目前的c ART尚无法彻底阻断机体内HIV的复制，并且长期应用也存在药物不良反应和耐药等问题[1,2]。天然化合物来源丰富、结构多样、具有复杂的抗HIV活性成分，可在病毒感染的多个环节发挥作用，如抑制病毒反转录酶（reverse transcriptase,RT）、蛋白酶（protease,PR）和整合酶（integrase,IN）活性及激活潜伏的HIV等[3,4]，表现出显著的抗病毒活性、低不良反应和抗耐药性，具有新型抗HIV药物的开发潜力。本文按照天然化合物的分类、来源、作用机制等对生物碱、萜类、香豆素、黄酮类一些代表性化合物进行综述，介绍近年来国内外天然产物来源的药物抗HIV作用研究情况，以期为安全有效的抗艾滋病药物研究和开发提供参考。

1、生物碱化合物

生物碱（alkaloids）是一类含氮碱性有机化合物，其结构多样，来源广泛，对多种病毒存在抑制作用。研究发现，生物碱类化合物可激活潜伏的HIV，并通过“shock and kill”治疗策略对病毒进行清除，也能够抑制病毒与宿主细胞的融合而发挥抗HIV活性[5]，是研究天然产物抗HIV活性的热点化合物之一。

HIV-1感染人体后会形成稳定的潜伏病毒储存库，其病毒基因组在静息型CD4细胞内处于低水平转录状态，产生的病毒量不足以被自身免疫监视系统所察觉，从而避免了免疫系统及药物对它的清除。因此，临床上通过特异性激活潜伏的HIV使之发生转录，应用c ART并结合自身免疫监视系统，具有实现清除HIV-1病毒潜伏库的目的[6]。氧海罂粟碱是由柄果林辕木叶中分离得到的一种苄基异喹啉类生物碱。DOYON等[7]研究发现，该化合物可以重新激活潜伏的HIV-1，且不会诱导T细胞整体活化，用其处理HIV-1感染者CD8缺失的外周血单个核细胞时，4个个体中3个表现出了病毒的激活，作用效果优于伏立诺他。进一步研究发现，该化合物可作用于磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B (Akt）信号通路重新激活潜伏的HIV-1，是PI3K的激动剂，并能够特异性地作用于p110α亚型，对p110β、δ或γ亚型无明显特异性。毛壳素（chaetocin）是从毛壳菌属Chaetomium minutum的代谢物中分离到的一种组蛋白甲基转移酶抑制剂（HMTIs）。研究显示，该化合物以剂量依赖的方式诱导HIV-1启动子转录活性和病毒激活，浓度在90 nmol/L时达到潜伏激活的峰值，而且能够诱导CD8缺失的外周血单个核细胞中50%HIV-1的表达，以及激活86%经c ART处于静息CD4细胞中的病毒[8]。

HIV-1感染初期其包膜糖蛋白（Env）的表面亚基gp120需与靶细胞表面的CD4受体结合，gp120的构象发生改变，再结合靶细胞表面CCR5或CXCR4辅助受体，进而跨膜亚基gp41的构象发生改变，其N端的融合肽插入到宿主细胞膜内启动膜融合，病毒进入靶细胞内完成感染[9]，阻断病毒进入靶细胞则可在感染初始环节切断HIV-1的传播。苦豆碱（Aloperine）由豆科植物苦豆子中分离提取，属于喹诺里西啶类生物碱，具有抗病毒、抗肿瘤、抗炎、抗菌等作用[10]。DANG等[11]研究发现，苦豆碱能够通过抑制HIV-1和C-C趋化因子共受体5(C-C chemokine coreceptors 5,CCR5）、C-X-C趋化因子共受体4(C-X-C chemokine coreceptors 4,CXCR4）的结合阻断HIV-1包膜蛋白介导的细胞融合抑制HIV-1感染，其在MT4-HIV-1 NL4-3系统中其达到的半数抑制浓度（IC50）为1.750μmol/L，治疗指数（TI）=半数细胞毒性浓度（CC50）/IC50>47.2。刘欣等[12]研究发现，苦豆碱在TZM-bl-HIV-1IIIB系统中对HIV-1IIIB的IC50为3.403μmol/L、TI>63.2,TZM-b2-HIV-1IIIB系统中HIV-1IIIB的IC50为47.190μmol/L、TI>16.9。两组TI值虽均低于标准药物AZT但大于5，研究结果提示苦豆碱具有较好的抗HIV-1活性作用[13]，分析认为苦豆碱作用机制可能与抑制HIV-1包膜蛋白介导的细胞融合有关。

2、萜类化合物

萜类化合物（terpenoids）分子式为异戊二烯单位倍数的烃类及其含氧衍生物，根据结构单位可以分为单萜、倍半萜、二萜以及三萜化合物等[14]。萜类化合物广泛存在于自然界，有许多的生物活性和药理作用，如抗肿瘤、抗病毒和抗炎活性等，而其包含的有效的抗HIV成分作用机制尚未完全阐明。

HIV-1基因转录受长末端重复序列（long terminal repeat,LTR）的启动子所驱动，并通过病毒编码的Tat蛋白实现高水平转录。ZHANG等[15]从丹参细胞培养物中获得四种含有噁唑（oxazole）的新二萜化合物，研究发现，化合物2可以剂量依赖的方式抑制Tat蛋白介导的LTR转录活性，显示出强大的抑制HIV-1复制活性，作为一种新的抗HIV-1治疗策略，该研究可能为HIV-1转录抑制剂的开发和应用提供一种新先导化合物。

佛波醇是一种天然植物来源的tigliane型二萜，佛波酯是其酯化衍生物，研究发现佛波酯具有调节蛋白激酶C(PKC）、抗HIV等多种生物活性。12-脱氧佛波醇-13-乙酸（12-deoxyphorbol-13-acetate）是从药用植物Homalanthus nutans中分离得到的惕各烷型二萜，对其抗HIV活性研究发现，该化合物可通过激活传统的或新的PKC亚型，诱导其内化和降解，快速降低细胞表面CD4和CXCR4的表达[16]。此外，还有一系列其他的佛波酯衍生物被发现，其中化合物12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13(TPA）可在IC500.48 ng/m L浓度下通过激活PKC，以较低的细胞毒性抑制MT-4细胞中HIV-1诱导的细胞病变，并调节T细胞中CD4的表达[17]。

CHEN等[18]从大戟科（Euphorbiaceae）云南叶轮木（Ostodes katharinae）中分离得到一种新的佛波酯12-O-tricosanoylphorbol-20-acetate（简称Hop-8）可抑制野生型HIV-1和HIV-2病毒株的复制，并且耐药菌株在C8166细胞和PBMC细胞中均具有较低的细胞毒性，EC50值范围为0.10～7.99μmol/L。其研究认为Hop-8的主要机制是刺激载脂蛋白B m RNA编辑酶催化多肽样3G蛋白（apolipoprotein B m RNA-editing enzyme catalytic pol-ypeptide-like3G,A3G）在HIV-1细胞中的表达并上调子代病毒粒子中的A3G水平降低子代病毒的感染性，该机制可能为治疗HIV提供一种新的途径。

3、酚类化合物

3.1 香豆素类化合物

香豆素类化合物（coumarins）广泛分布于植物界，存在于各种植物的根、茎、皮、叶、种子、果实中，具有较好的抗炎、抗癌、抗菌、抗氧化、抗病毒等活性。研究发现，香豆素可通过抑制HIV-1 RT、PR和IN活性、抑制HIV-1进入、下调趋化因子受体CXCR4和CCR5的表达等发挥抗HIV的作用[19]。

HIV-1的RT包含RNA依赖的DNA聚合酶（RDDP）活性位点及核糖核酸酶H(RNase H）区域，HIV利用RT将病毒RNA单链转化为稳定的DNA双链进行复制，抑制HIV-1 RT活性能够阻滞病毒的复制[20]，但由于HIV-1 RT无校正功能，存在高变异率，耐药问题始终无法得到彻底解决，因此，开发安全高效、高耐药性的抗艾滋病药物仍是当前该领域研究的重要课题[21]。TAO等[22]从桑科波罗蜜属植物波罗蜜中分离得到1种新的戊烯基香豆素（artoheteronin）和6个已知类似物，研究发现这7个化合物对脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞RAW 264.7细胞产生一氧化氮（NO）存在明显的抑制作用，IC50值范围为（0.58±0.06)～(6.29±0.12）μmol/L，具有显著的抗炎作用，同时也表现出较强的HIV-1 RT活性，EC50值为0.18～9.12μmol/L。LIU等[23]从黄皮（Clausena lenis）中分离出三种新的异戊二烯化香豆素（Prenylated Coumarins），对其潜在抗炎作用和抗HIV活性研究发现，异戊二烯化香豆素体外IC50值与氢化可的松相当，EC50值范围为0.17～9.08μmol/L，同样具有明显的抗炎作用及抑制HIV-1 RT活性。

ESPOSITO等[24]为应用香豆素骨架实现对多种病毒编码酶功能的抑制，将IN和RT相关RNase H的活性位点进行修饰。研究发现，多数合成的香豆素化合物能很好地结合到两个活性位点中，其中活性最显著的化合物可在低微摩尔范围内抑制HIV-1 IN和RNase H活性，IC50值分别为（6.45±0.45）μmol/L和（6.75±0.51）μmol/L，研究结果为后续多靶点HIV抑制剂的优化应用提供了重要参考。

病毒与宿主细胞的膜融合是HIV-1感染的第一步，而细胞膜的流动性是HIV-1感染的关键因素。吡喃香豆素（Pyranocoumarin)GUT-70是一种从Calophyllum brasiliense茎皮中分离得到的化合物，MATSUDA等[25]研究发现GUT-70具有稳定质膜流动性，可抑制HIV-1进入，并下调趋化因子受体CXCR4和CCR5的表达。此外，GUT-70通过抑制NF-κB对病毒复制也存在抑制作用。研究认为，该化合物可能为一种具有双重功能和抗病毒突变的试剂，具有开发针对HIV-1感染新型治疗剂的潜力。

3.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物（Flavonoids）是自然界中一类常见的天然多酚类化合物，其基本结构是由两个具有酚羟基的苯环（A、B环）通过3个碳原子相互连接而成的C6-C3-C6单元[26]，具有抗炎、抗病毒、抗氧化、免疫调节等多种活性，其发挥抗HIV的作用主要通过抑制HIV-1 RT、PR和IN等酶活性，抑制HIV复制；及与转录因子结合，抑制HIV与CD4细胞受体结合等途径。

HIV-1包膜糖蛋白（Env）的表面亚基gp120和跨膜亚基gp41是开发HIV-1进入抑制剂的重要靶点，其中gp41在HIV进入过程中通过形成稳定的六螺旋束（6-HB）而发挥着至关重要的作用[27]。YIN等[28]研究发现，多穗柯（甜茶）植物中糖基化二氢查尔酮三叶苷（Trilobatin）化合物具有广泛的抗HIV活性，该化合物在HIV-1 Bal和HIV-1 IIIB毒株感染中表现出显著的抑制活性，IC50值分别为（2.91±0.30）μmol/L和（4.32±0.39）μmol/L。进一步研究发现，糖基化二氢查尔酮三叶苷可特异性靶向gp41的N-末端重复序列（N-terminal heptad repeats,NHR），阻断融合活性6-HB的形成，从而抑制HIV-1的进入和融合，具有良好的HIV-1进入抑制剂开发潜力。

水飞蓟素（silymarin）是一种名为乳蓟（Milk Thistle）植物种子的提取物，具有显著的抗氧化、抗炎和肝保护功能。证据表明，水飞蓟素及其衍生物对多种病毒也具有强大的抗病毒活性，Legalon®SIL(C66H56 Na4O32）为亲水性水飞蓟素衍生物，研究发现，该化合物在体外可抑制He La细胞系TZM-bl、PBMCs和人T淋巴细胞白血病细胞系CME中的HIV复制，其通过减弱与T细胞活化和增殖有关的细胞功能，下调趋化因子受体CXCR4和CCR5的表达而发挥作用[29]。

WANG等[30]从虎杖根茎中分离出原花青素三聚体化合物（REJ-C1G3），研究发现，在Jurkat T细胞中REJ-C1G3可激活潜伏的HIV，其作用机制与Tat蛋白的激活密切相关，REJ-C1G3通过诱导细胞7SK小核核糖核蛋白（smallnuclear ribonucleoproteins,sn RNP）释放正性转录延伸因子b(positive transcription elongation factor b,P-TEFb），进而激活Tat蛋白增强潜伏HIV-1的转录活性，该研究为传统中草药可作为有效HIV潜伏期激活剂的良好来源提供了依据。

4、小结与展望

我国拥有丰富的中药资源，从传统中草药和药用植物中寻找新的抗HIV药物或先导化合物具有良好的发展潜力。因而，深入研究天然化合物抗HIV的作用机制，明确其活性成分、作用靶点、药物毒性等，有利于我国自主知识产权创新药物的开发和应用，未来或将成为新药研制的一种趋势。

目前，国内外已发现众多具有抗HIV活性的天然化合物，该领域研究活跃、发展迅速且取得了不少令人惊喜的成果（表1），但从以上文章的综述中发现，现阶段该领域的研究多集中在体外试验，进入动物及临床试验的天然化合物较少，且部分天然化合物体外抗HIV活性及治疗效果并不理想。天然化合物抗HIV的作用机制研究不够深入，部分研究只报道了化合物的抗病毒活性，却未对其作用机制进行阐释。大部分抗病毒活性机制的研究报道虽涉及病毒进入、转录和复制等过程，但研究内容多为化合物直接作用于病毒相关蛋白酶，即对HIV-1 RT、PR、IN活性等影响，缺乏具体靶点和通路的研究。天然化合物作为一种具有良好开发潜力的抗HIV药物，未来仍需通过深入的研究和临床实践来验证其是否安全有效。随着该领域研究的不断发展，从传统中草药和药用植物中来源的天然化合物必将在艾滋病防治中发挥重要作用。  

表1 天然化合物抗HIV作用机制的研究进展

参考文献:

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基金资助:国家“十三五”科技重大专项(2017ZX10205502); 河南省重点研发推广专项课题(232102311222); 河南省中医药科学研究专项课题(2021JDZX2078,2023ZY2016)~~;

文章来源:李玉杰,徐芙蓉,岳静宇,等.天然化合物抗HIV作用机制的研究进展[J].中国艾滋病性病,2024,30(06):657-662.