扎那米韦
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新一类抗流感药――神经氨酸酶抑制剂 |
郭利,王玉霞,恽榴红（军事医学科学院毒物药物研究所，北京 100850）
摘 要：目的 介绍神经氨酸酶抑制剂对流感的预防和治疗作用。方法 对近年来国外有关扎那米韦和奥司米韦的药理学、药效学及临床应用的文献进行检索和综述。结果 扎那米韦和奥司米韦具有明显的抗流感病毒活性,对A,B型流感均有疗效,且不良反应小。结论 神经氨酸酶抑制剂有望成为新的抗流感病毒药物。
关键词：神经氨酸酶抑制剂;扎那米韦;奥司米韦;流感病毒
流感是由流感病毒引起的一种严重危害人类健康的急性病毒性呼吸道传染病。据国外报告水磨石已成为致死率最高的病毒性传染病，尤其对患有慢性呼吸道疾病及心血管疾病的幼儿和老人威胁最大。目前流感的控制主要是应用解热、镇痛及止咳药进行对症治疗，或接种灭活疫苗进行预防。一些国家用金刚烷胺和金刚乙胺防治A型流感，但都对B型流感无效，而且长期使用金刚烷胺不良反应较多。由于流感病毒抗原变异，常规疫苗尚不能有效预防流感爆发与流行，因此抗流感病毒药物研究在流感治疗中具有重要意义。流感病毒神经氨酸酶(NA)抑制剂是一类新的抗病毒药物，对A，B型流感均有抑制作用，目前已成为研究热点。
1 流感病毒神经氨酸酶
流感病毒NA又称唾液酸酶，是一种表面糖蛋白，具有酶活性，对A，B型流感病毒的复制有重要作用。在每个流感病毒的表面，大约有100个蘑菇形四聚体糖蛋白分子。流感病毒NA的晶体结构已于1983年确定，它是由相同亚基组成的四聚体。酶活性位点位于各亚基表面的一个口袋中，在已经鉴定的所有A，B型流感病毒中均高度保守。
流感病毒NA能催化裂解存在于唾液酸末端、N-乙酰基神经氨酸及相邻糖基间的酮苷连接桥，从而促进病毒在呼吸道的传播，因为该键的断裂使病毒从感染的细胞中释出，并阻止病毒从宿主细胞释出后的聚集。同时流感病毒NA可通过裂解呼吸道黏膜中的唾液酸，阻止病毒灭活，促进病毒渗入呼吸道上皮细胞[1]。
NA对流感病毒致病性也有作用，它能改变另一种表面糖蛋白血凝素的糖基部分，从而增强一些菌株的毒力；流感病毒NA也能直接活化潜在的转移生长因子β(TGF-β)。这种活化细胞因子水平的增高能引起细胞凋亡。纯化的神经氨酸酶能刺激致炎细胞因子(如IL-1，TNF)的产生，这些细胞因子能增强流感期间症状和气道炎症发展。
基于免疫机制的流感病毒NA抑制一直是流感研究中的活跃领域。抗流感病毒NA的抗体对流感有防护作用。不同国家的研究结果表明，随着体内抗流感病毒NA抗体的水平增加，流感病毒引起的呼吸道疾病发生率下降。流感病毒NA型疫苗的免疫接种对实验室和天然存在的流感有一定的防护作用。
2 神经氨酸酶抑制剂
自从1983年确定了流感病毒NA的晶体结构及其与天然底物唾液酸的共晶结构以来，流感病毒NA抑制剂的研究，尤其是其唾液酸类似物的研究取得了突破性进展。对晶体结构的了解允许人们进行分子模拟研究，进而设计开发高效、选择性抑制剂。目前已有2种流感病毒NA抑制剂进入临床试验。
2.1 扎那米韦(zanamivir)
扎那米韦是根据流感病毒NA与唾液酸的复合物结构，通过计算机分子模拟设计而成，结构中的胍基与流感病毒NA活性部位的氨基酸通过氢键、静电力及范德华力的作用，与酶紧密结合，作用强度及选择性均较高。扎那米韦对B型流感病毒也有一定程度的结合。结构式如下。
扎那米韦
2.1.1 药效学 扎那米韦对一系列A，B型流感病毒的实验室传代菌株中马-达氏犬肾(MDCK)细胞的IC50值为4～14nmol·L-1，对临床分离物的IC50值范围较宽，为0.002～16μmol·L-1，而金刚烷胺、金刚乙烷和利巴韦林相应的IC50值则较高[2]。扎那米韦也能有效抑制人呼吸道上皮中A，B型流感病毒菌株。
4项随机、双盲、安慰剂对照研究的混和数据表明，对于鼻内感染A型病毒的健康志愿者，扎那米韦能抑制病毒的播散和血清转变。与安慰剂相比，鼻内扎那米韦对病毒播散的预防有效率为96%，对感染的预防有效率为82%[3]。早期(接种病毒后26～32h)或晚期(接种病毒后50h)用扎那米韦治疗，连续4d，能明显缩短病毒播散期，降低病毒效价。早期治疗还能显著降低发热的发生率、平均总症状分数、鼻分泌物平均重量及对乙酰氨基酚的用量。用扎那米韦治疗5d，能降低感染B型流感病毒的健康志愿者的病毒播散，但对血清转变及感染率无明显影响。
2.1.2 药动学[4] 扎那米韦呈线性药动学。口腔吸人本品10mg后，1～2h内4%～17%的药物被全身吸收，药物峰浓度范围17～142ng·mL-1，AUC为111～1364ng·h·m-1。本品的血浆蛋白结合率低于10%。药物以原形在24h内由肾排出，尚未检测到其代谢物。血清半衰期为2.5～5.1h不等。总清除率为2.5～10.9L·h-1。肾功能受损不影响扎那米韦的Cmax和tmax，但可能增加AUC值，最近研究数据表明扎那米韦与其他药物无相互作用。
2.1.3 临床应用[4～5] 临床研究表明，流感患者服用本品短期内能改善流感症状。患者症状初起2d内用药疗效明显。体温正常或症状不严重的患者疗效不明显。药物安全性和有效性尚不能确定。
在北美、欧洲和南半球进行的疗效研究，入选患者达1500余人。流感症状包括：发烧、头痛、肌肉痛、咳嗽和喉咙痛。患者服药时流感症状不超过2d。北美的试验结果表明，与安慰剂组相比，扎那米韦治疗组症状明显改善，治疗时间也减少1d。南半球进行的研究，用药组治疗时间缩短1.5d。
在1项为期4周的双盲预防研究中，每日吸入扎那米韦10mg，对实验室确定的A型流感病毒感染的预防有效率为67%[6]，但对B型流感病毒作者未见报告。
扎那米韦耐受性与安慰剂相似，常见不良反应为鼻部不适、恶心、头痛和咳嗽等，预防研究中扎那米韦与安慰剂的不良反应发生率相近[7]。
2.1.4 剂量和用法 扎那米韦治疗A，B型流感的推荐剂量为鼻吸入10mg，bld，连续5d。应及早用药，不得迟于发病后48h。老人及肝、肾功能损伤患者不需调整剂量。12岁以下儿童，孕妇及哺乳期妇女禁用。
2.2 奥司米韦(oseltamivir，GS4104)
奥司米韦是GS4071的乙酯型前药，其亲脂性的3-戊氧基侧链与流感病毒NA活性部位的疏水性口袋有较强的亲和力，阻断了流感病毒NA对病毒感染细胞表面的唾液酸残基的裂解，从而抑制了病毒颗粒从感染细胞的释放，因而是一种选择性高的流感病毒NA抑制剂。结构式如下：
2.2.1 药效学 奥司米韦在体内转化为GS4071。GS4071对A，B型流感病毒NA均有抑制作用，对实验中的所有病毒亚型菌株也有抑制活性，Ki为0.5～12nmol·L-1。CS4071对N2型流感病毒NA的抑制活性为扎那米韦的3～6倍。同样对MDCK细胞的EC50值也比扎那米韦低。CS4071对实验室H1N1流感病毒菌株的抗病毒活性比扎那米韦强48倍[8]。
在安慰剂双盲对照试验中，80例易感成人鼻内接种流感病毒H1N1，然后分为5组：分别po奥司米韦20，100，200mg，bid；200mg，tid；或口服安慰剂，所有治疗均于接种28h后开始，持续5d，奥司米韦治疗组病毒播散期明显缩短，播散病毒数量减少，症状持续时间也明显缩短。但所有奥司米韦组之间在抗病毒及临床疗效方面无差异[9]。一项平行预防研究发现该药100mg，每日1～2次，能对抗上呼吸道的病毒复原，防止感染引起的疾病。po奥司米韦对天然病毒的治疗和预防的Ⅲ期研究正在进行中。奥司米韦对流感也有预防作用。在接种H1N1病毒前26h，健康志愿者开始服用奥司米韦100mg或安慰剂，连续5d。结果12例接受安慰剂的志愿者中，6例攻击病毒(challenge virus)恢复，8例可见感染的血清变化，4例发生上呼吸道疾病。而21例接受奥司米韦的志愿者中，没有1例病毒恢复，也未发生上呼吸道疾病，仅8例有血清变化[10]。
2.2.2 药动学 奥司米韦的开发改善了其母体药物GS 4071的药动学性质。CS 4071的口服生物利用度为5%，与扎那米韦相近，而口服奥司米韦后转化为GS 4071的绝对生物利用度为80%。
给禁食的健康男性志愿者单剂量po奥司米韦20～1000mg，tmax为0.5～3.5h，转化为GS 4071的Cmax为77.1～4490μg·L-1，前药的Cmax为活性药物的15%～30%，GS4071的Cmax及药-时曲线均呈剂量依赖性[11]。在一项随机交叉研究中，18名健康志愿者与食物同服奥司米韦，不影响Cmax，而GS4071的tmax推迟了1h。
大鼠单剂量口服奥司米韦10mg·kg-1，6h后肺中药物浓度为血清的2倍，24h后增加30倍。最高浓度见于胃肠道、肝和肾。
健康志愿者单剂量po奥司米韦20～100mg后，GS4071的清除半衰期为6.7～8.2h。奥司米韦和CS4071主要通过肾清除。po后约5%以原形从尿中徘出，60%～70%以GS4071排出，从粪便中排出的不到20%。
2.2.3 临床应用 在2项随机、双盲、多中心试验中观察到，给流感患者早期应用奥司米韦能有效缩短疾病持续时间，缓解病情。1348例未免疫接种的、患急性发热的呼吸道疾病患者，在症状开始36h内，给予奥司米韦75，150mg或安慰剂，bid，连续5d。结果与安慰剂相比，奥司米韦显著缩短症状持续时间。及早应用效果更好。与安慰剂相比，奥司米韦能使疾病严重度下降35%[8]。
3项临床试验考察了奥司米韦对流感引起的并发症的疗效。在出现症状后36h内，连续5d服用奥司米韦75或150mg，并发症包括支气管炎、窦炎、中耳炎及肺炎的发病率与安慰剂组降低了43%～61%[12]。
2.2.4 预防 在2项随机、双盲、双多中心试验中，在流感爆发期，志愿者po奥司米韦75mg，每日1～2次，或服用安慰剂，连续6周，观察发烧，呼吸道及全身流感症状的发生。结果与安慰剂相比，奥司米韦能降低疾病及病毒感染的发生率，预防总有效率约为74%[13]。
2.2.5 耐受性 奥司米韦预防和治疗流感的耐受性都很好，临床试验中未见严重不良反应，较常见的有头痛，高剂量服用时可见轻中度恶心。与其他药物合用时，未见药物相互作用。
2.3 其他
基于流感病毒NA在致病性中的重要作用，及流感病毒NA抑制剂已取得的成效，促使人们寻找或设计更强效的、具有适宜药理学性质的NA抑制剂。借助计算机模拟技术及对NA晶体结构的掌握，目前已确立了对底物结合极重要的NA活性区域。这一结果提示，如在DANA的C4位中加一氨基，或用磷酸酯代替羧酸酯，能增强抑制剂与NA活性位点的结合[14]。White等合成的NA的磷酸酯类似物证实了这一推测，其A异构体对流感病毒N2亚型的抑制作用比唾液约强100倍。它与酶复合物的晶体结构显示活性部位没有扭转，这说明抑制活性的增强是磷酸酪和NA活性部位精氨酸强静电作用的结果。
用较简单的苯环取代NA中的二氢吡喃环，所得化合物也具有NA抑制活性，其中最强的抑制剂是3-胍基苯甲酸，其EC50为10μmol·L-1。
其他一些NA抑制剂包括9-氨基和9-乙酰基-5-三氟乙酰基甲基V-酮苷及其2，3-二氢类似物也在研究中，其中2，3-二氢型对H1N1型流感病毒NA的IC50＞7.8μmol·L-1。将扎那米韦的三醇基用硫水基取代可得到另一类的流感病毒NA抑制剂[15]。另外，一些天然产物的抗流感病毒NA活性也引起了人们的兴趣。
3 抗药性
与其他抗生素一样，NA抑制剂的抗药性也受到普遍关注。人们已认识到其抗药性来自两个不同方面，一是血凝素的变化，另一个是NA的变化。
研究显示，临床应用扎那米韦产生抗药性的可能性很小，局部高浓度可能阻止其抗药性发展。第一株具有扎那米韦抗性的临床分离物已从一名免疫减弱的儿童体内发欢[16]。该儿童因严重的B型流感接受2周扎那米韦治疗后，仍有病毒播散。治疗8d后发现一个血凝素突变的分离物(Thrl98Lys)，这一突变改变了抗原性，而且改变了受体结合位点附近的糖基化位点。12d后，又发现了一个包含流感病毒NA催化位点的突变(Arg152Lys)。这一突变使扎那米韦的酶抑制活性降低至原来的1/1000。
奥司米韦的抗药性研究相对较少。一般基于血凝素变异的对扎那米韦有抗性的变异体对奥司米韦也有交叉抗性。而对具有扎那米韦抗性的Glu119变体，奥司米韦仍有抗病毒活性，这可能是由于奥司米韦结构中没有胍基而不与该氨基酸作用之故[17]。
4 结语
流感病毒NA对流感病毒感染的致病性起重要作用。研究证实在未来的抗流感治疗中，流感病毒NA抑制剂将占主要地位。扎那米韦和奥司米韦具有明显的抗病毒活性。临床和实验室都观察到它们具有降低流感病毒感染的能力，并对A，B型流感均有疗效，且不良反应少。
但目前尚存在一些问题，如扎那米韦全身应用的有效性仍在研究之中，因为局部应用对某些患者不适用，限制了药物的应用。另一个问题是这类药物对儿童患者的使用。流感病毒NA抑制剂潜在抗药性的发展及临床和流行病学特性都需进一步研究。
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