一、病毒感染药物治疗的机理
理想的抗病毒药物，应该既能作用于病毒增殖周期的某个或某几个环节，予以干扰或阻断，而又不影响宿主细胞的正常代谢。为达到这一目的，必须首先熟悉和掌握病毒粒子的结构及其分子生物学特性，包括病毒的复制、 基因调控以及病毒在感染细胞内导致的细胞代谢改变等，以便针对其中的某一特定环节，干扰、抑制或杀灭病毒。但是必须指出，在已知的抗病毒制剂中，能够选择性地抑制病毒的药物并不太多，例如环己亚胺或嘌呤霉素，既能抑制病毒蛋白的合成，同时也抑制宿主细胞蛋白的合成，又如放线菌素D也只能无选择性地同时抑制病毒和宿主细胞RNA的生物合成。因此这类药物只能用于研究病毒复制，还不能实际应用于人畜病毒病的防治。 病毒生物合成的某些环节不同于宿主细胞，例如病毒的mRNA结构与动物细胞的mRNA不同，又如某些病毒转录mRNA时需要一种依赖DNA的RNA聚合酶，这种酶是病毒特异的，细胞代谢过程中没有也不需要这种酶。了解病毒增殖的特性，为病毒感染的药物治疗研究提供了有力的依据。这些研究已在实践中取得进展，某些病毒治疗剂开始应用于临床。 一些病毒基因能够整合进入宿主细胞的DNA序列中，或者作为细胞基因组成的结构参与细胞代谢周期(反转录病毒)，甚至使正常细胞转化为肿瘤细胞(疱疹病毒，乳多空病毒等)。在整合过程中，某些病毒利用宿主细胞的酶系统，但也有一些病毒可自行编码和表达整合过程所需要的酶，对于后一类病毒，可用抗病毒制剂抑制病毒特异性的整合酶。 许多病毒的mRNA是由病毒编码的RNA聚合酶催化合成的，病毒mRNA 合成后也往往需要病毒编码的末端修饰酶为其加上5'末端的帽结构。尽管这些病毒编码的酶类与某些细胞酶为同类物，但两者的蛋白组成成份却存在着差异。病毒合成mRNA的这些特性，为抗病毒治疗提供了有利的靶目标。 非结构性的病毒蛋白，如某些激酶、核酸聚合酶，控制着病毒核酸的生物合成，某些特异的抗病毒制剂，如以适量的浓度使用，可选择性地抑制病毒核酸合成中所需要的酶，而不抑制宿主细胞的相似酶。目前应用的许多选择性抗病毒制剂，直接针对病毒的特异性酶，如胸苷激酶(TK)或DNA合成酶等，已经有效地应用于疱疹病毒等感染的治疗。 以下按不同的作用环节介绍几种抗病毒化学制剂：
[BT4] 1．吸附、侵入及脱壳
如前述(见本书第四章)，在病毒感染的初始阶段，吸附、穿入和脱衣壳对于各种病毒侵入细胞都是必要的。病毒接触和侵入细胞时，需要病毒特异的结构与细胞膜上的受体结合，这一环节可作为抗病毒化学药物的靶目标：抑制病毒与细胞膜上的受体结合，达到抗病毒的目的。有囊膜病毒接触到细胞表面的特异受体时，首先凭借病毒囊膜与细胞膜的融合作用进入细胞，再在细胞内脱衣壳，释放病毒核酸。虽然病毒脱衣壳是由细胞酶介导的，但仍受到病毒特异蛋白的影响，所以也可以选用化学制剂，在脱衣壳的环节上抑制病毒的增殖。 当病毒粒子侵入(被吞饮入)宿主细胞时，细胞受到刺激，随即动员相应的结构，借以分解侵入的病毒粒子，客观上却常帮助病毒粒子脱壳。因此，破坏病毒的结合部位或细胞的受体以及抑制病毒粒子的脱壳，都有可能阻止病毒感染的发生。对于某些病毒感染来说，即使动物已经发病，抗病毒物质进入感染组织，也将有利于阻止病毒粒子扩散到其他细胞或组织，从而限制病毒感染的发展，使病变局限化。 [ZZ(]脱氧葡萄糖[ZZ)]是葡萄糖的异构体类似物。因直接掺入病毒的糖蛋白和糖脂 ，抑制病毒这两种成分的正常合成和功能，使其不能形成囊膜，并抑制病毒的血凝、血细胞吸附和细胞融合作用。因此，脱氧葡萄糖只对有囊膜的病毒呈现抑制作用。 [ZZ(]海藻硫酸多糖[ZZ)](marine polysaccharide sulfate)是由海洋植物中提取 的硫酸化多糖，对疱疹病毒和水泡性口炎病毒等有囊膜病毒具有一定的抑制作用，主要是干扰病毒对宿主靶细胞的吸附。最近发现其对艾滋病毒(HIVl)还有抑制抗原表达和反转录酶活性等作用。 [ZZ(]金刚烷胺[ZZ)](adamantanamine,amantadine)是三环立体对称的胺基化合物 。尽管已经确定金刚烷胺及其衍生物，如金刚乙胺(rimantadine)，具有抑制病毒脱壳的作用，但其确切的机理还不清楚，推测可能是作用于病毒受体，对病毒与受体的结合起阻断、灭活或负调节作用。金刚烷胺及其衍生物首先用于甲型流感病毒的治疗，但对不同的病毒株可能具有不同的作用机理。一般认为这类药物主要作用于流感病毒的感染早期，即吸附之后的穿入，但在研究金刚烷胺盐酸盐于鸡胚成纤维细胞中抑制鸡瘟病毒复制的作用方式时，发现金刚烷胺并不抑制病毒的吸附和侵入，而是抑制病毒的脱衣壳。最近发现金刚烷胺的抑制作用还发生于病毒蛋白的装配期。金刚烷胺还能抑制RNA肿瘤病毒的生长，例如抑制劳斯肉瘤病毒在鸡胚成纤维细胞中形成细胞病变。金刚烷胺的衍生物——氨基乙基金刚烷胺能使感染流感病毒的小鼠的死亡率从80%降低到10%。在小鼠滴鼻感染流感病毒前半小时给以金刚烷胺或其衍生物，具有显著的保护作用，口服效果也好。这就为紧急预防人畜的流感提供了可能性。近来发现金刚烷胺还有提高机体抗体水平的作用。但是必须指出，病毒对金刚烷胺的耐药现象已有多次报道，实验室内也能较快培育出这类耐药株。例如给滴鼻感染A2株流感病毒的小鼠内服金刚烷胺，多次反复并传代以后，金刚烷胺抑制传代病毒所需的浓度常是其抑制对照未用药病毒的100倍以上。[KH4][JZ][HT5”SS] 图9-1〓金刚烷胺(左)和金刚乙胺(右) [HT5SS] 金刚烷胺类药物的效能具有高度的浓度依赖性。体外实验或体内应用较低的 有效剂量时，能够特异性地抑制甲型流感病毒的复制。如果使用临床上不能采用的高剂量，则金刚烷胺能够非特异性地抑制其它病毒，如乙型流感病毒、风疹病毒和副粘病毒等。依据药物浓度不同而呈现的不同作用，是通过不同的抑制机制来实现的。高剂量时，金刚烷胺提高细胞浆内的pH值，抑制病毒的融合和脱衣壳。流感病毒感染细胞时，病毒血凝素(HA)通过构型改变介导病毒与细胞的融合，HA氨基末端的疏水区必须在pH5～6的酸性环境下才具有活性。因此改变细胞浆的pH值，就有抑制病毒的作用。这一结论也可以解释为什么在体外实验时，高浓度的金刚烷胺具有广谱的抗病毒作用。 当应用低剂量的金刚烷胺时，作用的靶目标是M2基质蛋白。M2是在感染细胞表面表达的一种非糖基化蛋白，在甲型流感病毒的复制周期中具有一定功能。M2基因突变可导致病毒产生对金刚烷胺类药物的抗药性。基因重组实验的结果也表明金刚烷胺类药物的作用机制可能与HA和M2蛋白的相互作用有关。 [ZZ(]异喹啉[ZZ)](isoquinolines)可能因与流感病毒和副流感病毒的囊膜结合而 阻碍病毒粒子的脱壳和病毒RNA的释出，异喹啉还有对细胞外病毒的直接杀灭作用。 [ZZ(]环辛胺[ZZ)](cyclooctylamine)系八碳环的胺类化合物，作用原理与金钢烷 胺相似，体内外均有抗甲型流感病毒的作用。
2．核酸复制
[ZZ(]核酸合成物[ZZ)]及其衍生物是一类具有潜能的抗病毒感染物质，这类物质是 由特定的碱基及其衍生物与核糖和脱氧核糖及其衍生物结合而构成，由DNA或RNA聚合酶识别，参加核酸的生物合成。这类核酸合成物及其衍生物可在DNA复制和RNA转录两个环节中造成碱基的错误配对，从而干扰核酸的正常结构及功能。有些合成物可作为DNA和RNA合成链上的终止剂，抑制病毒核酸的合成。 许多病毒的核酸复制需要特定的酶系统催化，而这些酶只出现在受感染的宿主细胞内。所有的RNA病毒以及某些DNA病毒，如痘病毒、疱疹病毒、腺病毒等均属于此类。因此分离和鉴定这些特殊的酶系统，选择能够抑制病毒核酸合成或抑制病毒核酸聚合酶的药物，均有可能成为病毒防治剂。 RNA病毒的核酸复制需要病毒编码的依赖RNA的RNA聚合酶，亦即复制酶。这种复制酶利用母代RNA基因组作为模板，产生RNA复制中间体和复制型(详见本书第四章)。子代RNA与母代RNA一样，也可呈现mRNA的作用，用以译制衣壳结构蛋白。 干扰病毒RNA聚合酶合成RNA，例如阻止病毒复制酶与病毒RNA模板发生作用，产生无功能的中间体或复制型RNA分子，破坏RNA复制的胞浆位置以及干扰核糖核苷三磷酸的合成等等，均可抑制RNA的复制。 [ZZ(]苯并咪唑[ZZ)](2hydroxybenzylbenzimidazole, HBB)[ZZ(]和胍[ZZ)] (guanidine)及其衍生物对许多小RNA病毒的核酸复制具有特异性的抑制作用，包括脊髓灰质炎病毒和柯萨基病毒等等。这两类物质是干扰病毒DNA复制的典型制剂，直接作用于子代病毒正股DNA合成的起始环节，这种作用是通过干扰2C蛋白的功能而实现的。2C蛋白是一种非结构蛋白，对小RNA病毒核酸的复制起着正调节作用。但两者的抗病毒谱不同，胍比HBB的抗病毒谱更广一些。胍和HBB对病毒的吸附、侵入和脱壳并无影响，但可阻止病毒诱导的RNA聚合酶的出现，使病毒RNA不能合成，选择性地抑制单链RNA的合成，降低复制中间体和复制型的合成率。胍对流感病毒和副流感病毒的增殖也有抑制作用，胍对西门利克森林脑炎病毒具有直接灭活作用，主要是改变病毒粒子的膜结构，而当膜结构缺损或缺失时，病毒单链RN A就不可能合成。 [ZZ(]吗啉双胍[ZZ)](moroxydin, ABOB)又称吗啉羰亚胺胍，商品名为病毒灵。对D NA病毒(腺病毒和疱疹病毒)以及RNA病毒(艾柯病毒和甲型流感病毒)均有明显抑制作用。主要是干扰病毒RNA聚合酶而抑制病毒核酸复制。 但是对胍和对HBB的耐药株已经出现，甚至已有依赖药物的变异株。这样的耐药和依赖药物的变异株常在加药的细胞培养物中出现。[HT5”SS][KH4][JZ]图9-2〓苯并咪唑(左)和盐酸胍(右)[HT5SS] [ZZ(]5'碘尿嘧啶[ZZ)](5'iododeoxyuridine, IDU)即5'碘2'脱 氧尿苷，又称碘苷，商品名疱疹净，是胸腺嘧啶的同类物，化学合成，有抗DNA的作用。可进入核酸合成的聚合酶链反应，但是却不能像胸腺嘧啶那样与腺嘌呤形成正确的碱基配对，在核酸复制和转录中发生错误，影响核酸的结构和功能。碘苷也能取代细胞DNA的胸腺嘧啶，抑制细胞DNA的合成，所以也对细胞具有一定毒性。 [ZZ(]溴乙烯脱氧尿苷[ZZ)](2bromovinyl2'deoxyuridine,BVdU)是脱氧尿苷 的衍生物。对疱疹病毒和痘病毒等DNA病毒均有作用。溴乙烯脱氧尿苷被病毒感染细胞内的TK酶磷酸化，生成溴乙烯尿苷三磷酸，抑制病毒DNA聚合酶。 [ZZ(]三氟胸苷[ZZ)](trifluorothymidine, TFT)系碘苷类似物，有抗DNA病毒的作 用。三氟胸苷在细胞内磷酸化，抑制脱氧胸苷激酶以及病毒和细胞的聚合酶，但因病毒的敏感性高于细胞，其选择性比碘苷好。 [ZZ(]阿糖腺苷[ZZ)](AraA) 又称vidarabine，是一种嘌呤核苷类似物，对疱疹 病毒和痘病毒等DNA病毒有效。在感染细胞内AraA以磷酸化的活性形式在多个位点上发挥抗病毒特性。其活性形式为AraATP，能与dATP竞争地结合到病毒的DNAp上，从而抑制酶的活性及病毒DNA的合成。阿糖腺苷单磷酸(AraAMP)的作用与AraA相同，但其在水中的溶解度比AraA高100～400倍，便于临床应用。 [ZZ(]无环鸟苷[ZZ)](acyclovir, ACV)是嘌呤核苷衍生物，对某些疱疹病毒具有较 强的抑制作用，其活力比ArA高160倍，但对腺病毒和痘病毒无作用。无环鸟苷在疱疹病毒感染的细胞内，被疱疹病毒的特异性TK酶磷酸化，成为无环鸟苷三磷酸，因竞争性地抑制病毒的DNA聚合酶而阻断病毒DNA的合成。而在未感染细胞内，由于缺乏病毒TK酶，不能迅速大量转化为无环鸟尿三磷酸，故对正常细胞的毒性较小。近已发现有自然耐药病毒株的存在。 [ZZ(]脱氧无环鸟苷[ZZ)](descyclovir)为ACV的同类物，可以抑制不产生TK酶的病 毒，如乙型肝炎病毒和EB病毒等。 [ZZ(]二羟丙氧甲基鸟苷[ZZ)](ganciclovir, DHPG)为ACV的衍生物，即在其侧链加 3'碳和羟基，从而得以掺入病毒和宿主的DNA中。 [ZZ(]三氮唑核苷[ZZ)](ribavirin, RBV)又称病毒唑(virazole)，系鸟苷次黄嘌呤 核苷类似物。全称为1BD呋喃糖基1,2,4三氮唑3羧基酰胺。具有广谱的抗病毒活性，其 主要作用机理是抑制病毒合成酶。进入细胞后磷酸化为三氮唑核苷单磷酸，竞争抑制肌苷5'单磷酸脱氢酶，使肌苷单磷酸不能转化为次黄嘌呤单磷酸，阻断鸟苷单磷酸的合成，抑制多种RNA病毒和DNA病毒的复制，包括腺病毒、疱疹病毒、痘病毒和粘液瘤病毒等DNA病毒以及流感病毒、副流感病毒、冠状病毒、柯萨基病毒、水泡性口炎病毒和几种虫媒性披膜病毒等RNA病毒。 [ZZ(]叠氮胸苷[ZZ)](azidothymidine, AZT)又称zidovudine，是一种合成的嘧啶 同类物，能够抑制动物和人类的反转录病毒，其作用的靶目标是反转录病毒复制过程中必需的反转录酶。AZT在细胞TK酶的作用下通过磷酸化，形成AZT的活性形式，即三磷酸盐(AZTTP) 。后者与dTTP竞争，抑制反转录酶的活性。AZTTP与反转录酶具有高度的亲和力，是其与细胞DNA聚合酶的结合力的100倍。 当AZTTP作为错误的底物进入生长中的DNA链时，由于AZT不能提供3'羟基，与继之进入的单核苷酸形成磷脂键连接，从而使DNA链的延长终止。[KH4][JZ][HT5”SS]图9-3〓几种拟核苷抗病毒剂的化学结构 [HT5SS] [ZZ(]磷甲酸盐[ZZ)](phosphonoformate, foscarnet) 系磷酸基甲酸(P FV)的三钠盐，能选择性地抑制疱疹病毒DNA聚合酶，直接与病毒DNA聚合酶的焦磷酸结合部位连接，阻断病毒DNA链的增长，抑制病毒DNA合成。也能竞争性和非竞争性地抑制流感病毒RNA聚合酶和反转录病毒。[JZ(][JG(]P[ZJZ；LX，S；X；Y]HOOOHC[ZJLX，YS；YX]OOH[JG)][J Z)][JZ][HT5”SS]图9-4〓磷酸基甲酸 [HT5SS] [ZZ(]利福霉素[ZZ)](rifomycin),由于白血病病毒的反转录酶是易受药 物“攻击”的薄弱环节，利福霉素及其衍生物如利福平等，就可通过对这类酶的抑制而呈现抗病毒效应。但其作用方式尚未充分阐明，可能是这种抗生素与依赖RNA的DNA聚合酶分子结合，从而抑制DNA的合成。 [ZZ(]曲张链菌素[ZZ)](streptovaricin)[ZZ(]和远霉素[ZZ)](distamycin)也 能抑制小鼠白血病病毒的反转录酶达77％，但对鼠肉瘤病毒的反转录酶却无抑制作用。将曲张链菌素加入已经感染痘苗病毒的细胞，可以抑制早期病毒mRNA分子的合成。 [ZZ(]羟基脲[ZZ)](hydroozyurea)抑制痘病毒、虹彩病毒和疱疹病毒等的DNA复制 ，但对DNA分子的转录过程似乎没有明显的影响，因在加药的感染细胞内常见病毒蛋白继续合成。例如在感染非洲猪瘟病毒的细胞培养物中加入羟基脲，虽然病毒粒子的形成受到抑制，但常可以见到空衣壳的形成。用羟基脲处理腺病毒感染细胞，病毒DNA的合成受阻，但却合成大量的T抗原。
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