乙肝抗病毒药物综合分析
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乙肝抗病毒药物综合分析
我国是乙肝大户,有1.2亿乙肝病毒携带者,其中,乙肝患者有3000万人以上,目前,乙肝病毒已成为严重威胁我国人们身体健康的主要传染病之一;乙肝疫苗可预防在未感染人群中的传播,但对已感染乙肝病毒的人群,还需用药物进行治疗,控制和杀灭乙肝病毒的手段有生物制剂、核苷类化学药、中药等药物治疗,在众多治疗药物中,还未能真正清除体内乙肝病毒的药物,甚至,有些药物在停药或病毒产生耐药性后,病毒出现爆发性扩增,造成肝脏严重损伤。要发现并开发出更有效的抗乙肝病毒药物,只有充分了解乙肝病毒具有独特的病毒特征和感染复制周期的特点,,才能找到更有效预防和治疗乙肝病毒的方法或手段。本文从以下几方面进行阐述和分析,以图找到更合理、科学的药物开发方向和治疗手段;内容包括:1、乙肝病毒结构及复制周期的特殊性分析;2、控制和杀灭病毒关键环节的分析;
3、现已上市和正在研发的抗乙肝病毒药物优点及存在不足的分析;
4、形成更有效抗乙肝药物的可能途径。
一、乙肝病毒结构及复制周期的特殊性分析
乙肝病毒从其感染周期及结构上,都具有与其他病毒不同的特征;首先从结构上,感染型乙肝病毒颗粒具有以下特征:
1、有两层外鞘蛋白结构保护核心乙肝DNA,其中外层是由脂质双层膜镶嵌乙肝病毒
表面抗原(HBsAg)构成,内层由乙肝病毒核心抗原(HBcAg)包裹,乙肝病毒DNA
依附在核心抗原上。
2、乙肝病毒DNA双链中正链是不完整、有缺失,需要在进入细胞核,在DNA聚合
酶作用下延长形成完整的正链。
3、在细胞核中形成的完整、闭合的双链DNA(ccDNA)具有对细胞中DNA酶、药物等
形成抗性的特征。
乙肝病毒感染复制具有以下特征:
1、乙肝病毒具有嗜肝细胞特征,而引导病毒进入肝细胞的决定因素在于乙肝病
毒外层膜结构,HBsAg是导向病毒颗粒进入细胞的关键因素,而脂质双层膜
结构容易与肝细胞膜融合,使乙肝病毒顺利进入肝细胞内。
2、包裹DNA内层的HBcAg的作用既有保护病毒DNA被细胞质中DNA酶的破坏,
同时可导向病毒DNA进入高尔基氏体和细胞核中。
3、在细胞核中DNA聚合酶的作用下,以负链为模版,延长正链,两条DNA链以
共价、闭环的形式存在(cccDNA)。
4、cccDNA在转录酶的作用下,形成mRNA和tRNA,mRNA在细胞浆中翻译HBcAg
和HBsAg,tRNA作为模版,在逆转录酶的作用下,形成乙肝病毒DNA负链,
以负链为模版,在DNA聚合酶作用下,复制不完整的正链,在整个的逆转录
和复制的过程中,tRNA和DNA负链都必须附着在HBcAg蛋白上进行。
5、形成的外包裹HBcAg的病毒双链DNA可进入两条通道,一条通道再次进入细
胞核,形成cccDNA,另一条通道进入高尔基氏体,形成由HBsAg镶嵌的脂质
双层膜的完整乙肝病毒颗粒,细胞以“吐泡”的方式排出乙肝病毒。
6、完整的乙肝病毒颗粒具有传播感染能力,而在肝组织中感染途径主要以细胞
间桥(细胞间通路)进行扩散为主,其次肝组织组织液间传播,以至整个肝
组织细胞中都存在乙肝病毒。
7、乙肝病毒感染肝细胞,并不象许多病毒感染后引起细胞破裂或坏死,乙肝病
毒并不直接损伤肝细胞,只是间接影响肝细胞蛋白质合成及肝细胞再生,直
接对肝细胞发生破坏和损伤的是激发自身免疫系统,从而发起对带有异种抗
原的肝细胞攻击。
二、控制和杀灭乙肝病毒关键环节的分析
防止乙肝病毒对肝细胞的侵入并在肝细胞中的扩增,是控制和杀灭乙肝病毒的关键。从乙肝病毒的结构特征和复制、装配的特点,通过控制和抑制以下环节,都能有效达到阻止乙肝病毒对肝细胞的侵入及病毒扩增:
1、乙肝病毒颗粒的外层膜(脂质双层膜镶嵌HBsAg)是引入病毒进入细胞的关键,
如破坏此层膜结构,将阻断乙肝病毒进入肝细胞及阻断乙肝病毒在肝细胞间的传
播。理论上,使用表面活性剂,可破坏膜结构,以阻断病毒侵入肝细胞;通过
HBsAg免疫疫苗激活免疫系统产生抗体或注射HBsAg抗体,通过“空间位阻”效
应,可阻断乙肝病毒进入细胞,也可通过激活免疫系统,将病毒体清除。
2、控制或抑制cccDNA转录mRNA、tRNA,或加速病毒mRNA、tRNA破坏。如阻
断了mRNA的形成,就可阻断HBcAg及HBsAg以及逆转录酶蛋白产生,如阻断
了tRNA的形成,就阻断了RNA逆转录DNA。要达到此目的有三条途径:a、抑
制cccDNA转录RNA的启动子,但cccDNA是以共价、闭环的结构存在,外界
因素很难对其结构发生攻击;b、抑制或阻断转录酶的作用,DNA转录RNA是通
过RNA转录酶的作用完成的,但RNA转录酶是肝细胞自身存在的酶,如抑制了
RNA转录酶,则肝脏中其他功能蛋白的形成将被抑制,毒性比较大。c、加速病
毒mRNA、tRNA的破坏,干扰素的抗病毒作用的机制可以给予启示,IFN的抗
病毒活性主要通过三条途径完成:双链RNA依赖的蛋白激酶途径(PKR,可抑制
病毒蛋白的翻译)、2'-5’A系统(可分解病毒RNA)和MX蛋白(干扰病毒的复制和
转录)。干扰素主要的作用,就是激活细胞自身清除异物的功能,达到清除病毒。
3、抑制乙肝病毒DNA聚合酶以及RNA逆转录酶的功能,乙肝病毒在肝细胞中的聚
合酶以及自身形成的逆转录酶的作用下,逆转录形成负链DNA,并以负链为模版,
在聚合酶的作用下,复制正链。通过抑制逆转录酶和聚合酶的作用,就可阻断乙
肝病毒DNA链的复制及病毒DNA的扩增;目前,大部分已上市的核苷类抗乙肝
病毒药物都属于此类作用机制,作用的形式主要通过嘧啶或嘌啉的拟似物或通过
代谢后形成的拟似物,通过拟似物以底物竞争性抑制或将拟似物在复制过程中整
合在延长的DNA链上,阻断了逆转录酶和聚合酶对DNA链的延长以及DNA链的
复制。
4、阻断或破坏HBcAg在乙肝病毒扩增过程中发挥的功能;HBcAg不仅仅是乙肝病
毒的结构蛋白质成分,HBcAg在乙肝病毒整个复制和扩增过程发挥重要作用,主
要体现在:a、保护乙肝病毒转录和复制过程中形成的RNA和DNA,免遭细胞中
的RNA、DNA酶的破坏,因在细胞浆裸露存在的DNA、RNA易被酶破坏;b、在
乙肝病毒逆转录和复制过程中,HBcAg充当逆转录酶和聚合酶的附着点,只有
HBcAg结构完整,才能保证酶高效、有序完成逆转录和复制的过程,当HBcAg
结构被破坏,乙肝病毒逆转录和复制过程将被终止;c、在细胞浆形成的不完成
DNA双链,只有通过HBcAg导入,才能进入细胞核,在细胞核聚合酶的作用下,
形成共价、闭环、完整双链的乙肝病毒DNA(cccDNA);没有HBcAg的导入,
就不能完成在细胞内cccDNA的循环。
三、药物及生物制品在抗乙肝病毒作用中的优缺点分析
应用于乙肝病毒预防和治疗的药物,可以分成三大类:1、生物制品,包括乙肝疫苗、乙肝病毒(HBsAg)免疫球蛋白以及干扰素;2、核苷类抗乙肝病毒化药;3、中成药,主要作用在于保肝、护肝、退黄疸等作用,在此不做重点分析。
(一)、生物制品抗病毒作用优缺点分析