伊维菌素属于半合成大环内酯类多组分抗生素,是一种阿维菌素发酵选择性加氢衍生物。伊维菌素较阿维菌素结构稳定,且毒副作用更小,抗寄生虫效果更理想,目前伊维菌素是一种使用最广泛的抗寄生虫病药物之一[1]。伊维菌素广泛应用于畜禽寄生虫病的治疗,其对土源性线虫(如类圆线虫、肺丝虫和毛首线虫等)、节肢动物(如疥螨和虱)和疟原虫等具有较好的驱杀效果,其发现者威廉.C.坎贝尔和大村智(阿维菌素)于2015年获得诺贝尔生理医学奖[2]。

已有研究表明伊维菌素对多种病毒感染均具有较强的抑制作用,其相关研究主要集中于黄病毒(如登革热病毒(Dengue virus,DENV)[3]和寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)[4]等)、新型冠状病毒(SARS-Co V2-)[5]和免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)[6]等。近年来,该化合物抗畜禽病毒感染相关研究也受到了广泛的关注,如猪伪狂犬病病毒(Pseudorabies virus,PRV)[7]、猪圆环病毒二型(Porcine circovirus 2,PCV2)[8]和猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)[9]。本文简要介绍伊维菌素理化特性和抗寄生虫相关机制,重点综述当前已报道的伊维菌素抗病毒感染种类及潜在机制,旨在为此类化合物抗病毒研究与应用提供参考。

1、伊维菌素简介

阿维菌素是一种类由8种结构相似的同系物组成的大环内酯类化合物，分别为A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a和B2b, 以上同系物中以B1a抗寄生虫活性最高[2]。伊维菌素含以上2种同系物，分别为B1a(80%含量)和B1b(20%含量),且伊维菌素较阿维菌素结构更稳定，毒性更低[2]。

已有研究证实γ-氨基丁酸(GABA)为肠道线虫(如蛔虫和丝虫)和节肢动物(如蜱虫和螨虫)体内抑制神经传导必要信号分子，而伊维菌素可通过促进以上寄生虫体内产生GABA,以此阻断其神经信号通路的传递[10]。此外，伊维菌素还可以提高寄生虫细胞膜对氯离子的渗透性，从而导致突触后膜出现超极化。随着寄生虫体内GABA释放水平和细胞膜氯离子渗透水平不断提高，虫体因非痉挛性神经肌肉麻痹而死亡[10]。尽管哺乳动物体内也存在GABA,但血脑屏障可阻止伊维菌素进入中枢神经系统，且哺乳动物用药剂量相对较少，故出现中毒几率较低，即该药物的安全性较强[2]。

2、伊维菌素的抗病毒作用及机制

近年来，伊维菌素的抗病毒作用受到了广泛的关注。根据病毒基因组结构可将其分为DNA病毒和RNA病毒，而抗病毒策略有多种，如直接杀灭病毒、干扰病毒的生命周期或提高宿主细胞抗病毒能力等。就目前的研究进展而言，伊维菌素可能主要通过抑制细胞核转运蛋白导入蛋白α/β1(nuclear transporter importin α/β1,IMPα/β1)活性来干扰病毒复制阶段。但伊维菌素对不同病毒的抗病毒机制存在差异。

2.1 RNA病毒

2.1.1 黄病毒属成员登革热病毒(DENV)

感染可引起登革热和登革热出血热等，该病具有传播迅速、人类普遍易感，且重症病例死亡率高等特点，给全世界公共卫生造成巨大的威胁[11]。DENV存在4个血清型，其中血清型2型分布最广泛，该病毒可在人和媒介伊蚊间进行传播，登革热在夏秋季多发[12]。随着气候逐渐变暖，加上蚊虫防控不当，使得部分地区登革热发病率逐渐升高。

Tay等[13]首次发现DENV1和DENV2感染细胞过程中，其非结构蛋白5(nonstructural protein 5,NS5)通过与IMPα/β1互作而定位于细胞核，这有利于病毒在细胞中增殖，而伊维菌素(IMPα/β1抑制剂)处理可显著抑制4种血清型DENV在BHK-21细胞中增殖效率，其IC50为1.6～2.3 μmol/L;Xu等[3]首次以白纹伊蚊为模型，探究伊维菌素抗DENV2感染效果，其结果发现，人工感染DENV白纹伊蚊组感染率为79.19%,而吸食15 ～18 ng/mL伊维菌素组白纹伊蚊感染率为12.50%～32.26%,下降率均超过56.50%;但吸食低浓度伊维菌素(≤14 ng/mL)对DNEV感染白纹伊蚊抑制效果差。

寨卡病毒(ZIKV)感染可引起一种自限性急性传染病-寨卡病毒病，其临床症状主要包括发热、关节炎和结膜炎等，也有研究表明ZIKV感染与新生儿小头畸形和神经发育障碍，及成人的格林巴利综合征密切相关[14]。ZIKV目前在全球广泛流行，且近年来我国广东等南方省份相继发生ZIKV感染输入性案例或本土案例。此外，ZIKV传播依赖于伊蚊等传播媒介，而伊蚊在我国云南和海南等地均有分布，这导致ZIKV在我国部分地区流行趋势呈严重状态[15]。

Dong等[4]以伊蚊为模型，首次探究伊维菌素对ZIKV抗病毒活性，结果发现高浓度伊维菌素(≥100 nmol/L)对伊蚊具有直接驱杀效果，当伊维菌素浓度为10 nmol/L时则可显著提高感染ZIKV伊蚊存活率。Yang等[16]以Vero细胞为模型，发现伊维菌素处理可显著抑制ZIKV体外增殖，其IC50=1.1 μmol/L;Ji等[17]研究结果表明，ZIKV NS5蛋白主要参与病毒RNA复制和病毒产生，病毒感染过程中该蛋白主要定位于细胞核，而伊维菌素处理则显著抑制NS5蛋白进入细胞核，而伊维菌素是IMPα/β1蛋白抑制剂，故伊维菌素通过抑制NS5蛋白与宿主细胞IMPα/β1蛋白结合而干扰ZIKV病毒复制效率。

乌苏图病毒(Usustu virus, USUV)首次于1959年发现于南非斯威士兰乌苏图河流附近，也属于蚊媒介类病毒。USUV可感染多种动物，包括鸟类、马和人等，提示该病原是一种人畜共患性病原。随着鸟类的迁徙，该病毒不仅在非洲地区被成功分离，近年来欧洲部分地区报道了人感染USUV的相关案例，同时在蚊虫中也成功分离获得USUV,提示该病原具有长距离传播的能力，其对公共健康威胁不能被忽视[18]。

Wald等[19]研究发现，伊维菌素在体外实验中可显著抑制USUV感染，在Vero CCL-81细胞、A549细胞和TME R细胞中IC50值分别为0.55 μmol/L、1.94 μmol/L和1.38 μmol/L;且5 μmol/L伊维菌素处理感染USUV的Vero细胞72 h后，与对照组相比，药物处理组细胞上清的病毒滴度下降约107倍。进一步研究表明，伊维菌素对不同基因型USUV具有广谱抗病毒活性[19]。

2.1.2 人类免疫缺陷病毒

人类免疫缺陷病是一种由HIV感染引起的传染病，该病的流行给全世界公共健康造成巨大威胁。截止2020年底，全球目前存在的HIV阳性患者约4000万，且2020年新增感染患者达150万[20]。对于人类免疫缺陷病的治疗主要依赖于抗病毒药物，但目前耐药HIV株出现率逐年提高，提示需要寻找新的药物靶点应用于该病的治疗。

Wagstaff等[21]将含HIV Tat-EGFP质粒转染至Hela细胞，发现经伊维菌素处理可显著抑制Tat蛋白进入细胞核；且伊维菌素可显著降低HIV在HeLa细胞中增殖效率，提示该药物具有潜在的抗HIV感染作用。此外，体内试验(艾滋病人)结果发现，单独使用苯甲酸苄酯和伊维菌素治疗艾滋病有效率分别为45%(10/22)和57%(12/21),但联合使用苯甲酸苄酯和伊维菌素对该病治疗有效率达100%(17/17)[6]。

2.1.3 轮状病毒轮状病毒(Rotaviruses, RVs)

属于呼肠孤病毒科、轮状病毒属成员，是引起婴儿腹泻(肠胃炎)的常见病原之一，其临床症状包括腹泻、呕吐和脱水等。据报道，每年发生RVs感染的病例超亿例，其中44万例婴儿因严重感染而死亡[22]。

Sarkar等[23]研究结果发现，不同宿主源RVs感染可上调MA104细胞importin-β1和Ran蛋白相对表达水平，且采用shRNA技术干扰importin-β1基因可降低RVs感染细胞后子代病毒滴度和RVs Nsp5、VP1和VP6蛋白相对表达水平。其后作者探究importin-β1抑制剂伊维菌素对RVs感染的影响，发现伊维菌素可呈剂量依赖性抑制RVs在细胞中增殖速率，其IC50约为4.78 μmol/L,这提示伊维菌素可通过抑制宿主蛋白importin-β1活性干扰RVs复制[23]。进一步使用小鼠为模型，感染RVs后连续给药(伊维菌素，1mg/kg/day)3 d后检测各组小鼠体重增长、肠组织RVs病毒载量及肠组织形态学变化。结果发现，与对照组相比，伊维菌素处理可显著降低小鼠粪便中病毒载量、提高小鼠日增重，同时降低RVs感染引起小鼠肠组织病变水平[23]。

2.1.4 新型冠状病毒

SARS-CoV-2感染引起的新冠肺炎感染当前仍然是影响全球公共卫生的主要问题之一。虽然通过疫苗免疫接种可减少可缓解SARS-COV-2感染引起的临床症状，但SARS-COV-2基因组容易发生变异，导致现有的疫苗对变异株防控能力有限[24]。2020年，Caly等[5]研究首次发现伊维菌素在体外试验(Vero细胞)中可显著抑制SARS-COV-2增殖，其IC50值均低于3.0 μmol/L。在临床试验中，伊维菌素是否对SARS-COV-2感染具有治疗效果是有争议的，通过系列临床试验发现口服2倍伊维菌素72 h后可显著减轻SARS-COV-2感染引起的临床症状(7.4% VS 58.4%),提示伊维菌素可作为药物缓解该病毒感染引起的临床症状[25];但哥伦比亚地区进行一次双盲随机试验结果发现，伊维菌素治疗组和对照组5日内临床症状和治疗效果无显著性差异，提示伊维菌素对新冠肺炎没有治疗效果[26]。

2.1.5 猪繁殖与呼吸综合征病毒

PRRSV是一种可导致仔猪呼吸困难和妊娠母猪繁殖障碍的单股正链RNA病毒，根据其基因组特征可将其分为PPRSV-1和PRRSV-2,其中PRRSV-2在我国属于主要流行基因型。近年来，不同基因亚型PRRSV-2(如HP-PRRSV、NADC30-like和NADC34-like)毒株流行使得我国PRRS防控更加困难。Lee等[9]研究发现，伊维菌素处理可显著减轻PRRSV感染PAM-pCD163细胞引起的细胞病变，且呈现剂量依赖性(0～15 μmol/L);进一步分析发现伊维菌素处理主要抑制病毒前期感染阶段，且该化合物处理主要是抑制病毒蛋白翻译、RNA转录与合成，对病毒入侵阶段无明显的抑制作用[9]。PRRSV N蛋白具有NLS区域，但伊维菌素处理不影响PRRSV N蛋白在细胞中分布，提示伊维菌素可能不是通过抑制宿主细胞IMPα/β1蛋白活性来干扰PRRSV复制[9]。

2.2 DNA病毒

2.2.1 疱疹病毒属成员

疱疹病毒属成员可感染多种动物，此类病原属于大型双链DNA病毒，其基因组包含数十种开放阅读框。根据病毒的宿主特异性和基因序列特征，疱疹病毒属成员可分为3个亚科，分别为α-、β-和γ-疱疹病毒，其中马疱疹病病毒(Equine herpesvirus type 1,EHV-1)和猪伪狂犬病病毒(PRV)和牛疱疹病病毒(Bovine herpesvirus 1,BOHV-1)等均属于α-疱疹病毒。研究证实，伊维菌素对以上病原均具有抗病毒作用。

Lv等[7]研究发现，伊维菌素处理可显著抑制PRV在BHK-21细胞中复制效率，且在一定程度上呈现剂量依赖性；进一步分析发现伊维菌素处理主要抑制病毒复制阶段，但对病毒入侵阶段无影响。此外，PRV UL42蛋白主要定位于细胞核，而伊维菌素处理则抑制UL42蛋白入核，使其主要定位于细胞质中；且伊维菌素处理不影响UL42总蛋白表达量，但可降低细胞核中UL42蛋白表达量，而提高细胞质中UL42蛋白表达量[7]。此外，伊维菌素预处理12 h和同时给药均可提高感染PRV小鼠存活率，分别为60%和50%,而单独感染PRV小鼠死亡率为100%;且伊维菌素处理可显著降低感染PRV小鼠各组织(脑、脾和肾)病毒拷贝数和滴度[7]。

Raza等[27]在MDBK细胞模型中，发现伊维菌素可以呈剂量依赖性抑制BoHV-1复制，其中高浓度伊维菌素(25 μmol/L)处理可降低病毒滴度近104倍；进一步地，作者研究发现伊维菌素处理均不影响BoHV-1对细胞的吸附和入侵过程。此外，BoHV-1 UL42蛋白在病毒感染过程中定位于细胞核，而伊维菌素处理则可将UL42蛋白停滞在细胞质中，这可能是伊维菌素抑制BoHV-1感染的潜在机制[27]。

2.2.2 猪圆环病毒二型

PCV2是严重影响全世界养殖业发展重要病原之一，其可感染多种哺乳动物，其中包括猪、反刍动物、全科动物和啮齿动物等[28]。PCV2是导致断奶仔猪多系统衰竭综合征、新生仔猪先天性震颤和母猪繁殖障碍等疾病的主要病原[28]。此外，PCV2感染可导致宿主出现免疫抑制，使得病猪对其他病原易感，临床上PCV2与其他病原混合感染十分常见[28]。

Wang等[8]将含有PCV2 Cap全长或Cap核定位区域(NLS)重组质粒转染至PK15细胞后，通过间接免疫荧光试验发现PCV2 Cap及其NLS主要定位于细胞核，但伊维菌素处理则可使Cap及其NLS定位于细胞核周围，即阻止Cap及其NLS进入细胞核。与对照组(PCV2感染PK15细胞)相比，伊维菌素(100 μg/mL)处理组子代病毒拷贝数在第24 h和48 h分别下降81%和84.3%,且该化合物处理也可以显著减少感染PCV2阳性细胞比例[8]。进一步地，作者以仔猪为动物模型探究伊维菌素对PCV2感染在体内试验中是否具有相同的抗病毒效果，发现与对照组(PCV2感染仔猪)相比，伊维菌素处理组猪群日增重显著提高，病毒血症情况显著降低，且各组织中PCV2病毒载量均显著下降。以上结果提示，伊维菌素在体内外试验中对PCV2感染均具有抑制效果[8]。

2.2.3 乙型肝炎病毒

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)是引起人类肝炎主要的病原之一，每年有数百万人感染HBV,其中近10万患者因乙型肝炎相关疾病死亡。Nakanishi等研究结果发现，伊维菌素处理可显著降低HBV感染细胞后上清病毒DNA拷贝数，且呈剂量依赖性；进一步地，作者发现伊维菌素可减少核转运蛋白核pherinα2(HPNA2)和HBV核心蛋白在细胞核定位或表达量，且敲降KPNA1-6基因均可抑制HBV cccDNA产生[29]。以上结果提示，伊维菌素可通过抑制KPNA2蛋白活性干扰HBV复制。

2.2.4 痘病毒

牛结节性皮肤病毒(lumpy skin disease virus, LSDV)和羊痘病毒(sheeppox virus, SPPV)均属于痘病毒，这两种病毒感染可引起牛羊泌乳量下降、流产和生长性能降低等，甚至是较高的死亡率，给畜牧业造成巨大的经济损失。Toker等[30]研究发现，与对照组(感染病毒组细胞)相比，伊维菌素处理(2.5 μmol/L)均可降低子代病毒(LSDV和SPPV)滴度约103倍。就病毒不同感染阶段而言，伊维菌素处理对LSDV附着、进入和复制阶段抑制率分别为99.82%、68.38%和57.83%,对SSPV的抑制率分别为99.87%、25.01%和0.0%,说明伊维菌素可通过多种感染途径来干扰痘病毒(LSDV和SPPV)感染[30]。

综上，伊维菌素对不同病毒抗感染作用及机制统计结果如表1。

3、小结与展望

由病毒感染引起的传染病具有传播速度快、传染性强和后果严重等特点，如SARS-COV-2流行曾一度影响人类的衣食住行。除疫苗外，抗病毒药物对于预防和治疗病毒性疾病也十分重要，但抗病毒药物治疗病毒性疾病也存在很多问题，如耐药性和变异毒株的出现等，因此研发新的抗病毒药物迫在眉睫。伊维菌素作为一种广泛应用于多种寄生虫病防制的抗寄生虫药物，对保障畜禽和人类健康作出了巨大的贡献。近年来，伊维菌素的抗病毒作用也受到了广泛的关注。目前已证实伊维菌素对黄病毒、α疱疹病毒、痘病毒等具有抗感染作用，其发挥抗病毒作用机制主要是通过抑制宿主IMPα/β1蛋白与病毒编码蛋白结合，或抑制病毒部分编码蛋白进入细胞核，从而干扰病毒的复制过程，如α疱疹病毒[7,8]和黄病毒[3,4]等。此外，伊维菌素还可以抑制痘病毒吸附和入侵细胞阶段，但具体机制还有待进一步探究[30]。

临床上伊维菌素用于防控多种寄生虫病，且取得了“一药治疗多种寄生虫病”的效果。尽管伊维菌素也具有广谱抗病毒活性，如其对PRV、PRRSV和PCV2均具有抗病毒作用，但目前尚未应用于病毒性疾病的防制中。其主要原因如下：1)大部分伊维菌素抗病毒研究都是基于细胞和小鼠试验，尚未在本体宿主(猪)中进行抗病毒研究；2)伊维菌素在不同动物中安全性、药代动力学和药效学相关研究较少，或数据尚不完善。因此，笔者建议如下：1)拓展伊维菌素的抗病毒谱，在体内和体外试验中确定其抗病毒感染作用，阐明其机制；2)完善伊维菌素在不同动物体内药效学、药代动力学及安全性研究，为伊维菌素作为广谱抗病毒药物应用于疾病防控提供依据。

表1 伊维菌素对不同病毒抗感染作用及潜在机制统计结果

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基金资助:湖南省教育厅科学研究项目(No.23C0637);湖南环境生物职业技术学院青年基金项目(No.ZK2021-01);

文章来源:王挺,邹振兴,胡永灵.伊维菌素抗病毒作用及机制研究进展[J].中国病原生物学杂志,2024,19(03):367-370+373.