訶子、矮紫堇、甘青烏頭提取物對牛病毒性腹瀉病毒的體外抑制作用

王丹陽，張 康，王旭榮，王海瑞，王 磊，張 凱，張景艷，李建喜，王學智

(中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，甘肅省新獸藥工程重點實驗室，蘭州 730050)

牛病毒性腹瀉病(BVD)又稱牛病毒性腹瀉-黏膜病，是牛病毒性腹瀉病毒(BVDV)引起的急性、接觸性傳染病[1]。臨床上主要表現為發熱、腹瀉、免疫抑制、白細胞減少、出血及致死性黏膜病，妊娠母畜流產、產畸形胎或持續性感染牛(PI牛)[2]。該病毒屬于黃病毒科瘟病毒屬[3]，單股正鏈RNA分子，基因序列及抗原性和豬瘟病毒、羊邊界病毒有很高的同源性[4]。近年來隨著對BVDV分子特征的深入研究，囊膜蛋白E2(gP53)含有多種抗原結構域，有利于介導免疫中和反應及病毒感染的初始階段[5-7]，有些抗原決定區有較高的變異率[8-9]，使得BVDV具有高度的變異性，導致疫苗保護失效和持續性感染。目前，疫苗接種仍是防控該病的主要方法，但因弱毒疫苗可誘發免疫抑制和黏膜病[10]，而滅活疫苗免疫期較短,成本較高等諸多原因使得至今還沒有保護效果非常好的疫苗能有效地防控該病。為此，研究高效敏感抗BVDV的藥物對牛病毒性腹瀉病的治療及防控具有重要意義。隨著中草藥抗病毒藥物的研發近幾年早已成為國內外的研究熱點[11]，有關針對于BVDV抗病毒藥物的研究也日益增多。經研究表明，人參皂苷和鹿角盤多糖具有顯著的抗BVDV的作用[12-13]；金絲桃素可溶性粉對BVDV也具有抑制作用，且直接殺滅作用顯著[14]；苦馬豆素(SW)對BVDV有較好的復制抑制作用和綜合作用，也有一定的直接殺傷作用[15]；沙冬青種子總生物堿對BVDV有較強的直接殺傷和復制抑制作用，而無明顯的吸附阻斷作用[16]；另外，莪術油、魚腥草、黃茂、雙黃連和五味子乙素對鹿源BVDV均具有顯著的抑制作用[17-18]；此外，訶子提取物及鞣質類成分、甘青烏頭和矮紫堇提取物及多種生物堿成分，均具有一定的抗菌、抗病毒、抗炎等功效[19-21]。本研究主要采用了利巴韋林做陽性對照藥物，通過三種不同的作用方式探究3種藏藥的體外抗BVDV效果，這在之前相關的研究中均未見報道，為抗BVDV藥物的研發及生產應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 藥物

藏藥訶子、矮紫堇、甘青烏頭由中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所購自藏區，水提法提取，凍干成粉后密封，4 ℃避光保存備用；陽性藥物(利巴韋林)購自索萊寶生物有限公司。

1.2 病毒與細胞

美國標準毒株BVDV(NADL)，購自中國獸醫藥品監察所。MDBK細胞株購自上海和園生物技術股份有限公司。

1.3 試劑與儀器

RPMI-1640培養基(GIBCO公司)；胎牛血清(FBS)(GIBCO公司)；胰酶(GIBCO公司)；磷酸鹽緩沖液(PBS)(索萊寶生物科技有限公司)；Cell Counting Kit-8(碧云天生物技術有限公司)；DMSO(索萊寶生物科技有限公司)；SpectraMax M2e酶標儀，購自美國Molecular Devices公司；生物顯微鏡(22EB，德國DIALUX)；原位冷凍干燥機(LGJ-10F北京松原華星科技有限公司)等。

1.4 試驗方法

1.4.1 不同濃度藥物稀釋液的配制 采用二倍稀釋法用3%細胞維持液對3種藏藥凍干粉分別配制以下10個濃度：256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5 mg·mL-1，利巴韋林干粉稀釋256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5 μg·mL-1，0.22 μm微濾膜過濾除菌，4 ℃避光保存備用。

1.4.2 病毒TCID50的測定 參照郝寶成等[9]的病毒毒力測定方法對BVDV的TCID50進行測定。按Reed-Muench氏法計算BVDV的TCID50為10-4.67·0.1 mL-1。

1.4.3 藥物對MDBK細胞最大安全濃度的測定 消化MDBK，加入細胞生長液，按每孔1×105·mL-1的密度接種于96孔板，培養成單層細胞后，棄生長液，加梯度稀釋的藥液，100 μL·孔-1，每個濃度設8個重復，置培養箱中繼續培養72 h，逐日觀察細胞病變程度和病變孔數。同時設置正常細胞對照組和空白對照組。待CPE不再繼續時，PBS洗滌細胞板3次，每孔加入10 μL的CCK8試劑，置培養箱中培養4 h，450 nm處用酶標儀測定各組細胞的吸光度(OD值)。按照下面的公式計算細胞病變率，并利用GraphPad PrismTM軟件計算藥物半數中毒濃度(CC50)。CC50是能夠使50%的細胞發生病變時的藥物濃度；最大安全濃度(MNTC)是能夠使90%以上的細胞存活的藥物濃度。

細胞病變率(%)=[(細胞對照組平均OD值-試驗加藥組平均OD值)/細胞對照組平均OD值]×100%。

1.4.4 藥物體外抗BVDV作用

1.4.4.1 不同濃度藥物稀釋液的配制：采用二倍倍比稀釋法以最大藥物安全濃度為基準(訶子1 mg·mL-1；矮紫堇1 mg·mL-1；甘青烏頭8 mg·mL-1；利巴韋林 2 μg·mL-1)配制以下5個稀釋濃度。

1.4.4.2 藥物對BVDV的直接殺傷作用：將等量的100·TCID50BVDV病毒液與藥物稀釋液混合均勻置于培養箱中預先作用4 h，加入96孔板，100 μL·孔-1，培養箱中作用2 h，棄上清液，加100 μL細胞維持液繼續培養72 h，逐日觀察、詳細記錄每孔的CPE。同時設置正常細胞對照組、病毒對照組和空白對照組，每個濃度設8個重復，待病毒對照組CPE不再繼續時，按“1.4.3”操作進行CCK8細胞活力檢測，并計算該作用方式下的抗BVDV有效率和藥物半數有效濃度(EC50)。

藥物的抗病毒有效率(%)=[(試驗加藥組平均OD值-病毒對照組平均OD值)/(細胞對照組平均OD值-病毒對照組平均OD值)]×100%。

1.4.4.3 藥物對BVDV的吸附阻斷作用：細胞接種96孔板，待長成單層細胞后加藥物稀釋液，37 ℃培養4 h后，棄液，加入100·TCID50病毒液，100 μL·孔-1，吸附2 h棄去病毒液，加入細胞維持液繼續培養，逐日觀察CPE并記錄病變孔數。待病毒對照組不再出現CPE時，進行細胞活力檢測，計算該作用方式下的抗病毒有效率。

1.4.4.4 藥物對BVDV復制阻斷作用：細胞接種96孔板，待長成單層細胞后加入100·TCID50病毒液，每孔100 μL，吸附2 h后棄液，每孔加入100 μL藥物稀釋液，逐日觀察并記錄CPE，并測定有效抑制率。

1.4.5 試驗數據處理 利用SPSS 22.0 軟件對有效抑制率進行相關性分析，對抑制率高達50%的供試藥物，利用GraphPad PrismTM軟件分別計算藥物半數中毒濃度(CC50)及藥物半數有效濃度(EC50)，按公式TI=CC50/EC50，計算相應的治療指數(TI)。

2 結 果

2.1 藥物對MDBK細胞最大安全濃度測定

試驗加藥組的細胞毒性表現為細胞的殺傷作用，且呈現劑量依賴關系；利巴韋林組則表現一定的抑制細胞增長效應。經測定訶子、矮紫堇、甘青烏頭和利巴韋林的最大安全濃度分別為1 mg·mL-1、1 mg·mL-1、8 mg·mL-1和2 μg·mL-1；經軟件分析后，藥物半數中毒濃度分別為6.383 mg·mL-1、7.116 mg·mL-1、42.40 mg·mL-1和20 μg·mL-1,表明4種藥物對MDBK細胞的毒性從大到小依次為利巴韋林、訶子、矮紫堇和甘青烏頭。

2.2 藥物對BVDV的直接殺傷作用

在藥物和BVDV預先作用的給藥方式下，各加藥組的細胞病變程度較病毒對照組有所減輕。由表1可看出，4種藥物對BVDV均表現出有一定的抑制作用，在安全濃度范圍內，有效抑制率呈一定的量效關系。相比同種藥物的其他濃度組，訶子、矮紫堇、甘青烏頭和利巴韋林均在最大藥物安全濃度時有較高的有效抑制率，分別是52.43%、72.86%、56.87%和51.06%；經軟件分析，EC50分別為0.613 mg·mL-1、0.367 mg·mL-1、3.059 mg·mL-1和2 μg·mL-1，TI分別為10.41、19.39、13.86和10.00(表2)，表明4種藥物對BVDV均具有一定的直接滅活作用，其抑制作用效果較好的是矮紫堇，其次是甘青烏頭、訶子和利巴韋林。

表1藥物對BVDV直接殺傷作用的CPE及CCK8檢測結果

Table1TheresultsofdirectlykillingeffectofdrugsonBVDVbyCPEandCCK8

藥物稀釋倍數Drugs dilution factor訶子Terminalia chebula矮紫堇Corydalis hendersonii甘青烏頭Aconitum tanguticum利巴韋林RibavirinCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rate20++52.43±0.07a+72.86±0.07A++56.87±0.05a++51.06±0.08a2-1+++41.32±0.03++55.67±0.06++54.11±0.05++49.89±0.032-2+++38.01±0.08+++26.01±0.09++49.41±0.10++47.59±0.092-3++++21.12±0.06++++18.02±0.04+++39.48±0.03+++27.96±0.052-4++++11.33±0.02++++12.22±0.07+++27.19±0.03++++19.42±0.09C-100.00-100.00-100.00-100.00V++++0.00++++0.00++++0.00++++0.00

表2藥物對BVDV治療指數的測定結果

Table2Theresultsoftreatmentindexofdrugs

組別Groups訶子Terminalia chebula矮紫堇Corydalis hendersonii甘青烏頭Aconitum tanguticum利巴韋林Ribavirin最大藥物安全濃度/(mg·mL-1)Maximum safe concentration1180.002半數中毒濃度CC50/(mg·mL-1)50% cytotoxic concentration6.3837.11642.400.020半數有效濃度EC50/(mg·mL-1)50% effective concentration0.6130.3673.0590.002治療指數TITreatment index10.4119.3913.8610.00

2.3 藥物對BVDV的吸附阻斷作用

藥物對BVDV吸附阻斷作用的CPE觀察和細胞活性檢測結果見表3。CPE觀察結果顯示：藥物預先處理組與病毒對照組相比，細胞病變的程度均沒有明顯變化。細胞活性檢測結果顯示，4種藥物對BVDV的有效抑制率均在20%以下，表明訶子、矮紫堇、甘青烏頭和利巴韋林均不能阻止BVDV對MDBK細胞的吸附作用。

表3藥物對BVDV吸附阻斷作用的CPE及CCK8檢測結果

Table3TheresultsofadsorptionblockingeffectofdrugsonBVDVbyCPEandCCK8

藥物稀釋倍數Drugs dilution factor訶子Terminalia chebula矮紫堇Corydalis hendersonii甘青烏頭Aconitum tanguticum利巴韋林RibavirinCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rate20++++15.07±0.02++++6.90±0.07++++15.67±0.10++++16.76±0.072-1++++13.66±0.02++++6.70±0.04++++12.34±0.04++++11.17±0.082-2++++7.16±0.02++++6.13±0.04++++9.39±0.09++++8.01±0.052-3++++2.86±0.04++++1.72±0.03++++2.38±0.06++++6.28±0.032-4++++1.97±0.02++++1.22±0.07++++1.38±0.02++++5.36±0.02C-100.00-100.00-100.00-100.00V++++0.00++++0.00++++0.00++++0.00

2.4 藥物對BVDV復制阻斷作用

藥物對BVDV復制阻斷作用的CPE觀察和細胞活性檢測結果見表4。CPE觀察結果顯示：病毒預先處理組與病毒對照組相比，細胞病變的程度均沒有明顯變化。細胞活性檢測結果顯示，3種藏藥對BVDV的有效抑制率均在15%以下，表明訶子、矮紫堇和甘青烏頭均不能阻斷BVDV在MDBK細胞中的復制過程。而利巴韋林在2 μg·mL-1濃度時與病毒對照組相比，細胞病變程度有所降低，但有效抑制率均小于30%，表明該作用方式下的利巴韋林對BVDV則有微弱的復制阻斷作用。

表4藥物對BVDV復制阻斷作用的CPE及CCK8檢測結果

Table4TheresultsofreplicationblockingeffectofdrugsonBVDVbyCPEandCCK8

藥物稀釋倍數Drugs dilution factor訶子Terminalia chebula矮紫堇Corydalis hendersonii甘青烏頭Aconitum tanguticum利巴韋林RibavirinCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rateCPE有效抑制率/%Effective inhibition rate20++++7.51±0.04++++13.05±0.03++++14.16±0.07+++27.96±0.022-1++++6.13±0.04++++7.69±0.07++++9.22±0.06++++19.54±0.022-2++++3.85±0.01++++3.72±0.09++++5.13±0.01++++12.55±0.062-3++++3.53±0.04++++2.07±0.06++++2.40±0.07++++6.24±0.072-4++++1.58±0.09++++1.07±0.03++++1.89±0.02++++4.95±0.02C-100.00-100.00-100.00-100.00V++++0.00++++0.00++++0.00++++0.00

3 討 論

3.1目前，國內外研究抗病毒藥物的治療效果通常采用CPE、病毒蝕斑技術和MTT比色分析等方法[22-24]。CPE觀察法比較直觀，但存在一定的主觀性、靈敏度低，無法進行統計學分析；MTT比色分析法采用染色法檢測吸光度值的變化來判斷細胞活性，可快速、靈敏地對藥效進行定量分析[25]。而CCK-8試劑盒是一種MTT的升級替代品，比MTT更加穩定且對細胞無明顯的毒性，等比線性范圍更寬，試驗結果更加穩定、靈敏[26]。故本研究采用CPE觀察法和CCK8檢測相結合的方法來進行細胞毒性試驗和抗病毒藥效學試驗，更加客觀地評價藥物的抗病毒作用效果。

3.2我國的傳統中醫藥有著很長的發展歷史，在抗病毒研究領域中已取得很大進展。經研究發現，訶子的種子提取物對HIV-1、單純皰疹病毒(HSV-1)、流感病毒、柯薩奇病毒B3、B5(CVB3、CVB5)等均具有一定抑制作用[19,27]；甘青烏頭的提取物可抑制HSV-2病毒復制周期的各個環節[28]，其二萜生物堿在體外對H1N1有明顯的抑制作用[29]；紫堇屬植物中分離得到生物堿成分也具有一定的抗病毒作用[30]。為深入探討3種藏藥的抗BVDV作用，本研究采用3種不同作用方式進行體外抗病毒藥效學試驗。結果表明，藏藥訶子、矮紫堇、甘青烏頭及利巴韋林在藥物與病毒直接滅活作用的方式下均有較高的抑制率，分別為52.43%、72.86%、56.87%和51.06%，治療指數TI分別為10.41、19.39、13.86和10.00，表明4種藥物對BVDV均具有一定的直接殺傷作用，這與邱翔宇等[16]和郭志廷等[14]的研究報道基本相符；而在先加藥后加病毒、先加病毒后加藥兩種作用方式下的有效抑制率均小于30%，表明4種藥物對病毒的復制阻斷作用和吸附阻斷作用并不明顯，這與郭志廷等[14]報道的結果大致相符，而與郝寶成等[15]和邱翔宇等[16]的研究結果存在一定差異，推測可能與藥物的種類、試驗的條件、病毒的宿主來源有關。

3.3利巴韋林又名病毒唑，為廣譜抗病毒藥。該藥對許多DNA和RNA病毒有抑制作用，如流感病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)、甲型肝炎病毒、皰疹病毒、乙型肝炎病毒等[31-32]。臨床上通常用于治療流行性腮腺炎、流感病毒引起的呼吸道感染以及聯合聚乙二醇干擾素治療丙型肝炎等[33]。本研究選擇利巴韋林作為陽性對照藥物，來進一步評價供試藥物的抗病毒抑制效果。通過比較藥物抗病毒有效抑制率和治療指數，3種藏藥中矮紫堇的抗病毒有效率要顯著高于利巴韋林，而訶子和甘青烏頭則與利巴韋林相接近，表明藏藥矮紫堇的直接殺滅病毒作用要好于訶子、甘青烏頭和利巴韋林。

4 結 論

利用細胞培養技術、利巴韋林做陽性對照藥物首次探討了3種藏藥的體外抗BVDV作用。結果表明，3種藏藥對BVDV均有一定的抑制作用，且對病毒的直接殺滅作用均好于吸附阻斷作用和復制阻斷作用。其中，矮紫堇抑制效果最佳，優于訶子、甘青烏頭及利巴韋林，未來將對其抗病毒作用機制做進一步研究。