研究前沿 | 蘑菇抗病毒活性化合物及其抗病毒機(jī)制研究進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2021-10-15

蘑菇及其化合物

全世界大約有12000種已知的蘑菇，其中至少2000種是可食用的。香菇、木耳、猴頭菇、灰樹(shù)花、金針菇、平菇、乳菇、馬勃、銀耳、紅菇、蘑菇、蟲(chóng)草都是眾所周知的食用菌種。它們以天然形式或作為食物補(bǔ)充劑被食用。蘑菇含有水分(85-95%)、碳水化合物(35-70%)、蛋白質(zhì)(15-34.7%)、脂肪(＜10%)、礦物質(zhì)(6-10.9%)、核酸(3-8%)和微量的維生素。由于蘑菇富含碳水化合物、纖維、蛋白質(zhì)、必需氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素并且熱量低，它們被認(rèn)為是一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)有益的健康食品。

蘑菇中存在的幾種生物活性代謝產(chǎn)物是多糖、萜類(lèi)和酚類(lèi)化合物，包括類(lèi)黃酮、糖蛋白、聚酮、類(lèi)固醇和生物堿。它們對(duì)人類(lèi)健康有益。其中，多糖和萜類(lèi)化合物是重要的生物活性代謝產(chǎn)物。多糖，如葡聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、雜多糖、半乳甘露聚糖和香菇多糖，具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗炎、抗腫瘤和抗病毒活性。萜類(lèi)化合物影響脂肪細(xì)胞分化，并表現(xiàn)出抗菌、抗膽堿酯酶、抗病毒、抗炎和一氧化氮（NO）生成抑制活性。酚類(lèi)化合物具有抑制NO生成、抗病毒、抗炎和抗氧化活性。

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病毒和抗病毒靶點(diǎn)的復(fù)制步驟

病毒復(fù)制周期包括附著、穿透、脫殼、復(fù)制、組裝和釋放幾個(gè)步驟。病毒通過(guò)病毒衣殼或糖蛋白與細(xì)胞受體相互作用而附著在細(xì)胞上，并進(jìn)入宿主細(xì)胞。然后，病毒核酸被釋放出來(lái)，用于復(fù)制。病毒的復(fù)制依賴于病毒基因組。大多數(shù)DNA病毒基因組是利用細(xì)胞酶進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的，如依賴DNA的DNA聚合酶和RNA聚合酶II，進(jìn)入細(xì)胞核。然而，大基因組的DNA病毒(如牛痘病毒)編碼它們自己的酶，負(fù)責(zé)在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制。RNA病毒通常使用病毒基因組作為mRNA合成的模板。它們利用病毒RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄基因組。一些RNA和DNA病毒在病毒復(fù)制周期中涉及逆轉(zhuǎn)錄。HIV和HBV是典型的逆轉(zhuǎn)錄病毒，它們利用RNA依賴的DNA聚合酶從RNA合成DNA。然后病毒mRNA在細(xì)胞質(zhì)中被翻譯成蛋白質(zhì)。帶有復(fù)制的病毒基因組的病毒蛋白質(zhì)被包裝到新的病毒粒子中。病毒通過(guò)細(xì)胞裂解、出芽和胞吐作用被釋放。

有針對(duì)人類(lèi)病毒的治療劑或疫苗，如單純皰疹病毒(HSV)、流感病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)、丙型肝炎病毒(HCV)和腸道病毒；然而，它們也可能產(chǎn)生不良反應(yīng)，包括耐藥性。HIV感染患者對(duì)核苷或非核苷逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑均有耐藥性。利地帕韋(Ledipasvir acetonate)和索福布韋(sofosbuvir)治療HCV感染導(dǎo)致間質(zhì)性肺疾病。因此，需要開(kāi)發(fā)天然抗病毒化合物作為安全制劑。

蘑菇類(lèi)化合物的抗病毒活性

蘑菇化合物，包括多糖、硫酸多糖、蛋白多糖、肽RC28、三萜（靈芝酮A、靈芝醛B和靈芝二醇），它們可能在病毒所有復(fù)制過(guò)程中有效，包括入侵、脫殼、復(fù)制、組裝和釋放（圖1）。

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圖1. 生物活性化合物對(duì)單純皰疹病毒的抑制階段

巴西蘑菇的硫酸多糖可抑制單純皰疹病毒（HSV）在非洲綠猴腎(Vero)細(xì)胞中的附著、滲透和細(xì)胞間擴(kuò)散。確實(shí)，硫酸多糖降低了ICP27、UL42、gB和gD蛋白的表達(dá)，表明硫酸多糖影響了病毒糖蛋白、E和L基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。體內(nèi)研究表明，陰道內(nèi)硫酸多糖預(yù)處理可減少小鼠HSV-2感染。此外，在HSV-1感染后，口服硫酸多糖對(duì)小鼠皮膚疾病有一定的治療作用。其治療后對(duì)HSV-1角膜炎無(wú)明顯緩解作用，而來(lái)自皺蓋羅鱗傘的肽RC28可以緩解。有趣的是，肽RC28在小鼠體內(nèi)的抗皰疹活性與更昔洛韋同樣有效。來(lái)源于蘑菇的硫酸多糖和肽RC28對(duì)HSV具有體外和體內(nèi)的抗病毒作用，顯示潛在的治療作用。

來(lái)自肺形側(cè)耳、蛹蟲(chóng)草、香菇、鮑氏層孔菌、火木層孔菌、弗氏靈芝和裂蹄木層孔菌的化合物具有抗流感病毒作用：肺形側(cè)耳多糖組分；蛹蟲(chóng)草酸性多糖；香菇肽甘露聚糖；鮑氏層孔菌中的多酚（牛奶樹(shù)堿、纖孔菌素A、達(dá)瓦利內(nèi)酯和phelligridin D）；火木層孔菌的多酚、吡喃酮（3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮）和倍半萜；來(lái)自弗氏靈芝的三萜（靈芝二醇和靈芝二醇）和三萜（樹(shù)舌環(huán)氧酸G）；以及來(lái)自火木層孔菌的其他有機(jī)化合物，包括inotilone和4-（3,4-二羥基苯基）-3-丁烯-2-酮。多酚類(lèi)靶向病毒神經(jīng)氨酸酶（NA），已經(jīng)確定倍半萜的羥基與NA的氨基酸(Asn 170)相互作用。倍半萜和扎那米韋結(jié)合在NA的不同位點(diǎn)上。多酚類(lèi)、倍半萜、吡酮、靈芝二醇、透明二醇和樹(shù)舌環(huán)氧酸G可抑制流感病毒的細(xì)胞病變作用。有趣的是，它們的50%抑制濃度(IC50)低于抗病毒藥物扎那米韋。Inotilone和4-(3,4-二羥基苯基)-3-丁烯-2-酮對(duì)甲型流感病毒的作用強(qiáng)于奧司他韋(達(dá)菲)。

人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒科，是一種包膜病毒，含有正向單鏈RNA。HIV基因編碼15種病毒蛋白，包括病毒結(jié)構(gòu)蛋白，如病毒酶和包膜、基本調(diào)控元件和輔助調(diào)控蛋白?？?span>HIV蘑菇化合物來(lái)自鮑魚(yú)側(cè)耳、云芝、雙孢蘑菇、金頂側(cè)耳、香菇、平菇、平菇、紅菇和巨大口蘑。多糖、多糖肽、凝集素、扁豆素、泛素樣蛋白、肽和漆酶被鑒定為主要靶向HIV逆轉(zhuǎn)錄酶。有趣的是，鮑魚(yú)側(cè)耳、金頂側(cè)耳、香菇和巨大口蘑的多糖、凝集素、扁豆素和漆酶對(duì)HIV-1的IC50為0.1–2.2μM?？?span>HIV藥物，如疊氮胸苷（AZT）、雙脫氧胞苷和雙脫氧肌苷，對(duì)HIV-1的IC50分別為0.03-0.5μM、0.5-1.5μM和2-10μM。因此，從蘑菇中提取的化合物可以與抗病毒藥物相媲美。

丙型肝炎病毒(HCV)是一種有包膜的正鏈RNA病毒，是黃病毒科的一員，可引起慢性肝炎和肝細(xì)胞癌，目前還沒(méi)有可用的疫苗。產(chǎn)自平菇和雙孢菇的漆酶和酪氨酸酶分別對(duì)HCV有抗病毒作用。平菇漆酶可以阻斷病毒在PBMCs和HepG2細(xì)胞上的入侵和復(fù)制。雙孢菇酪氨酸酶(分子量50 kDa)能抑制病毒復(fù)制到含有復(fù)制體的Huh-5-2細(xì)胞。有趣的是，酪氨酸酶的EC50為1.2 - 2.5 g/mL，而利巴韋林的EC50為10 g/mL。此外，酪氨酸酶還可以靶向病毒非結(jié)構(gòu)蛋白，如NS3、NS4A、NS5A等，它們對(duì)病毒復(fù)制至關(guān)重要。它與蛋白質(zhì)的氨基端相互作用，改變了NS3的催化活性。

人類(lèi)諾如病毒(HuNoV)是一種無(wú)包膜單股正鏈RNA病毒，屬于杯狀病毒科。HuNoV通過(guò)糞口途徑傳播，可引起胃腸炎。它在水、食品、環(huán)境(如酸性、干燥和冷凍條件)和各種表面都能抵抗。目前還沒(méi)有針對(duì)人體的抗病毒藥物或疫苗。據(jù)報(bào)道，樺褐孔菌對(duì)諾如病毒替代物鼠諾如病毒（MNV）和貓杯狀病毒（FCV）具有抗病毒活性。

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圖2. 抗病毒生物活性化合物對(duì)非包膜病毒的抑制機(jī)制

腸病毒是一種非包膜RNA病毒，屬于小核糖核酸病毒科。腸病毒屬包括15種: 腸道病毒A-L和鼻病毒A-C。它們通過(guò)糞口途徑和空氣在人與人之間傳播和感染。該病毒感染引起的疾病種類(lèi)繁多，包括無(wú)癥狀感染、普通感冒、腸病毒性水皰性口炎、腦炎、腦膜炎、癱瘓、心肌炎等。據(jù)報(bào)道，雜多糖和三萜類(lèi)化合物對(duì)EV 71具有抗病毒作用（圖2）。灰樹(shù)花中的雜多糖在Vero細(xì)胞中的預(yù)處理抑制了衣殼蛋白VP1的表達(dá)。此外，它還降低了caspase-3激活因子和IκBα，這兩種因子已知可抑制核因子κB（NF-κB）的轉(zhuǎn)錄；這可能減少EV71誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡導(dǎo)致的細(xì)胞死亡，并通過(guò)NF-κB影響促炎細(xì)胞因子的表達(dá)?；覙?shù)花雜多糖可通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡阻斷衣殼蛋白的表達(dá)，減少病毒感染。靈芝中的三萜類(lèi)化合物通過(guò)預(yù)處理和共處理降低了人橫紋肌肉瘤（RD）細(xì)胞中的病毒RNA水平。通過(guò)計(jì)算結(jié)合位點(diǎn)能量變化的分子對(duì)接程序觀察病毒衣殼與三萜類(lèi)化合物的相互作用。三萜類(lèi)化合物可能的抗病毒機(jī)制是通過(guò)阻斷病毒進(jìn)入而抑制病毒入侵細(xì)胞。

姬松茸和香菇多糖對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV-1）具有抗病毒活性。多糖和PV-1同時(shí)處理可降低病毒在人喉部上皮細(xì)胞癌(HEp-2)細(xì)胞中的滴度，而治療前、共同和后的效果均未觀察到。在HeLa細(xì)胞中，松針層孔菌多糖與柯薩奇病毒CVB3同時(shí)處理時(shí)，可降低CVB3滴度。因此，姬松茸、香菇和松針層孔菌多糖可能影響病毒復(fù)制的起始步驟。

蘑菇以其天然的形式被用作食品補(bǔ)充劑和食品添加劑。此外，從蘑菇中還提取出幾種對(duì)人體健康有益的生物活性化合物。其中，多糖、糖結(jié)合蛋白、多肽、蛋白質(zhì)、酶、多酚、三萜類(lèi)等多種化合物對(duì)DNA和RNA病毒具有抗病毒活性。它們的抗病毒靶點(diǎn)主要是病毒入侵、病毒基因組復(fù)制、病毒蛋白和細(xì)胞蛋白，并通過(guò)體內(nèi)外研究評(píng)估了治療前、中、后及與抗病毒藥物同時(shí)治療的免疫調(diào)節(jié)作用。特別是治療和緩解了單純皰疹病毒、流感病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒等病毒性疾病。一些蘑菇化合物對(duì)艾滋病毒、甲型流感病毒和丙型肝炎病毒起作用，其抗病毒效果與抗病毒藥物相當(dāng)。因此，來(lái)自蘑菇的生物活性化合物可能是治療病毒感染的候選者。

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