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这篇综述聚焦 α- 葡萄糖苷酶抑制剂（α-glucosidase inhibitors），探讨其作为广谱抗病毒药物的研究进展。文中梳理了该抑制剂的作用机制，总结了体外、体内及临床研究成果，分析了其安全性与临床应用潜力，为抗病毒药物研发提供了重要参考。
1. 引言
病毒感染的历史与人类文明进程紧密相连，从早期的天花、流感，到如今的新冠等疫情，众多病毒给人类带来了巨大挑战。疫苗虽在对抗部分病毒时成效显著，但存在病毒特异性、无法保证终身免疫等局限，且针对多数有大流行潜力的病毒尚无有效疫苗。治疗药物在防控疫情中至关重要，然而目前广谱抗病毒药物储备不足，开发成本高昂限制了新药研发，如登革热病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）等仍缺乏 FDA 批准的治疗药物。
抗病毒药物可分为病原体导向和宿主导向疗法。直接作用抗病毒药物（DAAs）主要针对病毒聚合酶、逆转录酶等，但易产生耐药病毒突变体。宿主导向的抗病毒药物以病毒复制所需的宿主细胞靶点为目标，耐药屏障高，且针对宿主细胞共同通路，有望开发出广谱抗病毒药物。内质网（ER）α- 葡萄糖苷酶作为宿主靶点备受关注，许多哺乳动物病毒依赖宿主的 α- 葡萄糖苷酶加工糖基，抑制该酶可影响病毒糖蛋白折叠，进而阻碍病毒粒子组装、分泌和感染性。本文将围绕 ER α- 葡萄糖苷酶抑制剂展开深入探讨。
2. N - 连接糖蛋白
内质网是细胞内合成正确折叠糖蛋白的关键细胞器，N - 连接糖基化是常见的糖基化过程。这一过程起始于寡糖基转移酶（OST）复合物将预先形成的寡糖前体（Glc3Man9GlcNAc2）转移到新合成多肽的 N - 糖基化基序中的天冬酰胺残基上。随后，N - 连接寡糖在内质网中由 α- 葡萄糖苷酶 I 和 II 依次修剪其三个葡萄糖残基，形成单葡萄糖基化聚糖（Glc1Man9GlcNAc2） 。单葡萄糖基化聚糖与内质网凝集素伴侣钙网蛋白（CNX）和钙连蛋白（CRT）结合，防止其过早离开内质网或聚集，同时与其他伴侣蛋白相互作用，促进蛋白质正确折叠和组装。正确折叠的蛋白质会被 α- 葡萄糖苷酶 II 去除第三个葡萄糖残基，然后经内质网 α- 甘露糖苷酶 I（ERManI）修剪末端甘露糖残基，再转运至高尔基体进一步加工形成成熟的复杂糖蛋白。
若内质网 α- 葡萄糖苷酶 I 和 II 被抑制，正常糖蛋白的运输和加工会被破坏，导致 N - 连接聚糖上的末端葡萄糖保留，产生错误折叠的糖蛋白。这些错误折叠的糖蛋白会被靶向内质网相关蛋白降解（ERAD）途径，由 ERManI 和内质网降解增强 α- 甘露糖苷酶样蛋白（EDEM）1 - 3 去除末端甘露糖残基，防止其重新糖基化和再加工。伴侣蛋白 BiP 和蛋白二硫键异构酶（PDI）参与识别这些寡糖，促进其逆向转运至细胞质进行最终降解。通过这一过程，经 ERAD 途径降解的糖蛋白在细胞质中释放其聚糖部分，产生游离寡糖（FOS），FOS 可作为研究内质网中糖蛋白降解的有用生物标志物。
病毒糖蛋白在宿主细胞中的加工过程与上述相似，抑制内质网 α- 葡萄糖苷酶有望限制具有感染性的病毒粒子形成，但部分错误折叠的糖蛋白可能会逃避内质网质量控制，影响病毒的感染性。
3. 氨基糖与内质网 α- 葡萄糖苷酶抑制
氨基糖（IS）是一类糖类似物，其环中的氧被氮取代，能够竞争性抑制作用于糖底物的酶。IS 可抑制内质网 α- 葡萄糖苷酶 I 和 II，导致糖蛋白错误折叠，从而发挥抗病毒抑制作用。此外，IS 还能抑制神经酰胺特异性葡萄糖基转移酶，用于治疗戈谢病、尼曼 - 匹克病等溶酶体贮积症，同时也可用于治疗 II 型糖尿病。
最早发现的具有抗病毒活性的天然 IS 分子是 1 - 脱氧野尻霉素（DNJ）和粟精胺（CAST）。DNJ 最初由野尻霉素还原合成，后发现其天然存在于桑叶、鸭跖草以及一些细菌菌株中；CAST 则源自澳大利亚东部的栗豆树种子。
自发现这些天然 IS 来源后，人们尝试化学合成各种 IS 衍生物，以增强抗病毒功效并降低毒性。早期研究发现，DNJ 和 CAST 对流感病毒（IFV）、水泡性口炎病毒（VSV）、辛德毕斯病毒等具有抗病毒活性。随后，在逆转录病毒如莫洛尼鼠白血病病毒、劳舍尔鼠白血病病毒以及 HIV 等研究中也发现了 IS 的抗病毒作用。此外，IS 对乙肝病毒（HBV）、丙肝病毒（HCV）、登革热病毒等多种病毒均有抑制效果。
近年来，对 IS 结构 - 活性关系（SAR）的研究促使了众多 IS 衍生物的产生，如 N-9′-NM 甲氧基壬基 - 1-DNJ（MON-DNJ，也称为 UV-4），其在展现出色抗病毒活性的同时，细胞毒性较低，且已完成 1a 期临床试验。
4. 体外和体内动物研究
4.1. HIV
HIV 外膜糖蛋白高度糖基化，N - 丁基 - 脱氧野尻霉素（NB-DNJ）虽不显著减少释放的病毒粒子中成熟表面蛋白的数量，但会降低感染细胞与未感染淋巴细胞融合的能力以及释放病毒的感染性，表明 α- 葡萄糖苷酶抑制对病毒感染性和融合性的影响可能源于成熟表面蛋白的质量变化而非数量变化。6-O - 丁酰基 - 粟精胺（Bu-CAST）在体外对 HIV 的抗病毒活性最强，其细胞毒性低于逆转录酶抑制剂 ddC。将 NB-DNJ 封装在 CD4 脂质体中可大幅降低其 IC50，增强抗病毒效果，且 CD4 脂质体本身也能减少 HIV 分泌。
4.2. 流感病毒
抑制流感病毒 A 的 N - 连接糖基化对神经氨酸酶（NA）向细胞表面的转运影响大于血凝素（HA），表明这两种糖蛋白对 N - 连接糖基化的依赖程度不同。IS 衍生物对流感病毒的抑制呈剂量依赖性，但不同毒株的 IC50差异较大。在小鼠模型中，多次给药的 IS 对奥司他韦敏感和耐药的流感毒株均有活性，且在感染后 72 - 96 小时给药仍有效。然而，体外抗病毒抑制效果与体内模型并不总是一致，部分药物在体外无明显抑制作用，但在体内却能带来生存益处。
4.3. 丙型肝炎病毒
目前可用的直接作用抗病毒药物（DAAs）在治疗 HCV 方面效果显著，但研究 IS 在抗 HCV 中的作用对开发广谱抗病毒药物仍有价值。HCV 的主要糖蛋白 E1 和 E2 均经历 N - 聚糖修剪，早期研究因缺乏合适的细胞培养系统，常使用牛病毒性腹泻病毒（BVDV）等替代病毒进行研究。研究发现，DNJ 衍生物可抑制 α- 葡萄糖苷酶，减少包膜糖蛋白与钙网蛋白的结合，导致 E2 错误折叠和 E1、E2 异二聚体形成效率降低，最终减少含 RNA 病毒粒子的分泌。长链烷基化合物还可通过未知机制诱导 E2-E2 同二聚体积累，发挥抗病毒作用。IS 对不同基因型的 HCV 均有抑制作用，但存在基因型特异性差异。NN-DNJ 的细胞毒性相对较高，而尝试通过药物联合治疗可减轻其细胞毒性，并显示出协同作用。
4.4. 登革热病毒和其他黄病毒
早期研究表明，CAST 可剂量依赖性地抑制所有 4 种血清型的登革热病毒，且比 DNJ 更有效。抑制葡萄糖修剪会影响登革热病毒 prM 和 E 蛋白的折叠效率，导致 prME 异二聚体形成延迟且不稳定。尽管对病毒复制子的标记基因表达或传播影响较小，但 CAST 能显著减少登革热病毒粒子数量，主要作用于病毒粒子的分泌和感染性环节。后续开发的 IS 衍生物对登革热病毒的抑制效果因血清型而异，Bu-CAST 和 CM-10-18 等衍生物的抗病毒效力有所增强。关于 α- 葡萄糖苷酶 I 和 II 在抗登革热病毒中的作用存在争议，不同研究表明单一抑制 α- 葡萄糖苷酶 II 或同时抑制两种酶均可能发挥抗病毒作用。此外，IS 衍生物还可减轻登革热感染模型中的炎症反应，调节免疫反应。在其他黄病毒方面，IS 对日本脑炎病毒（JEV）、黄热病病毒（YEV）和寨卡病毒（ZIKV）也有一定的抗病毒活性，但效果不如对登革热病毒显著。
4.4.1. SARS 冠状病毒
IS 衍生物对 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 病毒具有剂量依赖性的抗病毒活性，主要通过导致刺突（S）蛋白错误折叠和损害病毒粒子组装来发挥作用。Bu-CAST 的抗病毒活性比 NB-DNJ、UV-4 和 CAST 更强，对 SARS-CoV-2 病毒在感染后 48 小时给药仍能减少病毒复制。与野生型 SARS-CoV-2 病毒相比，β 变异株对 UV-4B 的敏感性较低，但利用分子建模方法合成的新型 α- 葡萄糖苷酶抑制剂对奥密克戎 BA.1 病毒株具有出色的体外抗病毒活性。
4.5. 丝状病毒科 —— 埃博拉病毒、马尔堡病毒
针对丝状病毒的 IS 活性研究有限，主要集中在体外对埃博拉病毒（EBOV）和马尔堡病毒（MARV）的抗病毒评估，其活性范围在 6 - 50 μM。尽管丝状病毒糖蛋白高度糖基化且体外实验显示对 IS 衍生物敏感，但体内研究并未一致显示出明显的生存益处。不同动物模型中，IS 衍生物的耐受性良好，但药代动力学和药效学差异可能导致体内外研究结果不一致。
5. 不良反应和安全性
IS 通常耐受性良好，体外研究显示其 CC50大多在几百微摩尔至几毫摩尔之间。在动物实验中，不同的 IS 衍生物在不同动物模型中表现出一定的耐受性，但也可能出现一些不良反应，如体重减轻、可逆性生殖毒性、转氨酶升高、血小板计数下降等。在人体临床研究中，IS 最常见的不良反应是腹泻，这是由于 IS 抑制肠道葡萄糖苷酶，延迟消化，导致复杂碳水化合物积累，引起渗透性腹泻。不过，短期使用 IS 治疗急性病毒感染可能会限制副作用的程度和对宿主生理的影响。
6. 氨基糖的临床研究
关于 IS 在临床研究中的应用，相关文献相对较少。早期对口服 NB-DNJ 单药治疗艾滋病患者的 I 期剂量递增耐受性试验，因最初的安全性担忧而提前终止，该试验中未观察到 CD4 细胞计数的显著变化。在后续的 II 期研究中，口服 NB-DNJ 与齐多夫定联合治疗 HIV-1 患者，虽在部分指标上显示出潜在的抗病毒效果，但因胃肠道不良反应和次优的稳态谷浓度等因素，整体疗效未优于单药治疗。
在 HCV 的临床研究中，Bu-CAST 与聚乙二醇干扰素和利巴韦林的三联疗法在部分慢性 HCV 基因型 1 患者中显示出一定的抗病毒效果，但与现有治疗方法相比，优势并不明显，因此临床研究未继续推进。
针对登革热病毒的 1b 期随机、双盲、安慰剂对照临床试验中，口服 Bu-CAST 治疗急性登革热患者，虽未显示出显著的病毒载量降低和发热负担减轻，但在清除 NS1 抗原方面有一定趋势。后续的药代动力学建模表明，增加给药频率可能会提高 Bu-CAST 的临床疗效。
UV-4 在健康成年人中的 1a 期单剂量递增试验显示，其耐受性良好，主要不良反应为恶心，未出现严重不良反应和剂量限制性毒性。
7. 氨基糖作为广谱抗病毒药物的未来
抗病毒药物开发的关键参数之一是选择性指数（SI），即细胞毒性浓度与药物有效或抑制浓度的比值。对于 IS 而言，其头部基团主要决定抗葡萄糖苷酶活性，N - 烷基侧链长度影响亲脂性和细胞内浓度，进而影响药效。较长的 N - 烷基侧链虽能增强药效，但也会增加毒性。因此，研究 IS 的结构 - 活性关系（SAR）以优化 SI 至关重要。
此外，提高 IS 进入细胞的效率可增强其抗病毒效力。例如，Bu-CAST 虽对 ER α- 葡萄糖苷酶 I 的活性低于 CAST，但因其亲脂性增加，细胞摄取改善，抗病毒活性更强。利用脂质体作为药物递送载体，不仅可降低治疗药物剂量，减少药物毒性，还可能具有独立的抗病毒活性。
单一抑制 ER α- 葡萄糖苷酶 I 或 II 与抗病毒效果的相关性存在不一致的结论，近期研究表明同时抑制两种酶可能与最大的体外抗病毒活性相关。然而，完全抑制这两种酶可能导致细胞毒性，因此联合治疗是一种可行的策略。联合使用 IS 衍生物与其他抗病毒药物，如利巴韦林、聚乙二醇化 IFNα2b、IFN-α 和法匹拉韦等，已显示出协同抗病毒活性，可降低单个药物的最大剂量，平衡抗病毒疗效和药物毒性。未来，深入了解 SAR 和联合治疗有望提高 ER α- 葡萄糖苷酶抑制的特异性，减少脱靶效应和胃肠道副作用。
8. 结论
氨基糖作为广谱抗病毒治疗药物具有一定的吸引力，尽管体外和动物实验数据显示出良好的前景，但在临床试验中证明其疗效仍面临挑战。ER α- 葡萄糖苷酶抑制剂的广谱活性和高耐药屏障特性使其作为宿主导向疗法具有潜力。随着对病毒 - 宿主相互作用、发病机制的深入了解以及对宿主 α- 葡萄糖苷酶晶体结构的进一步认识，有望设计出更有效的 IS 化合物，为应对新兴和再现的病毒爆发提供有力的治疗手段。
