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板蓝根多糖抗病毒作用及其机制

admin1年前 (2024-12-09)皮肤科51

板蓝根是十字花科植物菘蓝Isatis indigoticaFort.的干燥根,具有清热解毒、凉血利咽的功效[1]。研究表明,板蓝根具有抗菌、抗炎[2]、抗病毒[3]、抗肿瘤[4]、免疫调节[5]、抗氧化[6]、调血脂[7]、保肝[8]等药理作用,因其抗病毒作用显著,在医药及畜牧业应用广泛。病毒作为一种常见的病原微生物,具有种类多、致病性强[9]、传染性强[10]、变异性强[11]和诱发其他疾病[12]等特点。

研究发现,多糖作为板蓝根的主要成分,抗病毒效果显著且应用范围广泛,对流感病毒[3]、肝炎病毒[13]、伪狂犬病病毒[14]等多种病毒具有抑制作用。板蓝根多糖的抗病毒作用与其对机体免疫力的增强密切相关,也可通过对病毒的直接杀灭、干扰其感染、增殖过程等多种方式共同发挥作用。本文主要对板蓝根多糖抗病毒的药理作用及其机制的研究进展进行综述,以期对其在相关方面的使用提供参考。

1 直接杀灭作用

研究表明,板蓝根对病毒可起到直接杀灭的作用,一般通过体外细胞实验实现,将病毒与药液混合物同时接种于培养细胞,同时设置正常细胞和病毒感染细胞对照组,以四甲基偶氮唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)比色法和空斑减少法检测细胞活性体现其直接杀灭病毒的效力。杨子峰等[15]提出,板蓝根提取物S-03主要成分为多糖,以空斑减少法评价其对不同亚型流感病毒的抗病毒作用,发现板蓝根提取物S-03对8种流感病毒均有一定程度抑制作用,直接作用效果显著且呈浓度、剂量相关性。

研究表明板蓝根多糖可直接杀灭猪流感病毒H3N2,MTT法检测发现在药物质量浓度0.312 5~1.25 mg/mL时,抑制率为2.65%~6.59%[16];同时,发现板蓝根多糖可抑制、阻断和直接杀灭体外抗猪伪狂犬病病毒(pseudorabies virus,PRV),其中直接杀灭作用更为显著[17]。Tong等[18]研究发现,0.078 125、0.625 mg/mL板蓝根多糖对PRV的直接杀死率分别达到了32.214%、67.422%。此外,将猪繁殖和呼吸综合征病毒(PRRSV)制剂直接与不同浓度的板蓝根多糖混合,2 h后测定其与未混合板蓝根多糖病毒组的半数组织培养感染剂量,结果发现,板蓝根多糖可通过直接杀灭病毒以降低PRRSV的传染性,且呈浓度相关性[19]。综上,板蓝根多糖对多种病毒具有直接杀灭作用,效果显著且具有一定临床意义。

2 抑制病毒复制及吸附

病毒在体内发挥作用需经历多个环节,如吸附、脱壳、复制、成熟、释放等[16],除直接杀灭作用外,板蓝根多糖对病毒的复制过程也有抑制作用。乔艳艳[17]采用细胞实验,将板蓝根多糖接种于提前感染病毒的细胞中,以MTT法检测其与病毒对照组的细胞活性,发现0.625 mg/mL板蓝根多糖对PRV的抑制率可达30.84%。与张鹏宇[20]的研究结果一致,且张鹏宇[20]的研究还显示,板蓝根多糖单独使用时的半数抑制浓度为250 μg/mL,与黄芪多糖、干扰素同时使用时,抑制率可提升至70.26%。研究发现0.156~0.625 mg/mL板蓝根多糖对PRV复制的抑制率可达14.674%~30.840%[18]。以上研究表明,板蓝根多糖对病毒复制的抑制效果,与其浓度有关。

病毒血凝素是一种抗原性糖蛋白的血球凝集素,它可以使病毒与被感染的细胞相互吸附结合,Yang等[21]研究认为,板蓝根粗多糖可干扰病毒血凝素和细胞受体之间的结合,以此发挥对禽流感病毒H6N2、H7N3、H9N2及人季节性流感病毒H1N1、H3N2等不同亚型的抑制作用,且由于作用方式与M2抑制剂的不同,病毒不易出现耐药性;同时还推测,血凝素的构象差异导致其抑制人和禽病毒的复制时,对人季节性流感病毒效果更显著。另有研究指出,板蓝根多糖对人及禽流感病毒血凝素具有特异抑制作用,表现在对3型副流感病毒血凝素并无抑制[15]

综上,板蓝根多糖对病毒的复制及吸附抑制作用显著,对病毒血凝素的抑制是其发挥阻断病毒吸附作用的重要方式。同时,李永亮[16]指出,板蓝根多糖对病毒吸附和穿入的阻断作用,还可能是其增强了细胞膜的稳定性,从而保护受感染细胞。

3 抑制病毒RNA和蛋白质的合成及表达

板蓝根多糖对PRRSV的抗病毒作用除抑制其与上皮样细胞MARC-145的黏附,还包括抑制病毒RNA和蛋白质的合成[19],使用聚合酶链式反应和酶联免疫吸附法分别测定板蓝根多糖对病毒RNA和GP5蛋白的影响,在板蓝根质量浓度为80 g/mL时,抑制率分别达57.6%、80.0%。Wang等[22]研究表明,当板蓝根多糖质量浓度超过50 μg/mL时,人乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染细胞中,HBV DNA水平明显下降。秦静霖[23]研究指出,板蓝根多糖可抑制马立克氏病病毒(Marek’s disease virus,MDV)ICP4基因的表达及其gB蛋白的表达,且呈时间、浓度相关性。此外,板蓝根多糖可能通过抑制病毒mRNA的表达和病毒繁殖所需生物的合成过程,实现对猪流感病毒H3N2的抑制作用[16]。除此之外,对病毒RNA和蛋白合成与表达的抑制,板蓝根多糖也可通过免疫调节方式间接发挥作用。

4 免疫调节

4.1 促进免疫细胞的增殖

周寒鹏等[24]研究表明,板蓝根多糖可显著增强脾脏T细胞的增殖能力,ip板蓝根多糖对于小鼠的免疫功能有明显促进作用,还可增加正常小鼠的脾质量、淋巴细胞数及白细胞总数,对于小鼠抗体形成及细胞功能的增强有积极作用[25]。赵凤杰[26]研究同样显示ip板蓝根多糖可使正常患者的脾质量、淋巴细胞数、白细胞总数明显增加,同时,对于氢化可的松诱导的免疫功能抑制所致的脾指数、淋巴细胞数和白细胞总数的下降具有显著的改善作用。另有研究指出,板蓝根多糖可恢复环磷酰胺模型小鼠的胸腺指数,促进其脾淋巴细胞增殖[27]。此外,板蓝根多糖对猪脾淋巴细胞的增殖同样有促进作用[28]

板蓝根凝集素是一种特殊的板蓝根多糖,可通过与细胞表面的糖蛋白结合,从而促进小鼠胸腺发育及胸腺细胞的增殖,进而促进T淋巴细胞、胸腺上皮细胞对胸腺素和细胞因子的分泌,提高机体免疫力[29]。另有文献指出,板蓝根凝集素的抗病毒作用与板蓝根血凝活性呈正相关[30]。以上研究表明,板蓝根多糖对免疫受损及正常机体的免疫器官增殖和免疫细胞总数的提升具有显著作用。

4.2 诱导免疫细胞分化

免疫细胞的分化是机体免疫作用的重要环节,受多种细胞因子的介导。白细胞介素(interleukin,IL)参与多种细胞的免疫过程,辅助T细胞(helper T cell,Th)对免疫细胞的诱导激活及免疫应答具有重要作用[31],在免疫反应中充当中间角色,其增殖分化受细胞因子、转录因子及代谢等多种因素影响[32]。乔艳艳[17]研究发现板蓝根多糖可通过抑制IL-10mRNA对Th1细胞应答的削弱作用和促进IL-12转录或翻译,以此实现Th0型细胞分化为Th1型细胞的诱导,使Th1细胞的免疫应答效应增强。张弩[33]研究也表明板蓝根多糖可显著提高小鼠淋巴细胞对IL-10的分泌,促进TH0细胞分化为TH2细胞,继而促进B细胞分化、成熟和增殖,使免疫球蛋白E(immunoglobulin E,IgE)和IgG类抗体大量生成,增强机体的体液免疫作用。

4.3 增强免疫细胞活性和促进抗炎因子分泌

研究发现,0.32 g/kg板蓝根多糖可增加IL-2和γ干扰素(IFN-γ)的分泌,并提高巨噬细胞吞噬指数[34]。左娅等[35]研究指出,ip板蓝根多糖溶液可提升受流感病毒H1N1感染小鼠血清中抗体IgG的水平,提高小鼠脾脏细胞IFN-γ的水平,使小鼠抗流感病毒能力得到显著增强;此外还提出,板蓝根多糖可使小鼠外周血CD4+、CD8+细胞升高而达到抗病毒的目的。研究显示,板蓝根多糖可显著提高小鼠NK细胞的吞噬能力[33]。这与徐艺铨[36]的研究结果相一致。

肿瘤坏死因子(TNF)是一种引起细胞死亡(凋亡)的细胞因子,耿婵娟[37]研究表明,用含板蓝根多糖100 mg/kg的饲料喂食后,小鼠体内IL-2水平显著提升,且小鼠血清中的IL-2和TNF-α水平与板蓝根多糖的使用剂量呈正相关,使用剂量越大,小鼠体内抗炎因子水平越高,免疫力越强。同时,板蓝根多糖对荷瘤小鼠的TNF-α、INF-γ和IL-2均有上调效应[4]。板蓝根多糖还可提高肠黏膜免疫球蛋白(IgA、IgM、IgG)的含量,抵抗肠道黏膜处的病毒入侵[38],对肠黏膜免疫具有积极作用。

4.4 抑制促炎因子及趋化因子的表达

促炎因子与趋化因子在免疫过程中具有诱导免疫细胞分化、募集免疫细胞等作用,病毒感染引起促炎因子及趋化因子的异常表达,导致机体产生炎症反应[39],如发热、疼痛、组织损伤等[40-41],其表达水平也成为判断病毒感染严重与否的重要标志物[42]。板蓝根多糖可通过抑制IL-6的表达降低受MDV感染细胞的炎症反应[24],还可抑制流感病毒诱导的促炎因子如干扰素诱生蛋白-10(interferon-inducible protein-10,IP-10)、趋化因子(C-X-C基元)配体5[chemokine (C-C motif) ligand 5,CCL5]等的释放[43]

4.5 通过免疫调节抗病毒的重要信号通路

4.5.1Toll样受体3(TLR3)通路

由病毒激活的TLR3促炎信号通路可导致机体炎性反应增加和其他并发症的产生[44]。板蓝根多糖能有效抑制人流感病毒PR8/H1N1诱导的TLR3蛋白水平的上调,同时经板蓝根多糖干预后TLR3通路下游促炎因子(IP-10、IL-6、CCL5和CCL9)表达水平显著降低。推测板蓝根多糖可能是通过抑制TLR3通路上游的蛋白表达,降低机体促炎因子的分泌[43],见图1。

4.5.2Janus激酶(JAK)/信号转导子和转录激活因子(STAT)通路

干扰素诱导的JAK/STAT通路参与多种免疫性疾病、炎症反应和感染性疾病[45]。其下游的抗病毒蛋白2′,5′-寡腺苷酸合成酶(2′,5′-oligadenylate stythetase,OAS)和黏病毒抵抗蛋白A(myxovirus resistance protein A,MxA)是其发挥作用的物质基础,同时,细胞因子信号转导抑制因子-1(suppressors of cytokine signaling-1,SOCS-1)和SOCS-3的过度表达可抑制其中间过程STAT的磷酸化及后续蛋白的表达[46],见图2。

板蓝根多糖可显著增加细胞内IFN-α水平,且呈剂量和时间相关性;同时,经板蓝根多糖干预后,细胞STAT-1、STAT-2、JAK1和Tyk2蛋白总量不变,但其磷酸化水平升高,SOCS-1和SOCS-3的蛋白表达被抑制,OAS和MxA表达水平显著增加[22],表明激活由干扰素诱导的JAK/STAT信号通路,是板蓝根多糖抗病毒的重要途径。

4.6 免疫佐剂

免疫佐剂作为免疫应答的辅助物质,可提升疫苗的使用效果。中药在疫苗佐剂中的应用也十分广泛,对于禽流感、狂犬病、口蹄疫、乙肝等多种病毒的疫苗具有较好的免疫辅助作用,见表1。

4.7 其他免疫调节作用

红细胞免疫是指红细胞(red blood cell,RBC)具有识别、储存、呈递抗原及清除免疫复合物(immune complex,IC)等功能,其细胞膜上的C3b受体,是发挥免疫功能的物质基础[53]。C3b受体与免疫复合物中的补体、酵母菌或抗体可黏附结合为花环状,以结合数量计算得出的红细胞花环率是评价其免疫功能强弱的主要方法[54]。研究发现,板蓝根多糖可使青脚麻雏鸡RBC-C3bR花环率明显提高[55],对兔RBC-C3b受体花环率和RBC-IC花环率也有明显升高作用[38]

板蓝根多糖通过多途径调节免疫发挥抗病毒作用机制见图3。

5 结语与展望

中药抗病毒作用报道较多,但因其成分复杂,作用机制体现出多途径、多靶点的特点。板蓝根作为常用清热解毒中药,相关复方及中成药在生活中广泛使用。在严重急性呼吸综合征病毒及新型冠状病毒大规模传染时期,其具有一定疗效的宣传颇多,然而,媒体的过度捧杀反而使民众对板蓝根及传统中药的认知适得其反,只有对相关机制深入研究,才能合理指导临床用药。

板蓝根多糖既可以直接作用于病毒及其感染过程,在病毒感染细胞初期起到阻断及抑制作用,又可在感染病毒后,以多种途径参与机体免疫调节,间接地起到抗病毒作用,抗病毒方式的多样性与复杂性可能与其多种成分和对多靶点的共同作用有关。板蓝根多糖对多种病毒具有较好的阻断及抑制作用,其抗病毒作用具有广泛性。另外,板蓝根提取物及其制剂在抗病毒研究中的作用路径也与抑制病毒感染、提高免疫等方式有关[56],可推测与板蓝根的多糖成分相关,提示在使用板蓝根多糖抗病毒时,可根据药效物质基础,合理搭配其他成分及药物,相互补充作用,利用其抗病毒的广谱性及有效性,发挥更好的效果。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献(略)

来 源:李咸慰,宋沁洁,杨新荣,李国峰,李东辉,吴红伟,李越峰.板蓝根多糖抗病毒作用及其机制研究进展 [J]. 中草药, 2022, 53(19): 6227-6233 .

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