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蕨麻提取物的体外抗HIV-1活性及毒性研究



全 文 :·论著·
蕨麻提取物的体外抗HIV-1活性及毒性研究
刘铁军1,黄洋2,徐维四2,孙坚萍3,刘玉磊2,李灵芝1,4,马丽英2
(1.武警后勤学院药物化学教研室,天津 300162;2.中国疾病预防控制中心 性病艾滋病中心病毒免疫室,北京 102206;
3.中国医学科学院病原生物研究所,北京 100730;4.天津市职业与环境危害生物标志物重点实验室,天津 300162)
摘要:目的 研究蕨麻提取物的抗艾滋病病毒Ⅰ型(HIV-1)活性及毒性。方法 用 HIV-1实验室适应株
SF33、临床分离株XJDC257和020100968、假病毒颗粒9-14,18-36,74-2和Z20-11分别感染TZM-bl、MT-4,利用基
于TZM-bl细胞的荧光素酶检测体系和基于 MT-4细胞的P24抗原检测方法,观察蕨麻提取物抑制 HIV-1病毒复
制的活性;用不同稀释度的蕨麻提取物与TZM-bl.MT-4.PBMCs共培养,使用Cel Counting Kit-8检测活细胞的
数量,观察蕨麻提取物对相应细胞的毒性作用。结果 利用 MT-4细胞和TZM-bl细胞测得蕨麻提取物对SF33的
半数抑制浓度(IC50)及选择性指数(SI)分别为6.2μg/mL,26.4和4.7μg/mL,73.5。蕨麻提取物对 HIV-1临床分
离株XJDC257和020100968的IC50和治疗指数(TI)分别为2.1μg/mL,70.6和1.9μg/mL,77.6;对 HIV-1假病
毒颗粒9-14、18-36、74-2和Z20-11的IC50分别为1.8μg/mL、1.0μg/mL、3.4μg/mL和3.5μg/mL,TI分别
为81.9、147.5、43.4和42.1。结论 蕨麻提取物在体外具有一定的抑制 HIV-1复制活性。
关键词:蕨麻提取物;抗艾滋病病毒Ⅰ型活性;毒性复制
中图分类号:R 512.91;R 28  文献标志码:A  文章编号:1672-5662(2012)04-0214-04
Study on the anti-HIV-1activity and toxicity of the potentilla anserine L.extract LIU Tie-jun,HUANG Yang,
XU Wei-si,et al.(Logistics University of Chinese People’s Armed Police Forces,Tianjin300162,China)
Abstract:Objective To study the anti-HIV-1activity and toxicity of the potentilla anserine L.extract.Meth-
ods TZM-bl and MT-4cel lines were infected with HIV-1laboratory-adapted strain(SF33),two HIV-1clinical i-
solates(XJDC257,020100968)and four HIV-1pseudotype viruses(9-14,18-36,74-2and Z20-11).The activity of in-
hibiting replication of HIV-1was observed respectively by using Luciferase assay system based on TZM-bl cel line
and P24antigen expression detection based on MT-4cel line..The TZM-bl,MT-4and PBMCs were co-cultured
with potentilla anserine L.extract of different concentrations,then CCK-8kit was used to detect the number of the
living cels for evaluating the cytotoxicity of the extract.Results The IC50and SI of the potentill anserine L.ex-
tract against SF33was 6.2μg/mL,26.4by using MT-4cel line and 4.7μg/mL,73.5by using TZM-bl cel line.
The IC50and TI of the extract against HIV-1clinical isolates XJDC257and 020100968was 2.1μg/mL,70.6and
1.9μg/mL,77.6,respectively.The IC50of the extract against the HIV-1pseudotype viruses 9-14,18-36,74-2and
Z20-11was 1.8μg/mL,1.0μg/mL,3.4μg/mL and 3.5μg/mL,respectively and therapeutic index(TI)was 81.9,
147.5,43.4and 42.1,respectively.Conclusion:The potentilla anserine L.extract could inhibit the replication of
HIV-1 in vitro.
Key words:Potentill anserine L.extract;Anti HIV-1activity;Toxictiy;Replication
收稿日期:2011-11-15;修回日期:2011-12-30
基金项目:国家自然科学基金项目(No.30672774,81073152),天
津市重点项目(10JCZDJC21100)
Supported by Natural Science Foundation of China(No.30672774
No.81073152)and the Great Program of Science Foundation of Tian-
jin(10JCZDJC21100).
作者简介:刘铁军(1986-),男,吉林省九台市人,硕士在读。
通讯作者:李灵芝,教授,博士生导师。Email:lzhx@yahoo.cn;马
丽英,研究员,博士生导师。Email:liyingma5566@chinaaids.cn
  自2003年我国开展大规模艾滋病(Acquired  Immuodeficiency Syndrome,AIDS)病人免费抗病毒
治疗后,AIDS的发病率和死亡率大大降低[1]。但由
于目前临床使用的抗艾滋病病毒(Human immunod-
eficiency virus,HIV)药物引起的不良反应以及耐药
毒株的迅速产生,使得许多抗 HIV药物应用受到限
制[2-3]。迄今,被美国食品和药品管理局(FDA)批准
的31种抗艾滋病药物中,我国已批准进口的只有7
种,而进口药品价格昂贵,使得临床应用受限。因此
寻找安全有效的抗 HIV药物,仍然是当前我国艾滋
病治疗中面临的机遇与挑战。
我国临床已经采用中草药辅助艾滋病治疗,但疗
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效尚须通过大量严密的实验来证实[4]。蕨麻为蔷薇
科委陵菜属植物鹅绒委陵菜(Potentilla anserine
L.)的地下块根,广泛分布于我国高原高寒地区,为
藏民常用的保健食品。研究[5]发现,蕨麻的水提液、
醇提液、蕨麻多糖均能增强机体免疫功能,蕨麻总皂
苷有显著的抗乙肝病毒活性[6],还具有抗氧化、抗缺
氧及抗心肌缺血损伤的作用[7-8]。但迄今尚未见关
于蕨麻抗 HIV活性的报道。文章通过体外实验研究
了蕨麻提取物对 HIV-1实验室适应株、临床分离株
及假病毒的抑制作用,为开发具有我国自主产权的抗
艾滋病药物提供可能。
1 材料与方法
1.1 蕨麻来源及提取物制备 蕨麻购自青海玉树,
粉碎后以70%乙醇回流提取,减压浓缩后以热水分
散,石油醚萃取脱脂。水层过滤得澄清液,以D-101
大孔树脂,先以3倍量的水洗,然后以3倍量30%乙
醇洗脱,收集30%乙醇洗脱液,减压浓缩,冷冻干燥
即得棕色粉末。
1.2 细胞与毒株 TZM-bl细胞来源于 Hela细胞
系,稳定表达 HIV-1感染细胞受体CD4 和辅助受体
CXCR4、CCR5,携带有 HIV长末端重复系列(Long-
teriminal repeat,LTR)启动的荧光素酶(Luc)和E-
.coliβ-半乳糖苷酶(β-gal)基因。培养条件:10%胎
牛血清(FBS,GIBCO公司)、100U/mL青霉素、100
mg/mL链霉素、1%L-谷氨酰胺的DMEM(Hyclone
公司)。MT-4细胞是人嗜 T 淋巴细胞病毒Ⅰ型
(Human T-cel lymthotropic virus typeⅠ,HTLV-
1)基因转化的人T淋巴细胞,被 HIV-1感染后表达
P24抗原。培养条件:10%胎牛血清(FBS,GIBCO公
司)、100U/mL青霉素、100mg/mL链霉素、1%L-谷
氨酰胺的RPMI1640(Hyclone公司)。SF33毒株为
实验室 HIV适应株,同时利用辅助受体CXCR4与
CCR5感染靶细胞。TZM-b、MT-4、SF33均由美国
国家卫生研究院(NIH)AIDS Research and Refer-
ence Reagents Program惠赠。两株临床分离病毒株
XJDC257和020100968分别为 HIV-1CRF_07和B′
亚型病毒[9]。
1.3 HIV-1病毒的制备和滴定 HIV-1感染经植物
血凝素(PHA 5μg/mL,Sigma,USA)刺激的正常外
周血 单 个 核 淋 巴 细 胞 (Human periphera blood
mononuclear cels,PBMCs)2h后,培养7d。检测培
养上清液中的 HIV P24,当P24的浓度大于2ng/
mL时,收集病毒并冻存于液氮中备用。将病毒分别
感染 TZM-bl、MT-4及PBMC细胞,分别检测并计
算50%细胞的感染培养剂量(Median infective dose
of cel culture,CCID50)。
1.4 蕨麻提取物体外细胞毒性试验[10] 蕨麻提取
物在体外对TZM-bl、MT-4及PBMC的毒性试验采
用XTT显色后,通过比色法测吸光度。将细胞以5
×104/孔的浓度加入96孔培养板中,每孔100μL,同
时加入100μL经梯度稀释的蕨麻提取物,37℃条件
下分别培养4d后离心,弃上清,洗去带有蕨麻提取
物的培养基,加入25μL的CCK-8试剂,37℃孵育4
h,通过酶标仪读取450nm处的吸光度,用软件cal-
cusyn计算引起50%细胞毒性的浓度(50%cytotox-
icity concentration,CC50)和90%细胞毒性的浓度
(90%cytotoxicity concentration,CC90)。
1.5 基于TZM-bl的病毒抑制实验[11]  将TZM-bl
细胞接种到96孔平板(1×104/孔)培养,24h后弃上
清,加入200CCID50/孔病毒,并以20μg/mL、10μg/
mL、5μg/mL、2.5μg/mL、1.25μg/mL、0.625μg/mL
浓度加入蕨麻提取物,同时设立细胞对照(不加病毒
和药物)与病毒对照(加病毒不加药物),在5%CO2
37℃孵育48h后,检测TZM-bl细胞中的荧光强度,
采用Reed-Meuech法计算50%病毒被抑制时的提取
物浓度(50%inhibitory concentration,IC50)和90%
病毒被抑制时的提取物浓度(90%inhibitory con-
centration,IC90)。
1.6 基于MT4细胞的病毒抑制试验 96孔板中加
入100μL/孔的增殖期 MT-4(2×10
5/mL),并加入
100CCID50/孔 HIV-1病毒,然后以20μg/mL、10μg/
mL、5μg/mL、2.5μg/mL、1.25μg/mL、0.625μg/mL
浓度加入蕨麻提取物。5%CO237℃孵育,第4天收
集100μL上清液,用 HIV-1P24抗原检测试剂盒
(Vironostika HIV-1 Microelisa system)检测 HIV
P24抗原[10]。采用Reed-Meuech法计算IC50。CC50
与IC50的比值即为选择性指数(Selective index,SI)
2 结果
2.1 蕨麻提取物对细胞的毒性作用 蕨麻提取物对
TZM-bl、MT-4两种细胞系和人外周血单核细胞的
CC50分别为345.4μg/mL、163.4μg/mL 和92.5
μg/mL,CC90分别为549.4μg/mL、287.0μg/mL和
179.2μg/mL。
2.2 蕨麻提取物对 HIV-1的抑制作用 蕨麻提取
物对实验室适应株SF33感染 MT-4和TZM-bl细胞
的IC50分别为6.2μg/mL和4.7μg/mL,IC90分别为
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16.9μg/mL 和 16.6μg/mL,SI分别为 26.4 和
73.5。
由表 1 可 见,蕨 麻 提 取 物 对 临 床 分 离 株
XJDC257和020100968复制具有抑制作用,IC50分别
为2.1μg/mL和1.9μg/mL,治疗指数(Therapeutic
index,TI)分别为70.6和77.6。对4株env区来源
于CRF07_BC、B'和CRF01_AE的三种我国主要流行
亚型 HIV-1毒株的假病毒颗粒也具有一定的抑制作
用,IC50值在1.0~3.5μg/mL之间。
表1 蕨麻提取物对临床分离病毒和假病毒
的抑制作用
Table 1 The inhibiting effects of potentila anserine
L.on the HIV-1clinical isolates and the HIV-1
pseudotype viruses
临床病毒/假病毒
HIV-1clinical isolates
/pseudotype virus
亚型
subtype
IC50
(μg/mL)
TI
临床分离株XJDC257
HIV-1clinical isolates XJDC257
B’/C  2.1  70.6
临床分离株020100968
HIV-1clinical isolates 020100968
B’ 1.9  77.6
9-14假病毒
9-14HIV-1pseudotype virus
B'/C  1.8  81.9
188-36假病毒
188-36HIV-1pseudotype virus
AE  1.0  147.5
74-2假病毒
74-2HIV-1pseudotype virus
B'/C  3.4  43.4
Z20-11假病毒
Z20-11HIV-1pseudotype virus
B' 3.5  42.1
3 讨论
TZM-bl细胞来源于 Hela细胞系,稳定表达
HIV-1感染细胞受体 CD4 和辅助受体 CXCR4、
CCR5。TZM-bl细胞作为指示细胞携带有 HIV
LTR启动的荧光素酶(Luc)和E.coliβ-半乳糖苷酶
(β-gal)基因。细胞一旦被 HIV或SIV感染,Tat蛋
白表达转录激活,启动报告基因活化表达,即可通过
荧光素酶的表达情况表现病毒的感染情况,原代病毒
和假病毒均可感染。MT-4细胞是 HTLV-1基因转
化的人T淋巴细胞,被HIV-1感染后表达P24抗原,
非常适合进行抗病毒药物的细胞毒性检测。本研究
利用TZM-bl、MT-4和PBMCs等三种细胞测试了蕨
麻提取物对 HIV病毒实验适应株(SF33)感染细胞
的抑制作用和对细胞的毒性作用,结果表明:蕨麻提
取物的细胞毒性按TZM-bl、MT4、PBMCs的顺序依
次增大,推测原因可能有两个:其一可能是由于PB-
MCs不具有增殖能力,而 TZM-bl和 MT4为细胞
系,均具有增殖能力;其二,TZM-bl为贴壁生长细
胞,在实验中细胞预先培养过夜可能增加了其对蕨麻
提取物的适应能力。从实验结果可知,两种方法均显
示蕨麻提取物对 HIV实验室适应株有抑制作用,表
明其具有一定的抗 HIV活性。HIV具有高变异性,
在我国流行的主要 HIV毒株是 HIVCRF-1_07BC、
B′和CRF01_AE亚型。本实验所用的4种假病毒颗
粒env区均来源于CRF07_BC、CRF07_B′和CRF01_
AE,结果表明蕨麻提取物对假病毒和临床分离株均
具有抑制作用,其IC50为1~3.4μg/mL,说明蕨麻提
取物对于我国主要流行 HIV亚型的复制均有抑制作
用。
本实验室前期对蕨麻提取物进行了化学研究,证
实提取物中含有β-谷甾醇、熊果酸、蔷薇酸、委陵菜
酸、野蔷薇苷、刺梨苷及多酚类等。有研究[12]报道,
齐墩果酸抗 HIV的IC50为1.7μg/mL,TI为12.8;
其在10μmol/L时对 HIV蛋白酶的抑制率为43%,
在80μmol/L时对HIV蛋白酶的抑制率为90%
[13]。
田英等[14]证实,熊果酸能抑制 HIV蛋白酶,其IC50
为8μmol/L。Park JC等
[15]从蔷薇科植物玫瑰根部
分离得到的野蔷薇苷,在100μmol/L时对 HIV-1蛋
白酶的抑制率为53%,委陵菜酸对 HIV蛋白酶具有
很微弱的抑制作用,在100μmol/L时对 HIV蛋白酶
的抑制率为2.3%。从文献报道可以看出,已报道的
蕨麻中具有抗 HIV活性成分作用靶点多为 HIV蛋
白酶。按照 HIV-1的生命周期,蛋白酶作用于病毒
的成熟过程,将翻译产物水解为具有活性的结构蛋白
和功能蛋白,此过程发生在病毒整合到宿主细胞之
后,因此通过检测P24蛋白可反映蛋白酶抑制剂的
作用效果。但本实验中TZM-bl细胞的报告基因在
病毒进入细胞反转录后即可被 HIV的tat蛋白激
活,从而产生可检测的绿色荧光,在病毒包装成熟阶
段,TZM-bl细胞的报告基因已被激活。因此TZM-
bl细胞并不适用于蛋白酶抑制剂抗 HIV-1活性检
测。但本研究结果表明,蕨麻提取物在基于TZM-bl
细胞的实验中仍显示出抑制 HIV-1的活性,且其活
性不低于基于 MT-4细胞的实验结果。提示本蕨麻
提取物并不仅仅作用于蛋白酶,有可能作用于病毒整
合到宿主细胞之前的环节。同时也提示上述提到的
几种化合物可能并非蕨麻中具有抗 HIV-1活性的唯
一成分。蕨麻中是否还含有其他未被发现的抗
HIV-1活性成分,尚需进一步研究确定。
蕨麻在对 HIV-1有抑制作用的同时对免疫系统
也有增强作用。提示其可能具有进一步研究开发抗
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HIV-1药物的价值,同时也提示AIDS病人常食用蕨
麻可能有益于AIDS的治疗。
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