胞进行处理，再用仙台病毒、流感病毒等在PUFA处理之前或者之后的不同时间间隔内对动物细胞进行感染。实验结果表明，同时加入亚油酸和病毒或是在30 min之内互相加入可以导致病毒感染能力下降，说明游离脂肪酸和病毒之间的相互作用导致了病毒感染性的丧失。后期体外实验用电子显微镜检查经亚油酸负染处理的流感病毒，染色结果表明流感病毒的包膜在亚油酸加入的几分钟内遭到破坏。同时Kohn等也通过实验证明其他的不饱和脂肪酸都可以有效地灭活包膜病毒[7]。

用PUFA体外培养细胞可以增加细胞膜的流动性，并且两者呈计量反应关系[8]，但是代谢活跃的细胞可能可以吸收这些脂肪酸并将其代谢成结构磷脂。包膜病毒通过出芽方式从宿主细胞上释放，包膜本身结构与细胞膜结构类似，然而代谢不活跃的病毒不能够有效地处理PUFA，因此PUFA的加入可导致病毒包膜流态化破坏。Kohn等[7]提出PUFA会在37℃时对人红细胞细胞膜造成破坏，其原因可能是因为人红细胞没有复杂的细胞核和细胞器结构。Sands等[9]的研究中指出，长链不饱和单甘脂灭活单纯孢疹病毒Ⅱ型（HSV-2）等包膜病毒大约是使人红白细胞白血病细胞失活浓度的1%，包膜病毒对于长链不饱和单甘脂更加敏感。

2 多不饱和脂肪酸改变了细胞膜表面的脂筏结构

多不饱和脂肪酸是细胞膜的重要组成成分。细胞膜上存在着一些较为独立的由胆固醇与鞘磷脂紧密结合形成的膜脂微区，这些膜脂微区被称为脂筏。有研究表明使用胆固醇去除剂处理细胞膜可以抑制病毒的入侵[10]，这可能是由于细胞膜表面的脂筏结构遭到了破坏。因为脂筏在病毒入侵细胞的过程中扮演着相当重要的角色。病毒通过皮肤、粘膜或者血液等途径进入人体后，病毒表面的抗原与靶细胞表面的受体相互识别结合形成复合物；脂筏就是发生这一过程的细胞膜表面的结构域，它参加了病毒的入胞过程和在细胞内的转运。徐庆强等[11]以乙型脑炎病毒（Japanese Encephalitis Virus，JEV）为例，深入研究了JEV感染宿主细胞所依赖的途径和相关分子，证实JEV入侵宿主细胞途径为小窝介导的发动蛋白2（Dynamin-2）依赖型的内吞途径，同时发现JEV的内吞途径受到Rho GTPase家族成员RhoA和Rac1分子的共同调控，据此提出以Dynamin-2为靶点阻断JEV表面抗原与细胞结合形成复合物的新型预防和治疗思路。类似关于病毒与细胞膜受体结合的研究以及由此对于新一代抗病毒药物的展望近年来受到医学界的广泛关注。

病毒包膜与宿主细胞膜的融合过程，对膜的脂质成分很敏感，对膜的曲率、流动性以及相应的脂筏结构都有较高要求，因此调节膜脂成分是抑制病毒粒子融合的可行途径[12]。Schley等[12]选取EPA和DHA代表-3和-6系列多不饱和脂肪酸，在不同浓度下培养人乳腺癌细胞，收集细胞膜脂筏结构进行成分分析，结果显示采用PUFA处理乳腺癌细胞可以显著降低细胞膜脂筏的胆固醇水平。这可能是由于胆固醇和-3多不饱和脂肪酸之间的空间不相容[13]，同时PUFA还会使得脂筏的脂肪酸组成、磷脂、神经酰胺和二酰甘油含量有显著改变[13]。在Ma等的动物实验中，测定喂食4g/100g鱼油饲料的小鼠结肠小窝中磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰肌醇（PI）和磷脂酰乙醇胺（PE）的脂肪酸组成，其中-3多不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的6%、9%、18%和28%，PE含量较前期预实验正常值要高出一倍，PS、PI质量也显著增加[13]。该结果与Schley等的细胞实验数值特征吻合，-3多不饱和脂肪酸喂养小鼠可显着改变其海绵体脂肪酰基组成，并降低小鼠结肠小窝中胆固醇（降低46%）和小窝蛋白-1（降低53%）含量，提示在饮食中提高PUFA的摄入能够影响细胞膜表面脂筏甚至是全细胞膜磷脂的构成成分，从而可能干扰病毒粒子的入胞过程[13]。

已有研究证实：在体外环境下通过加入PUFA的方法确实可以使包膜病毒的包膜溶解破裂，但是其分子层面的作用机制尚不清楚，可能是PUFA及其衍生物可以起到类似表面活性剂的作用，破坏病毒包膜的双层结构[13]。对于正常的人体内环境来说，PUFA含量的多少在体液中的波动值并不会很大，所以在不考虑将PUFA用作抗病毒药物制剂的情况下可能很难通过PUFA溶解病毒的包膜来达到抗病毒的效果。但是通过日常饮食，提高机体的PUFA的摄入是可以改变细胞膜脂质成分的组成，通过影响脂筏这样的结构域或是信号分子提高机体对于病毒的抵抗力是完全可能的。

3 多不饱和脂肪酸衍生物对于病毒复制过程的抑制作用

有研究表明，Phyllocaulis boraceiensis（一种蛞蝓）分泌的粘液中含有大量羟基多不饱和脂肪酸，使用这种粘液的粗提物处理感染了流感病毒MDCK细胞，病毒载量降低了80%以上[14]。通过使用单克隆抗体对流感病毒进行免疫荧光分析，对粘液中各种多不饱和脂肪酸的抗病毒效果进行分析发现，粘液中含有的10S,17S-二羟基二十二碳六烯酸能显著抑制流感病毒的复制，干扰受体宿主核输出因子与流感病毒RNA的结合，从而阻止病毒RNA从细胞核输出到细胞质[14]。

10S,17S-二羟基二十二碳六烯酸是DHA衍生的保护素D1异构体（PD1）。Morita等[15]用PUFA的代谢物处理感染了PR8型流感病毒的细胞，花生四烯酸（AA）衍生产物12-HETE和15-HETE以及DHA衍生的17-HDOHE和PD1对流感病毒核蛋白（NP）mRNA的表达有30%以上的抑制作用。其中PD1对于病毒的抑制作用最强。通过对被感染细胞中NP蛋白的产生量进行评估证实了PD1治疗确实减弱了流感病毒的复制，在被人感染的高致病性H5N1型流感感染的MDCK细胞中重复实验同样可以得到PD1抑制了病毒复制的结果。

Morita等[15]对PD1抑制病毒复制的机制研究发现，PD1的加入使得病毒的mRNA和vRNA从细胞核转移到细胞质进行表达的的过程受阻，在PR8感染后8 h，PD1处理的细胞质部分病毒mRNA和vRNA的表达显著减少，PD1限制了病毒RNA的核输出。病毒RNA的输出依赖于mRNA转运体Nxf1。在Read等[16]的研究表明，敲除Nxf1会抑制病毒RNA的核输出。Morita等[15]从这个角度出发证实了PD1减弱了病毒RNA与Nxf1的募集，对PD1抑制病毒复制的原因进行了解释。同时他们通过RNA测序试验证明PD1单纯抑制病毒RNA的核输出而对宿主细胞RNA的核输出没有影响。

另外根据Morita等的报告，PUFA衍生物PD1与帕拉米韦联用治疗流感病毒感染的小鼠，小鼠生存率可以达到百分之百。这提示了PUFA作为一种辅助药物在临床上用于治疗病毒感染的可能性[15]。

4 多不饱和脂肪酸对于免疫功能的影响

有观点认为，膳食中增加PUFA的摄入可以提高机体的免疫力。一项动物实验表明相比于其他脂肪，增加了鱼油摄入的SD大鼠母鼠和幼鼠的淋巴细胞表面CD25、CD54、CD28、CD56明显增加，这些受体和分子的表达增加可以使淋巴细胞在免疫应答反应过程中表现出更高的活性[15]。另一项人体实验研究对比了两组重度颅脑损伤患者的预后情况，治疗组在对照组的基础上添加n-3 PUFA辅助治疗，可以观察到治疗组肺部感染发生率显著低于对照组，治疗组的CD3+、CD4+、和CD4+/CD8较对照组显著升高，治疗组血浆免疫球蛋白IgA、IgG和IgM也显著高于对照组[18]。然而也有报告提出：PUFA会抑制人体的免疫功能，其主要表现在多种免疫细胞的功能抑制。Arringt等[19]研究发现：小鼠在喂食富含DHA的饮食两周后，脾T淋巴细胞分泌IL-2的能力明显下调，IL-2在免疫应答过程中诱导多种杀伤细胞的分化和效应功能，同时还可以作用于B细胞促进抗体分泌。IL-2分泌减少可使人体免疫功能受到抑制。体外细胞实验数据同样支持DHA会降低T细胞的IL-2分泌水平。除此之外，还有报告指出PUFA可以导致NK细胞活性下降[20]，树突状细胞抗原呈递功能抑制[21]。

总的来说，可以认为PUFA对特异性免疫功能具有双向调控作用，少量添加PUFA可以促进免疫系统功能，但当PUFA添加量超过正常水平时或比例不当时，细胞膜磷脂中多不饱和脂肪酸的含量也增加，使膜磷脂的不饱和度增加，导致脂质过氧化作用增强，从而加剧细胞膜的损伤，细胞的免疫功能将受到影响[22]。有趣的是，前文中提到病毒包膜对于PUFA的敏感度是人体正常细胞的100倍，结合两者来看通过在膳食中适度增加PUFA的含量或许能多方面的增加人体对病毒的抵抗力，有必要通过进一步的动物实验和人体实验来验证这个观点。

5 总结与展望

目前的研究可以确定PUFA可以使病毒包膜的溶解破坏，同时能通过影响细胞膜表面的脂筏结构以及影响病毒在细胞内的复制干扰病毒入胞和增殖的过程。另外，Zhao等[23]的报告从酶的角度揭示了PUFA对于病毒抑制作用的另一种可能机制。他们发现油酸处理后的烟草叶片防御相关酶（PAL和POD）活性增加，防御相关基因（PR-1a和PR-5）表达水平增加，从而及时部署可诱导的烟草花叶病毒（TMV）防御反应。目前尚未有人从PUFA与人体细胞内酶功能表达和病毒感染的角度进行过研究，这方面的问题有待进一步讨论。

虽然当前PUFA对于病毒及其感染细胞过程影响的分子机制的相关研究较少，但是PUFA抗病毒活性的相关市场的潜力是不言而喻的。随着科技的发展、研究方法及手段的不断提高，PUFA的抗病毒活性及其机制必将得到进一步的揭示，从而为人类抵抗病毒找到一种新的预防和治疗方法。

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Research Progress of Antiviral Effect of Polyunsaturated Fatty Acids

With the deepening of the research on the relationship between polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and human health, its anti-inflammatory and antimicrobial effects have been gradually explored by people. The functional research of PUFAs is one of the hot spots in recent years. In this paper, the antiviral activity of PUFAs was studied in recent years. The effects of PUFAs on the dissolution and destruction of virus envelope, on the lipid raft structure of cell membrane surface and the inhibition of virus replication by its derivatives were discussed.

Polyunsaturated fatty acids; Antiviral effect; Research progress

10.16117/j.cnki.31-1974/r.202002003

国家自然基金面上项目（81872618）。

王冠玉（1996—），男，江苏无锡人，硕士，主要研究方向为营养与慢性病。

孙桂菊，教授，博士生导师，gjsun@seu.edu.cn。

2020-04-03。