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编号:10497166
海洋硫酸多糖911抗AIDs作用机制的初步探讨
http://www.100md.com 《中国海洋药物》 2000年第4期
     作者:辛现良 耿美玉 管华诗 李泽琳

    单位:耿美玉(青岛海洋大学海洋药物与食品研究所,青岛 266003);辛现良(青岛海洋大学,青岛 266003);管华诗(青岛海洋大学,青岛 266003);李泽琳(中国预防医学科学院病毒学研究所,北京 100050)

    关键词:海洋硫酸多糖911,AIDs,HIV-1,逆转录酶

    中国海洋药物000404 摘要 研究了抗AIDs药物海洋硫酸多糖“911”对病毒逆转录酶及HIV-1与细胞吸附的影响,结果表明“911”可明显抑制病毒逆转录酶活性,对HIV-1无明显直接灭活作用,但可明显干扰HIV-1与细胞的吸附,半数有效浓度(IC50)为36.51mg.L-1。提示911的抗AIDs作用与抑制逆转录酶活性和干扰病毒与细胞的吸附有关。
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    STUDY ON THE MECHANISM OF INHIBITORY ACTION OF 911 ON REPLICATION OF HIV-1 IN VITRO

    Xin Xianliang,Geng Meiyu,Guan Huashi,Li Zelin

    (Ocean University of Qingdao,Qingdao 266003)

    ABSTRACT The mechanisms underlying anti-HIV actions exerted by 911 were studied in this paper.The results in dicated that 911 dose-dependently inhibited the activity of HIV reverse transcriptasein vitro and also dramatically blocked the binding of HIV-1 to MT4 cells rather than its direct effect on HIV-1,with half inhibitory concentration (IC50)equal to 36.51mg.L.These findings demonstrated that the anti-HIV action of 911 might contribute to the decrement in activity of reverse transcriptase and to the blockade of binding of HIV-1 to MT4 cell.
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    KEY WORDS Marine polysaccharide drug 911,AIDS,HIV-1,Reverse transcriptase

    “911”是青岛海洋大学海洋药物与食品研究所于1987年从海藻中提取分离并经化学修饰而得到的一种海洋硫酸多糖类药物,其平均分子量为6000Da,研究发现该药在体外可明显抑制HIV-1对MT4细胞的急性感染和H9细胞的慢性感染,且毒副作用小,口服易吸收,为低毒或近似无毒的HIV-1复制抑制剂[1]。目前艾滋病在全球迅速蔓延,现有的防治药物作用环节单一,且存在耐药性出现快、价格昂贵、骨髓抑制等毒副作用,限制了临床应用,因此进一步研究“911”的作用机理必将为“911”的开发应用奠定基础,同时也为同类新型抗艾滋病药物的开发提供思路,具有重要的研究意义。

    1 实验材料

    1.1 药品与试剂
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    911:青岛海洋大学海洋药物与食品研究所提供,批号950601,用时以RPMI 1640营养液配成所需浓度,过滤除菌,4℃冰箱保存备用;RPMI 1640:GIBCO公司产品;胎牛血清(NBS):天津市川页生物制品公司,批号960606;P24核心抗原ELISA检测试剂盒(Vironostika HIV-1 Antigen Microelisa System):美国 Organon公司产品;AZT:叠氮脱氧胸苷,MTT:四甲基偶氮唑蓝,Poly(A)-(dT)12,Sigma公司产品,以pH 7.2 PBS 配成0.25%浓度冰箱避光保存备用;[3H]TTP([Methy1-3H]-deoxythymidine-5′-triphosphate,tetrasodium salt),Dupont公司;三羟甲基氨基甲烷(Tris),华美生物工程公司进口分装;二硫苏糖醇(DTT),Boehringer公司;dATP,dTTP,dCTP,dGTP,Promega公司;病毒裂解液:0.5%Triton X-100,0.8mol.L-1 NaCl,0.5mmol.L-1苯甲璜酰氟,20%甘油,50mmol.L-1 Tris-HCl(pH7.8)。
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    1.2 实验仪器

    酶标仪:Bio-Rad公司;CO2培养箱:Queue公司。液闪计数仪:Beckman公司。

    1.3 病毒及细胞株

    HIV-1:人免疫缺陷病毒I型,TCID50为10-6.5;MT4细胞:HIV-1急性感染人T淋巴细胞体外传代株;均由中国预防医学科学院病毒所提供。

    2 实验方法与结果

    2.1 911对HIV-1感染MT4细胞上清液中逆转录酶活性的影响[2]

    取体外传代对数期生长的MT4细胞,显微镜下计数,取500万个细胞与10000TCID50HIV-1于37℃共同孵育90min,离心洗涤2次,调整细胞浓度为5×108/L,96孔培养板中每孔100μL与不同浓度的药物100μL于37℃、5%CO2、饱和湿度条件下共同培养,每浓度设3个复孔,同时设阴性及阳性(AZT)对照孔,取培养上清液,离心,取上清液,加入病毒裂解液,然后加入反应混合物。反应混合物的配法如下:52mmol.L-1 Tris-HCl(pH7.8),10mmol.L-1 MgCl2,2mmol.L-1 DTT(二硫苏糖醇),5mg.L-1的Poly(A)-(dT)12,85mg.L-1的dATP,3mCi.L-1的[3H]TTP。将上述反应体系置37℃反应2h,加入3mL 10%三氯醋酸沉淀DNA,收于玻璃纤维素膜上,以15mL 5%的三氯醋酸及6 mL 70%的乙醇洗腊,将膜烘干,液闪计数仪计数cpm,计算抑制率:
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    抑制率=(1-实验组cpm/病毒对照cpm)×100%。

    结果发现不同浓度的911对感染HIV-1的MT4细胞培养上清中逆转录酶活性均有明显抑制作用,高浓度时(大于50 mg.L-1)抑制作用与AZT 0.5mg.L-1的抑制作用相仿;浓度大于5 mg.L-1时,抑制作用随药物浓度的升高而增强,但不同时间内药物对逆转录酶活性抑制率基本相同(图1)。

    图1 911对HIV逆转录酶活性的影响

    2.2 911对HIV-1与细胞吸附的影响

    2.2.1 911对HIV-1的直接作用
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    取终浓度为250mg.L-1的“911”与HIV-1在37℃分别作用24、12、1、0h后,加入MT4细胞,37℃作用1h,离心洗去药物及游离病毒,每浓度设3个复孔,培养7d,显微镜下观察细胞病变,采用MTT法观察存活细胞数。结果发现911对MT4细胞病变及存活细胞数无明显影响(表1)

    表1 “911”对HIV-1的直接作用(±s,n=3) 组别

    浓度

    (mg.L-1)

    作用时间(h)

    0
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    1

    12

    24

    对照组

    911

    -

    250

    0.821±0.018

    0.514±0.019

    0.821±0.018

    0.465±0.023

    0.821±0.018

, http://www.100md.com     0.573±0.044

    0.821±0.018

    0.657±0.036

    2.2.2 911对MT4细胞的作用[3]

    取对数期生长的MT4细胞,调整细胞浓度为5×108/L,96孔培养板每孔100μL与不同浓度药物100μL于37℃、5%CO2、饱和湿度条件下共同培养4d,同时设阴性对照孔。采用MTT法测各孔吸光度,以Reed and Muench法计算半数中毒浓度TC50。TC50计算公式为:

    半数中毒浓度(TC50)=lg-1[lgD-i(ΣPi-0.5)]
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    其中D为药物最大浓度值,i为相邻剂量间比例的对数,P为药物对细胞生长的抑制率,P=(对照孔A570-实验孔A570)/对照孔A570。表2 “911”体外对MT4细胞的毒性 编 号

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    药物浓度(g.L-1)

    A570
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    抑制率(%)

    0

    1.106

    0

    1.563

    0.900

    18.6

    3.125

    0.842

    23.9

    6.250

    0.693

    37.3
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    12.500

    0.463

    58.1

    25.000

    0.216

    80.5

    由表2计算“911”对MT4细胞的半数中毒浓度(TC50)为:

    TC50=lg-1[lg25.0-lg2×(2.184-0.5)]

    =lg-10.8910=7.78(g.L-1)
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    2.2.3 “911”对HIV-1与细胞吸附的作用

    A.将HIV-1、MT4细胞和不同浓度药物共同作用1h,洗去游离病毒及药物,每浓度设3个复孔,培养7d,显微镜下观察细胞病变情况,采用MTT法观察存活细胞数。结果发现不同浓度的911均可明显提高MT4细胞存活数,且呈剂量依赖性(图2)。

    图2 911对HIV-1与MT4细胞吸附的影响

    B 将911(终浓度100mg.L-1)加入4×108/L MT4细胞中分别作用48、24及1h后,洗去药物,加入不同浓度HIV-1,每浓度设3个复孔,培养7d,显微镜下观察细胞病变情况,采用MTT法观察存活细胞数。结果发现不同浓度的HIV-1均可引起细胞产生病变,活细胞数明显下降,且随浓度增加细胞病变程度加重,不同浓度的911均可明显减轻细胞病变程度,增加活细胞数,且随药物与细胞作用时间的延长其存活细胞数增多(表3)
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    表3 911对HIV-1感染MT4细胞的作用(±s,n=3) 组 别

    药物与细胞

    作用时间(h)

    HIV-1浓度(TCID50)

    2000

    500

    125

    细胞对照组

    病毒对照组

    911

, 百拇医药     -

    0

    1

    12

    24

    48

    0.732±0.015

    0.289±0.016###

    0.344±0.032*

    0.386±0.020**

    0.460±0.027***
, 百拇医药
    0.493±0.025***

    0.732±0.015

    0.332±0.052###

    0.436±0.041*

    0.472±0.026*

    0.503±0.011**

    0.516±0.034*

    0.732±0.015

    0.463±0.033###
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    0.502±0.037

    0.546±0.027*

    0.573±0.025*

    0.584±0.032*

    ### P<0.001 vs 细胞对照组

    * P<0.05,** P<0.01,*** P<0.001 vs病毒对照组

    C 骤体外传代培养对数期生长MT4细胞,500万/管,共4管,离心,去上清,分别与不同浓度药物及100μg.L-1 HIV-1在37℃下共同孵育2h,离心并用PBS洗涤两次,去掉未被吸附的HIV-1,然后用含0.5%NP40的PBS溶解细胞,试剂盒方法测定病毒P24抗原量[4]。911在给药剂量范围内可明显降低病毒P24抗原量(表4),计算其半数有效浓度(IC50)为36.51mg.L-1
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    表4 911对HIV-1与细胞吸附的抑制作用 组 别

    浓度(mg.L-1)

    P24(ng.L-1)

    抑制率(%)

    病毒对照组

    911

    -

    4

    20

    100

    142.5
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    136.3

    83.7

    47.1

    -

    4.4

    41.3

    66.9

    3 讨 论

    911可明显降低感染HIV-1的MT4细胞培养上清中病毒逆转录酶活性,明显阻碍HIV-1与细胞的吸附,但对HIV-1无直接灭活作用,且对MT4细胞毒性极低(TC50为7.78mg.kg-1),提示911抑制HIV-1复制的机理可能与抑制病毒逆转录酶活性和干扰病毒与细胞的吸附,妨碍病毒进入细胞有关。
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    临床上用于治疗艾滋病的药物主要有逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂类,但多通过单一环节抑制HIV的复制,耐药性出现快[5],且存在骨髓抑制等严重毒副作用,因此研制作用于多环节的高效低毒抗艾滋病药物是目前研究的热点。硫酸多糖类药物抗病作用的研究始于60年代,首先发现它是有膜病毒强有力的抑制剂[6]。1987年发现,多糖类药物具有抗HIV复制的作用,但由于其生物利用度低、抗凝活性强,体内疗效不显著,未能正式成药[7]。911为低分子量海洋硫酸多糖类药物,克服了其他多糖类药物生物利用度低、抗凝活性强的缺点,且能够明显增强小鼠T、B淋巴细胞增殖反应能力,增强脾细胞产生IL-2、溶血素抗体及巨噬细胞产生IL-1的能力[8],其作用机理与抑制病毒逆转录酶活性、干扰病毒与细胞的吸附及提高机体免疫功能有关,是一类作用于多环节的新型抗艾滋病海洋药物。

    国家海洋"863"资助项目(编号:819-04-02)
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    参考文献

    [1]辛现良,耿美玉,等.海洋药物911体外对HIV-1作用的研究.中国海洋药物杂志,2000,19(3):8

    [2]Chou TC,Zhu QY,et al.Differential alteration of the anti-HIV-1 effect of phosphorothioate oligonucleotide S-dC28 by AZT,interferon-alpha,and dextran sulfate.AIDS Res Hum Retroviruses,1991,7(1):943

    [3]Nakashima H. Sulfated alkyl oligosaccharides inhibit human immunodeficiency virus in vitro and provide sustained drug levels in mammals.Antiviral Chemistry & Chemotherapy,1995,6(4):271
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    [4]Witvrouw M,Este JA,et al.Activity of a sulfated polysaccharide extracted from the red seaweed Aghardhiella tenera against human immunodeficiency virus and other enveloped viruses,Antiviral Chemistry & Chemotherapy,1994,5(5):297

    [5]Japour AJ.Prevalence and clinical significance of zidovudine resistance mutations in human immunodeficiency virus isolated from patients after long-term zidovudine treatment.AIDS Clinical Trials Group 116B/117 Study Team and the Virology Committee Resistance Working Group. J Infect Dis,1995,171: 1172
, 百拇医药
    [6]Nahmias AJ and Kibrick S,Inhibitory effect of heparin on herpes simples virus.J Bacteriol,1964,87:1060

    [7]Flexner C.Pharmacokinetics,toxicity and activity of intravenous dextran sulfate in human immunodeficiency virus infection.Antimicrob Agents Chemother,1991,35:2544

    [8]王文涛.海藻硫酸多糖911对小鼠淋巴细胞增殖反应及对细胞产生IL-2作用的影响,青岛海洋大学学报,1992(海洋药物专辑),16

    (收稿日期:2000-04-22), 百拇医药