2018年3月27日

天然藥用資源的科學探索―具抗愛滋病毒潛力的天然藥草

陳日榮/國立陽明大學藥學系、生物藥學研究所教授,專長為天然物化學、生藥暨中藥學、藥理機制探討、轉譯醫學、新藥開發等。

過去許多有關抗愛滋病毒的天然藥草研究指出,包括三萜類(triterpenoids)、黃酮類(flavonoids)、木酚素(lignans)等天然化合物,都具有抑制愛滋病毒增生及擴散的特性。這些天然藥草抽出物經由抑制愛滋病毒的體外篩選(in vitro screening,即試管實驗),可望找出具有開發潛力的先導藥物(lead compounds),再配合結構修飾、定量構效關係(structure-activity relationship, SAR)、毒理研究、藥理機轉探討與臨床試驗等研發工作,可提供設計與開發抗愛滋病毒藥物的重要資訊。

何謂愛滋病?
愛滋病,即後天免疫缺乏症候群(Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS),由愛滋病毒「人類免疫缺乏病毒(human immunodeficiency virus, HIV)」所引起,其可透過血液感染、性行為傳染或母子垂直感染等途徑傳染(表一)。HIV屬於反轉錄病毒(retrovirus),會破壞人體原本的免疫系統,使病患的身體抵抗力降低;當免疫系統遭到破壞後,原本不會造成生病的病菌,變得有機會感染人類,嚴重時會導致病患死亡。



由於azidothymidine(AZT)、nevaripine等抗愛滋病毒合成藥物的使用,可能產生抗藥性及貧血、頭痛、噁心、嘔吐、肌痛等副作用,因此從天然藥草尋找更有療效且較不具副作用的天然藥物,為開發抗愛滋新藥的另一優先選項。過去有許多有關抗愛滋病天然藥物的研究,本文將根據治療策略整理、分述其中較具開發潛力的天然草藥,以及臺灣產較具抗愛滋病毒活性之藥用植物。


過程中斷──抑制病毒於細胞內進行複製
愛滋病的治療方式之一,便是降低病毒量,研究發現透過幾種天然素材的提取物,能阻斷HIV的複製與增殖。像是臺灣棒花蒲桃(Syzygium taiwanicum)經分離、純化與結構修飾後可得三萜類化合物PA457,其能有效阻擋HIV結構蛋白Gag的生合成,進而抑制愛滋病毒複製增殖;中央研究院院士李國雄教授亦曾指出,由該藥草所分離出的PA457,已在美國完成治療愛滋病的第2期臨床實驗,有潛力在未來成為第一線的愛滋病用藥。而艾波希多(Francesca Esposito)等人研究也發現,黑桑(Morus nigra,圖一)根部分離之天然物Kuwanon-L具有抑制愛滋病毒HIV-1複製的特性,這種HIV-1整合酶(integrase)活性位點抑制劑是批准用於愛滋病的新型治療藥物,顯示其極具有開發成治療愛滋病的新興用藥的潛力。

圖一:黑桑,為桑科(Moraceae)桑屬(Morus)植物,
分布在亞洲及中國新疆等地,目前已由人工引種栽培。
(Wikipedia)
降低病毒活性,增強抵抗力
除了減少病毒量增長外,病毒的活性與個體的抵抗力亦是產生病症的關鍵之一,也因此我們可以透過降低病毒活性,來緩解其對生物體造成的影響。

別名「小駁骨」的尖尾鳳(Justicia gendarussa,圖二),其莖和根提取的天然物patentiflorin A,在體外實驗中顯示能夠與治療愛滋病的主流藥物AZT一樣阻斷HIV反轉錄酶,療效甚至比AZT更佳。香港浸會大學學者張宏傑(Hong-Jie Zhang,音譯)等研究指出patentiflorin A具有更好的耐藥性,較不需隨時間加重使用劑量,對核苷酸類似物(如AZT)和非核苷酸類似物(如nevaripine)的耐藥HIV-1分離株,均呈現有效的抑制活性。對比於AZT而言,patentiflorin A能夠明顯抑制病毒反轉錄酶的活性,而且不論是病毒進入巨噬細胞的早期階段、或其存在於免疫系統T細胞中時,皆可展現良好的療效。做為新型抗愛滋病毒藥物,patentiflorin A可以添加到目前大家所熟知的雞尾酒療法中,以增加對愛滋病病毒的抑制和預防。

圖二:尖尾鳳,別名「小駁骨」,為爵床科
(Acanthaceae)爵床屬(Justicia)植物,分
布於臺灣、中南半島、馬來半島、印度、斯
里蘭卡以及中國部分沿海地區,多生長在村
旁和路邊的灌叢中。(Wikipedia)


降低病毒活性的天然藥材還有常聽到的甘草(Glycyrrhiza uralensis,圖三)、脹果甘草(Glycyrrhiza inflata)或光果甘草(Glycyrrhiza glabra)的根及根莖,其主成分甘草甜素(Glycyrrhizin),除了HIV具有明顯的抑制作用外,研究指出甘草甜素及其硫酸酯具有增強自然殺傷細胞活性、誘導干擾素的功能,且具有活化免疫的作用,並可抑制HIV引起的空斑。

圖三:甘草,為豆科(Fabaceae)甘草屬
(Glycyrrhiza)之多年生草本植物,主產於內蒙古、
山西、甘肅、新疆等地。(Wikipedia)
岩薔薇(Cistus incanus,圖四)這個植物就比較特別了,經德國健康與環境研究中心的科學家雷賓斯堡(Stephanie Rebensburg)等人研究發現,其提取物中的活性抗病毒成分,可抑制病毒蛋白與細胞的對接,進而阻止HIV感染細胞,與前面提到的小駁骨及甘草的機制又不太一樣。
圖四:岩薔薇,為半日花科(Cistaceae)
岩薔薇屬(Cistus)的植物,分布在北非
阿爾及利亞、利比亞等地,歐洲各國亦有
野生或栽植。(Wikipedia)
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