人腺病毒感染的药物治疗新进展

周 耀，魏博涛，沈 阳

(天津市儿童医院(天津大学儿童医院) 感染科，天津 300074)

人腺病毒(human adenoviruses, HAdV)是一种无包膜的双链DNA病毒，各年龄段人群普遍易感，主要是通过飞沫、粪口途径及接触污染物传播，特别是在人群密集或封闭区域传播迅速，如幼托机构、学校、医院及军事训练基地。腺病毒自20世纪50年代从人腺样体发现至今，已鉴定出100多种血清型，分为7个亚群(A-G)，其中60余种与人类疾病密切相关[1]。不同基因型腺病毒侵犯不同的部位组织，导致不同的临床症状，急性感染可引起流行性角膜结膜炎、肺炎、胃肠炎及出血性膀胱炎等，在动物实验中，某些腺病毒甚至可诱发肿瘤形成[2]。HAdV在儿童、老年人和免疫系统受损的人群中具有较高的发病率及并发症发生率，尤其是造血干细胞和实体器官移植接受者、先天性免疫缺陷者或人类免疫缺陷病毒感染者，他们因感染HAdV而引起死亡的风险大大增加[3]。为了减少重症腺病毒感染及严重并发症的发生，适当的药物治疗尤其重要。

1 当前常用治疗药物

目前尚无针对腺病毒感染的特效药物，重症腺病毒感染主要使用广谱抗病毒药物，如西多福韦、更昔洛韦、利巴韦林。西多福韦是一种抑制病毒脱氧核糖核酸合成的胞嘧啶类似物，最初是针对巨细胞病毒感染的抗病毒药物，但是大量的体外试验和动物模型表明西多福韦同样具有抗HAdV作用[4]。西多福韦通过病毒编码的E2B聚合酶，结合到腺病毒DNA链中，形成了一种不可逆的稳定结构，阻止病毒DNA合成，Ganapathi等[5]也证明了西多福韦抗HAdV的临床应用价值。但西多福韦由于生物利用度低及存在肾毒性而受到一些限制，尤其是儿童及免疫功能低下的人群。更昔洛韦作为脱氧鸟苷的合成类似物，最初用于治疗疱疹病毒感染，窦唱等[6]认为更昔洛韦对多种血清型腺病毒的复制具有明显抑制作用，对腺病毒肺炎治疗的临床疗效显著，但存在骨髓抑制等不良反应，而且更昔洛韦需要通过病毒胸苷激酶激活才能最有效，而HAdV并不编码这种激酶[7]，故仍需大量随机对照研究探索其临床应用价值。利巴韦林为核苷、次黄嘌呤核苷类似物，主要适应症为呼吸道合胞病毒及皮肤疱疹病毒感染，有研究表明其可作为腺病毒治疗的一种方式[8]，但因存在胎儿致畸及溶血性贫血的风险，需更进一步的研究证实其有效性。

2 抗腺病毒药物的新疗法

2.1核苷/核苷酸类似物 由于西多福韦在临床上常被用作抗HAdV感染，因此许多研究者对该药物的各种衍生物和其他核苷/核苷酸类似物的抗HAdV活性进行了评估。在体内和体外实验中，比起亲代药物，这些衍生化合物在抑制HAdV方面疗效相当或更有效[9]。在Naesens等[10]的研究中，西多福韦的无环核苷膦酸酯类似物在减少被感染细胞内的HAdV-2 DNA复制和感染性颗粒的产生方面非常有效。在抗HAdV试验的其他核苷/核苷酸类似物中，2’, 3’-双脱氧胞苷，也称为扎西他滨，是美国食品和药物管理局批准的治疗艾滋病毒感染的药物，几项体外研究表明，在临床可达到的浓度范围内其表现出相当大的抗HAdV活性。另一种抗艾滋病病毒药物，司他夫定(一种胸腺嘧啶核苷类似物)也被发现对HAdV病毒有效。此外，吉西他滨，作为一种胞苷类似物和化疗药，可抑制HAdV-4，HAdV-5和HAdV-7基因的表达和复制。阿糖胞苷为嘧啶类抗代谢药物，主要用于儿童及成人急性白血病的治疗，Saha等[11]研究发现，阿糖胞苷以剂量依赖的方式特异性识别及降低HAdV晚期基因的表达。这些核苷/核苷酸类似物通过各种方式被证明是有抗HAdV作用的，但是在进行临床试验之前，需要在动物模型中彻底评估它们的有效性和安全性。

2.2表观遗传调节蛋白抑制剂 腺病毒颗粒为正二十面体对称结构，由外部的衣壳及其包裹的DNA复合物组成。腺病毒DNA复合物由基因组DNA和核心蛋白构成。腺病毒感染细胞后，DNA复合物进入细胞核，与组蛋白结合，形成类似宿主DNA的重复核小体结构，为病毒早期基因表达提供模版。有研究者报道了组蛋白H3乙酰化存在于高活性的HAdV-5启动子上，以及组蛋白H4乙酰化在许多早期启动子和晚期启动子中存在[12]。虽然发现乙酰化水平根据基因组区域和感染时间而有差异，但乙酰化通常用于生成TATA结合蛋白及RNA聚合酶并激活早期启动子的转录。总的来说，HAdV基因组可能有一个复杂的组蛋白乙酰化的时间或区域需求，以实现有效的启动子功能。一些观察还表明，参与将HAdV基因组转变为转录活性核蛋白结构和调节病毒基因表达的细胞表观遗传修饰因子可能是治疗干预的有效靶点，组蛋白去乙酰化酶的抑制阻止了病毒裂解性复制和潜伏性再激活[13]。作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂，丙戊酸通过抑制组蛋白去乙酰化酶活性，阻止了HAdV-5在细胞培养物中的复制和扩散；伏立诺他对腺病毒生命周期的多个阶段产生负调控，包括早期及晚期基因转录、病毒DNA复制和子代病毒体的产生，尤其是对毒性更强、临床相关的HAdV-4和HAdV-7有一定疗效[14]。除了组蛋白去乙酰化酶抑制剂，一些甲基转移酶抑制剂也显示出对HAdV的疗效。Arbuckle等[15]报道了甲基转移酶EZH2、EZH1和组蛋白H3K9去甲基化酶LSD1的抑制剂成功地减弱了HAdV基因表达。研究发现，角毛藻毒素和来他替尼是病毒基因表达和DNA复制的有效抑制剂，可导致细胞培养中病毒数量减少约100倍[16]。无论组蛋白去乙酰化酶抑制剂还是甲基转移酶抑制剂，它们都是以细胞表观遗传调节蛋白为靶点，抑制腺病毒基因组表达，进而减少病毒复制。

2.3类固醇药 类固醇药的抗HAdV活性已由许多研究小组报道，强心甾类固醇通过改变参与细胞RNA剪接的SR蛋白定位，进而影响HAdV-5早期RNA加工，感染早期E1A RNA剪接水平发生改变，在病毒复制的后期部分阻断了12S和13S向9S RNA的转变，导致病毒复制和产量在纳摩尔浓度下急剧下降[17]。在近年的研究中，用地高辛、洋地黄毒苷和毛花甙C治疗腺病毒感染细胞均获得了非常相似的结果，这些强心甾类固醇药降低了HAdV-4和HAdV-7的晚期基因表达，并抑制了HAdV-31、HAdV-35和一种D群临床分离株的复制，表明其对多种HAdV病毒具有广谱抗性，其对基因表达、蛋白质翻译和病毒释放的影响被认为是抑制机制，这可能有助于这些药物对抗HAdV的功效[18]。除了强心甾类固醇外，皮质类固醇，如地塞米松、氟尼缩松、氟米松、二氟米松和氟氢缩松，可通过细胞信号通路的改变，降低HAdV基因早期和晚期的表达，达到治疗目的[11]。有学者研究发现，米非司酮作为一种人工合成类固醇药物，在细胞和小鼠中以低微摩尔浓度剂量显示出显著的体外抗HAdV活性，而且细胞毒性很小，这种药物通过影响微管运输，干扰病毒进入细胞核，从而抑制HAdV感染[19]。

2.4其他具有抗HAdV活性的药物 除了各种HAdV核酸合成抑制剂之外，也有对腺病毒蛋白酶(AVP)抑制剂的相关研究，AVP是HAdV病毒组装的重要组成部分，由晚期盒式L3编码，它将多种病毒蛋白切割成最终的功能形式，包括蛋白Ⅲa、Ⅵ和Ⅷ、核心蛋白Ⅶ、Ⅹ和pTP，对于完成病毒复制周期至关重要。有研究表明哌嗪衍生物抑制AVP，在低微摩尔浓度下降低病毒转录水平和DNA复制，细胞毒性小[20]。奈非那韦是一种专门针对逆转录病毒蛋白酶的抗HIV药。奈非那韦对HAdV感染影响的体外研究表明，病毒子代减少了几个数量级。虽然奈非那韦对基因组复制、早期基因表达或第一轮感染影响不大，但它减少了随后几轮感染。奈非那韦可能破坏AVP的翻译后修饰，阻碍其破膜诱导细胞裂解的能力[21]。

在其他具有抗HAdV病毒活性的小分子类别药物中，他扎罗汀是视黄酸受体β的选择性激动剂，有学者将其作为HAdV复制抑制剂进行了研究，对感染的人肺上皮细胞(A549细胞)进行转录分析，发现病毒诱导视黄酸受体β的mRNA下调，达到体外抑制HAdV复制的目的[22]。伊维菌素最初作为一种抗寄生虫药，近年研究发现，其具有抗病毒活性，在HAdV感染期间，能破坏E1A蛋白与导入素-α的结合，阻止腺病毒E1A蛋白导入宿主细胞核，抑制HAdV-5和HAdV-3基因转录、蛋白质表达、基因组复制和子代病毒产生[23]。

2.5生物抗病毒药物 静注人免疫球蛋白属于血液生物制品，有广泛的抗菌、抗病毒及免疫调节作用，常被用于重症腺病毒肺炎的治疗。研究证实，人免疫球蛋白的应用能减轻重症腺病毒肺炎患者的临床症状、缩短住院时间、减少不良反应的发生率和病死率[24]。病毒特异性CD4、CD8T淋巴细胞的降低是腺病毒感染的一个因素，增加患者腺病毒特异性T细胞可以作为治疗腺病毒感染的手段。一项关于供体脐带血中多病毒特异性T细胞的安全性和可行性的临床试验表明，在造血干细胞移植受者和其他免疫功能低下的人群中，T细胞输注治疗严重HAdV感染是安全、有效的，并提供了对抗HAdV和其他病毒的长期保护[25]。

3 抗腺病毒新药的筛选

过去数年来，抗HAdV药物领域研究成果呈指数增长。然而，在临床上提供确切、公认有效的治疗之前，仍然有可以挖掘补充的空间。用于临床前测试的药物筛选平台和模型生物系统是推进抗HAdV药物研究的关键工具。

寻找合适的动物模型进行体内实验，是研究HAdV复制和病生理并进行药物筛选的方法，但动物模型的制作比较困难，因为HAdV复制在很大程度上仅限于人类细胞。Clement等[26]在2011年制作了新西兰白兔感染HAdV的角膜结膜炎模型，发现了地塞米松聚维酮碘滴眼液能减轻兔眼HAdV感染的临床症状，为治疗流行性HAdV角膜结膜炎提供有价值的补充。叙利亚仓鼠模型是研究HAdV发病机制和抗病毒治疗的一个经典模型，仓鼠被环磷酰胺诱导免疫抑制状态，用来模拟感染HAdV在免疫功能低下人群中的发病机制[27]，该模型已用于许多不同的抗HAdV药物，甚至抗HAdV microRNA的临床前测试[28]。

除了单独测试具有可疑活性的候选抗病毒药物进行动物实验研究外，小分子的高通量筛选也是一种广泛使用的、具有成本效益的药物发现方法，它促使新疗法的发现或现有批准药物的再利用，以对抗多种病毒感染。Hartline等[29]开发了一种基于细胞病变效应和细胞毒性的检测筛选平台，这种方法通过分析药物诱导的细胞毒性和病毒诱导的细胞色素上皮细胞的差异，从而量化给定药物的抗病毒活性，允许针对包括HAdV在内的各种DNA病毒的抗病毒药物的广谱筛选，体现了选择具有低细胞毒性的所需浓度的抗病毒药物的优势。

4 结语

目前对于HAdV感染尚无统一的特异性抗病毒治疗药物，轻症感染大多可逐渐自限，重症感染尤其在特定的高危人群中，会导致严重的临床并发症甚至危及生命，因此我们需要更有效和更安全的抗病毒药物来治疗HAdV感染。近年来，各种新型药物在早期临床前研究或临床试验中显示出较好的应用前景，借助先进的药物筛选方法，能科学的识别新的抗HAdV药物和新的治疗靶点，将对改善HAdV相关疾病有显著益处，有助于防止病毒在普通人群和高危人群中传播。