病毒感染是世界上最主要的传染性疾病，全球每年约350万人死于病毒感染。近10年来，严重急性呼吸综合征（severe acuterespiratory syndrome，SARS）、中东呼吸综合征、甲型H1N1流感病毒、H7N9亚型流感病毒、新型冠状病毒（severe acuterespiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）等病毒的大规模爆发，给人类生命健康带来严重危害。此外，肝炎病毒如甲型肝炎病毒（hepatitis A virus，HAV）、乙型肝炎病毒（hepatitisB virus，HBV）、丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）等与人类长期共生，是肝纤维化、肝癌等疾病的重要诱发因素[1]。单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）也是终生感染宿主的顽固性病毒，常引起疱疹性皮肤病，可发生在口腔、皮肤、黏膜和外生殖器，而且常伴有神经性疼痛等后遗症，给患者带来极大痛苦，且目前没有特异性针对HSV的治疗药物和疫苗。此外，人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiemcy virus，HIV）仍然是全世界患者免疫系统的头号杀手。根据世界卫生组织的数据，2020年有2600万人被诊断患有艾滋病，而在2019年底，有3270万人死于艾滋病相关疾病。其他病毒如寨卡病毒和埃博拉病毒的肆虐，也给人类健康造成严重危害。针对以上病毒感染的治疗仍然是全球面临的挑战性问题：（1）抗病毒新药研究存在极大难度。由于病毒家族种类繁多，变异性强，造成药物特异性较差，给新药研究带来很大困难；（2）现有药物主要作用于病毒的结构蛋白，而病毒的高变异性已经产生明显的耐药倾向；（3）已有广谱抗病毒药物如利巴韦林等对大多数病毒具有抑制作用，但其不良反应如肺功能退化等也不容小觑；（4）疫苗虽是针对病毒感染的有效药物，但其开发难度大且其免疫飘逸现象越来越明显，疫苗的载药体系不成熟，其稳定性也成为疫苗开发的瓶颈问题。
病毒性疾病在中医中属于“疫病”的范畴，中医药在与瘟疫的几千年斗争历史中，积累了丰富的理论与实践经验。中药在治疗病毒性疾病的应用中有其独特优势，从中药中筛选抗病毒药物已经成为国内外研究的热点[2]。
生物碱是天然产物的重要组成部分，具有结构多样性，目前已报道的就有60多种，按结构主要分为有机胺类（麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱）、吡咯烷类（千里光碱、野百合碱）、吡啶类（槟榔碱、半边莲碱）、异喹啉类（小檗碱）、吲哚类（长春新碱、麦角新碱）、莨菪烷类（阿托品、东莨菪碱）、咪唑类（毛果芸香碱）、喹唑啉类（常山碱）、嘌呤类（咖啡碱、茶碱）、甾体类（茄碱、浙贝母碱）、二萜类（乌头碱、飞燕草碱）和其他类（加兰他敏、雷公藤碱），见表1。生物碱还对多种病毒表现出抑制活性，如甲型流感病毒（influenza A virus，IAV）、HBV、HCV、HSV、HIV、寨卡病毒、柯萨奇病毒（coxsackie virus，CV）和烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus，TMV）等，如图1所示。
1 抗IAV活性及其机制
流感是一种由IAV感染所引起呼吸系统疾病，常伴有打喷嚏、咽痛、发烧、头痛、肌肉疲劳等症状[30]。目前用于抗流感病毒的药物主要有RNA聚合酶抑制剂（如利巴韦林）、M2通道阻滞剂（如金刚烷胺和金刚乙胺）、神经氨酸酶抑制剂（如扎那米韦和奥司他韦）和血凝素抑制剂巴洛沙韦。
氧化苦参碱（oxymatrine，OMT）是苦参的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗病毒等多种生物活性[31]。研究表明，OMT对流感病毒及其诱发的炎症具有显著抑制作用，其机制与下调IAV诱导的蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt）、细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulatedkinase1/2，ERK1/2）、p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）、核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）活性，降低炎性细胞因子水平有关。麻黄碱是麻黄中的主要活性成分，具有抗炎[32]、解热[33]、止痛和抗流感作用[34]。研究表明，L-甲基麻黄碱（L-methylephedrine，L-MEP）、L-麻黄碱和D-伪麻黄碱（D-pseudoephedrine，D-PEP）可通过下调Toll样受体3（Toll-like receptor 3，TLR3）、肿瘤坏死因子受体相关因子3（tumor necrosis factor receptor-associated factor 3，TRAF3）、干扰素调节因子3（interferon regulating factor 3，IRF3）、TLR4、TLR7、髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）、TRAF6表达而发挥抗H1N1流感和抗炎作用[3]。石斛碱是石斛的主要成分，可通过与流感核蛋白（nuclear protein，NP）的高度保守区结合而抑制其核输出和寡聚，导致病毒核糖核蛋白（viral ribonucleoprotein，νRNP）复合物活性降低而阻遏流感病毒复制和转录[35]。去甲骆驼蓬碱、骆驼蓬碱和去氢骆驼蓬碱（harmine，HM）[36]是骆驼蓬中的β-咔啉生物碱，具有抗真菌、HIV和CMV[37-38]等活性。研究证明，骆驼蓬生物碱（total alkaloid ofpeganum harmalal，TAH）可通过抑制IAV聚合酶和NP蛋白活性而干预νRNP复合物合成，抑制病毒RNA的转录和复制[39]。
小檗碱是从黄连、黄柏等清热解毒类中药中分离得到的异喹啉类生物碱，也对IAV具有较强的抑制作用，其机制与介导MAPK、ERK等信号通路有关[12]。研究证实，MAPK信号通路与病毒核糖核蛋白转运关系密切，而ERK1通路是IAV RNP复合物的核输出的重要渠道，二者均参与到IAV的复制和转录[40]。小檗碱还能通过下调肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的活性而抑制病毒蛋白的成熟和运输，从而抑制病毒复制和扩增[13]。
综上所述，具有抗IAV活性的生物碱的化学结构见图2，其抗IAV的相关通路见图3。生物碱抗IAV主要通过调控MAPK/ERK信号通路、调节TLR信号通路中相关基因的mRNA表达、νRNP复合物合成来影响病毒细胞复制、转录、蛋白质合成，发挥抗甲型流感病毒作用。
2 抗肝炎病毒活性及其机制
病毒性肝炎是由HAV、HBV、HCV等噬肝性病毒引起的肝脏炎症，是全球范围内肝纤维化、肝癌等肝脏不可逆病变的元凶。其中，乙型肝炎是由HBV感染所引起的一种传染性疾病，HBV感染肝细胞可引起炎症反应和肝细胞的继发性损伤。与HBV不同，HCV属于带正链RNA的黄病毒科病毒，HCV感染后可进展为肝硬化及肝细胞癌，起病隐匿，发展缓慢。
目前已明确，OMT对HBV具有较强的抑制作用，在我国已用于乙型肝炎的临床治疗[41-43]。研究表明，OMT可通过激活TLR9信号转导通路[44]介导抗病毒细胞因子的产生，下调白细胞介素-4（interleukin 4，IL-4）、IL-10等炎症因子水平而抑制HBV[45]。OMT还能激活先天免疫以诱导CD4+ T细胞中γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）的产生而抑制HBV复制[46-47]。此外，OMT还能通过下调热应激同源蛋白（heat shock cognate 70，Hsc70）的表达而抑制HBV的复制[48-49]。苦参中的槐定碱可通过抑制p38 MAPK、TRAF6、ERK1、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白10（NOD-like receptor protein 10，NLRP10）和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1（cysteinyl aspartate specificproteinase-1，Caspase-1）mRNA表达，下调TRAF6 mRNA等表达而抑制HBV增殖。千金藤素也能通过抑制Hsc70活性发挥抗HBV作用。
四去氢碎叶紫堇碱（dehydrocheilanthifoline，DHCH）是从岩黄连中提取的一种季铵生物碱。DHCH可通过抑制HBV DNA及共价闭合环DNA（covalently closed circle DNA，cccDNA）水平而抑制HBV活性[50-51]。同时，DHCH还能有效抑制人肝癌HepG2.2.15细胞中乙型肝炎表面抗原（hepatitis B surfaceantigen，HBsAg）和乙型肝炎e抗原（hepatitis Be antigen，HBeAg）表达而发挥抗HBV作用。此外，小檗碱也有显著的抗HCV作用。小檗碱可与HCV E2糖蛋白相互作用，靶向病毒E2糖蛋白来抑制HCV复制[15,52]。苦豆碱是从苦豆子中分离得到的天然生物碱[53]。苦豆碱可通过干预HCV与宿主细胞的膜融合过程来阻断HCV的细胞穿入，同时还能抑制HCV的适应性突变[54]。
综上所述，具有抗肝炎病毒活性的生物碱的化学结构见图4，其抗肝炎病毒的相关通路见图5。生物碱抗肝炎病毒主要通过调控Toll样受体信号通路、干扰病毒跨细胞膜穿入、抑制病毒蛋白HBeAg和HBsAg的活性、下调病毒cccDNA水平等干预病毒复制和扩增，从而发挥抗肝炎病毒作用。
3 抗HSV活性及其机制
单纯疱疹病毒1型（herpes simplex virus-1，HSV-1）和HSV-2是全球高度流行的病原体，且二者密切相关。HSV-1是一种结构复杂包膜dsDNA病毒，已进化到可以在人类神经元和上皮细胞中复制[55]。HSV-2是引起生殖器溃疡的主要病因[56]，是艾滋病毒流行的重要驱动因素。
生物碱类化合物也被报道对HSV表现出抑制作用。HM可通过阻断宿主细胞因子-1（host cell factor-1，HCF-1）和赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1（lysine specific demethylase 1，LSD1）之间的相互作用而抑制病毒蛋白表达[57]，HCF-1是决定单纯疱疹病毒成功感染最重要的宿主细胞因子，是激活HSV即早基因的核心组建。Bag等[58]报道HM还通过阻断即早基因与感染细胞蛋白0（infected cell protein 0，ICP0）启动子的结合而抑制病毒早期蛋白转录表达。HM也被报道通过下调早期蛋白表达而抑制HSV晚期蛋白如ICP5的表达[59]。HM还可通过下调被感染的宿主细胞NF-κB和MAPK通路来抑制HSV复制[17,60-61]。
Salim等[62]通过化学结构修饰研究发现，β-咔啉生物碱结构中甲基化修饰对其抗HSV活性影响很大。甲基化修饰的β-咔啉生物碱如6-甲氧基哈尔满碱、9-甲基哈尔满碱和9-甲基去甲哈尔满碱对HSV-1 ICP0具有更好的抑制作用。小檗碱也被报道具有显著的HSV抑制作用，其机制与干预HSV诱导的NF-κB激活有关[16-17]。此外，小檗碱也能抑制HSV诱导的Jun-氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）磷酸化[17]，并对JNK下游转录激活蛋白1（activator protein-1，AP-1）有抑制作用。
综上所述，具有抗HSV活性的生物碱的化学结构见图6，其抗HSV的相关通路见图7。已有文献显示，生物碱直接或间接抗HSV作用，主要与调控JNK/MAPK通路、抑制HSV即早基因、早期蛋白和晚期蛋白的表达、干扰HSV的DNA复制和逆转录酶等途径有关。
4 抗HIV活性及其机制
艾滋病是由HIV引起的传染性疾病。HIV病毒主要攻击人体免疫系统中的CD4+ T淋巴细胞，导致免疫功能下降甚至崩溃。目前抗HIV的药物主要是病毒逆转录酶、融合酶和蛋白酶抑制剂。
生物碱中也发现一些对HIV表现出活性的化合物。喜树碱是从喜树Camptotheca acuminata Decne.中分离得到的喹啉类生物碱。喜树碱及其衍生物对HIV有一定的抑制作用。经过结构修饰的喜树碱衍生物如9-硝基喜树碱、7-羟甲基喜树碱等具有更强的HIV抑制效应[63-64]，其抗病毒活性主要通过保护细胞病变效应和抑制HIV-1 p24蛋白产生起作用。研究还发现10-羟基喜树碱的抗病毒活性弱于其他位羟基修饰的喜树碱。苦豆碱也被报道具有抗HIV作用[53,65]。苦豆碱能够通过抑制HIV-1和C-C趋化因子共受体5（C-C chemokine coreceptors 5，CCR5）、C-X-C趋化因子共受体4（C-X-C chemokine coreceptors 4，CXCR4）的结合来阻断HIV-1的进入从而控制HIV-1感染。宿主细胞表面的CCR5和CXCR4可与HIV gp120蛋白结合，引起gp120构象改变，启动HIV-1与靶细胞膜融合来使宿主细胞感染HIV病毒[66]。紫堇定和去甲异波尔定是从乌药叶子中分离得到的2种生物碱，Ravanelli等[67]研究证明这2个生物碱均可通过抑制逆转录酶活性而产生抗HIV作用。
综上所述，具有抗HIV活性的生物碱的化学结构见图8，其抗HIV的相关通路见图9。以喜树碱、苦豆碱、紫堇定、去甲异波尔定等为代表的生物碱具有抗HIV作用，其机制主要通过阻断HIV表面糖蛋白如gp120等和宿主细胞受体如CCR5、CXCR4等结合而产生抗HIV作用。同时也通过抑制HIV的逆转录酶活性来发挥抗病毒作用。
5 其他
除了以上病毒，生物碱还对SARS、登革热病毒（dengue virus，DENV）、CVB3、人巨细胞病毒（human cytomegalo virus，HCMV）等多种病毒具有抑制作用。喹啉类生物碱氯喹对SARS-CoV-2表现出良好的抑制作用，并通过降低TNF-α、IL-6等炎症因子的释放而减轻感染中后期的炎症性损伤[68]。番茄碱是从番茄叶和果皮中分离得到的甾体生物碱，Diosa-Toro等[69]体外研究证明，番茄碱对DENV表现出良好的抑制活性。
同一个生物碱也能对多种病毒表现出生物活性。如OMT对HBV、IAV和CVB3等有抑制作用。OMT对CVB3诱导的心肌炎小鼠具有保护作用，其作用机制与降低CVB3非编码区和TNF-α的表达有关[70]。吐根碱是从巴西土根中分离得到的一种异喹啉型生物碱，对HCMV和寨卡病毒具有抑制作用。其中，吐根碱抑制HCMV的复制发生在病毒进入后DNA复制之前。Mukhopadhyay等[71]研究发现，吐根碱对HCMV的抑制依赖于核糖体蛋白S14（ribosomal protein S14，RPS14）与鼠源双微体2（murine double minute 2，MDM2）的结合，MDM2-RPS14的相互作用导致了RPS14的泛素化和降解，使得HCMV感染诱导的MDM2-p53和MDM2-IE2相互作用的中断，同时显著降低HCMV蛋白表达以此抑制病毒翻译。此外，吐根碱还通过结合寨卡病毒RNA聚合酶的活性位点，有效抑制RNA聚合酶活性。同时吐根碱还能阻断宿主细胞溶酶体自噬而增强细胞对寨卡病毒的清除[72]。小檗碱也能通过类似的途径作用于EV71。EV71可通过破坏自噬体与溶酶体融合实现复制[73]，使自身RNA和蛋白质不被降解。小檗碱可增加Akt磷酸化并减少JNK磷酸化来抑制EV71诱导的自噬从而减少病毒RNA和蛋白质的合成[14]。此外，小檗碱还可以通过下调ERK信号通路抑制EV71的复制。
石蒜碱是从石蒜科植物石蒜中提取的一种天然异喹啉类生物碱，具有抗病毒、抗菌、抗寄生虫和抗炎等多种生物活性[74]。石蒜碱可通过抑制RNA依赖性RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase，RdRp）活性来抑制寨卡病毒的复制。此外，石蒜碱还可以通过抑制宿主细胞中Hsc70的表达来抑制HCV的复制[75-76]。可见，石蒜碱是一种具有广谱抗病毒潜力的活性化合物。
6 结语与展望
生物碱对多种病毒具有抑制作用，作用机制也表现出多样性，既可直接作用于病毒本身，又可调控宿主细胞内部通路产生抗病毒作用。对于IAV，生物碱可直接抑制IAV的复制、阻断病毒RNA核蛋白而直接杀灭病毒。生物碱还能通过调节宿主因子发挥抗病毒活性，并减轻病毒导致的细胞病变效应。其机制主要是通过调控MAPK/ERK信号通路、TLR信号通路、νRNP复合物合成等途径来影响病毒细胞复制、转录和蛋白质合成，从而发挥抗IAV的作用。生物碱的抗肝炎病毒活性主要是通过诱导抗病毒因子、激活先天免疫等发挥作用。其作用机制与调控Toll样受体信号通路、Hsc70信号通路、TRAF6通路等有关。此外，生物碱还能通过调控JNK、MAPKs、NF-κB等信号通路来抑制HSV病毒蛋白的表达而抑制HSV病毒的复制。对于HIV，生物碱则主要通过靶向HIV p24抗原来阻断病毒进入宿主细胞、抑制病毒与宿主的特异性受体结合而发挥抗HIV活性。生物碱还能对寨卡病毒、肠道病毒、HCMV以及CVB等病毒表现出抗性，其机制主要与调节JNK、Akt和MAPK等通路和其他抗病毒细胞因子的水平来抑制病毒复制、阻断病毒RNA的合成、调节宿主细胞自噬和阻断病毒蛋白合成等有关。
生物碱类化合物数量庞大、种类繁多，抗病毒活性只是其药理活性的一小部分。除了文中归纳总结的OMT、石斛碱、小檗碱、骆驼蓬碱、石蒜碱等常见生物碱抗病毒作用以外，还有很多只报道了活性未进行作用机制探索的生物碱类化合物。从目前的文献来看，生物碱抗病毒作用形式主要体现在以下几个方面：（1）直接作用于病毒蛋白而抑制病毒的穿入、转录和复制。如生物碱抑制IAV核蛋白、HSV的ICP0蛋白等；（2）调控宿主免疫或激活抗病毒因子，生物碱可增强细胞内DNA或RNA受体对病毒的识别而激活抗病毒因子，如IRF3、干扰素等，同时也能抑制抗病毒负调控因子如Hsc70等；（3）介导病毒与宿主细胞之间的相互作用，如增强宿主细胞自噬清除病毒、抑制病毒诱导的宿主细胞炎症反应、抑制宿主细胞表面受体与病毒表面抗原的结合等。
近年来，通过介导内源性抗病毒免疫和宿主细胞和病毒之间的相互作用成为抗病毒研究的热点。这2种途径的抗病毒模式在应对病毒耐药、清除病毒、应对未知突发病毒传染等方面具有独特优势。在抗病毒药物研究领域，研究方向也逐渐从病毒酶为靶点寻找病毒抑制剂，发展到从天然免疫、宿主细胞和病毒之间的相互作用寻找抗病毒靶点，为研究和开发生物碱类化合物抗病毒提供了新的思路。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献（略）
来 源：王 宏，刘 月，杨梁钰，蔡荣珊，徐应淑，熊永爱．生物碱类化合物抗病毒活性及其机制研究进展 [J]. 中草药, 2022, 53(9): 2839-2850 .
