植物精油抗病毒活性的研究进展

邢玉娟，刘 想

(镇江高等专科学校 a. 医药技术学院; b. 天然产物活性成分功能与应用研究所，江苏 镇江 212028)

病毒是一种很小的颗粒(20～300 nm)，只含有包裹着蛋白质(有时是脂质)的遗传物质，它们一般通过感染宿主细胞来完成自我复制[1]。临床传染性疾病约75%由病毒引起，某些病毒感染的致死率或致残率很高，并发症严重[2]。目前可用的抗病毒药物很少，而且在大多数情况下，它们表现出细胞内或细胞外的抗病毒特性[1]。例如：阿昔洛韦是一种抗人类疱疹病毒(HSV)的鸟嘌呤核苷类似物，通过抑制病毒DNA聚合酶来阻断病毒复制[3]。齐多夫定是一种治疗人类免疫缺陷病毒(HIV)感染的核苷类似物逆转录酶抑制剂，通过其叠氮基团干扰病毒DNA扩增所必需的磷酸二酯键的形成[2]。甲型流感病毒抑制剂金刚烷胺选择性作用于包膜蛋白M2，阻断该蛋白的通道功能，从而抑制病毒的复制[2]。奥司他韦是一种神经氨酸酶抑制剂，可以抑制流感病毒的活性，阻止病毒在细胞上脱离，从而抑制甲、乙型流感病毒的传播[4]。然而，狭窄的作用机制会导致持续的耐药性，这种现象在免疫功能低下的宿主中更为普遍。因此，寻找新型抗病毒药物成为当前亟待解决的问题。研究发现，植物精油具有安全、高效、不易产生耐药性等优点[5]，可作为合成类抗病毒药物的替代品。笔者对部分植物精油的化学成分及抗病毒作用进行综述，并对其抗病毒的可能作用机制进行探讨，旨在为进一步开展植物精油抗病毒作用的研究提供参考。

1 植物精油概述

植物精油又称挥发油、液体黄金，是植物次生代谢产物的复杂混合物，一般是采用一系列物理方法从芳香植物(如中草药、香料等)的花、草、叶、茎、根、木、树皮、种子或果实中提取出来并具有一定香气和挥发性的油状物质，具有镇痛、消炎、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、杀菌、抗寄生物、抗氧化等作用[6-8]。因此，植物精油被广泛应用于食品、医药、卫生、化工、农业、化妆品、日化等行业。据统计，全球大约有3600多种芳香植物，其中可以被有效开发利用的只有400多种，分属于菊科、唇形科、天竺葵、芸香科、桃金娘科、藜科、樟科、蔷薇科、姜科、木犀科和伞形科等[9]。目前，提取植物精油的方法有很多种，主要有水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、压榨法、吸附法、超临界流体萃取法、微波辅助提取法、酶解辅助提取法、分子蒸馏法、亚临界流体萃取法等方法[10]。

2 化学成分

植物精油是一种复杂的、可生物降解的、易挥发的亲脂混合物，具有多种生物活性，主要包括萜烯类、多酚类、萜类、醌类、黄酮类、醛类、脂肪酸等[9]。按化学成分可以分为四大类，即萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫含氮化合物[11]。1) 萜烯类化合物是精油的主要化学成分[12]，据其化学结构不同，又可细分为3类，一是单萜烯类，如樟脑(C10H16O)、月桂烯(C10H16)、蒎烯(C10H16)、柠檬醛(C10H16O)、茴香醇(C8H12O2)、香橙醇(C15H12O6)等[12]；二是倍半萜烯类，如β-杜松烯(C15H24)、橙花醇(C10H18O)、广藿香酮(C12H16O4)、金合欢烯(C15H24)、α-桉叶醇(C15H26O)等[13]；三是二萜烯类，如油杉醇等。2) 芳香族化合物是植物精油中第二大类化合物，主要分为2类衍生物[12]，一类是萜源衍生物，如α-姜黄烯(C15H22)、百里香酚(C10H14O)等；另一类是苯丙烷类衍生物，如苯乙醇(C8H10O)、茴香醚(C7H8O)、桂皮醛(C9H8O)、丁香酚(C10H12O2)等。3) 脂肪族化合物，几乎存在于所有植物精油中，但含量相对较少[12]，如甲基正壬酮(C11H22O)、异戊醛(C5H10O)、异戊酸(C5HC10O2)等[14]。4) 含硫含氮化合物，因含有氮、硫元素而具有强烈的刺激性气味[11]，如异硫氰酸烯丙酯(C4H5NS)、吡咯(C4H5N)、大蒜素(C6H10S3)等。植物精油的抗病毒活性与其化学成分密切相关，然而受植物的种类、地理位置、气候条件、采收时间、提取方法等不同因素的影响，即使在同一种植物中，它们的化学成分也可能有很大的差异[15]。

3 抗病毒作用

植物精油对多种RNA和DNA病毒有抗病毒活性，如1型和2型单纯疱疹病毒(HSV-1和HSV-2)、流感病毒、黄热病毒(YFV)、柯萨奇病毒B3等[16]。部分植物精油的主要成分及其抗病毒作用见表1。

表1 部分植物精油的主要成分及其抗病毒作用

据报道，丁香和牛至精油对许多无包膜RNA和DNA病毒(如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒B1和腺病毒3型)表现出很强的抗病毒活性[17]。日本脑炎是病毒性脑炎的一种主要形式，主要在东南亚流行，由日本脑炎病毒(JEV)引起。Roy等[18]采用水蒸气蒸馏法提取阿育魏实精油，并通过空斑减少中和试验研究其对JEV的体外抗病毒活性。结果表明，阿育魏实精油具有较强的体外抗病毒活性。

近年来，从植物中提取的精油及其化学成分具有抗疱疹潜力已有报道。人类一些常见的病毒感染，如疱疹性脑炎、疱疹性角膜炎、新生儿疱疹和粘膜皮肤疱疹感染的主要原因是HSV-1[19]。一项体外研究表明，茶树、桉树和百里香精油及其单萜成分对HSV-1有显著的活性，这些精油对HSV-1的抑制率接近96%，而单萜的抑制率约为80%[17]。Venturi[20]等采用水蒸气蒸馏法提取夏枯草精油，通过GC-FID 和GC-MS对精油进行成分分析，并通过产量减少法测定其在Vero细胞中的抗疱疹病毒(HSV-1)活性。结果显示，夏枯草精油的主要成分为β-石竹烯、双环大牛儿烯，对HSV-1具有抑制作用。类似地，一些倍半萜和苯丙素包括丁香酚、反式茴香醇、β-桉叶醇、法尼醇和β-石竹烯都具有抗HSV的抗病毒特性[16]。广藿香精油的主要成分是广藿香醇、α和β-广藿香烯、广霍香酮、香树烯等[21]。Kiyohara等[22]通过空斑形成实验评价广藿香醇的体外抗病毒活性。结果表明，10 μg·mL-1广藿香叶甲醇提取物对流感病毒A/PR/8/34(H1N1)的抑制作用可达99.8%，IC50值为2.6 μM。Wu等[23]研究发现，广藿香精油具有抗流感病毒A(H2N2)的活性，IC50为4.0 μM，是一种有效的抗流感病毒药物，可用于制药行业。此外，香蜂草精油可以抑制HSV-2的复制[16]；金橘叶精油具有抗甲型禽流感病毒(H5N1)的活性[16]；土荆芥和铁桉精油可以抑制柯萨奇病毒(B4和B3)的活性等[24]。

4 抗病毒可能作用机制

由于植物精油的亲脂性，它们有可能嵌入到病毒包膜的脂质双层中，随着膜的流动性发生变化，在更高浓度下，包膜甚至会破裂[25]。研究表明，从牛至中提取的香芹醛及其同分异构体百里酚可以通过清除HIV-1包膜中的胆固醇来抑制病毒与宿主细胞的融合，从而阻止病毒进入宿主系统[25]。但由于植物精油的化学成分众多，结构复杂，不同植物精油抗病毒的作用机理也不相同。

其一，植物精油可以作用于病毒早期复制周期。已有研究表明，植物精油及其化合物在体外具有抑制单链RNA病毒在细胞内复制的活性[26]。Garozzo等[27]发现互叶白千层(澳洲茶树)精油及其化合物α-松油醇、松油烯-4-醇和松油烯，对流感病毒A/PR/8亚型H1N1在细胞内处于早期周期的复制具有抑制作用。这表明茶树油可以干扰核内体的酸化和膜融合，防止病毒脱壳。

其二，植物精油还可以作用于病毒复制周期的中后期。自噬参与许多人类疾病，如癌症、心血管疾病和病毒感染，包括人类免疫缺陷病毒(HIV)、丙型肝炎病毒(HCV)、甲型流感病毒(IAV)和柯萨奇B3/B4病毒(CVB3/B4)等[26]。自噬是影响病毒感染的一个重要细胞过程，细胞内的病毒复制依赖于病毒抑制自噬细胞过程，并阻止死亡或受损细胞的清除[26]。因此，诱导自噬过程可以显著限制病毒感染。Gassen等[28]研究发现，E3连接酶S期激酶相关蛋白2(Skp2)调节自噬降解，Skp2的药理抑制降低了自噬基因(Beclin 1)泛素化，减少Beclin 1降解，并增强自噬通量。Skp2蛋白抑制可有效降低中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)的复制。

由此可见，植物精油的活性化合物在病毒感染的不同阶段和不同方面发挥作用，为进一步研究开发有效的治疗方法和药物组合提供了基础。

5 结束语

相比合成的抗病毒药物，植物精油具有绿色、安全、高效、无残留、很难使病毒产生耐药性等优点，被美国食品和药物管理局(FDA)视为 GRAS(通常被认为是安全的)级化学品，却因化学成分众多、结构复杂，其有效活性成分与抗病毒的作用机理还需更深入研究论证。总之，植物精油作为一种天然产物，其抗病毒研究具有巨大的应用前景，值得进一步探索。