流感是流感病毒引起的一种严重危害人类健康的急性上呼吸道传染病，流感病毒为负链 RNA 病毒，属于正粘病毒科。根据病毒核蛋白和膜蛋白的不同，将流感病分为A、B和C型。A型对人类和多种动物有致病力，B型仅对人类有致病力，C型对人类危害较小。流感病毒抗原的多变性使人体不能永 久免疫，抗原变异是流感病毒最重要的生物学特征，与流感周期性暴发和流行、流感的预防和治疗密切相关。目前预防治疗流感的主要措施有疫苗接种和药物治疗，药物治疗主要包括离子通道m2阻滞剂金刚烷胺类、受体阻滞剂、反义寡核苷酸和神经氨酸酶抑制剂(neuraminidase inhibitors，NIs)等。

       在药物治疗研究中，目前开发的较为成功的抗流感药物靶点是神经氨酸酶(neuraminidase，NA)。流感病毒表面分布着三种重要蛋白质，分别是血凝素(hemagglutinin，HA)、神经氨酸酶(neuraminidase，NA)和基质蛋白(M2)，在流感病毒传播周期中分别扮演着重要的角色。首先，流感病毒的血凝素(HA)识别宿主细胞表面的唾液酸受体并与之结合，吸附在细胞膜上，然后病毒通过受体介导的内吞作用，进入细胞内进行复制。基质蛋白负责在病毒外膜形成离子通道，以便于病毒遗传物质的释放和表达。复制的病毒蛋白等组分转运到细胞表面，植入细胞膜中，组装成新的病毒粒子，最后，成熟的流感病毒脱离宿主细胞，进行下一步的传播。在这一阶段中，神经氨酸酶发挥着非常重要的作用，成熟的病毒在未脱离宿主细胞之前，通过病毒的血凝素和细胞的唾液酸受体保持最后联系，神经氨酸酶的功能就是将唾液酸受体水解，切断病毒与宿主细胞的联系，形成新的感染。另外，新生的病毒粒子的表面分布有唾液酸受体，病毒之间通过血凝素相互识别而进行聚集，聚集的病毒粒子可以被人体的免疫系统清除。但是神经氨酸酶能够水解掉唾液酸残基，避免了新生病毒粒子的聚集。因此，神经氨酸酶抑制剂(NIs)能阻断病毒的生命周期，有效控制病毒在呼吸道的进一步传播。目前已发现的 NA有两大类，共有 10 种亚型(N1~N10)，第一类有 N1、N4、N5、N8 和 N10；第二类有 N2、N3、N6、N7、N9，二者的区别在于第一类 NA 活性中心附近具有"150 空腔"，而后者没有。尽管不同亚型神经氨酸酶之间的同源性不高，但是其活性中心的19 个氨基酸高度保守，后续的研究工作正是在此基础上进行的。近些年来取得阶段性成果的神经氨酸酶抑制剂主要有：唾液酸类、环己烯类、五元环类。

       1、唾液酸类 NAIs

       目前已经上市的唾液酸类药物有扎那米韦(zanamivir)，商品名为乐感清(Relenza)。扎那米韦上市后不久，暴露出口服利用率低以及耐药等问题，研究学者开始将目光转向结构优化上。对扎那米韦甘油侧链进行成醚化修饰，增加与神经氨酸酶的疏水作用得到拉尼米韦（Laninamivir），目前作为一种长效药已经在日本、韩国等国家上市，其结构如下图所示。

       近年来，对扎那米韦的胍基进行修饰成为药物改进的方式之一，研究发现对胍基进行修饰降低其碱性，得到的新化合物对H1N1和H3N2均有不同程度的抑制作用，通过对比研究发现，在对扎拉米韦进行胍基改造，通过降低胍基的碱性能增加抑制剂的生物利用度，克服扎拉米韦不能口服等缺点，同时通过胍基的修饰能增加与NA的作用，从而提高对 NA 的抑制活性。除了胍基修饰改造之外，通过对 Zanamivir 的 C-1 位羧基结构修饰也是药物改进的另一种方式。此外，Zanamivir 的多聚体也开始进入人们的视野中，研究报道 zanamivir 的四聚体(TZ)与神经氨酸酶的结合力强于 zanamivir 单体，TZ 的四个单体药效团可以同时进入到 NA 四聚体上的四个活性位点中，而且 TZ 不仅对季节性的 H3N2 和 H7N9 病毒有效，对二者的突变株仍然有抑制作用，该项研究成果为多价抑制剂的设计提供了新的思路。

       2、环己烯类 NAIs

       目前上市的环己烯类药物有奥司他韦(oseltamivir)，商品名为达菲(Tamiflu)。奥司他韦作为 GS-4071 的前药，是第一个上市的口服神经氨酸酶抑制类药物，其结构如下图所示。随着药物的广泛使用，耐药株的出现也局限了奥司他韦的使用。

       近年来，对GS-4071的修饰改进研究主要包括对氨基的结构优化、对C-5位的结构改造、对胍基衍生物的改造，以及根据生物电子等排原理，利用磷酸基取代羧基等。研究发现，对 GS-4071 的氨基进行结构优化可以增加与"150 空腔"的亲和作用，从而增加抑制作用。对 GS-4071 的C-5 位进行结构改造得到一系列 5-氨基衍生物，对多种突变型病毒株具有抑制作用。通过对胍基的改造得到的化合物，对野生型和耐药型神经氨酸酶都具有强效的抑制作用。

       3、五元环类 NAIs

       目前上市的五元环类药物主要是帕拉米韦(peramivir)，对peramivir 的后期临床研究发现，在进行静脉给药和肌肉注射后，能有效的抑制高致病性 H5N1流感病毒，其结构如下图所示。

       peramivir环上胍基的存在降低了其口服利用度，有学者研究去除了 peramivir上的胍基后，但其抗病毒活性却大大降低。根据 zanamivir 和 oseltamivir胍基衍生物成功设计的经验，在胍基上进行结构修饰以增加其口服利用度具有极大的前景，同时，在对 zanamivir 和oseltamivir 的羧基成功改造也可以运用到针对 peramivir 的修饰中。研究发现，将 peramivir 的羧基改造成磷酸基，并且合成了一系列单、双酯衍生物，不仅对人和鸟类野生型的流感病毒具有强烈的抑制作用，对 oseltamivir耐药株 H275Y 也有较强的抑制作用，并且单酯的抑制活性普遍高于相应的磷酸类衍生物。

       4、其他类 NAIs

       随着合成类神经氨酸酶抑制剂的研究，具有神经氨酸酶抑制活性的天然产物也逐渐成为研究的热点。其中黄酮类化合物具有很好的神经氨酸酶抑制活性，如从苦参(Sophora flavescens)中提取出了 7 种具有中等抑制活性的二氢黄酮，IC50为12~20 μM；从拓树(Cudrania tricuspidata)中分离出一种呫吨酮，对神经氨酸酶的抑制活性达到了纳摩尔级别；从甘草(Glycyrrhiza inflate) 中得到了三种具有抗流感病毒的查尔酮类，对H1N1、H1N1(H274Y)和H9N2均有不同程度的抑制作用。

       除了黄酮类天然产物之外，其他的天然产物同样也具有神经氨酸酶活性。如从草豆蔻(Alpinia katsumadai)中提取的Katsumadain A 对 H1N1(A/PR/8/34)具有很强的抑制活性，IC50 值为1.05 µM；从紫草 (Lithospermum erythrorhizon) 中提取的shikometabolin E 和 shikometabolin F 对神经氨酸酶也具有很强的抑制活性，IC50值分别为1.91、2.79 µM。此外，黄连解毒汤中的黄连碱、黄藤素、表小檗碱、木蝴蝶素、黄连素、黄芩苷、黄芩素等，通过与 NA 的分子对接以及药理活性测试，发现这些有效成分均具有一定的神经氨酸酶抑制活性。

       参考资料

       [1]张黎明,王德传.神经氨酸酶抑制剂的研究进展[J].广东化工,2018,45(05):120-122.

       [2]田野,杨品,尹志东,周立飞,张振兴,王帅,王鹏,王彬.抗流感病毒 药物神经氨酸酶抑制剂的研究进展[J].中国药物化学杂志,2010,20(06):531-542.

       [3]元科阳,廖洪梅,李东林.神经氨酸酶抑制剂类抗流感病毒 药物的研究进展[J].抗感染药学,2022,19(07):938-942.

       作者简介：小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究