研究前沿 | 蘑菇抗病毒活性化合物及其抗病毒机制研究进展
蘑菇和它们的化合物
全世界大约有12000种已知的蘑菇，其中至少2000种是可食用的。香菇、木耳、猴头菇、灰树花、金针菇、平菇、乳菇、马勃、银耳、红菇、蘑菇、虫草都是众所周知的食用菌种。它们以天然形式或作为食物补充剂被食用。蘑菇含有水分(85-95%)、碳水化合物(35-70%)、蛋白质(15-34.7%)、脂肪(＜10%)、矿物质(6-10.9%)、核酸(3-8%)和微量的维生素。由于蘑菇富含碳水化合物、纤维、蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质、维生素并且热量低，它们被认为是一类营养有益的健康食品。
蘑菇中存在的几种生物活性代谢产物是多糖、萜类和酚类化合物，包括类黄酮、糖蛋白、聚酮、类固醇和生物碱。它们对人类健康有益。其中，多糖和萜类化合物是重要的生物活性代谢产物。多糖，如葡聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、半乳甘露聚糖和香菇多糖，具有免疫调节、抗氧化、抗炎、抗肿瘤和抗病毒活性。萜类化合物影响脂肪细胞分化，并表现出抗菌、抗胆碱酯酶、抗病毒、抗炎和一氧化氮（NO）生成抑制活性。酚类化合物具有抑制NO生成、抗病毒、抗炎和抗氧化活性。
病毒和抗病毒靶点的复制步骤
病毒复制周期包括附着、穿透、脱壳、复制、组装和释放几个步骤。病毒通过病毒衣壳或糖蛋白与细胞受体相互作用而附着在细胞上，并进入宿主细胞。然后，病毒核酸被释放出来，用于复制。病毒的复制依赖于病毒基因组。大多数DNA病毒基因组是利用细胞酶进行复制和转录的，如依赖DNA的DNA聚合酶和RNA聚合酶II，进入细胞核。然而，大基因组的DNA病毒(如牛痘病毒)编码它们自己的酶，负责在细胞质中复制。RNA病毒通常使用病毒基因组作为mRNA合成的模板。它们利用病毒RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)复制和转录基因组。一些RNA和DNA病毒在病毒复制周期中涉及逆转录。HIV和HBV是典型的逆转录病毒，它们利用RNA依赖的DNA聚合酶从RNA合成DNA。然后病毒mRNA在细胞质中被翻译成蛋白质。带有复制的病毒基因组的病毒蛋白质被包装到新的病毒粒子中。病毒通过细胞裂解、出芽和胞吐作用被释放。
有针对人类病毒的治疗剂或疫苗，如单纯疱疹病毒(HSV)、流感病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)、丙型肝炎病毒(HCV)和肠道病毒；然而，它们也可能产生不良反应，包括耐药性。HIV感染患者对核苷或非核苷逆转录酶抑制剂均有耐药性。利地帕韦(Ledipasvir acetonate)和索福布韦(sofosbuvir)治疗HCV感染导致间质性肺疾病。因此，需要开发天然抗病毒化合物作为安全制剂。
蘑菇类化合物的抗病毒活性
蘑菇化合物，包括多糖、硫酸多糖、蛋白多糖、肽RC28、三萜（灵芝酮A、灵芝醛B和灵芝二醇），它们可能在病毒所有复制过程中有效，包括入侵、脱壳、复制、组装和释放（图1）。
图1. 生物活性化合物对单纯疱疹病毒的抑制阶段
巴西蘑菇的硫酸多糖可抑制单纯疱疹病毒（HSV）在非洲绿猴肾(Vero)细胞中的附着、渗透和细胞间扩散。确实，硫酸多糖降低了ICP27、UL42、gB和gD蛋白的表达，表明硫酸多糖影响了病毒糖蛋白、E和L基因的复制和转录。体内研究表明，阴道内硫酸多糖预处理可减少小鼠HSV-2感染。此外，在HSV-1感染后，口服硫酸多糖对小鼠皮肤疾病有一定的治疗作用。其治疗后对HSV-1角膜炎无明显缓解作用，而来自皱盖罗鳞伞的肽RC28可以缓解。有趣的是，肽RC28在小鼠体内的抗疱疹活性与更昔洛韦同样有效。来源于蘑菇的硫酸多糖和肽RC28对HSV具有体外和体内的抗病毒作用，显示潜在的治疗作用。
来自肺形侧耳、蛹虫草、香菇、鲍氏层孔菌、火木层孔菌、弗氏灵芝和裂蹄木层孔菌的化合物具有抗流感病毒作用：肺形侧耳多糖组分；蛹虫草酸性多糖；香菇肽甘露聚糖；鲍氏层孔菌中的多酚（牛奶树碱、纤孔菌素A、达瓦利内酯和phelligridin D）；火木层孔菌的多酚、吡喃酮（3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮）和倍半萜；来自弗氏灵芝的三萜（灵芝二醇和灵芝二醇）和三萜（树舌环氧酸G）；以及来自火木层孔菌的其他有机化合物，包括inotilone和4-（3,4-二羟基苯基）-3-丁烯-2-酮。多酚类靶向病毒神经氨酸酶（NA），已经确定倍半萜的羟基与NA的氨基酸(Asn 170)相互作用。倍半萜和扎那米韦结合在NA的不同位点上。多酚类、倍半萜、吡酮、灵芝二醇、透明二醇和树舌环氧酸G可抑制流感病毒的细胞病变作用。有趣的是，它们的50%抑制浓度(IC50)低于抗病毒药物扎那米韦。Inotilone和4-(3,4-二羟基苯基)-3-丁烯-2-酮对甲型流感病毒的作用强于奥司他韦(达菲)。
人类免疫缺陷病毒(HIV)属于逆转录病毒科，是一种包膜病毒，含有正向单链RNA。HIV基因编码15种病毒蛋白，包括病毒结构蛋白，如病毒酶和包膜、基本调控元件和辅助调控蛋白。抗HIV蘑菇化合物来自鲍鱼侧耳、云芝、双孢蘑菇、金顶侧耳、香菇、平菇、平菇、红菇和巨大口蘑。多糖、多糖肽、凝集素、扁豆素、泛素样蛋白、肽和漆酶被鉴定为主要靶向HIV逆转录酶。有趣的是，鲍鱼侧耳、金顶侧耳、香菇和巨大口蘑的多糖、凝集素、扁豆素和漆酶对HIV-1的IC50为0.1–2.2μM。抗HIV药物，如叠氮胸苷（AZT）、双脱氧胞苷和双脱氧肌苷，对HIV-1的IC50分别为0.03-0.5μM、0.5-1.5μM和2-10μM。因此，从蘑菇中提取的化合物可以与抗病毒药物相媲美。
丙型肝炎病毒(HCV)是一种有包膜的正链RNA病毒，是黄病毒科的一员，可引起慢性肝炎和肝细胞癌，目前还没有可用的疫苗。产自平菇和双孢菇的漆酶和酪氨酸酶分别对HCV有抗病毒作用。平菇漆酶可以阻断病毒在PBMCs和HepG2细胞上的入侵和复制。双孢菇酪氨酸酶(分子量50 kDa)能抑制病毒复制到含有复制体的Huh-5-2细胞。有趣的是，酪氨酸酶的EC50为1.2 - 2.5 g/mL，而利巴韦林的EC50为10 g/mL。此外，酪氨酸酶还可以靶向病毒非结构蛋白，如NS3、NS4A、NS5A等，它们对病毒复制至关重要。它与蛋白质的氨基端相互作用，改变了NS3的催化活性。
人类诺如病毒(HuNoV)是一种无包膜单股正链RNA病毒，属于杯状病毒科。HuNoV通过粪口途径传播，可引起胃肠炎。它在水、食品、环境(如酸性、干燥和冷冻条件)和各种表面都能抵抗。目前还没有针对人体的抗病毒药物或疫苗。据报道，桦褐孔菌对诺如病毒替代物鼠诺如病毒（MNV）和猫杯状病毒（FCV）具有抗病毒活性。
图2. 抗病毒生物活性化合物对非包膜病毒的抑制机制
肠病毒是一种非包膜RNA病毒，属于小核糖核酸病毒科。肠病毒属包括15种: 肠道病毒A-L和鼻病毒A-C。它们通过粪口途径和空气在人与人之间传播和感染。该病毒感染引起的疾病种类繁多，包括无症状感染、普通感冒、肠病毒性水疱性口炎、脑炎、脑膜炎、瘫痪、心肌炎等。据报道，杂多糖和三萜类化合物对EV 71具有抗病毒作用（图2）。灰树花中的杂多糖在Vero细胞中的预处理抑制了衣壳蛋白VP1的表达。此外，它还降低了caspase-3激活因子和IκBα，这两种因子已知可抑制核因子κB（NF-κB）的转录；这可能减少EV71诱导的细胞凋亡导致的细胞死亡，并通过NF-κB影响促炎细胞因子的表达。灰树花杂多糖可通过抑制细胞凋亡阻断衣壳蛋白的表达，减少病毒感染。灵芝中的三萜类化合物通过预处理和共处理降低了人横纹肌肉瘤（RD）细胞中的病毒RNA水平。通过计算结合位点能量变化的分子对接程序观察病毒衣壳与三萜类化合物的相互作用。三萜类化合物可能的抗病毒机制是通过阻断病毒进入而抑制病毒入侵细胞。
姬松茸和香菇多糖对脊髓灰质炎病毒（PV-1）具有抗病毒活性。多糖和PV-1同时处理可降低病毒在人喉部上皮细胞癌(HEp-2)细胞中的滴度，而治疗前、共同和后的效果均未观察到。在HeLa细胞中，松针层孔菌多糖与柯萨奇病毒CVB3同时处理时，可降低CVB3滴度。因此，姬松茸、香菇和松针层孔菌多糖可能影响病毒复制的起始步骤。
蘑菇以其天然的形式被用作食品补充剂和食品添加剂。此外，从蘑菇中还提取出几种对人体健康有益的生物活性化合物。其中，多糖、糖结合蛋白、多肽、蛋白质、酶、多酚、三萜类等多种化合物对DNA和RNA病毒具有抗病毒活性。它们的抗病毒靶点主要是病毒入侵、病毒基因组复制、病毒蛋白和细胞蛋白，并通过体内外研究评估了治疗前、中、后及与抗病毒药物同时治疗的免疫调节作用。特别是治疗和缓解了单纯疱疹病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒等病毒性疾病。一些蘑菇化合物对艾滋病毒、甲型流感病毒和丙型肝炎病毒起作用，其抗病毒效果与抗病毒药物相当。因此，来自蘑菇的生物活性化合物可能是治疗病毒感染的候选者。
原文发表于：Viruses 2021, 13, 350. https://doi.org/10.3390/v13020350
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