流感是流感病毒引起的一種嚴重危害人類健康的急性上呼吸道傳染病，流感病毒為負鏈 RNA 病毒，屬于正粘病毒科。根據(jù)病毒核蛋白和膜蛋白的不同，將流感病分為A、B和C型。A型對人類和多種動物有致病力，B型僅對人類有致病力，C型對人類危害較小。流感病毒抗原的多變性使人體不能永 久免疫，抗原變異是流感病毒最重要的生物學特征，與流感周期性暴發(fā)和流行、流感的預防和治療密切相關。目前預防治療流感的主要措施有疫苗接種和藥物治療，藥物治療主要包括離子通道m(xù)2阻滯劑金剛烷胺類、受體阻滯劑、反義寡核苷酸和神經(jīng)氨酸酶抑制劑(neuraminidase inhibitors，NIs)等。
在藥物治療研究中，目前開發(fā)的較為成功的抗流感藥物靶點是神經(jīng)氨酸酶(neuraminidase，NA)。流感病毒表面分布著三種重要蛋白質，分別是血凝素(hemagglutinin，HA)、神經(jīng)氨酸酶(neuraminidase，NA)和基質蛋白(M2)，在流感病毒傳播周期中分別扮演著重要的角色。首先，流感病毒的血凝素(HA)識別宿主細胞表面的唾液酸受體并與之結合，吸附在細胞膜上，然后病毒通過受體介導的內吞作用，進入細胞內進行復制。基質蛋白負責在病毒外膜形成離子通道，以便于病毒遺傳物質的釋放和表達。復制的病毒蛋白等組分轉運到細胞表面，植入細胞膜中，組裝成新的病毒粒子，最后，成熟的流感病毒脫離宿主細胞，進行下一步的傳播。在這一階段中，神經(jīng)氨酸酶發(fā)揮著非常重要的作用，成熟的病毒在未脫離宿主細胞之前，通過病毒的血凝素和細胞的唾液酸受體保持最后聯(lián)系，神經(jīng)氨酸酶的功能就是將唾液酸受體水解，切斷病毒與宿主細胞的聯(lián)系，形成新的感染。另外，新生的病毒粒子的表面分布有唾液酸受體，病毒之間通過血凝素相互識別而進行聚集，聚集的病毒粒子可以被人體的免疫系統(tǒng)清除。但是神經(jīng)氨酸酶能夠水解掉唾液酸殘基，避免了新生病毒粒子的聚集。因此，神經(jīng)氨酸酶抑制劑(NIs)能阻斷病毒的生命周期，有效控制病毒在呼吸道的進一步傳播。目前已發(fā)現(xiàn)的 NA有兩大類，共有 10 種亞型(N1~N10)，第一類有 N1、N4、N5、N8 和 N10；第二類有 N2、N3、N6、N7、N9，二者的區(qū)別在于第一類 NA 活性中心附近具有"150 空腔"，而后者沒有。盡管不同亞型神經(jīng)氨酸酶之間的同源性不高，但是其活性中心的19 個氨基酸高度保守，后續(xù)的研究工作正是在此基礎上進行的。近些年來取得階段性成果的神經(jīng)氨酸酶抑制劑主要有：唾液酸類、環(huán)己烯類、五元環(huán)類。
1、唾液酸類 NAIs
目前已經(jīng)上市的唾液酸類藥物有扎那米韋(zanamivir)，商品名為樂感清(Relenza)。扎那米韋上市后不久，暴露出口服利用率低以及耐藥等問題，研究學者開始將目光轉向結構優(yōu)化上。對扎那米韋甘油側鏈進行成醚化修飾，增加與神經(jīng)氨酸酶的疏水作用得到拉尼米韋（Laninamivir），目前作為一種長效藥已經(jīng)在日本、韓國等國家上市，其結構如下圖所示。
近年來，對扎那米韋的胍基進行修飾成為藥物改進的方式之一，研究發(fā)現(xiàn)對胍基進行修飾降低其堿性，得到的新化合物對H1N1和H3N2均有不同程度的抑制作用，通過對比研究發(fā)現(xiàn)，在對扎拉米韋進行胍基改造，通過降低胍基的堿性能增加抑制劑的生物利用度，克服扎拉米韋不能口服等缺點，同時通過胍基的修飾能增加與NA的作用，從而提高對 NA 的抑制活性。除了胍基修飾改造之外，通過對 Zanamivir 的 C-1 位羧基結構修飾也是藥物改進的另一種方式。此外，Zanamivir 的多聚體也開始進入人們的視野中，研究報道 zanamivir 的四聚體(TZ)與神經(jīng)氨酸酶的結合力強于 zanamivir 單體，TZ 的四個單體藥效團可以同時進入到 NA 四聚體上的四個活性位點中，而且 TZ 不僅對季節(jié)性的 H3N2 和 H7N9 病毒有效，對二者的突變株仍然有抑制作用，該項研究成果為多價抑制劑的設計提供了新的思路。
2、環(huán)己烯類 NAIs
目前上市的環(huán)己烯類藥物有奧司他韋(oseltamivir)，商品名為達菲(Tamiflu)。奧司他韋作為 GS-4071 的前藥，是第一個上市的口服神經(jīng)氨酸酶抑制類藥物，其結構如下圖所示。隨著藥物的廣泛使用，耐藥株的出現(xiàn)也局限了奧司他韋的使用。
近年來，對GS-4071的修飾改進研究主要包括對氨基的結構優(yōu)化、對C-5位的結構改造、對胍基衍生物的改造，以及根據(jù)生物電子等排原理，利用磷酸基取代羧基等。研究發(fā)現(xiàn)，對 GS-4071 的氨基進行結構優(yōu)化可以增加與"150 空腔"的親和作用，從而增加抑制作用。對 GS-4071 的C-5 位進行結構改造得到一系列 5-氨基衍生物，對多種突變型病毒株具有抑制作用。通過對胍基的改造得到的化合物，對野生型和耐藥型神經(jīng)氨酸酶都具有強效的抑制作用。
3、五元環(huán)類 NAIs
目前上市的五元環(huán)類藥物主要是帕拉米韋(peramivir)，對peramivir 的后期臨床研究發(fā)現(xiàn)，在進行靜脈給藥和肌肉注射后，能有效的抑制高致病性 H5N1流感病毒，其結構如下圖所示。
peramivir環(huán)上胍基的存在降低了其口服利用度，有學者研究去除了 peramivir上的胍基后，但其抗病毒活性卻大大降低。根據(jù) zanamivir 和 oseltamivir胍基衍生物成功設計的經(jīng)驗，在胍基上進行結構修飾以增加其口服利用度具有極大的前景，同時，在對 zanamivir 和oseltamivir 的羧基成功改造也可以運用到針對 peramivir 的修飾中。研究發(fā)現(xiàn)，將 peramivir 的羧基改造成磷酸基，并且合成了一系列單、雙酯衍生物，不僅對人和鳥類野生型的流感病毒具有強烈的抑制作用，對 oseltamivir耐藥株 H275Y 也有較強的抑制作用，并且單酯的抑制活性普遍高于相應的磷酸類衍生物。
4、其他類 NAIs
隨著合成類神經(jīng)氨酸酶抑制劑的研究，具有神經(jīng)氨酸酶抑制活性的天然產(chǎn)物也逐漸成為研究的熱點。其中黃酮類化合物具有很好的神經(jīng)氨酸酶抑制活性，如從苦參(Sophora flavescens)中提取出了 7 種具有中等抑制活性的二氫黃酮，IC50為12~20 μM；從拓樹(Cudrania tricuspidata)中分離出一種呫噸酮，對神經(jīng)氨酸酶的抑制活性達到了納摩爾級別；從甘草(Glycyrrhiza inflate) 中得到了三種具有抗流感病毒的查爾酮類，對H1N1、H1N1(H274Y)和H9N2均有不同程度的抑制作用。
除了黃酮類天然產(chǎn)物之外，其他的天然產(chǎn)物同樣也具有神經(jīng)氨酸酶活性。如從草豆蔻(Alpinia katsumadai)中提取的Katsumadain A 對 H1N1(A/PR/8/34)具有很強的抑制活性，IC50 值為1.05 µM；從紫草 (Lithospermum erythrorhizon) 中提取的shikometabolin E 和 shikometabolin F 對神經(jīng)氨酸酶也具有很強的抑制活性，IC50值分別為1.91、2.79 µM。此外，黃連解毒湯中的黃連堿、黃藤素、表小檗堿、木蝴蝶素、黃連素、黃芩苷、黃芩素等，通過與 NA 的分子對接以及藥理活性測試，發(fā)現(xiàn)這些有效成分均具有一定的神經(jīng)氨酸酶抑制活性。
參考資料
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[3]元科陽,廖洪梅,李東林.神經(jīng)氨酸酶抑制劑類抗流感病毒 藥物的研究進展[J].抗感染藥學,2022,19(07):938-942.
作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究
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