【word】 中药及其衍生物抗卡氏肺孢子虫研究进展

【word】 中药及其衍生物抗卡氏肺孢子虫研究进展 中药及其衍生物抗卡氏肺孢子虫研究进展 河南科技大学(医学版)2011年3月第29卷第1期 ? 综述? 中药及其衍生物抗卡氏肺孢子虫研究进展 AdvanceonAnti-pneumocysiticCariniiEffectofTraditional ChineseMedicineandItsXtractant 刘润芳,王新彩 摘要:目的介绍中药及其提取物抗卡氏肺孢子虫的研究状况.方法参阅国内外发的文献,综述抗卡 氏肺孢子虫肺炎药物研究的新进展.结果中药对卡氏肺孢子虫病的预防治疗具有一定的作用.结论中药及 其提取物等用于抗卡氏肺孢子虫的治疗研究取得了一定进展,但其作用机制,特点,应用研究有待进一步开发. 关键词:中药;衍生物;卡氏肺孢子虫 中图分类号:R382.3文献标识码:B文章编号:1672—688X(2011)01—0077—04 卡氏肺孢子虫(Pneumocystiscarinii,Pc)为间质 性浆细胞性肺炎(又称卡氏肺孢子虫肺炎, pneumocystiseariniipneumonia,PCP)的病原体,随 着肿瘤化疗患者,器官移植者,自身免疫性疾病及 获得性免疫功能不全患者等高危人群的扩大,PCP 的发病率逐渐上升.PCP是艾滋病患者最主要的并 发症和死因,据统计未经药物预防的艾滋病患者约 80%感染PCP?.目前防治PCP的主要药物为甲氧 磺胺嘧啶一磺胺甲基异恶唑(TMP—SMZ),戊烷脒, 氨苯砜,阿托喹酮,三甲曲沙等,这类药物虽能收到 较满意的疗效,但某些患者存在严重的毒副作用或 耐药性,尤其是用于艾滋病患者并发卡氏肺孢子虫 肺炎时,磺胺类药物毒副反应率高达50%,70%. 近几年国内医药工作者发掘祖国医学宝库,将中药 及其提取物用于抗卡氏肺孢子虫的治疗研究并取得 一 定进展,本文综述如下. 1动物模型的建立 1.1实验动物现阶段制作PCP动物模型成功的 实验动物有大鼠,小鼠,豚鼠,仓鼠,裸鼠,犬,猪,猴 等.鼠卡氏肺孢子虫与人卡氏肺孢子虫在形态,致 病性,基因和抗原性等方面具有某些共性,目前国 内多采用Wistar大鼠,国外多采用SD大鼠建立PCP 动物模型. 1.2动物模型建立方法以往采用低蛋白低热量 食物+激素+抗生素建立实验动物模型,但此方 收稿日期:2010—10—28 作者单位:河南科技大学医学院,河南洛阳471003 作者简介:刘润芳(1968一),女,河南偃师人,高级实验师,从事人体 寄生虫学实验教学工作. 法往往使实验动物发生重度肺孢子虫病,导致动物 死亡率较高.国内佟小莺等采用纯系Wistar大 鼠,打破传统的PCP建立方法,将低蛋白食物改为间 断地给予高蛋白食物,用醋酸考的松+盐酸四环素 +高蛋白食物的方法诱发大鼠PCP,从而使PCP动 物模型病死率降低,寿命延长.有学者用口服醋酸 氢化泼尼松成功建立昆明小鼠PCP模型,但耗时较 长,获得虫体较少,阳性率高峰在感染后2月左右出 现.杨芳芳等分别用地塞米松和氢化可的松皮下 注射建立C57小鼠PCP模型,结果表明采用地塞米 松不仅可以获得较高的感染率和存活率,而且缩短 了建立动物模型的时间.倪小毅等用Wistar大鼠 建立PCP动物模型时,采用皮下注射地塞米松2周 后再从气管接种Pc,同时给予四环素预防细菌感染 的方法,既可以缩短发生PCP的时间,又明显减少动 物肺部的二重感染和皮肤局部感染,是建立大鼠 PCP较好的方法. 1.3动物模型的鉴定动物制模后肺孢子虫的感 染,能否在肺组织内检出肺孢子虫包囊是鉴定的关 键.肺组织印片或病理切片常规染色,油镜观察肺 孢子虫包囊,常用染色方法有环六亚甲基四胺银染 色(GMS),吉姆萨染色(Giemsa),甲苯胺蓝O染色 (TBO),免疫荧光染色,肺组织切片HE染色可显示 肺组织病理改变和组织反应.同时可以对病理切片 或者印片染色标本进行包囊计数,或者全肺组织经 酶消化后对包囊计数以确定肺孢子虫的感染程度. 2青蒿素及其衍生物 青蒿素又名黄蒿素,是我国医药工作者从菊科 植物黄花蒿叶中提取分离到的一种具有过氧桥的倍 ? 78?JHenanUnivSciTech(MedSci)March2011Vo1.29No.1 半萜内酯类化合物,在青蒿素的基础上又开发出了 二氢青蒿素,青蒿琥酯,甲蒿醚,蒿乙醚等多种衍生 物,青蒿素类药作用广泛,这些药物具有抗疟,抗血 吸虫,抗弓形虫,抗抗孕,抗纤维化,抗心律失常和肿 瘤细胞毒性等作用J.目前,国内外学者已将青蒿 素衍生物运用于PCP的治疗研究中,对其作用机制, 作用特点和应用研究进行了初步探索. 2.1实验研究陈雅棠等用皮下注射激素+抗菌 素的方法建立Wistar大鼠PCP模型,应用蒿甲醚,双 氢青蒿素,青蒿琥酯治疗大鼠肺孢子虫肺炎,并以存 活率,存活天数,肺质量,肺质量/体质量比值,肺印 片的每视野包囊均数作为疗效考核指标,结果表明, 青蒿素及衍生物对大鼠肺孢子虫肺炎具有治疗作 用?”.倪小毅等接种肺孢子虫于肝干细胞系 (HePg.2)研究青蒿素衍生物对体外培养的卡氏肺孢 子虫的作用,结果表明:双氢青蒿素和青蒿琥酯在一 定浓度时对Pc的抑制作用高于青蒿琥酯,两者对Pc 滋养体的抑制作用高于包囊. 2.2病理变化通过对感染组和青蒿素衍生物治 疗组大鼠肺印片,肺组织病理学,肺泡上皮细胞透射 电镜观察,发现感染组大鼠肺印片Pc包囊较多而治 疗组较少,提示青蒿素衍生物可减少大鼠体内的包 囊;感染组大鼠呈现间质性肺炎而治疗组大鼠肺部 炎症明显减轻,表明青蒿素衍生可减轻大鼠肺部炎 症;大鼠I型上皮细胞炎症明显减轻,肺泡内Pc滋养 体和包囊数目明显减少,残存的Pc滋养体和包囊内 出现大量空泡,膜系结构损伤,线粒体,内质网肿胀, 核膜破裂,表明双氢青蒿素对卡氏肺孢因此青蒿素 衍生物可能诱导Pc的细胞器液化坏死,破坏Pc细 胞的膜结构?].导致上述变化的主要原因可能是 DHA进人大鼠体内后可促进血红素的氧化,使体液 中游离铁和血红素铁的水平升高,从而促使DHA结 构中的过氧桥断裂,产生大量自由基.自由基可能 具有的作用有:促使虫体表膜和核膜过氧化,从而损 伤Pc的膜系结构;促使虫体蛋白烷基化,使其失去 正常的生理功能;抑制虫体内的细胞色素氧化酶,阻 止线粒体的氧化磷酸化,这些因素综合起来可促使 Pc滋养体和包囊变性坏死. 2.3青蒿素衍生物对PCP大鼠免疫状态的影响 有研究表明,大鼠巨噬细胞(alveolarmacrophages, AMs)在清除免疫功能受累宿主Pc时可发挥重要作 用’].大鼠感染PCP后,Pc与AMs相互作用可 刺激AMs分泌IL—B,TNF—等细胞因子和NO. IL—B可以直接抑制Pc,促进AMs分泌TNF一仅和 NO,加重肺部炎症.TNF一可以:?直接杀伤Pc; ?诱导Pc凋亡;?加重组织炎症反应.NO可以:? 和体内的代谢关键酶活性部位Fe—s基团结合而形 成铁一亚硝酰基复合,抑制该酶活性,阻断Pc的能 量合成和DNA复制,从而抑制和杀伤Pc;?还可促 使白细胞黏附于血管内皮细胞,通过过氧化物直接 损伤细胞,扩张血管平滑肌,引起组织水肿,从而加 重组织炎症损伤;?能抑制大鼠脾淋巴细胞增殖,抑 制TH一1分泌IL一2和IFN一?,促进TH一2细胞分 泌IL一4,提示NO是一种免疫抑制分子,可抑制宿 主体内的免疫应答.经青蒿素衍生物二氢青蒿素 (DHA)治疗后,感染组大鼠的血清和巨噬细胞上清 液IL—B,TNF—和NO水平均明显下降.由于 DHA直接杀伤Pc,Pc数目降低可直接减少激活的 AMs的数目;另一方面还可降低宿主针对Pc产生的 免疫应答,减少IL一1,IL一2,IFN一,TNF—等细 胞因子的分泌,使激活的AMs减少.因此AMs分泌 IL一1,TNF,0l,NO减少,组织炎症反应减轻,宿主 体内的免疫应答接近正常状态?. 2.4青蓠素衍生物对Pc大鼠细胞凋亡的影响细 胞凋亡是机体细胞在分化与发育过程中受一系列基 因调控而发生的主动的自发性死亡方式.借助细胞 凋亡,机体可以消除损伤,衰老以及突变的细胞, 从而维持生理平衡,因而细胞凋亡是机体维持自身 稳定的一种基本生理机制.研究表明感染组和 治疗组大鼠脾细胞和肺巨噬细胞凋亡率显着高于正 常对照组,经DHA治疗后大鼠脾细胞和肺巨噬细胞 凋亡率明显低于感染组.所以卡氏肺孢子虫感染引 起大鼠脾细胞和肺巨噬细胞发生凋亡,而双氢青蒿 素治疗后大鼠脾细胞和巨噬细胞凋亡降低.其原因 可能是DHA可杀伤Pc,直接或间接减少激活的脾细 胞和肺巨噬细胞的数目,降低宿主的免疫应答,减少 宿主体内产生IL一1,IL一2,IL一6,IFN一,TNF一 0l,使脾细胞和巨噬细胞表达的凋亡分子降低,从而 减少细胞凋亡数目. 2.5青蒿素衍生物对Pc大鼠基因表达的影响胸 腺嘧啶核苷酸合成酶和二氢叶酸还原酶是k卡氏肺 孢子虫虫体中较重要的酶类,影响DNA的合成,因 此卡氏肺孢子虫体内这两种酶的基因如果经药物作 用后受损可能会影响到其DNA的合成,从而抑制其 河南科技大学(医学版)2011年3月第29卷第1期?79? 增殖.所以卡氏肺孢子虫胸腺嘧啶合成酶基因(TS) 和二氢叶酸还原酶基因(DHFR)是国外研究较多的 基因,卡氏肺孢子虫的DHFR不与任何已知的真核 或原核生物的DHFR同源,因此该引物特异性很 高.采用聚合酶链反应一单链构象多态性 (PCR—SSCP)发现,在青蒿素衍生物作用于卡氏肺 孢子虫的体外实验中,经青蒿素衍生物作用后,卡 氏肺孢子虫的TS,DHFR基因有明显减少,尤其是 DHFR基因减少幅度更大,这可能是药物使虫体死 亡或抑制虫体生长.而Ts基因的扩增产物在双氢 青蒿素衍生物组则有一条带的电泳位置发生了改 变,提示卡氏肺孢子虫的Ts基因在青蒿素衍生物 的作用下发生了变异,但青蒿素衍生物对Ts基因 的作用是否会真正影响到基因的表达,从而影响胸 腺嘧啶核苷酸合成酶的量和活性还需进一步 研究. 3白果内酯对PCP大鼠的作用 白果内酯为银杏叶中的有效活性内酯成分,属 倍半萜类化合物.研究发现PCP大鼠经白果内酯治 疗后肺印片中卡氏肺孢子虫(Pc)包囊数显着减少, 肺部炎症明显吸收.透射电镜观察I型肺泡上皮细 胞水肿明显减轻,肺孢子虫滋养体大量空泡形成,细 胞器肿胀破坏,髓样结构形成,胞膜破坏和胞质内出 现一些电子密度较高的颗粒.提示白果内酯可杀死 卡氏肺孢子虫,经白果内酯治疗后肺部炎症减轻,白 果内酯的作用部位可能在卡氏肺孢子虫的膜系 结构引. 4大蒜素对PCP大鼠的作用 大蒜素是百合科多年生宿根草本植物大蒜提取 物,主要有效成分为三硫二丙烯(Tfisulfide.Di一2一 propny1),大蒜素对多种致病菌和寄生虫(阿米巴原 虫,阴道毛滴虫,隐孢子虫,弓形虫)都有明显的抑 制或杀灭作用,且长期使用无毒副作用.将大蒜素 试用于大鼠卡氏肺孢子虫肺炎的预防和治疗发现: ?大鼠的食量,毛发,呼吸等一般情况明显改善;? 大蒜素治疗组大鼠肺脏肿胀减轻,结节样病变减少, 光镜和电镜观察,肺组织炎性病变较轻,肺泡间隔变 薄,肺泡腔内炎性渗出物减少或消失,表明大蒜素可 减轻大鼠肺部炎症;?电镜观察到的结果显示,经大 蒜素治疗后大鼠肺组织超薄切片中包囊,滋养体数 量明显低于未用药治疗的PCP模型组,且包囊内空 泡形成,甚至整个包囊空化,内部结构消失,说明大 蒜素对大鼠卡氏肺孢子虫有一定的杀虫作;?髓样 结构形成.髓样结构的形成是由于各种膜性结构如 细胞膜,内质网,线粒体,高尔基体,核膜等,在受到 损伤因素作用后均可在膜破损附近出现的嗜锇性很 强的髓样结构.提示大蒜素可能作用于卡氏肺孢子 虫的膜系结构.另据文献报道,大蒜素具有明显增 强小鼠腹腔巨噬细胞吞噬作用,促进T淋巴细晦转 化及增强NK细胞活性的功能.而现已证实导致卡 氏肺孢子虫感染和发病的重要原因是宿主免疫功能 低下,特别是CDT细胞减少和功能下降引起. 因此,大蒜索抗卡氏肺孢子虫感染,是否与机体免疫 功能的改善有一定的关系也值得进一步研究. 5黄芪对PCP大鼠的作用 有实验研究表明,建立PCP模型的大鼠在停用 免制剂后,PEP有自愈的倾向,这说明了提高机体免 是治疗PCP的根本环节.现代药理学研究表明,黄 芪具有明显的抗缺氧,抗镇痛和调节免疫的功能. 中药黄芪具有广泛的药性,而且无明显毒性反应. 黄芪注射液是从黄芪中提取的水溶液,可明显提高T 细胞增殖能力,促使巨噬细胞活化.黄芪是良好的 生物反应调节剂,有效成分F2和黄芪多糖对体液免 疫,细胞免疫有明显的调节作用,可促进淋巴细胞转 化率.黄芪注射液对特异性免疫,体液免疫,细胞免 疫均有明显增强作用.研究表明黄芪注射液高 剂量注射组PCP大鼠的肺组织印片包囊数较治疗前 明显减少,肺组织炎症反应较轻,所以中药黄芪注射 液对肺孢子虫有明显的抑制作用,有望用于PCP的 治疗. 6鸦胆子和补骨脂对PCP大鼠的作用 中药鸦胆子来源为苦木科植物鸦胆子的果实, 对阿米巴原虫,草履虫,疟原虫等均有抑杀虫体作 用,并且对肿瘤防治有一定作用;鸦胆子还能提高病 人干扰素水平,降低体内脂质过氧化反应,具有增强 机体免疫力和生物反应调节作用.补骨脂是豆科植 物补骨脂的干燥成熟果实,现代药理学研究证实,补 骨脂有升白细胞和抗癌的作用,为目前常用的抗癌 扶正药,而且具有抗菌,抗病毒的作用,作为调节细 胞和体液免疫应答水平的重要物质,可提高机体免 疫力.将鸦胆子和补骨脂用于PCP大鼠的治疗 发现:治疗组大鼠体重明显回升;治疗组大鼠肺组织 包囊明减少或消失;血液CDT,CDT细胞,IFN 一 水平升高;肺组织炎症损害减轻.因此中药鸦 ? 80?JHenanUnivSciTech(MedSci)March2011Vo1.29No.1 胆子和补骨脂脂合剂有明显的抑杀虫体效果和调节 PeP病鼠免疫应答的作用,其机制还有待于进一步 深入探讨. 7其他中药对PCP大鼠的作用 有研究将保元汤加减用于PCP大鼠的治疗发 现,保元汤加减煎剂可减少实验大鼠体内的Pc数 目,降低大鼠的死亡率,提高卡氏肺孢子虫肺炎模型 大鼠的机体免疫功能,可作为防治卡氏肺孢虫子肺 炎的药物.将中药苦参合剂用于PCP大鼠的治疗发 现,苦参合剂可增强大鼠的免疫力,其机制有待 研究. 参考文献: [1]PhairJP,MunozaA,DetelsR,eta1.Theriskofpneumocystis carinipneumonia,PCPamongmanwithinfectedimmunodefi— ciencyvirustytype[J].NEngl,JMed,1990,332:161—165. 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