肉桂醛抗呼吸道合胞病毒的作用

代立娟 王 琳 馮 瀾 (佳木斯大學附屬第一醫院感染科，黑龍江 佳木斯 154003)

呼吸道合胞病毒(Respiratory syncytial virus，RSV)是引起人類呼吸道感染的主要病毒之一，也是引起嬰幼兒病毒性肺炎和毛細支氣管炎的重要病原體，尤其是早產兒、先天性心臟病患兒、免疫缺陷的嬰兒和兒童更容易發生嚴重RSV感染。迄今為止，在預防上尚未發現有效的疫苗;目前病毒性疾病的治療至今仍缺乏特異性強的藥物〔1，2〕，而且大多數藥物存在嚴重不良反應。肉桂(Cinnamomum cassia Presl)原名菌桂、牡桂，始載于《神農本草經》。肉桂揮發油中的主要化學成分為肉桂醛(cinnamaldehyde又名桂皮醛)，占52.92% ～61.20%。研究表明，肉桂醛具有很強的醫學價值，抗菌作用〔3，4〕抗血小板聚集、抗凝血作用〔5〕抗腫瘤〔6〕升高體表溫度〔7〕，除臭〔8〕、抗突變作用，對神經系統有腎上腺素樣作用〔9〕等。肉桂醛是存在于天然藥物肉桂中的一種有效成分，具有廣泛的藥理作用，活性較強，可用于治療多種疾病，具有廣泛的臨床用途和開發前景。本實驗擬通過體外實驗，研究驗證肉桂醛的抗RSV的能力，為臨床治療提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 病毒株和細胞株 HeLa細胞株和RSV病毒株，由佳木斯大學病理生理學教研室保存。主要試劑肉桂醛、噻唑藍(MTT)購于Sigma;;胎牛血清和RPMI-1640培養液購于Invitrogen;二甲基亞砜(DMSO)購于上海菲達有限公司。

1.2 藥物配制 用RPMI-1640培養液將肉桂醛(10 mg/ml)進行倍比稀釋。使藥物濃度成 1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、1∶64、1∶128和1∶256比例，4℃保存備用。

1.3 病毒毒力測定 以50%細胞培養半數感染量(CCID50)表示病毒毒力。將1 ml病毒接種于已生長達到70%的HeLa細胞中，放入37℃、CO2培養箱培養1 h，加入2 ml 2%的培養液，待細胞發生變性反應后采取反復凍融的方法收集病毒液。然后將提純過濾的病毒培養液進行10倍系列稀釋，使病毒液濃度為10-1、10-2、10-3……10-10。每一稀釋度設立8個復孔，同時設空白陰性對照，37℃、CO2培養箱培養3～5 d，同時觀察記錄細胞病變(CPE)。用 Reed-Muench法求出對細胞的CCID50。

1.4 肉桂醛對HeLa細胞毒性測定 將HeLa細胞接種至96孔中培養，待長成單層時，將已稀釋成不同濃度的肉桂醛，分別加入96孔板中培養，每個濃度重復8個復孔，同時設立一個正常細胞對照孔，置于37℃、5%CO2培養箱內培養，連續培養觀察3 d，觀察HeLa細胞形態學變化，在培養結束前4 h，吸取培養板中液體，并用磷酸鹽緩沖液(PBS)緩沖液沖液沖洗3次，在向每孔加入MTT(5 mg/ml)20μl，置于37℃、CO2培養箱中培養4 h，吸去上清后，每孔加200μl DMSO，微量振蕩器振蕩5 min，酶標讀數儀比色(波長490 nm)測吸光度值。并將實驗重復3次。

1.5 肉桂醛對RSV的作用研究

1.5.1 對呼吸道合胞病毒的直接滅活作用 將HeLa細胞接種至96孔中培養，在肉桂醛的無毒濃度范圍內，將不同濃度的肉桂醛分別與100 CCID50RSV液等量混合，37℃、CO2培養箱作用2 h后，將其接種在96孔細胞培養板中，37℃ CO2培養箱吸附2 h后，棄上清，加入維持液200μl，每一濃度設8個復孔，并且實驗同時設細胞對照組、病毒對照組，然后將其置于5%CO2、37℃培養箱中培養。每日觀察細胞致變反應。當病毒對照組細胞病變達75%以上，用MTT法檢測細胞的存活率。實驗重復進行3次。

1.5.2 在病毒復制階段肉桂醛對呼吸道合胞病毒的作用 將HeLa細胞接種至96孔中培養，在長成單層HeLa細胞的96孔板上，每孔接種20μl的100 CCID50呼吸道合胞病毒病毒液，37℃ CO2培養箱吸附2 h，吸棄病毒液。在藥物無毒范圍內加入不同濃度的肉桂醛，每孔200μl，每一濃度設8個復孔，實驗同時設細胞對照、病毒對照，其余方法同1.5.1。

1.5.3 對RSV吸附的作用 在藥物無毒范圍內，不同濃度的肉桂醛分別與100 CCID50的RSV液等量混合后，立即加到已長成單層HeLa細胞的96孔細胞培養板中，37℃ CO2培養箱吸附2 h后，棄去96孔板中液體，加維持液200μl，每一濃度設8個復孔，實驗同時設細胞對照、病毒對照，其余方法同1.5.1。

1.5.4 對HeLa細胞的保護作用 在藥物無毒范圍內，每孔細胞預先加入不同濃度的肉桂醛200μl，37℃作用4 h，然后用PBS洗滌三次，每孔再加入100 CCID50呼吸道合胞病毒，吸附2 h，棄病毒上清，加維持液200μl，每一濃度設8個復孔，實驗同時設細胞對照、病毒對照，其余方法同1.5.1。

1.6 統計學方法 應用SAS49.13版統計軟件進行分析，用Linear-Regression方法計算藥物半數中毒濃度 (TC50)、半數有效濃度 (IC50)和對藥物劑量與其產生的細胞效應 (細胞存活率、抑制率)進行相關性分析，判斷是否存在量效關系。組間比較采用方差分析。HeLa細胞存活率 (%)=藥物組吸光度值/細胞對照組吸光度值 ×100%，抑制率 (%)=100%-存活率。病毒抑制率=(藥物處理組吸光度值-病毒對照組吸光度值)/(細胞對照組吸光度值-病毒對照組吸光度值)×100%。距離比例=高于50%病變累積陽性百分數-50%/(高于50%累積陽性百分數-低于50%累積陽性百分數)。治療指數 (TI)=半數毒性濃度 (TC50)/半數抑制濃度(IC50)。

2 結果

2.1 病毒毒力測定 用顯微鏡觀察細胞病變抑制實驗(CPE)，與正常細胞相比，RSV感染后的Hela細胞水腫變圓，細胞膜結構破壞，甚至出現融合，細胞彼此相連呈串樣改變。當50%細胞出現病變時，視為CPE陽性細胞，對72 h未出現細胞病變的細胞，視為CPE陰性細胞。采用Reed-Muench法計算RSV在Hela細胞中的CCID50為106.65，實驗中病毒攻擊量為100 CCID50/100 μl為104.65。見圖1。

2.2 肉桂醛對HeLa細胞的毒性作用 肉桂醛對HeLa細胞的毒性作用表現為形態改變(由梭形變為圓形)、細胞間質高度水腫，甚至有部分細胞破碎脫落漂浮、細胞增殖緩慢、細胞顆粒增多、折光性增強等。隨著藥物濃度的降低而毒性降低，細胞活力逐漸增加。肉桂醛的安全范圍為0.001 563～0.003 125 g/L。

2.3 肉桂醛的抗RSV作用研究 光鏡下觀察正常細胞的對照組細胞培養液清亮，細胞呈多邊形或梭形、菱形，排列整齊緊密，細胞間隔清晰，可幼稚連接，連接不緊密，胞質清楚;病毒對照組的HeLa細胞在病毒的直接滅活、病毒復制增殖的抑制作用、病毒吸附階段的HeLa細胞的CPE表現為:細胞膜、核膜和細胞器的結構破壞，線粒體空泡變化，細胞腫脹、變圓、細胞間融合、脫落、細胞呈串狀改變，細胞崩解，胞質及其內容物外泄，最后崩解壞死脫落;而在藥物作用組(除對細胞保護作用)大部分HeLa細胞的形態基本與正常形態沒有太大變化，僅有部分細胞出現改變，細胞核固縮，細胞呈皺縮狀，呈大小不等、形態不規則的碎片狀。見圖2，圖3。

圖1 不同濃度肉桂醛下的HeLa細胞的存活率

圖2 各組HeLa細胞(×200)

MTT實驗結果表明，在病毒的直接滅活、病毒復制增殖的抑制作用、病毒吸附階段(除細胞保護作用下)三種作用方式，肉桂醛在這三種形式中隨著藥物濃度的增加HeLa細胞的存活率，從而達到抑制RSV的增殖作用。且在有效的無毒范圍內的肉桂醛和HeLa細胞存活率之間呈現一定的聯系。表現在隨著肉桂醛濃度(在無毒范圍內)的增加，細胞形態改變、融合壞死脫落等典型CPE特征逐漸減弱，大部分HeLa細胞的形態基本與正常形態沒有太大變化，細胞存活率明顯升高。見表1，表2。直接滅活、生物合成、吸附作用的 IC50分別為 0.001 2、0.003 5、0.003 0，TI分別為 31.25、10.71、12.50。

表1 不同方式作用下肉桂醛對RSV的細胞致病變效應

圖3 肉桂醛的抗RSV作用(×200)

表2 不同方式作用下HeLa細胞的存活率(%)

3 討論

RSV廣泛流行于世界各地，它是引起嬰幼兒呼吸道感染的最重要的病原微生物之一，也常引起成人特別是老年人感染，它可以引起不同程度的感染甚至是重癥感染，同時也是導致某些免疫抑制人群發病和死亡的重要原因。RSV一般通過空氣飛沫和密切接觸傳播傳播，感染途徑容易實現。RSV的感染多見于新生兒和6個月以內的嬰兒，男多于女。我國北方多見于冬春季，南方則多見于春夏季。RSV是一種單股負鏈RNA病毒，屬副黏液病毒科，外被包膜，能吸附宿主細胞，細胞間黏附分子囊膜表面的跨膜糖蛋白有融合蛋白F、吸附蛋白G和小疏水蛋白SH，它們介導病毒黏附，能使RSV吸附于宿主細胞上，從而導致感染的開始能引起病毒囊膜與宿主細胞膜融合，有利于病毒穿入細胞。因而要求抗病毒藥物既能有效地抑制病毒的增殖，而又不損傷宿主細胞。中藥同西藥相比具有篩選時間短，資源豐富，同時又可以節省人力、物力、財力，而且具有毒性低和副作用小等傳統優勢。肉桂醛是肉桂油中的主要物質，肉桂醛的許多要用作用已經應用與臨床，本實驗主要研究肉桂醛抗RSV的作用機制。首先檢測肉桂醛的最大無毒濃度和CCID50，然后采用CPE和MTT方法檢測做相關分析。結果顯示肉桂醛治療組(病毒的直接滅活作用方式;病毒復制增殖的抑制作用方式;病毒吸附的抑制作用方式)細胞形態正常，僅有少量細胞出現異常的形態及結構改變，說明肉桂醛在病毒的直接滅活作用方式、病毒復制增殖的抑制作用方式、病毒吸附的抑制作用方式下具有抑制RSV的作用。在肉桂醛的無毒范圍內，隨著肉桂醛藥物濃度的增加，細胞存活率明顯增加。但是在細胞保護方式作用下，研究證明，肉桂醛組細胞出現的細胞間融合、線粒體空泡，細以及細胞的脫落壞死等CPE病變、細胞存活率以及藥物濃度與病毒組都沒有明顯差別。上述實驗結果表明肉桂醛有抑制RSV作用，肉桂醛在三種作用方式下(直接滅活階段病毒復制階段和病毒吸附階段)具有抗RSV作用。肉桂醛具能明顯抑制RSV的生物學合成，但是不能保護宿主細胞預防RSV的入侵;對肉桂醛的抗RSV作用的臨床作用尚待進一步研究。

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