磺化多糖抑制人免疫缺陷病毒的研究进展

　　摘　要　综述了近10年来磺化多糖抑制人免疫缺陷病毒的研究进展，讨论了其抑制病毒活性的机理。

　　中图分类号　R979.5

Study Advances in Sulfated Polysaccharide with Anti-human Immuno-deficiency Virus Activities

Fang Bo, Zhang Lianping

　　(East China University of Science and Technology，Shanghai 200237)

　　1　引　言

　　人免疫缺陷病毒1型(HIV-1)是人类获得性免疫缺陷综合征(即艾滋病，AIDS)及其相关并发症的病原体。HIV是一种罕见的人类逆转录病毒。由于该病毒可感染人体免疫细胞并摧毁免疫系统，使人丧失对疾病的抵抗力，因而成为迄今为止出现的危害最大的疾病。

　　自1981年报道首例AIDS以来，人们已在发病原因、发病过程及治疗药物方面做了大量探索。基本认清了HIV的基本结构和感染细胞并复制自身的主要环节，并在此基础上研制HIV-1抑制剂。现已出现的HIV-1抑制剂包括：病毒逆转录酶活性抑制剂、蛋白酶抑制剂［1］和磺化多糖［2～11］。前者通过抑制HIV的RNA转变成DNA达到抑制病毒活性的目的。该类药物主要是核苷类衍生物(如二脱氧叠氮胸苷AZT等)，对改善AIDS患者的生活质量及延长寿命具有较好作用，但毒副作用大，且易出现耐药性。蛋白酶抑制剂则是通过抑制病毒逆转录酶的形成及病毒成熟过程，达到抑制病毒活性的目的，但也会产生较强副作用和耐药性。磺化多糖是指含有磺酸基团的天然及半合成的酸性多糖，为聚阴离子，常具有类肝素特性(如调脂、抗凝、改善血液流变特性等)。自1987年发现磺化葡聚糖具有抑制HIV活性以来［2］，对此类多糖的研究十分活跃［3～10］。经过10多年的研究，已开发出多种天然多糖的磺化衍生物，并对其构效关系进行了初步探讨，本文就此方面的研究进展进行综述。

　　2　磺化多糖抑制HIV的研究进展

　　2.1　具有抑制HIV活性的磺化多糖

　　研究表明，磺化多糖(如磺化葡聚糖、肝素)可在体外抑制

　　HIV-1对CD4阳性细胞的感染，其完全抑制HIV活性的浓度在10 μg/ml的数量级上［2～4］。戊聚糖磺酸盐、蘑菇多糖磺酸盐、卡拉胶、甘草甜素、甘露聚糖磺酸盐、呋喃木糖和呋喃核糖的磺化衍生物、氨基多糖磺酸盐等也具有抗HIV活性，且无显著细胞毒性［5～9］。

　　以β-(1→3)糖苷键连接的多糖磺酸盐如curdlan sulfate，在体外完全抑制HIV活性的浓度为3.3 μg/ml，亦无显著细胞毒性［10］，该物质还具有很低的抗凝活性。临床研究表明，每人注射高达200 mg时，未发现抗凝效应，同时注射该药物后，人体血液中的CD4细胞明显增多。另外，最近的研究还指出，低聚糖磺酸盐也具有很高的抗HIV活性［11］。这些研究为进一步研制新型多糖类HIV-1抑制剂奠定了基础。

　　2.2　影响磺化多糖抑制HIV活性的因素

　　天然多糖种类繁多，其磺化衍生物抑制HIV的活性有所差别。影响其抑制HIV活性的因素主要包括天然多糖的骨架结构、取代度(特别是硫含量)、取代基的种类和取代位置、分子量大小、是否含有支链以及支链的种类等。

　　磺化多糖结构不同，其抑制效果不同。肝素是典型的酸性粘多糖。Christopher等［3］研究了经不同化学修饰后肝素抗HIV的活性。结果表明，选择性脱除肝素结构中的磺酸基团，将显著降低其抗HIV的活性。例如未修饰肝素防止50%细胞受HIV感染的有效剂量(ED50)为20 μg/ml，N-脱硫肝素的ED50为100 μg/ml，而N，O-全脱硫肝素则失去全部活性，从而证实磺酸基团具有重要作用。另外，减少肝素结构中的羧酸基团，对降低抗HIV的活性影响较小。

　　Yoshida等［10］研究了不同硫含量和分子量的curdlan sulfate的抑制效果，结果表明，硫含量小于5.6%的磺化产物无抑制HIV活性，而硫含量为12.1%～14.7%的产物在浓度为3.3 μg/ml时即可抑制HIV活性。也证明磺酸基团数量对抑制效果影响显著。

　　对具有不同支链呋喃核糖的磺化衍生物的抗HIV活性研究表明，以甘露糖为支链的呋喃核糖的磺酸盐(硫含量为16.1%，分子量为1.2×104)，其ED50为3.3 μg/ml；而以葡萄糖为支链的呋喃核糖的磺酸盐(硫含量为16.8%，分子量为1.1×104)，其ED50为0.27 μg/ml；说明支链的种类对抑制效果也有不同［8］。

　　磺化壳聚糖衍生物也具有良好的抑制HIV活性，如磺化壳聚糖、N-羧甲基-N，O-磺化壳聚糖等。其抑制活性与磺化基团的取代位置、硫含量及分子量密切相关。若将壳聚糖C2位上的氨基和C3位上的羟基同时磺化，可得到2-磺胺基-3-O-磺化壳聚糖(记为23 S)；若只将壳聚糖C6位上的羟基磺化，则得到6-O-磺化壳聚糖(记为6 S)；若将甲壳素C3位上的羟基磺化，可得到3-O-磺化甲壳素(记为3 S)。Nishimura等［7］考察了它们的活性，结果表明，对6 S(硫含量为10.2%，分子量为5.8×104)，其ED50为57.0 μg/ml；对3 S(硫含量为5.4%，分子量为2.8×104)，其ED50为9.6 μg/ml；而对23 S(硫含量为16.5%，分子量为1.6×104)，其ED50为0.28 μg/ml，从而说明取代基位置、硫含量及分子量对磺化壳聚糖的抑制HIV活性影响显著。

　　2.3　磺化多糖抑制HIV活性的机理

　　研究表明，HIV感染细胞并复制自身的第一步为：HIV-1吸附于细胞表面(主要是CD4阳性T淋巴细胞)并进入细胞。在此阶段，HIV-1外膜蛋白gp 120与CD4相互作用而吸附于细胞上；HIV通过与免疫细胞上的受体相结合进入细胞，并释放出单股病毒RNA。该环节是HIV侵害免疫细胞的关键步骤。若能有效阻止HIV进入细胞，则HIV的感染力将大大下降。一般认为，磺化多糖可通过阻止HIV外膜蛋白gp 120与CD4阳性细胞相互结合、融合，阻止HIV进入细胞，达到抑制病毒活性的目的。但不同多糖磺化衍生物可能有不同的抑制机理［3，4］。

　　磺化葡聚糖可结合重组CD4，并阻断病毒重组gp 120与细胞受体CD4的结合。而肝素基本无此活性。因此，虽然这两种多糖均表现抗HIV活性，但其作用方式不同。

　　磺化多糖显示抗HIV活性的另一个作用点是gp 120上的第三变异环(V3 Loop)。V3环被认为是细胞感染步骤中的重要一环。在gp 120与细胞受体CD4结合后，V3环是病毒融入细胞所必须的物质。V3环在gp 120的氨基酸序列中，碱性氨基酸的密度很高。Callahan等及Christopher等指出，肝素可选择抑制V3环的特异单克隆抗体(Mabs)与gp 120的结合，尽管肝素不能阻断重组gp 120与重组CD4的相互结合环节［3，4］。

　　磺化多糖为聚阴离子，可与HIV病毒外膜蛋白上或CD4的某些敏感结构域发生相互作用，掩蔽了活性区域，从而抑制HIV对细胞的吸附或融合，使之不能进入细胞进行复制。抑制病毒原理主要基于阻断HIV-1结合细胞环节，抑制HIV感染免疫细胞，从而抑制病毒大量繁殖［2，5］。