紮那米韋
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新一類抗流感藥――神經氨酸酶抑制劑 |
郭利,王玉霞,恽榴紅（軍事醫學科學院毒物藥物研究所，北京 100850）
摘 要：目的 介紹神經氨酸酶抑制劑對流感的預防和治療作用。方法 對近年來國外有關紮那米韋和奧司米韋的藥理學、藥效學及臨床應用的文獻進行檢索和綜述。結果 紮那米韋和奧司米韋具有明顯的抗流感病毒活性,對A,B型流感均有療效,且不良反應小。結論 神經氨酸酶抑制劑有望成爲新的抗流感病毒藥物。
關鍵詞：神經氨酸酶抑制劑;紮那米韋;奧司米韋;流感病毒
流感是由流感病毒引起的一種嚴重危害人類健康的急性病毒性呼吸道傳染病。據國外報告水磨石已成爲致死率最高的病毒性傳染病，尤其對患有慢性呼吸道疾病及心血管疾病的幼兒和老人威脅最大。目前流感的控制主要是應用解熱、鎮痛及止咳藥進行對症治療，或接種滅活疫苗進行預防。一些國家用金剛烷胺和金剛乙胺防治A型流感，但都對B型流感無效，而且長期使用金剛烷胺不良反應較多。由于流感病毒抗原變異，常規疫苗尚不能有效預防流感爆發與流行，因此抗流感病毒藥物研究在流感治療中具有重要意義。流感病毒神經氨酸酶(NA)抑制劑是一類新的抗病毒藥物，對A，B型流感均有抑制作用，目前已成爲研究熱點。
1 流感病毒神經氨酸酶
流感病毒NA又稱唾液酸酶，是一種表面糖蛋白，具有酶活性，對A，B型流感病毒的複制有重要作用。在每個流感病毒的表面，大約有100個蘑菇形四聚體糖蛋白分子。流感病毒NA的晶體結構已于1983年確定，它是由相同亞基組成的四聚體。酶活性位點位于各亞基表面的一個口袋中，在已經鑒定的所有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-乙酰基神經氨酸及相鄰糖基間的酮苷連接橋，從而促進病毒在呼吸道的傳播，因爲該鍵的斷裂使病毒從感染的細胞中釋出，並阻止病毒從宿主細胞釋出後的聚集。同時流感病毒NA可通過裂解呼吸道黏膜中的唾液酸，阻止病毒滅活，促進病毒滲入呼吸道上皮細胞[1]。
NA對流感病毒致病性也有作用，它能改變另一種表面糖蛋白血凝素的糖基部分，從而增強一些菌株的毒力；流感病毒NA也能直接活化潛在的轉移生長因子β(TGF-β)。這種活化細胞因子水平的增高能引起細胞凋亡。純化的神經氨酸酶能刺激致炎細胞因子(如IL-1，TNF)的産生，這些細胞因子能增強流感期間症狀和氣道炎症發展。
基于免疫機制的流感病毒NA抑制一直是流感研究中的活躍領域。抗流感病毒NA的抗體對流感有防護作用。不同國家的研究結果表明，隨著體內抗流感病毒NA抗體的水平增加，流感病毒引起的呼吸道疾病發生率下降。流感病毒NA型疫苗的免疫接種對實驗室和天然存在的流感有一定的防護作用。
2 神經氨酸酶抑制劑
自從1983年確定了流感病毒NA的晶體結構及其與天然底物唾液酸的共晶結構以來，流感病毒NA抑制劑的研究，尤其是其唾液酸類似物的研究取得了突破性進展。對晶體結構的了解允許人們進行分子模擬研究，進而設計開發高效、選擇性抑制劑。目前已有2種流感病毒NA抑制劑進入臨床試驗。
2.1 紮那米韋(zanamivir)
紮那米韋是根據流感病毒NA與唾液酸的複合物結構，通過計算機分子模擬設計而成，結構中的胍基與流感病毒NA活性部位的氨基酸通過氫鍵、靜電力及範德華力的作用，與酶緊密結合，作用強度及選擇性均較高。紮那米韋對B型流感病毒也有一定程度的結合。結構式如下。
紮那米韋
2.1.1 藥效學 紮那米韋對一系列A，B型流感病毒的實驗室傳代菌株中馬-達氏犬腎(MDCK)細胞的IC50值爲4～14nmol·L-1，對臨床分離物的IC50值範圍較寬，爲0.002～16μmol·L-1，而金剛烷胺、金剛乙烷和利巴韋林相應的IC50值則較高[2]。紮那米韋也能有效抑制人呼吸道上皮中A，B型流感病毒菌株。
4項隨機、雙盲、安慰劑對照研究的混和數據表明，對于鼻內感染A型病毒的健康志願者，紮那米韋能抑制病毒的播散和血清轉變。與安慰劑相比，鼻內紮那米韋對病毒播散的預防有效率爲96%，對感染的預防有效率爲82%[3]。早期(接種病毒後26～32h)或晚期(接種病毒後50h)用紮那米韋治療，連續4d，能明顯縮短病毒播散期，降低病毒效價。早期治療還能顯著降低發熱的發生率、平均總症狀分數、鼻分泌物平均重量及對乙酰氨基酚的用量。用紮那米韋治療5d，能降低感染B型流感病毒的健康志願者的病毒播散，但對血清轉變及感染率無明顯影響。
2.1.2 藥動學[4] 紮那米韋呈線性藥動學。口腔吸人本品10mg後，1～2h內4%～17%的藥物被全身吸收，藥物峰濃度範圍17～142ng·mL-1，AUC爲111～1364ng·h·m-1。本品的血漿蛋白結合率低于10%。藥物以原形在24h內由腎排出，尚未檢測到其代謝物。血清半衰期爲2.5～5.1h不等。總清除率爲2.5～10.9L·h-1。腎功能受損不影響紮那米韋的Cmax和tmax，但可能增加AUC值，最近研究數據表明紮那米韋與其他藥物無相互作用。
2.1.3 臨床應用[4～5] 臨床研究表明，流感患者服用本品短期內能改善流感症狀。患者症狀初起2d內用藥療效明顯。體溫正常或症狀不嚴重的患者療效不明顯。藥物安全性和有效性尚不能確定。
在北美、歐洲和南半球進行的療效研究，入選患者達1500余人。流感症狀包括：發燒、頭痛、肌肉痛、咳嗽和喉嚨痛。患者服藥時流感症狀不超過2d。北美的試驗結果表明，與安慰劑組相比，紮那米韋治療組症狀明顯改善，治療時間也減少1d。南半球進行的研究，用藥組治療時間縮短1.5d。
在1項爲期4周的雙盲預防研究中，每日吸入紮那米韋10mg，對實驗室確定的A型流感病毒感染的預防有效率爲67%[6]，但對B型流感病毒作者未見報告。
紮那米韋耐受性與安慰劑相似，常見不良反應爲鼻部不適、惡心、頭痛和咳嗽等，預防研究中紮那米韋與安慰劑的不良反應發生率相近[7]。
2.1.4 劑量和用法 紮那米韋治療A，B型流感的推薦劑量爲鼻吸入10mg，bld，連續5d。應及早用藥，不得遲于發病後48h。老人及肝、腎功能損傷患者不需調整劑量。12歲以下兒童，孕婦及哺乳期婦女禁用。
2.2 奧司米韋(oseltamivir，GS4104)
奧司米韋是GS4071的乙酯型前藥，其親脂性的3-戊氧基側鏈與流感病毒NA活性部位的疏水性口袋有較強的親和力，阻斷了流感病毒NA對病毒感染細胞表面的唾液酸殘基的裂解，從而抑制了病毒顆粒從感染細胞的釋放，因而是一種選擇性高的流感病毒NA抑制劑。結構式如下：
2.2.1 藥效學 奧司米韋在體內轉化爲GS4071。GS4071對A，B型流感病毒NA均有抑制作用，對實驗中的所有病毒亞型菌株也有抑制活性，Ki爲0.5～12nmol·L-1。CS4071對N2型流感病毒NA的抑制活性爲紮那米韋的3～6倍。同樣對MDCK細胞的EC50值也比紮那米韋低。CS4071對實驗室H1N1流感病毒菌株的抗病毒活性比紮那米韋強48倍[8]。
在安慰劑雙盲對照試驗中，80例易感成人鼻內接種流感病毒H1N1，然後分爲5組：分別po奧司米韋20，100，200mg，bid；200mg，tid；或口服安慰劑，所有治療均于接種28h後開始，持續5d，奧司米韋治療組病毒播散期明顯縮短，播散病毒數量減少，症狀持續時間也明顯縮短。但所有奧司米韋組之間在抗病毒及臨床療效方面無差異[9]。一項平行預防研究發現該藥100mg，每日1～2次，能對抗上呼吸道的病毒複原，防止感染引起的疾病。po奧司米韋對天然病毒的治療和預防的Ⅲ期研究正在進行中。奧司米韋對流感也有預防作用。在接種H1N1病毒前26h，健康志願者開始服用奧司米韋100mg或安慰劑，連續5d。結果12例接受安慰劑的志願者中，6例攻擊病毒(challenge virus)恢複，8例可見感染的血清變化，4例發生上呼吸道疾病。而21例接受奧司米韋的志願者中，沒有1例病毒恢複，也未發生上呼吸道疾病，僅8例有血清變化[10]。
2.2.2 藥動學 奧司米韋的開發改善了其母體藥物GS 4071的藥動學性質。CS 4071的口服生物利用度爲5%，與紮那米韋相近，而口服奧司米韋後轉化爲GS 4071的絕對生物利用度爲80%。
給禁食的健康男性志願者單劑量po奧司米韋20～1000mg，tmax爲0.5～3.5h，轉化爲GS 4071的Cmax爲77.1～4490μg·L-1，前藥的Cmax爲活性藥物的15%～30%，GS4071的Cmax及藥-時曲線均呈劑量依賴性[11]。在一項隨機交叉研究中，18名健康志願者與食物同服奧司米韋，不影響Cmax，而GS4071的tmax推遲了1h。
大鼠單劑量口服奧司米韋10mg·kg-1，6h後肺中藥物濃度爲血清的2倍，24h後增加30倍。最高濃度見于胃腸道、肝和腎。
健康志願者單劑量po奧司米韋20～100mg後，GS4071的清除半衰期爲6.7～8.2h。奧司米韋和CS4071主要通過腎清除。po後約5%以原形從尿中徘出，60%～70%以GS4071排出，從糞便中排出的不到20%。
2.2.3 臨床應用 在2項隨機、雙盲、多中心試驗中觀察到，給流感患者早期應用奧司米韋能有效縮短疾病持續時間，緩解病情。1348例未免疫接種的、患急性發熱的呼吸道疾病患者，在症狀開始36h內，給予奧司米韋75，150mg或安慰劑，bid，連續5d。結果與安慰劑相比，奧司米韋顯著縮短症狀持續時間。及早應用效果更好。與安慰劑相比，奧司米韋能使疾病嚴重度下降35%[8]。
3項臨床試驗考察了奧司米韋對流感引起的並發症的療效。在出現症狀後36h內，連續5d服用奧司米韋75或150mg，並發症包括支氣管炎、窦炎、中耳炎及肺炎的發病率與安慰劑組降低了43%～61%[12]。
2.2.4 預防 在2項隨機、雙盲、雙多中心試驗中，在流感爆發期，志願者po奧司米韋75mg，每日1～2次，或服用安慰劑，連續6周，觀察發燒，呼吸道及全身流感症狀的發生。結果與安慰劑相比，奧司米韋能降低疾病及病毒感染的發生率，預防總有效率約爲74%[13]。
2.2.5 耐受性 奧司米韋預防和治療流感的耐受性都很好，臨床試驗中未見嚴重不良反應，較常見的有頭痛，高劑量服用時可見輕中度惡心。與其他藥物合用時，未見藥物相互作用。
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抑制劑已取得的成效，促使人們尋找或設計更強效的、具有適宜藥理學性質的NA抑制劑。借助計算機模擬技術及對NA晶體結構的掌握，目前已確立了對底物結合極重要的NA活性區域。這一結果提示，如在DANA的C4位中加一氨基，或用磷酸酯代替羧酸酯，能增強抑制劑與NA活性位點的結合[14]。White等合成的NA的磷酸酯類似物證實了這一推測，其A異構體對流感病毒N2亞型的抑制作用比唾液約強100倍。它與酶複合物的晶體結構顯示活性部位沒有扭轉，這說明抑制活性的增強是磷酸酪和NA活性部位精氨酸強靜電作用的結果。
用較簡單的苯環取代NA中的二氫吡喃環，所得化合物也具有NA抑制活性，其中最強的抑制劑是3-胍基苯甲酸，其EC50爲10μmol·L-1。
其他一些NA抑制劑包括9-氨基和9-乙酰基-5-三氟乙酰基甲基V-酮苷及其2，3-二氫類似物也在研究中，其中2，3-二氫型對H1N1型流感病毒NA的IC50＞7.8μmol·L-1。將紮那米韋的三醇基用硫水基取代可得到另一類的流感病毒NA抑制劑[15]。另外，一些天然産物的抗流感病毒NA活性也引起了人們的興趣。
3 抗藥性
與其他抗生素一樣，NA抑制劑的抗藥性也受到普遍關注。人們已認識到其抗藥性來自兩個不同方面，一是血凝素的變化，另一個是NA的變化。
研究顯示，臨床應用紮那米韋産生抗藥性的可能性很小，局部高濃度可能阻止其抗藥性發展。第一株具有紮那米韋抗性的臨床分離物已從一名免疫減弱的兒童體內發歡[16]。該兒童因嚴重的B型流感接受2周紮那米韋治療後，仍有病毒播散。治療8d後發現一個血凝素突變的分離物(Thrl98Lys)，這一突變改變了抗原性，而且改變了受體結合位點附近的糖基化位點。12d後，又發現了一個包含流感病毒NA催化位點的突變(Arg152Lys)。這一突變使紮那米韋的酶抑制活性降低至原來的1/1000。
奧司米韋的抗藥性研究相對較少。一般基于血凝素變異的對紮那米韋有抗性的變異體對奧司米韋也有交叉抗性。而對具有紮那米韋抗性的Glu119變體，奧司米韋仍有抗病毒活性，這可能是由于奧司米韋結構中沒有胍基而不與該氨基酸作用之故[17]。
4 結語
流感病毒NA對流感病毒感染的致病性起重要作用。研究證實在未來的抗流感治療中，流感病毒NA抑制劑將占主要地位。紮那米韋和奧司米韋具有明顯的抗病毒活性。臨床和實驗室都觀察到它們具有降低流感病毒感染的能力，並對A，B型流感均有療效，且不良反應少。
但目前尚存在一些問題，如紮那米韋全身應用的有效性仍在研究之中，因爲局部應用對某些患者不適用，限制了藥物的應用。另一個問題是這類藥物對兒童患者的使用。流感病毒NA抑制劑潛在抗藥性的發展及臨床和流行病學特性都需進一步研究。
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