全 文 :书第34卷第4期
2015年8月
中 国 海 洋 药 物
CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS
Vol.34 No.4
August,2015
琼枝麒麟菜多糖抗单纯疱疹病毒2型
活性研究△
*
邹沐平#1,2,董栋#1,3,王怀玲1,刘秋英1,蒲含林2,王一飞1,3*
(1.暨南大学,生命科学技术学院,生物医药研究开发基地;广东 广州510632;
2.暨南大学,生命科学技术学院,生物工程研究所;广东 广州510632;
3.广州暨南生物医药开发研究基地有限公司;广东 广州510632)
摘 要:目的 探讨琼枝麒麟菜多糖(EGP)抗单纯疱疹病毒2型(HSV-2)的活性及其作用机制。方法 联合采
用观察细胞病变效应(CPE)法和 MTT法评价EGP对Vero细胞的毒性。空斑减数实验检测EGP对 HSV-2
的综合抗病毒活性、直接灭活作用、吸附及进入细胞过程的抑制作用、和感染后的治疗作用。Real-time PCR
(RT-PCR)检测EGP对HSV-2基因表达及其DNA复制的影响。结果EGP浓度低于125μg/mL对Vero细
胞无毒性。EGP具有较强的综合抗病毒活性,在实验所用最低浓度(1.95μg/mL)下,EGP可达到80%的
HSV-2病毒抑制率。EGP对 HSV-2具有很强的直接灭活和抑制吸附作用,治疗作用相对较弱。同时,EGP
可以下调 HSV-2早期基因UL52和晚期基因UL27的表达,但是对病毒的DNA复制过程无影响。结论 麒
麟菜多糖具有显著的抗 HSV-2感染活性,主要通过干扰病毒对细胞的粘附、侵入而发挥作用。
关键词:琼枝麒麟菜多糖;HSV-2;抗病毒
中图分类号:R965 文献标志码:A 文章编号:1002-3461(2015)04-013-06
Study on the anti-herpes simplex virus activity of Eucheuma
gelatinae polysaccharide
ZOU Mu-ping#1,2,DONG Dong#1,3,WANG Huai-ling1,LIU Qiu-ying1,PU Han-lin2,WANG Yi-fei 1,3*
(1.Guangzhou Ji'nan Biomedicine Research and Development Center,Guangzhou510632,China;
2.Guangzhou Ji'nan Bioengineering Institute,Guangzhou510632,China;
3.Guangzhou(Ji'nan)Biomedicine Research and Development Center Co.Ltd,Guangzhou510632,China)
Abstract:Objective To determine the activity of Eucheuma gelatinae polysaccharide(EGP)on the repli-
cation of herpes simplex virus type 2(HSV-2).Methods The maximum tolerance concentration of EGP
to Vero was screened by cytopathic effect(CPE)method and MTT method.The antiviral effects of
EGP were verified by plaque reduction assay via described protocols,such as direct inactivation,ad-
sorption and penetration inhibition and virucidal effect.The viral gene expression was also monitored by
real-time PCR(RT-PCR).Results No toxic effect was observed,when the concentration of EGP kept
lower than 125μg/mL in Vero cels.EGP inhibited 80%of HSV-2at 1.95μg/mL,which was the low-
est concentration of EGP used in this experiment.EGP prevented early HSV-2infection through direct-
ly inactivation and impairment of virus attachment.But EGP couldn’t prevent viral penetration.RT-
△基金项目:广东省海洋渔业科技推广专项科技攻关与研发项目(A201301C06)资助
作者简介:邹沐平(1990-),女,硕士研究生;#共同第一作者:董栋(1983-),女,博士后。
*通讯作者:王一飞,男,教授。研究方向:生物医药。E-mail:twangyf@jnu.edu.cn,Tel:+86-020-85223426
收稿日期:2014-12-24
DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2015.04.003
14 中 国 海 洋 药 物 34卷
PCR demonstrated that EGP also inhibited the RNA synthesis of HSV-2early gene and late gene,but
EGP didn't cause any change in viral replication.Conclusion EGP showed high anti-HSV activity but
low toxicity which represented that it could be a potential viral inhibitor.
Key words:Eucheuma gelationae polysaccharide;HSV-2;antiviral
麒麟菜属于红藻门(Rhodophyta),杉藻目
(Gigaytinales),红翎菜科(Solinaceae),麒麟菜属
(Eucheuma),为热带和亚热带海藻[1]。其中琼枝
麒麟菜在中国海南岛有大规模的人工培养,来源
十分丰富。研究表明麒麟菜多糖具有多种生理活
性,如琼枝麒麟菜对受辐射损伤的小鼠腹腔巨噬
细胞具有一定的保护作用[2],能够减少衰老模型
小鼠的自由基[3],硒化麒麟菜多糖能够促进肿瘤
细胞凋亡[4]等。也有文献报道麒麟菜多糖具有抗
疱疹病毒、科萨奇病毒等活性[1],但具体作用机理
尚未明确。本文通过经典的MTT法、空斑减数实
验[5]和 Real-time PCR[6]研究了琼枝麒麟菜多糖
(EGP)对单纯疱疹病毒2型的抗病毒活性,同时
初步研究了EGP的潜在抗 HSV-2作用机制,为
EGP的进一步开发奠定了一定的理论基础。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 病毒和细胞
单纯疱疹2型(HSV-2)及非洲绿猴肾细胞
(Vero)(ATCC CCLS1)由本实验室保存。
1.1.2 试剂与器材
胎牛血清,杭州四季青生物材料工程有限公
司;二甲基亚砜,广州化学试剂厂;DMEM 培养
基,Gibco公司;培养箱,日本SANYO公司;96孔
培养板,美国CORNING公司;倒置显微镜,德国
Leica公司;超净工作台,苏州净化设备公司。
1.2 实验方法
1.2.1 病毒毒力测定[7]
接种密度为1.5×105/mL的Vero细胞于96
孔细胞培养板,在恒温培养箱中培养16~20h,
待细胞生长成单层后,吸弃培养基,用PBS洗涤3
次,加入用维持液按10倍递减稀释的病毒毒液
100μL/孔,每个浓度设8个复孔,同时设正常细
胞对照。37℃,5% CO2温箱中培养3d,在倒置
显微镜下观察并记录细胞形态变化(CPE),细胞
无病变为-,病变0~25%为+,病变25%~50%
为++,病变50%~75%为+++,病变75%~
100%为++++。根据观察结果用Krber公式
计算 TCID50。
1.2.2 细胞毒性实验
测定EGP对 Vero细胞的细胞毒性,计算最
大无毒剂量(CC0)及半数有毒剂量(CC50)。细胞
培养和铺板方法如1.2.1。待细胞长成单层后,吸
弃培养液,分别加入用维持液倍比稀释成不同浓
度的药液,每孔100μL,各设6个复孔,同时设正
常细胞对照,其间置倒置显微镜下观察,采用
MTT法测出药物的最大无毒剂量CC0及半数有
毒剂量CC50。
1.2.3 EGP的抗 HSV-2活性实验
采用空斑法对EGP抗 HSV-2的综合活性进
行测定,计算半数抑制浓度(IC50)[9]。将培养至对
数生长期的Vero细胞用DMEM生长液调至密度
为1.5×105/mL,加入24孔板中,每孔0.5mL。
在恒温培养箱中培养16~20h,待细胞生长成单
层后,吸弃培养基,用PBS洗涤1次,将病毒稀释
液(1×TCID50)与不同浓度药物稀释液各100μL
(起始浓度为125μg/mL)加入孔中,一共设6个
浓度,每个药物设3个复孔,同时设正常细胞组和
病毒对照组,37 ℃、5%CO2培养,期间每隔
15min轻轻摇晃培养板使病毒吸附均匀,2h后吸
弃病毒液,随后加入含相应药物浓度的覆盖液(维
持液+0.5%羧甲基纤维素)500μL孔,于37℃、
5%CO2条件下培养72h,吸弃覆盖液,10%甲醛
固定10min,1%结晶紫染色15min,冲洗干净平
板,晾干;统计空斑数,计算空斑抑制率。以药物
浓度为横坐标,以空斑抑制率为纵坐标作图,根据
空斑抑制率结果做出病毒对药物的敏感性曲线,
计算药物的半数抑制浓度(IC50)。空斑抑制率=
(病毒对照组空斑数-药物处理组空斑数)/病毒
对照组空斑数×100%[10]。
1.2.4 EGP对 HSV-2的直接灭活实验
细胞培养与铺板方法同1.2.3。将倍比稀释
的EGP溶液(起始浓度为125μg/mL)与病毒稀
释液(1×TCID50)混合后在37℃孵育2h。待Ve-
ro细胞在24孔板中长成单层,吸弃培养液,用
3期 邹沐平,等:琼枝麒麟菜多糖抗单纯疱疹病毒2型活性研究 15
PBS洗1次,每孔加入混合液200μL,一共设6个
浓度,每个浓度设3个复孔,同时设正常细胞组和
病毒对照组,37℃、5% CO2培养2h,吸弃病毒
液,随后加入覆盖液(维持液+0.5%羧甲基纤维
素)500μL/孔,于37℃、5% CO2条件下培养72
h,吸弃覆盖液,10%甲醛固定10min,1%结晶紫
染色15min,冲洗干净平板,晾干;统计空斑数,计
算空斑抑制率,方法同1.2.3[10]。
1.2.5 EGP对 HSV-2感染后的治疗作用
细胞培养与铺板方法同1.2.3。待Vero细胞
在24孔板中长成单层,吸弃培养液,用PBS洗1
次,每孔加入100μL病毒稀释液(1×TCID50),
37℃、5%CO2孵育2h,吸弃病毒液,随后加入含
相应药物浓度的覆盖液(维持液+0.5%羧甲基纤
维素)500μL/孔,于37℃、5% CO2条件下培养
72h,吸弃覆盖液,10%甲醛固定10min,1%结晶
紫染色15min,冲洗干净平板,晾干;统计空斑数,
计算空斑抑制率,方法同1.2.3[10]。
1.2.6 EGP对 HSV-2吸附过程的抑制作用
细胞培养与铺板方法同1.2.3。待Vero细胞
在24孔板中长成单层,将培养板放在4℃预冷
1h,吸弃培养液,用4℃预冷的PBS洗1次,加入
病毒稀释液(1×TCID50)与倍比稀释的药物稀释
液各100μL(起始浓度为125μg/mL),一共设6
个浓度,每个浓度设3个复孔,同时设正常细胞组
和病毒对照组,4℃孵育2h,吸弃病毒液,用预冷
PBS洗1次,随后加入含相应药物浓度的覆盖液
(维持液+0.5%羧甲基纤维素)500μL/孔,于
37℃、5% CO2条件下培养72h,吸弃覆盖液,
10%甲醛固定10min,1%结晶紫染色15min,冲
洗干净平板,晾干;统计空斑数,计算空斑抑制率,
方法同1.2.3[10]。
1.2.7 EGP对 HSV-2进入细胞过程的抑制作用
细胞培养与铺板方法同1.2.3。待Vero细胞
在24孔板中长成单层,将培养板放在4℃预冷
1h,吸弃培养液,用4℃预冷的PBS洗1次,加入
病毒稀释液(1×TCID50)与倍比稀释的药物稀释
液各100μL(起始浓度为125μg/mL),一共设6
个浓度,每个药物设3个复孔,同时设正常细胞组
和病毒对照组,4℃孵育2h,吸弃病毒液,用预冷
PBS洗1次,加入倍比稀释的药物稀释液100μL
(起始浓度为125μg/mL),一共设6个浓度,每个
浓度设3个复孔,同时设正常细胞组和病毒对照
组,37℃、5%CO2孵育10min,加入pH=3.0的
PBS 200μL孵育1min以灭活未吸附的病毒;加
入pH=11的PBS 200μL孵育1min以中和pH
=3.0的 PBS;吸弃 PBS缓冲液,加入覆盖液
500μL/孔;随后置于37℃、5% CO2培养箱培养
72h后,吸弃覆盖液,用 10 %甲醛固定细胞
15min,1%结晶紫染色15min,冲洗干净平板,晾
干;统计空斑数,计算空斑抑制率,方法同1.2.3[10]。
1.2.8 EGP对 HSV-2RNA合成的影响
将培养至对数生长期的Vero细胞用DMEM
生长液调至密度为1.5×105/mL,加入12孔板
中,每孔1mL。在恒温培养箱中培养16~20h,
待细胞生长成单层后,吸弃培养基,用PBS洗涤1
次,加入 HSV-2(100×TCID50)病毒稀释液,于
37℃孵育2h。后吸弃病毒液,用PBS洗1次,加
入含EGP(62.5μg/mL)或阿昔洛韦(7.81μg·
mL-1)的维持液,同时做未加药对照组。在37℃、
5%CO2培养箱中培养3,6,9h,后用Trizol试剂
(invitrogen)提取总RNA,测定RNA浓度,取500
ng RNA分子用PrimeScript RT(TAKARA)反转
录试剂盒进行反转录得到cDNA。用SsoFast TM
EvaGreen?Supermix试剂盒(Bio-Rad)进行Real-
time PCR测定cDNA中即刻早期基因(3h.p.i
UL54),早期基因(6h.p.i UL52)和晚期基因
(9h.p.i UL27)的相对表达量,实验过程参照试
剂盒说明书进行,每个反应体系为10μL,包括
2μL cDNA,2μL Taq酶,上下游引物各2μL以
及2μL三蒸水。反应条件为:95℃5min;95℃
30s,55℃30s,72℃1min;72℃10min(第2~
5步循环30次)。所用PCR引物如下:UL54(F:
5′-TGG CGG ACA TTA AGG ACA TTG-3′R:
5′-TGG CCG TCA ACT CGC AGA-3′);UL52
(F:5′-GAC CGA CGG GTG CGT TAT T-3′R:
5′-GAA GGA GTC GCC ATT TAG CC-3′);
UL27(F:5′-GCC TTC TTC GCC TTT CGC-3′
R:5′-CGC TCG TGC CCT TCT TCT T-3′)[6]。
1.2.9 EGP对 HSV-2DNA拷贝数的影响
细胞培养、铺板、病毒感染及药物处理过程同
1.2.8。病毒感染20h后用 NUIQ-1柱式病毒
DNA抽提试剂盒(生工生物)提取病毒基因组。
实验过程参照试剂盒说明书进行。用SsoFast TM
EvaGreen?Supermix试剂盒(Bio-Rad)进行Real-
time PCR检测所提病毒基因组中即刻早期基因
16 中 国 海 洋 药 物 34卷
UL47的相对含量,从而间接反映起始病毒DNA
模板的量。进行Real-time PCR反应过程中,每个
反应体系为10μL,包括2μL DNA,2μL Taq酶,
上下游引物各2μL以及2μL三蒸水。反应条件
为:95℃5min;95℃30s,55℃30s,72℃1min;
72℃10min(第2~5步循环30次)。所用PCR引
物如下:UL47(F:5’-GACGTA CGC GAT GAG
ATC AA -3’,R:5’-GTT ACC GGA TTA CGG
GGA CT-3’)[6]。
2 结果
2.1 病毒滴度测定
通过倒置显微镜观察细胞病变情况,Reed-
muench方法计算 HSV-2的TCID50为10-5.5。
2.2 细胞毒性测定
MTT结果显示,EGP对 Vero细胞毒性极
低,当多糖浓度达到1 000μg/mL时Vero细胞的
存活率可高达73.14%,当多糖浓度在125μg/mL
以下时细胞存活率都超过100%(见图1),说明
125μg/mL以下为完全无毒浓度,且对细胞增殖
有一定促进作用。根据 MTT结果计算出EGP对
Vero细胞的半数有毒浓度(CC50)为237mg/mL,
进一步说明EGP对 Vero细胞毒性极低,是1种
非常安全的多糖。
图1 麒麟菜多糖对Vero细胞的毒性实验结果
Fig.1 Cytotoxic effect of EGP examined by
the MTT assay
2.3 EGP抗 HSV-2的综合抗病毒活性
采用体外空斑减数实验来评价EGP抗 HSV-
2的综合抗病毒活性,从图2可以看到,EGP可以
显著减少 HSV-2感染所致的空斑数,在实验所用
的最低多糖浓度1.95μg/mL下空斑抑制率可达
到78.05%(见图3),EGP对 HSV-2的半数抑制
浓度为0.675μg/mL,显示EGP具有良好的抗单
纯疱疹病毒2型的活性。
图2 空斑结果:正常细胞(A),HSV-2(1×TCID50)感染后(B)和 HSV-2(1×TCID50)+ EGP(31.25μg/mL)(C)
Fig.2 The results of plague assay:control group(A),cels infection with HSV-2(1×TCID50)(B),
cels infection with HSV-2(1×TCID50)at the same time treated with EGP(31.25μg/mL)(C)
3期 邹沐平,等:琼枝麒麟菜多糖抗单纯疱疹病毒2型活性研究 17
图3 EGP对 HSV-2的综合抗病毒活性测定
Fig.3 Antiviral effect of EGP tested by plaque
reduction assay
2.4 EGP对抗 HSV-2作用机制研究
2.4.1 EGP对 HSV-2的直接灭活,感染后治疗,
抑制吸附及抑制病毒进入细胞活性
采用空斑减数实验对EGP的抗 HSV-2病毒
作用机制进行探索,结果如图4所示,EGP对
HSV-2的抑制作用主要体现在对病毒的直接杀灭
及抑制病毒吸附2个方面。实验所用最低浓度的
EGP(1.95μg/mL)对 HSV-2的直接灭活作用可
以达到78.57%(见图4B)。1.95μg/mL的EGP
可以明显抑制病毒吸附到宿主细胞这个过程,而
阳性药阿昔洛韦则对病毒吸附基本无影响(见图
4C)。但是如果病毒已经入侵到宿主细胞后,EGP
对病毒的抑制作用就会明显逊色于阳性对照药阿
昔洛韦(见图4C)。在抑制病毒进入细胞方面,较
高浓度的EGP(62.5μg/mL)的抑制作用可以达
到59.32%,同样浓度的阿昔洛韦的抑制作用仅为
32.83%(见图4D)。
图4 EGP对 HSV-2感染后的治疗作用(A),直接灭活作用(B),抑制吸附作用(C),
抑制病毒进入作用(D)(ACV为阳性对照药)
Fig.4 Effects of EGP and ACV on treatment after infection(A),virus inactivation(B),
attachment(C)and on suppress the virus into the cel (D)
2.4.2 EGP对 HSV-2RNA转录和DNA复制
的影响
采用Real-time PCR的方法检测EGP对病毒
RNA转录和 DNA 复制的影响。如图5所示,
EGP能够下调 HSV-2的早期基因 UL52和晚期
基因 UL27的表达,但是对病毒即刻早期基因
UL54则没有影响。从图6可以得出,EGP对病
毒拷贝数没有影响。
18 中 国 海 洋 药 物 34卷
图5 EGP对 HSV-2RNA合成的影响
Fig.5 Effect of EGP and ACV on HSV-1
RNA synthesis
图6 EGP对 HSV-2DNA拷贝数的影响
Fig.6 Effect of EGP and ACV on HSV-1
RNA DNA replication
3 讨论
本研究通过 MTT法检测EGP对 Vero细胞
的细胞毒性,空斑减数实验检测多糖对单纯疱疹
病毒2型的抗病毒活性,发现EGP的细胞毒性极
低,在低浓度下也有较强的抗病毒活性,这为其进
一步应用于临床提供了前提。通过空斑减数实验
研究了EGP的抗病毒机制,发现EGP主要通过
直接杀灭病毒和抑制病毒吸附两方面起作用,这
说明 EGP具有开发成预防用药的潜质。Real-
Time PCR检测发现EGP能够影响病毒早期基因
和晚期基因的表达,但是对病毒DNA拷贝没有影
响。这与空斑减数实验结果相符,即多糖对 HSV-
2起作用的环节在于直接杀灭病毒和阻止病毒与
宿主细胞结合,而对病毒的复制无明显抑制作用。
已知病毒和细胞的外膜主要成分都是糖蛋
白,当病毒感染细胞时,病毒依靠糖蛋白识别并黏
附于细胞膜上,然后病毒包膜与细胞膜融合,病毒
将其遗传物质注入细胞内。未能进入细胞的病毒
会被机体免疫系统杀死[12]。推测EGP是通过竞
争结合糖蛋白从而抑制病毒吸附到细胞上。也有
文献报道多糖可以通过调节免疫作用从而间接发
挥抗病毒效应[13],这些都需要进一步深入探讨。
麒麟菜易于大规模培养,其多糖含量可高达
60%,来源十分丰富,是一种常用的食材,细胞毒
性非常低,其进一步开发具有十分有利的基础。
EGP对单纯疱疹病毒2型具有很好的直接杀灭和
抑制吸附作用,开发成为预防或治疗相关疾病的
药物或医疗器械,具有十分广阔的前景。
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