红藻藤中新发现化合物Nectamazin A抗口腔及咽喉疾病的潜力：体外与计算机模拟研究

《Results in Chemistry》：Nectamazin a from Piper crocatum as a bioactive compound against Oral and throat diseases: In vitro and in silico study

本研究针对口腔与咽喉感染中微生物定植和生物膜形成导致的抗生素耐药性问题，首次从红藻藤(Piper crocatum)中分离得到新木脂素类化合物Nectamazin A。通过体外抗菌实验显示其对化脓性链球菌(S. pyogenes)和白色念珠菌(C. albicans)具有强抑制作用（MIC分别为156.3 μg/mL和312.5 μg/mL），分子对接揭示其与ERG11酶结合能达-9.31 kcal/mol，ADMET预测符合药物候选标准。该研究为开发新型天然源抗菌剂提供了理论依据。

　　

口腔和咽喉感染是全球范围内常见的健康问题，它们往往始于病原微生物在黏膜表面的定植，导致口腔微生物群失衡，并可能引发呼吸道疾病。在口腔这个复杂的微生物栖息地，各种细菌和真菌共同生存。其中，血链球菌(S. sanguinis)等是最早定植于口腔上皮表面的细菌之一，它们通过形成正常的生物膜基础来维持口腔微生态的初始平衡。然而，当环境条件改变，如碳水化合物摄入增加时，变形链球菌(S. mutans)会占据主导地位，将糖发酵成酸，降低局部pH值，引发牙釉质和牙本质脱矿，这是龋齿发生的主要原因。此外，在免疫力下降或正常菌群失衡的情况下，白色念珠菌(C. albicans)过度生长会导致口腔念珠菌病。口腔感染还可能扩散至咽喉，如化脓性链球菌(S. pyogenes)就是细菌性咽炎的主要病原体。这些微生物形成的生物膜结构增加了对传统抗生素和抗真菌药物的耐药性，使得临床治疗效果不佳。同时，一些含有合成化学物质的口腔卫生产品可能因直接接触口腔组织而引起生物不相容反应。

面对这些挑战，寻找新的天然来源生物活性化合物成为应对抗菌药物耐药性、提高口腔感染治疗效果的有前景策略。印度尼西亚帕达亚德兰大学的研究团队将目光投向了红藻藤(Piper crocatum)，这种被称为红槟榔的药用植物在药理学上具有抗菌和抗真菌作用。已有 phytochemical（植物化学）研究报道红藻藤中含有黄酮类、生物碱、皂苷、单宁、酚类和木脂素等多种活性成分。

在这项发表于《Results in Chemistry》的研究中，研究人员首次从红藻藤叶片中分离鉴定出一种名为Nectamazin A的新木脂素类化合物，并系统评估了其对抗口腔和咽喉病原体的抗菌潜力。研究采用多学科方法，结合体外实验和计算机模拟技术，深入探究了该化合物的抗菌活性、作用机制及药物动力学特性。

研究采用的关键技术方法包括：通过硅胶柱色谱进行生物活性指导下的化合物分离纯化；使用紫外光谱(UV)、红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR，包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、HSQC、HMBC、¹H-¹H COSY)和质谱(MS)进行结构鉴定；采用Kirby-Bauer纸片扩散法和微量稀释法测定抗菌活性(MIC/MBC)；利用分子对接技术分析化合物与关键靶点酶(PBP、SrtA、CYP51、ERG11、GtfB、GtfP)的相互作用；通过pkCSM和SwissADME在线平台进行ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）预测；运用分子动力学模拟评估蛋白质-配体复合物的稳定性。研究样本来源于印度尼西亚西爪哇省采集的红藻藤叶片，经Jatinangoriense标本馆鉴定（编号407/LBM/IT/V/2024）。

3.1. Nectamazin A(1)的表征与鉴定

研究人员从红藻藤叶片甲醇提取物中成功分离得到Nectamazin A(1)，并通过多种光谱技术确定了其化学结构。紫外光谱在216nm和271nm处显示吸收峰，表明存在苯环结构。红外光谱显示特征吸收峰：3488cm^-1(羟基)、2935cm^-1和2835cm^-1(烷基)、1682cm^-1(羰基)、1589cm^-1(芳香环)、1239cm^-1和1127cm^-1(碳氧键)。核磁共振谱图数据进一步证实了该化合物属于新木脂素类，具有guaiane型骨架结构，化学式为C₂₃H₃₀O₇，高分辨质谱显示[M-H]^-峰为417.05。这是首次从红藻藤中报道该化合物的存在。

3.2. Nectamazin A(1)的抗菌活性

抗菌实验结果表明，Nectamazin A(1)对测试的多种微生物具有显著抑制作用。根据抑菌圈直径分类标准（强抑制：10-19mm），该化合物对所有四种测试微生物均表现出良好抑制效果。最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)测定显示，Nectamazin A(1)对化脓性链球菌(MIC=156.3μg/mL)和白色念珠菌(MIC=312.5μg/mL)具有强抗菌活性，对变形链球菌(MIC=625μg/mL)呈中等活性，对血链球菌(MIC=1250μg/mL)活性较弱。研究人员分析认为，这种活性差异可能与木脂素类化合物的酚类和甲氧基功能团有关，这些基团能够破坏膜稳定性、使蛋白质变性、干扰膜通透性，并增加亲脂性，有助于化合物穿透脂质膜。从微生物角度，化脓性链球菌虽然具有厚细胞壁，但Nectamazin A(1)的极性羟基能够与细胞壁结构形成氢键，甲氧基则有助于穿透脂质膜层。白色念珠菌的细胞壁含有β-葡聚糖和麦角固醇，这些成分可作为亲脂性化合物如Nectamazin A(1)的作用靶点。而变形链球菌和血链球菌活性较低可能是因为它们能够形成生物膜，产生细胞外基质作为扩散屏障。

3.3. ADMET和类药性分析

ADMET分析显示，Nectamazin A(1)具有中等水溶性(logS=-4.223)和优异的肠道吸收率(98.533%)。分布方面，稳态分布容积(VDss)较低(0.219logL/kg)，表明药物更可能停留在血浆中；血脑屏障(BBB)通透性(logBBB=-0.531)和中枢神经系统(CNS)通透性(logPS=-2.938)表明该化合物难以进入大脑，这与作为抗菌剂的目标一致。代谢方面，该化合物不会抑制主要细胞色素P450酶(CYP1A2、CYP2C19、CYP2C9、CYP2D6、CYP3A4)，具有良好的代谢特征。排泄系统参数显示总清除率为0.617logml/min/kg，属于中等水平，表明其能够良好排泄。毒性评估显示LD₅₀为1,153,330mg/kg，认为其具有安全性。类药性预测表明，Nectamazin A(1)符合Lipinski、Ghose、Veber、Egan、Muegge等所有规则，生物利用度评分为0.55，支持其作为口服药物的潜力。

3.4. 分子对接研究

分子对接结果显示，Nectamazin A(1)与ERG11酶表现出极强的相互作用，结合能为-9.31kcal/mol，甚至优于阳性对照氟康唑(-7.10kcal/mol)。与其他靶点酶的对接结果分别为：PBP(-7.20kcal/mol)、SrtA(-5.46kcal/mol)、CYP51(-7.01kcal/mol)、GtfB(-4.11kcal/mol)和GtfP(-5.77kcal/mol)。分析表明，Nectamazin A(1)与ERG11的相互作用主要是芳香环与酶疏水侧之间的疏水作用，这种相互作用可通过降低自由能而保持稳定。与PBP酶的结合能接近其阳性对照阿莫西林，可能源于其羰基和羟基在转肽酶位点的相互作用，类似于β-内酰胺类药物的抑制机制。与SrtA、GtfB和GtfP的结合相对较弱，可能与这些酶活性位点更开放、极性更强有关，而Nectamazin A(1)倾向于半疏水性。该化合物的芳香环可通过形成π-π堆积相互作用提供稳定性，羰基和羟基可作为氢键供体和受体，甲氧基则可增加与蛋白质活性位点的极性相互作用。

3.5. 分子动力学模拟

分子动力学模拟评估了ERG11酶与Nectamazin A(1)复合物在生理条件下的稳定性、灵活性和动力学行为。RMSD（均方根偏差）分析显示，Nectamazin A(1)与ERG11复合物的RMSD值为1.611?±0.178，原生配体为1.916?±0.222，两者均小于3?，表明复合物结构稳定，没有发生显著构象变化。模拟结果证实Nectamazin A(1)能够与ERG11形成稳定复合物，预测其在体内可能作为活性化合物发挥作用。

本研究首次从红藻藤中分离鉴定出新木脂素类化合物Nectamazin A，并证实其具有抗口腔和咽喉病原体的潜力。体外实验表明，该化合物对化脓性链球菌和白色念珠菌具有显著抗菌活性，计算机模拟研究揭示了其与关键靶点酶（特别是ERG11）的强效结合能力和稳定性。ADMET预测支持其良好的药代动力学特性和安全性，类药性分析表明其符合口服药物标准。这些发现不仅丰富了红藻藤的化学成分研究，也为开发新型天然源抗菌剂提供了有价值的先导化合物，特别是在应对口腔和咽喉感染中的微生物耐药性问题方面具有重要意义。该研究采用的多学科整合策略为天然产物活性评价和药物开发提供了可借鉴的研究范式。