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乙肝抗病毒药物综合分析

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针对抗乙肝病毒的生物制剂,主要是乙肝疫苗、抗乙肝病毒免疫球蛋白和干扰素,其他如IL-1、IL-2以及胸腺肽应用乙肝病毒的治疗在临床上不常用。

A、乙肝疫苗自20世纪70年代以来,随着生物技术的发展,FIB疫苗也不断更新换代,从第1代血源性乙肝疫苗(PDV),到第2代基因工程FIB疫苗,目前已进入第3代卸3sAg合成肽段FIB 疫苗的研制。

由于PDV的血浆原料减少。

难以大量生产,同时经3步灭活不足以将其中已知和未知的潜在致病因子全部杀灭,目前广泛使用的是基因工程乙肝疫苗.基因工程乙肝疫苗是把修饰、剪接的HBsAg基因编码片段转给酵母、哺乳动物细胞等,而获得高效表达的HBsAg,作为生产HB疫苗的原料。

主要有重组酵母HB疫苗(YDV)、中华地鼠卵巢细胞(CHO)表达的重组FIB疫苗和重组痘苗病毒疫苗3种,目前应用最广泛的是重组酵母HB疫苗(YDV)。

基因工程乙肝疫苗的免疫原性、安全性、免疫持久性、保护率和阻断母婴传播等方面在实践中都已得到了充分证实。

基因工程乙肝疫苗在国内外的广泛使用中取得了明显成功,在现阶段是防制HBV传播的根本性措施.也是控制HB的最有效策略。

乙肝疫苗是主动免疫,通过注射无毒的乙肝疫苗(HBsAg片段),出发自身产生抗HBsAg 的IgG抗体,产生的抗体可以与来自于血源或体液感染的乙肝病毒结合,激活补体系统和天然的免疫系统,对病毒杀灭,阻断了乙肝病毒从血液及体液进入肝细胞途径,对于预防感染乙肝病毒起重要作用。

但乙肝疫苗仅限于未感染乙肝病毒的人群使用,一旦感染了乙肝病毒,注射乙肝疫苗对控制和杀灭病毒作用不大,反而会激活自身免疫系统对携带HBsAg的肝细胞发生攻击,造成肝组织损伤。

原因在于乙肝病毒一旦进入肝细胞后,复制、装配形成的感染型病毒颗粒,释放形式主要不是通过破坏细胞后,病毒进入血液或组织液进行传播,而是通过细胞间桥的方式直接传播其他未感染的肝细胞,此时,通过免疫疫苗产生的抗体不能阻止此种途径的传播。

附:治疗性乙肝疫苗的分析目前,国内外有多家研究机构和跨国公司正在开发治疗性乙肝疫苗。

从免疫学的角度分析,对大部分病毒,自身免疫发挥抗病毒作用,主要是通过细胞免疫和淋巴因子发挥作用的,而体液免疫抗病毒方面的作用,除呼吸道、生殖道和肠道通过分泌型IgA(sIgA)抗体发挥抗病毒作用外,其他产生的抗体反而起到免疫抑制和免疫耐受的作用。

基于以上的考虑,治疗性免疫疫苗的开发,重点在于激发细胞免疫和淋巴因子的形成,激活的自身细胞免疫直接对携带乙肝病毒的肝细胞发生攻击,从而杀灭乙肝病毒。

治疗性乙肝疫苗使用的抗原有:乙肝病毒DNA、灭活乙肝病毒、重组HBsAg抗原,但乙肝病毒DNA,抗原的免疫原性弱,不易激活免疫系统;灭活的乙肝病毒作为抗原,存在还有残留病毒活性(因乙肝病毒抵抗理化因素杀毒的能力强)的风险。

通过激活的特异性免疫反应,对肝细胞中的乙肝病毒发生攻击,参与免疫攻击的细胞主要由T c、k细胞、NK细胞以及细胞毒因子,使携带乙肝病毒的肝细胞都成为免疫攻击细胞的靶细胞,在攻击的过程中,不仅把乙肝病毒杀死,同时,把携带乙肝病毒的肝细胞也出现损伤或被杀死;在这种状况下,在临床应用过程中,有可能出现大面积肝组织坏死风险。

治疗性乙肝疫苗,尽管目前已成为国内外机构和公司研究的热点,但其存在以下不足:⑴、其使用的乙肝病毒抗原,免疫原性弱,不易激发免疫系统引起特异性免疫反应,产生抗病毒作用的效果差。

⑵、在携带乙肝病毒的人群中,有相当部分的人群血液中存在乙肝病毒的抗体,当使用外源性抗原时,容易与自身产生的抗体发生反应,形成免疫复合物,造成包括肾等组织的损伤;或增加外源性抗原,进一步强化了免疫耐受(免疫无应答)。

⑶、大部分乙肝病毒携带者,随着感染时间的延长,肝组织中许多肝细胞都存在乙肝病毒,当激活特异性免疫反应时,将引起大量的肝细胞坏死。

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