抗乙型肝炎病毒非核苷類藥物的研究進展
李冰 于洪灝 郭斌
【關鍵詞】 抗乙型肝炎病毒非核苷類藥物
乙型病毒性肝炎是由乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染引起的一種常見的世界性傳染疾病。HBV一直嚴重危害人類健康,至今仍是世界性的醫學難題。全世界大約有20億乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染者,每年由于HBV感染而死亡的人數達100萬[1]。目前,臨床上應用的干擾素和核苷類抗HBV藥物雖然在治療乙肝病毒的過程中取得了一定的療效,但免疫調節劑的低應答率和核苷類似藥物耐藥性病毒株的出現以及停藥反彈等因素使其應用受到了限制。非核苷類化合物種類繁多,結構不一[2],抗HBV的作用機制不同于核苷類藥物,且有許多具有較好的抗HBV活性。因此近年來,非核苷類抗HBV藥物的研究已引起廣泛關注,本文對它們的最新研究進展作一簡單綜述。
1 焦磷酸類似物
膦甲酸鈉是最常用的焦磷酸類似物。它是特異性DNA聚合酶的非競爭性抑制劑,對人類巨細胞病毒、單純皰疹病毒、EB病毒等均有抑制作用。膦甲酸鈉能直接作用于核酸聚合酶的焦磷酸結合部位,抑制病毒特異DNA多聚酶和逆轉錄酶。有研究者給21例乙肝患者注射國產膦甲酸鈉,每天4.8 g,分兩次(每次間隔6 h)靜滴,注射前后同步檢測HBV復制指標。治療結束后HBeAg和HBV-DNA轉陰率分別為35.2%和33.3%[3]。
2 γ-聯苯雙酯
γ-聯苯雙酯(γ-DDB,4,4’-二甲氧基-5,6,5’,6’-雙亞甲二氧基-2,2’-二羧酸甲酯聯苯)為我國首創治療慢性肝炎的藥物。盡管該化合物有口服吸收率低的缺點,但活性很好。γ-聯苯雙酯具有肝臟保護作用,能使肝臟免受四氯化碳,D-半乳糖氨引起的肝損傷,降低血清GPT(谷氨酸丙酮酸轉氨酶)和GOT(谷氨酸草酰乙酸轉氨酶),增強肝臟解毒功能。初步試驗表明[4],單酯化合物較雙酯化合物活性更強。
3 苯丙氨衍生物
文獻報道苯丙氨衍生物(E)-N-(1-溴-1-(2-甲氧苯基)-3-氧代-3-(哌啶-1-基)丙-1-烯-2-基)-4-硝基。
苯甲酰胺(EC50=2.4 μmol·L-1)對原生型和耐拉米夫定的HBV變種有較好的抑制作用。推斷其通過抑制帶有病毒殼體蛋白信息的RNA合成而發揮抗HBV作用[5]。
4 2,5-吡啶羧酸衍生物
Lee[6]等在非核苷類HIV逆轉錄酶抑制劑的研究基礎上開發了一類新型HBV逆轉錄酶抑制劑,其中2,5-吡啶羧酸衍生物N-(1-羥基-2-甲基丙基-2-基)-6-(4-(3-(異丁基氨基)吡啶-2-基)哌嗪-1-羧基)煙酰胺(IC50<0.01 μmol·L-1,CC50>100 μmol·L-1)的活性和選擇性均優于核苷類似物。
5 1, 3, 4-噁二唑類化合物
早期研究表明,1, 3, 4-噁二唑類化合物具有抗RNA病毒的活性,可通過結合在微小核糖核酸病毒表面的疏水口袋上來抑制病毒附著到細胞上,并且抑制病毒的脫殼過程。之后,Tan等[7]合成了一系列此類化合物,并對其抗HBV活性和毒性進行了評價。發現化合物2-(2-(4-苯基哌嗪-1-基)乙基硫代)-5-(1-(苯磺酰基)丙基)-1,3,4-噁二唑(EC50=1.63 μmol·L-1,CC50>40 μmol·L-1)具有良好的抗HBV活性,實驗結果表明在病毒的增殖過程中該化合物并未改變病毒的轉錄,而細胞內病毒粒子卻顯著減少,推斷其抗HBV活性可能作用于病毒轉錄后的某個過程。
6 苯并咪唑類化合物
Li等篩選出化合物2-(2-(1-(4-硝基苯磺酰基)-1H-[d]苯并咪-2-基)乙基)-2H-茚-1,3-二酮[8](IC50=14.2 μmol·L-1,CC50=200 μmol·L-1)和化合物N-(2-氨基-1-(異丙磺酰基)-1H-[d]苯并脒-6-基)-3-(三氟甲基)苯磺酰胺[9](IC50= 4 μmol·L-1,SI=27)均具有一定的抗HBV活性,分別以它們為先導化合物,合成了一系列具有苯并咪唑結構的化合物,并進行了抗HBV活性和毒性評價,在其中尋找到了一些活性更好且毒性更小的化合物,它們的結構與已知抗HBV化合物的結構差異很大,其具體作用機制的研究還在進行中。
7 5-羥基-1H-吲哚-3-羧酸乙酯類化合物
研究表明,5-羥基-1H-吲哚-3-羧酸乙酯類化合物具有抗病毒作用,此外還可以提高免疫力。Zhao等[10]以Arbidol為先導化合物,合成了一系列此類化合物,并以HBV感染的HepG2.2.15細胞株對它們的抗HBV活性和毒性進行了評價。發現化合物5-羥基-1-甲基-2-((2-甲基呋喃-3-磺酰基)甲基)-4-(吡咯烷-1-甲基)-1H-吲哚-3-羧酸乙酯(IC50=1.52 mg·L-1,TC50=14.26 mg·L-1,SI=9.38)具有很好的抗HBV活性和治療指數,其活性是拉米夫定(IC50=228 mg·L-1,TC50=1 600.00 mg·L-1,SI=7.02)的150倍,化合物4-((1H-1-咪唑基)甲基)-1-環丙基-5-羥基-2-(對甲苯磺酰甲基)-1H-吲哚-3-羧酸乙酯(IC50=15.41 mg·L-1,TC50=106.83 mg·L-1,SI=6.93)和化合物5-羥基-2-((3-甲氧苯磺酰基)甲基)-1-甲基-4-(吡咯烷-1-甲基)-1H-吲哚-3-羧酸乙酯(IC50=2.00 mg·L-1,TC50=17.7 mg·L-1,SI=8.85)同樣具有良好的抗HBV活性和治療指數。通過構效關系分析表明:(1) 4位引入的曼尼希堿性基團對化合物的生物活性有重要影響,特別是雜環基團比如吡咯烷基,咪唑基可以提高化合物的活性;(2)磺酰基相對于亞磺酰基更能提高化合物的活性,且對化合物的毒性影響不大;(3)2位不同芳基對化合物的抗病毒活性影響不大;(4) 6位上的溴可能不是保持化合物抗HBV活性必需的藥效團。
8 6-羥基-喹啉-3-羧酸乙酯類化合物
Liu[11]等在5-羥基-1H-吲哚-3-羧酸乙酯類化合物的基礎上合成了該系列化合物。通過抗HBV活性和毒性評價,結果顯示它們比吲哚環衍生物具有更好的抗HBV活性。體外研究表明該系列的大多數化合物都具有潛在的抗HBV活性,其中化合物5-((1H-咪唑-1-基)甲基)-2-((3,4-二氟苯磺酰基)甲基)-6-羥基-7-甲氧基喹啉-3-羧酸乙酯(TC50=160.3 μM,IC50=4.7 μM,SI=34.1)的活性最突出,能抑制HBV-DNA的復制,是拉米夫定的66倍(TC50=2213.8 μM,IC50=311.2 μM,SI=7.1)。構效關系分析表明:(1) 2位苯環上不同的取代基對化合物的生物活性可能有重要影響。氟取代基可使化合物活性提高,而吡啶基則使其抗HBV的活性徹底消失。(2) 5位引入不同的曼尼希堿性基團對化合物的抗HBV活性有顯著影響。 (3)X位的硫變為亞磺酰基時對化合物的活性和毒性影響均不大。因此進一步的結構改造應側重于喹啉環5位和2位苯環,一些氮雜環如吡咯、咪唑等可被引入到喹啉環5位;2位苯環上可引入不同的鹵素或S-雜芳環。
9 雜芳環取代的二氫嘧啶類化合物
雜芳環取代的二氫嘧啶類(HAP)化合物以2003年Deres等報道的Bay41-4109、Bay39-5493為代表[12]。研究表明,該類化合物具有立體選擇性,僅R型對映異構體有活性。其作用機制是通過阻止正常核衣殼的形成起到抑制HBV的復制,并且該抑制作用也有HBV種屬特異性。對其作用機制深入研究發現,HAP并不影響核心蛋白二聚體的形成,而可能是與核心蛋白的113~143位氨基酸殘基作用,改變核衣殼二聚體之間的夾角,形成脆弱的腫脹核衣殼,加速核心蛋白的降解。其中Bay41-4109,化學名為(R)-4-(2-氯-4-氟苯基)-2-(3,5-二氟-2-吡啶基)-6-甲基-1-二氫嘧啶-5-酸甲酯)為一個高度有效的非核苷類乙肝病毒抑制劑,口服吸收迅速,藥代動力學和毒理學參數良好,高度特異性的抗病毒作用。目前有研究報道[13]Bay41-4109作為一種新型抗HBV化合物可能會誘發鼠的肝毒性。
10 4-芳基-6-氯-2-喹啉酮類似物
早期研究表明4-芳基-2-喹啉酮類為乙酰輔酶A和膽固醇酰基轉移酶抑制劑,能介導鈣激活鉀通道的開放。Cheng[2]3787-3789等篩選得到化合物6-氯-4苯基喹啉-2(1H)-酮(IC50=0.458 mM,SI=2.6)并以6-氯-4苯基喹啉-2(1H)-酮為先導化合物合成了一系列4-芳基-6-氯-2-喹啉酮類似物,并對其抗HBV活性和毒性進行了評價。在其中尋找到了活性更好且毒性更小的化合物6-氯-4-(2-氟苯基)-3-(2-羥乙基)喹啉-2(1H)-酮和6-氯-4-(2-氯苯基)-3-(2-羥乙基)喹啉-2(1H)-酮,并且有望成為新型非核苷類抗HBV藥物。
11 天然抗HBV單一有效成分
11.1 賽菊芋黃素及其類似物
賽菊芋黃素為一芳基萘木聚糖內酯,是從臺灣柳杉中提取的抑制病毒復制的天然活性成分。其不僅抑制HBV-DNA(EC50=0.08 μmol·L-1)的復制,還可降低HBV感染的細胞中mRNA (EC50=0.09 μmol·L-1)和蛋白質的含量。Cheng等對其進行衍生化研究,得對野生型及耐拉米夫定的HBV同樣有抑制作用的化合物(5-[d]苯并[1,3]二氧戊烷基)-[d][1,3]二氧戊環并[f]苯并(2,3-二氫)異吲哚-1-酮。此外,Yeo等合成了一系列此類化合物,發現它們具有抗HBV,HCV和HIV活性,其中化合物(5-[d]苯并[1,3]二氧戊烷基)-[d][1,3]二氧戊環并[g]苯并(2,3-二氫)酞嗪-1,4-二酮(EC50=0.03 μmol·L-1,IC50=0.08 μmol·L-1,SI>100),表現出強大的抗HBV活性,可抑制HBV-RNA和蛋白的表達,并且對野生型及耐拉米夫定的HBV同樣具有抑制作用[14]。研究顯示[15],該化合物進入體內后依次阻斷病毒RNA、蛋白、DNA的表達。其抗HBV作用機制:通過降低結合在前核心/核心增強子II區的肝細胞核因子4(HNF-4)、肝細胞核因子3(HNF-3)和胎蛋白因子,抑制HBV啟動子的活性及HBV陽性細胞中HNF-4及HNF-3的表達,但對陰性細胞無作用。因此,其是通過下調逆轉錄因子抑制HBV復制,從而降低HBV啟動子活性和阻止病毒基因的表達和復制。該作用機制很獨特,有別于其他抗乙肝病毒的化合物。
11.2 青蒿素酯
Romero等[15]用HepG2.2.2.15細胞株對大量高純度中藥單一有效成分進行了抗HBV活性評價,發現:青蒿素酯(CC50=20 μmol·L-1,HBsAgIC50=2.3 μmol·L-1,HBV-DNAIC50=0.5 μmol·L-1,TI=40)與拉米夫定(CC50>100 μmol·L-1,HBsAgIC50=0.2 μmol·L-1,HBV-DNAIC50=0.3 μmol·L-1,TI>500)相比抗HBV活性較弱,但兩者聯合使用時,呈現協同作用,同時沒有發現引起新的毒性,而且青蒿素酯可在不影響宿主細胞增殖的情況下強烈抑制HBV。
11.3 苦參素
苦參素為豆科植物苦參根提取的有效成份,98%為氧化苦參堿。苦參素有抑制膠原纖維增生的抗纖維化作用,能保護肝細胞,降低ALT、LN、HA水平。臨床應用苦參堿注射液治療慢性乙型肝炎。結果顯示,兩個月后患者體征、肝功能明顯改善,HBeAg陰轉率可達51%,且復發率較低[16]。
11.4 4-甲基-7-羥基香豆素衍生物
Chen等[17]在篩選抗HIV藥物時,以4-甲基-7-羥基香豆素為先導物合成了12個4-甲基-7-硫基香豆素類似物,并以HBV感染的HepG2.2.15細胞株對它們的抗HBV活性和毒性進行評價。其中,10個化合物表現出良好的抗HBV活性,而化合物4-甲基-7-(3-甲基丁基-2-烯硫基)-2H-香豆素-2-酮(IC50=0.01 μmol·L-1)和7-(6-氯-1-N-氧吡啶基-2-硫基)-4-甲基--2H-香豆素-2-酮(IC50=0.01 μmol·L-1)是拉米夫定的16 倍。目前此類化合物的作用機制尚在進一步研究中。
11.5 澤瀉醇A衍生物
Zhang等[18]合成一系列澤瀉醇A衍生物,并對其抗HBV的活性進行了體外評價。研究表明,對澤瀉醇A的母核結構進行簡單修飾即可得到一些對乙肝病毒有潛在抑制作用的重要衍生物。其中將澤瀉醇A11,23,24位的羥基乙酯化、13,17位雙鍵環氧化、25位羥基脫水后得到的化合物活性最突出(HBsAgIC50=0.024 mM,HBeAgIC50=0.028 mM,HBsAgSI>108,HBeAgSI>93)遠遠優于拉米夫定(HBsAgIC50=12 mM,HBeAgIC50=26 mM),可作為一種新型乙肝病毒抑制劑對其作進一步研究。構效關系分析發現:(a)11,23,24位羥基酰化可降低此類化合物的毒性;(b)在C-13(17)的環氧基對化合物的毒性有重要影響,使毒性相對降低;(c)進一步結構優化位置在澤瀉醇A的C-25羥基;(d)C-3位羰基對化合物的生物活性影響不大。
11.6 丹參中原兒茶醛[19]
原兒茶醛(Protocatechuic aldehyde,PA)是從中草藥丹參中得到的一種成分。其不僅可抑制HBV-DNA(IC50=4.17±1.70 ) μg·mL-1的復制,還能抑制HBV抗原〔HBsAgEC50=(3.94±1.52)μg·mL-1 HBeAgEC50=(2.46±0.38)μg·mL-1〕的表達。因此,PA至少有兩個作用靶點,其具體的作用機制還有待進一步確證。
11.7 黃酮類化合物漢黃芩素
漢黃芩素(Wogonin)是從中國傳統中藥黃芩根中分離出的一種成分。最初的藥理研究主要集中在漢黃芩素的抗炎、抗腫瘤活性上。Guo[20]等重點研究了漢黃芩素在體外和體內的抗HBV活性,發現其顯著抑制鴨乙型肝炎病毒(DHBV)DNA聚合酶(IC50=0.57 μg·mL-1)的活性。經HepG2.2.15細胞株檢測,漢黃芩素能有效抑制HBV抗原的分泌(HBsAgIC50=4 μg·mL-1,HBeAgIC50=4 μg·mL-1)及HBV-DNA(ED50=5 mg·kg-1)的復制。
12 結語
免疫調節劑的副作用和核苷類似物耐藥性病毒株的出現,使慢性乙型肝炎的臨床治療急需作用機制新穎的抗HBV藥物。抗HBV非核苷類藥物的研究開辟了抗乙型肝炎藥物研究的新領域、新思路,拓寬了聯合用藥的選擇范圍,為征服慢性乙型肝炎帶來了新的希望。