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编号:10498928
硫酸酯化箬叶多糖抗HIV-1机制的初步研究
http://www.100md.com 《中华实验和临床病毒学杂志》 2000年第1期
     硫酸酯化箬叶多糖抗HIV-1机制的初步研究

    蒋岩 陈春英 裴丽健 张辉 魏文青 王桂杰 邵一鸣

    摘 要 目的 探讨硫酸脂化箬液多糖(S-ITPS)抗HIV的机制,为进一步开发该药提供理论依据。方法 于病毒接种前,接种同时及接种后分别在培养细胞(MT-4)中加入硫酸脂化箬叶多糖(S-ITPS),在S-ITPS存在或不存在的条件下培养1~4周。终点以病毒半数感染量(TCID50法),细胞病变(CPE),MTT染色细胞保护率(MTT法)及培养上清中的p24抗原滴度(ELISA法)作为评价指标,判断药效,分析抗病毒靶位。结果 S-ITPS在细胞无毒浓度作用下(<1 250 μg/ml)可以有效地保护病毒感染细胞,使其不产生病变(IC50=10 μg/ml),并能抑制病毒复制(IC50=156 μg/ml)。在S-ITPS存在下产生的少量病毒的感染性较对照组显著降低。动态观察结果表明:随着培养时间的延长,S-ITPS对病毒复制的抑制作用也增强。在培养的第1,2,3,4周,对病毒复制的抑制率分别为73.7%,63.5%,87.7%和95.4%。实验还显示S-ITPS可以抑制病毒吸附,但用药物预处理的细胞不能阻断病毒感染细胞。S-ITPS对游离病毒也有灭活作用。结论 S-ITPS的抗病毒作用靶位在于阻断病毒吸附和抑制感染细胞中病毒的复制。对细胞病变的抑制作用强于对抗原合成的抑制,提示它不仅对病毒蛋白质合成有抑制作用,而且对病毒及其蛋白的病毒效应(如细胞病变)也有抑制作用。
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    关键词:HIV-1 病毒抑制物 硫酸酯化箬叶多糖(S-ITPS)

    关于硫酸酯化多糖的抗HIV-1作用,已经有很多报道[1~8]。由于这一类药物不仅可以抑制病毒复制,而且具有明显的免疫调节作用,因此越来越多地受到研究者和药物开发者的关注。国际上已经有一些研究进入了动物[8]和临床试验阶段[9,10],结果表明病人对此类药物有良好的耐受性。国内在本领域的研究尚处于起步阶段。充分利用国内的自然资源,积极发展抗艾滋病的药物将有利于中国和广大的发展中国家(拥有全球90%以上的HIV感染者)HIV感染者的生存。过去,我们筛选了多种中草药和植物,发现了一些有苗头的提取物。硫酸酯化箬叶多糖(Se-Indocalamus tessdatus polycassine,S-ITPS)是初筛有效的提取物之一,是从禾本科植物箬竹(Indocalamus tessdatus)的叶——箬叶中提取的多糖经硫酸酯化后得到的一种新型多糖产物。其相对分子质量为18.3×104,具有多分支结构,主链由α(1-3)连接的木糖和β(1-6)半乳糖构成,侧链由阿拉伯糖和葡萄糖醛酸组成,葡萄糖醛酸主要位于分子的末端[11]。我们初步研究了它的抗病毒机制,结果报告如下。
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    1 材料与方法

    1.1 药物 S-ITPS由中国科学院高能物理研究所陈春英博士提供。以pH7.2 PBS溶解S-ITPS,配成10 mg/ml,彻底溶解后,经0.22 μm微孔滤模过滤除菌,分装,4℃保存,用时以RPMI-1640培养基稀释至使用浓度。

    1.2 试剂 MTT(Thiazoll Blue,噻唑蓝)购自Sigma公司。p24试剂盒购自美国Organon Teknika公司,产品号59518。

    1.3 细胞 MT-4细胞悬浮在RPMI-1640培养基中。培养基中含有10%胎牛血清,青霉素和链霉素(100U/ml)。细胞的终浓度为3×105/ml。使用时,以RPMI-1640洗净,用新鲜培养基再悬浮后用于实验。

    1.4 病毒 实验毒株的制备[12]:HIV-1(SF33)为卫生部艾滋病预防与控制中心保存毒株。以HIV-1(SF33)感染MT-4细胞,5天后收集上清,离心(3 000 r/min),上清经0.22 μm微孔滤模过滤,分装,液氮冻存。待用。
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    病毒滴度的测定:以TCID50表示病毒毒力。取上述制备好的毒株,做10倍系列稀释,10-1至10-10。将各稀释度的毒株接种于MT-4细胞,各3复孔,同时设阴性对照。37℃孵育6 d后,观察细胞病变(CPE),以出现细胞病变的最高稀释倍数的倒数作为TCID50

    1.5 病毒抑制实验

    1.5.1 对病毒复制的抑制作用 以200 TCID50HIV-1(SF33)攻击MT-4细胞(1×106/ml),细胞与病毒容积比为1∶1,37℃,孵育2 h,洗净,弃上清,将感染细胞再悬浮于培养基,在药物存在下培养1~4周,观察CPE,测定细胞活性(MTT法),收集上清测定p24抗原(ELISA法)和病毒半数感染量(TCID50法)。参见1.6。
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    1.5.2 对病毒吸附的抑制作用 在病毒感染细胞的同时加入药物,同时设阴性和阳性对照,4℃,孵育1 h,洗净,弃上清,去除未吸附的病毒和药物,将细胞再悬浮于培养基,37℃培养一周,进行各项指标的检测。方法同1.5.1。

    1.5.3 药物预处理的细胞对病毒感染的阻滞作用 将细胞与药物在37℃培养72h,洗净,弃上清,去除药物,再将细胞暴露于病毒,37℃培养一周,观察CPE,测定细胞培养上清中的p24含量。

    1.5.4 对病毒的灭活作用 感染性病毒(104TCID50)与S-ITPS(5 mg/ml)在室温下作用1min,然后,将病毒和药物的混合液离心(53 000 r/min,1h),弃掉上清(含药物部分),反复洗2次,最后将去除药物的病毒接种于1640培养液悬浮的MT-4细胞,在96孔板(1×105/孔)中培养10d后,收取上清,-20℃冻存,待测p24。必须同时作相应病毒感染对照组,与实验组比较。计算病毒灭活率。灭活率(%)=[(感染对照组吸光度A值-实验组A值)÷感染对照组A值]×100%。
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    1.6 疗效评价指标的检测方法

    1.6.1 CPE[11] 在显微镜下观察培养细胞的形态和发生病变的情况。CPE判断标准:75%以上细胞发生病变为+++;50%~75%细胞发上病变为++;25%~50%细胞发上病毒为+;25%以下发上病变为±;没有细胞病变为-。

    1.6.2 MTT法测定细胞存活率[13] 在96孔微量培养板中加入25 μl MTT(5 mg/ml),轻轻混匀,置37℃孵育4h后加入100 μl 10%SDS,轻轻混匀,30~60 min内在550酶标仪上(570/650 nm)读取A值。计算细胞存活率。细胞存活率(%)=(样品组A值/正常对照组A)×100%。

    1.6.3 ELISA法检测p24抗原 按照试剂盒的说明进行(美国Organon Teknika公司,产品号59518)。
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    1.6.4 TCID50法测定病毒毒力 收集培养上清,做10倍系列稀释,将不同稀释度的上清分别接种于正常MT-4细胞,培养一周,观察细胞病变,收集上清,测定p24,确定TCID50。参见1.4。

    2 结果

    S-ITPS在对细胞最大无毒浓度下(1 250 μg/ml)可以有效地保护病毒感染的细胞,使其不产生病变(IC50=10 μg/ml),使培养细胞100%存活,对病毒复制也有较好的抑制作用(IC50=156 μg/ml)(表1)。在药物存在下培养的感染细胞上清中虽然可以测定到抗原,但病毒的感染性比对照组显著降低,而且,随着培养时间的延长,药物对病毒复制的抑制作用也增加,在培养的第1,2,3,4周,对病毒复制的抑制率分别为73.7%,63.5%,87.7%和95.4%(表2)。S-ITPS可以有效地阻断HIV-1向MT-4细胞的吸附(表3),但是经过S-ITPS预处理的细胞不能阻止病毒感染细胞(表4)。S-ITPS可灭活病毒感染性(表5)。
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    表1 S-ITPS对HIV导致的细胞病变及病毒复制的抑制作用

    Tab.1 Inhibitive effect of S-ITPS on viral replication and HIV-induced CPE

    评价指标

    parameter

    IC*50

    SI**

    CPE

    0.01 mg/ml

    1 000

, http://www.100md.com     P24

    0.156 mg/ml

    64

    *50%抑制浓度;**治疗指数(50%毒性浓度/50%抑制浓度)

    *50% inhibitive concentration. **Therapeutic index(50% cytotoxic concentration/50% inhibitive concentration)表2 S-ITPS对HIV-1感染的MT-4细胞作用的动态观察

    Tab.2 Dynamic effect of S-ITPS on HIV infected MT-4 cells

    S-ITPS

    (mg/ml)
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    培养时间(周)

    Cultural time(week)

    评价指标Parameter

    细胞病变

    CPE

    p24抑制率(%)

    p24 inhibition rate(%)

    病毒感染量(TCID50)

    Ifectivity of supernantant (TCID50)

    1
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    —

    73.7

    10

    1.25

    2

    —

    63.5…

    3

    —

    87.7

    0

    4

    —

    95.4
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    0

    0

    1

    + + +

    0

    104

    2

    3

    4

    注:…未做. Note:…not done表3 S-ITPS对HIV-1吸附MT-4细胞的抑制作用

    Tab.3 Inhibitive effect of S-ITPS on adsorption of HIV-1 to MT-4 cells
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    S-ITPS(mg/ml)

    细胞病变

    CPE

    p24抑制率(%)

    p24 inhibition rate(%)

    1.25

    -

    100

    0.625

    -

    92.9

    0.063
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    -

    85.6

    0.006

    +

    0

    0

    + + +

    0

    表4 经S-ITPS预处理的MT-4细胞对HIV-1感染的阻止作用

    Tab.4 Anti-HIV-1 infection of MT-4 cells treated with S-ITPS before viral inoculation

    HIV-1接种量(TICD50)
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    Inoculated HIV-1(TCID50)

    细胞病变

    CPE

    p24抑制率(%)

    p24 inhibition rate(%)

    200

    + + +

    0

    100

    + + +

    0

    50
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    + + +

    0

    25

    + + +

    0

    12.5

    + + +

    0

    表5 S-ITPS对游离HIV-1的灭活作用

    Tab.5 Inactivation effect of S-ITPS on free HIV-1 particles

    S-ITPS(mg/ml)
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    p24(OD)

    灭活率(%)

    Inactivity rate(%)

    1

    0.035

    100

    0

    3.592

    0

    3 讨论

    截至目前,从我们所阅到的文献看,大多数多糖的抗病毒机制是抑制病毒向细胞吸附,这可能是由于多糖大分子机械性和或化学性地结合到HIV-1的gp120分子上,遮盖了病毒与细胞的结合位点,从而竞争性地封锁了病毒感染细胞[3,4,6,7]。我们的实验结果表明:S-ITPS可以完全阻滞病毒向细胞吸附(表2),其机制可能与大多数多糖一样,通过与gp120结合抑制病毒感染细胞。此外,它还可以有效地抑制病毒的复制(表1)。对细胞病变的抑制作用(IC50=10 μg/ml)较对抗原的抑制作用(IC50=156 μg/ml)为佳,提示S-ITPS不仅对病毒蛋白质的合成有抑制作用,对病毒及其蛋白的致细胞病变作用(如CPE的产生)可能也有抑制作用。S-ITPS可以完全灭活病毒的感染性(表4),但经过S-ITPS预处理的细胞不能阻止病毒感染细胞(表3),说明其抗病毒作用靶点可能不在细胞本身。总之,S-ITPS抗HIV-1的机制至少有两种可能:(1)阻断HIV感染细胞;(2)抑制感染细胞HIV的复制。S-ITPS究竟通过何种机制阻断病毒感染细胞?又是通过怎样的机制抑制病毒复制?它是否能够进入细胞等,这些问题都有待于进一步深入研究。
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    在艾滋病治疗方面,越来越多的研究资料表明:抗病毒治疗与免疫调节等联合治疗较单纯的抗病毒治疗更为有效。因此,抗HIV治疗药物的发展方向是包括抗病毒和免疫调节两个方面。S-ITPS 不仅具有抗病毒作用(且具有两个或两个以上的作用靶点),同时又有免疫调节作用:箬叶初提液在体内实验中,可以使小鼠脾脏明显增大,淋巴细胞功能增强[14];可增强机体的免疫功能,降低甘油三脂及胆固醇的含量,显著地延长果蝇的平均寿命[15];对二甲苯致小鼠炎症具有显著的抑制作用,提高二次免疫小鼠的免疫球蛋白IgG的水平,显著增加脾指数[16]。这种兼具抗病毒和免疫调节双重作用的药物在发展新型抗艾滋病药物中具有十分重要的意义。也是合成药所不具备的优点。发展提取药的优势之一也在于此。S-ITPS在艾滋病的治疗应用上有较好的前景,值得进一步研究和开发。已经证明箬叶初提液对动物实验艾氏腹水癌,S180肉瘤有一定的抑制作用[15]。用鼠艾滋病模型评价S-ITPS的作用,发现它对病毒接种鼠的脾脏肿大和免疫异常显示了较好的改善作用。为进一步研究和开发此药物奠定了一定的基础。
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    作者单位:蒋岩(100050 北京,卫生部艾滋病预防与控制中心参比实验室)

    裴丽健(100050 北京,卫生部艾滋病预防与控制中心参比实验室)

    张辉(100050 北京,卫生部艾滋病预防与控制中心参比实验室)

    王桂杰(100050 北京,卫生部艾滋病预防与控制中心参比实验室)

    邵一鸣(100050 北京,卫生部艾滋病预防与控制中心参比实验室)

    陈春英(中国科学院高能物理研究所化学室)

    魏文青(军事医学科学院放射医学研究所6室)

    参考文献

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