Artocarpus chaplasha的化学-药理学及计算评估;其树皮与种子在抗寄生虫作用及细胞毒性方面的比较研究

《Veterinary Parasitology》:Chemico-Pharmacological and Computational Evaluation of Artocarpus chaplasha; Comparative Anthelmintic and Cytotoxic Potential between Bark and Seed

【字体: 时间:2026年02月22日 来源:Veterinary Parasitology 2.2

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  抗寄生虫活性研究显示,无花果属(Artocarpus chaplasha)树皮乙醇提取物(EtBE)对肝吸虫(Paramphistomum cervi)的杀灭效果优于种子提取物(EtSE),且毒性更低(LC50值分别为1839.68和668.59 μg/mL)。计算模拟表明,3-羟基呋喃基异黄酮和3'-法尼基槲皮素能稳定与肝吸虫β-微管蛋白结合,其亲和力(-8.0 kcal/mol)优于阿苯达唑。研究证实EtBE兼具显著抗寄生虫活性与低宿主毒性,为开发新型驱虫剂提供候选化合物。

  
法米姆·艾哈迈德(Famim Ahmed)| 法尔贾娜·卡图恩(Farjana Khatun)| 勒-安-图安·阮(Le-Anh-Tuan Nguyen)| 马利哈·莫霍西纳·里法(Maliha Mohosina Rifa)| 阿克拉姆·侯赛因(Md. Akram Hossain)| 莎尔敏·努尔·托马(Sharmin Nur Toma)| 桑杰·杜塔(Sanjay Dutta)
库瓦贾·尤努斯·阿里大学(Khwaja Yunus Ali University)

摘要

合成抗寄生虫药物的负面影响以及抗药性的增加,迫切需要从替代来源寻找创新性的抗寄生虫药物。本研究重点比较了Artocarpus chaplasha的乙醇树皮提取物(EtBE)和种子提取物(EtSE)的抗寄生虫效果和安全性,并通过计算机模拟(in-silico)分析了潜在的生物活性成分。
抗寄生虫效果通过体外实验对Paramphistomum cervi的蠕虫运动能力进行评估,监测其麻痹和死亡时间。使用卤虫致死试验(BSLA)技术来量化细胞毒性。进行了广泛的计算分析,包括ADMET、PASS预测、分子对接、动力学模拟和密度泛函理论(DFT)评估,以研究A. chaplasha中的植物化学物质对肝吸虫β-微管蛋白链(B0RZ81)的作用。此外,还研究了人β-微管蛋白(6QUS)和拓扑异构酶IIα(5GWK)蛋白的细胞毒性。
实验表明,两种草药提取物均具有显著的剂量依赖性抗寄生虫效果。在100 mg/mL的浓度下,EtBE在10.30分钟内完全使蠕虫麻痹,并在13.37分钟内导致100%的死亡率,这与相同浓度下的阿苯达唑效果相当。树皮提取物的毒性较低,LC50值为1839.68 μg/mL,而种子提取物的LC50值为668.59 μg/mL。
分子对接研究表明,A. chaplasha中的3-(羟基戊基)异黄酮和3'-法尼基阿皮吉宁可以通过与肝吸虫中的长春碱和GTP结合位点的相互作用来干扰微管聚合,其结合亲和力(分别为-8.0和-7.0 kcal/mol)优于阿苯达唑。计算得到的RMSD、RMSF、SASA、氢键和MM/GBSA能量评估证实了这些化合物在结合位点上的稳定结合。此外,计算机模拟还证实了这些植物化学物质的良好药代动力学特性(ADME),并且相对于长春新碱,它们对宿主细胞毒性靶点的亲和力较低。
体外和计算机模拟的累积证据证实了A. chaplasha提取物EtBE具有显著的抗寄生虫效果和较低的细胞毒性。结果表明,3'-法尼基阿皮吉宁和3-(羟基戊基)异黄酮是很有前景的抗寄生虫候选物质,值得进一步进行植物化学分离、体内动物试验和临床前评估。

引言

在热带和亚热带国家,由线虫、绦虫和吸虫等寄生虫引起的蠕虫病是一个非常普遍且严重的健康问题(Hotez等人,2008年;Pullan和Brooker,2012年)。它们会导致贫血、营养不良、嗜酸性粒细胞增多、肺炎、食欲减退、体重下降、生长迟缓和消化功能障碍。蠕虫病直接影响兽医健康,影响家畜和农场动物(Ogedengbe-Olowofoyeku等人,2021年)。据最新统计,全球有40亿人易受蠕虫病影响,每年导致13.5万人死亡(Alemu等人,2022年)。目前的治疗方法主要依赖于大规模使用合成抗寄生虫药物。阿苯达唑与伊维菌素联合使用是治疗蠕虫病的新进展,对毛圆线虫和其他土壤传播的寄生虫显示出更好的效果(Krolewiecki等人,2025年)。此外,吡喹酮的纳米制剂被开发出来以改善治疗效果和生物利用度(Mengarda等人,2022年)。然而,据报道,合成抗寄生虫药物(如伊维菌素)在宿主体内会产生不良副作用,如内分泌紊乱、神经毒性、肝毒性和生殖毒性(Salman等人,2022年)。此外,过度使用这些药物,特别是在大规模用药期间,导致了抗药性的出现,这种情况在动物中已经存在,并且在人类寄生虫中也越来越普遍。因此,如果没有替代品,现有的治疗策略可能会失效(Pilotte等人,2022年)。
为了发现下一代抗寄生虫药物,筛选具有生物活性的植物化学物质可能会产生有前景且有效的候选药物。科学研究表明,含有黄酮类、单宁、萜类和生物碱的植物提取物通常在体外对寄生虫具有潜在效果(Garcia-Bustos等人,2019年;Kaplan和Vidyashankar,2012年;Herath等人,2019年)。
属于桑科(Moraceae)的Artocarpus属包含55个物种,主要分布在东亚、南亚和南太平洋地区。这些物种表现出显著的生物活性,包括对致龋病原体的细胞毒性和抗菌作用。
值得注意的是,Artocarpus lakoocha Roxb.因其抗寄生虫特性而受到认可,泰国和老挝的土著人群中传统上将其用于医疗,其粗提物对Fasciola gigantica具有杀虫效果(Saowakon等人,2009年)。使用A. lakoochaA. heterophyllus的乙醇提取物中的黄酮类和单宁进行的体外研究表明,它们在麻痹和杀死寄生虫方面非常有效(Uddin等人,2020年;Tacbas等人,2024年)。
Artocarpus chaplasha Linn.(通常称为Artocarpus chama Buch.)是一种原产于南亚的落叶树,在民族医学中尚未得到充分利用,尽管它可用于治疗腹泻并具有商业木材生产的潜力(Chowdhury等人,2013年)。
先前的研究表明,A. chaplasha的叶子在体外和计算机模拟中具有抗寄生虫效果(Sohag等人,2025年),但研究仅限于叶子,而这可能不是最丰富或最容易可持续收获的部分。这项新研究将范围扩大到树皮和种子,这意味着有更多的提取选项,特别是因为这种植物已经用于商业木材生产。因此,在筛选生物活性时,评估传统草药提取物或疗法的毒性以及确定其不良反应和致死剂量是必要的(Tchetan等人,2022年)。因此,本研究的主要目的是评估和比较在孟加拉国生长的A. chaplasha的树皮和种子提取物的抗寄生虫效果,并通过计算机模拟验证其细胞毒性。

部分内容

在发展中国家和亚热带地区,蠕虫病是一种非常常见且严重的健康问题,由线虫、绦虫和吸虫等寄生虫引起(Hotez等人,2008年;Pullan和Brooker,2012年)。它们会导致高发病率の贫血、营养不良、嗜酸性粒细胞增多、肺炎、食欲下降、体重减轻和生长迟缓。蠕虫病直接影响兽医健康,影响家畜和农场动物(Ogedengbe-Olowofoyeku等人,2021年)。据最新统计,全球有40亿人容易感染蠕虫病,每年导致13.5万人死亡(Alemu等人,2022年)。目前的治疗方法主要依赖于大规模使用合成抗寄生虫药物。阿苯达唑与伊维菌素联合使用是治疗蠕虫病的新进展,对毛圆线虫和其他土壤传播的寄生虫显示出更好的效果(Krolewiecki等人,2025年)。此外,吡喹酮的纳米制剂被开发出来以提高治疗效果和生物利用度(Mengarda等人,2022年)。然而,据报道,合成抗寄生虫药物(如伊维菌素)在宿主体内会产生不良副作用,如内分泌紊乱、神经毒性和肝毒性(Salman等人,2022年)。此外,过度使用这些药物,特别是在大规模用药期间,导致了抗药性的出现,这种情况在动物中已经存在,并且在人类寄生虫中也越来越普遍。因此,如果缺乏替代品,现有的治疗策略可能会失效(Pilotte等人,2022年)。
为了发现下一代抗寄生虫药物,筛选具有生物活性的植物化学物质可能会产生有前景且有效的候选药物。科学研究表明,含有黄酮类、单宁、萜类和生物碱的植物提取物在体外通常对寄生虫具有潜在效果(Garcia-Bustos等人,2019年;Kaplan和Vidyashankar,2012年;Herath等人,2019年)。
Artocarpus属属于桑科,包含55个物种,主要分布在东亚、南亚和南太平洋地区。这些物种表现出显著的生物活性,包括对致龋病原体的细胞毒性和抗菌作用。
值得注意的是,Artocarpus lakoocha Roxb.因其抗寄生虫特性而受到认可,泰国和老挝的土著人群中传统上将其用于医疗,其粗提物对Fasciola gigantica具有杀虫效果(Saowakon等人,2009年)。使用A. lakoochaA. heterophyllus的乙醇提取物中的黄酮类和单宁进行的体外研究表明,它们在麻痹和杀死寄生虫方面非常有效(Uddin等人,2020年;Tacbas等人,2024年)。
Artocarpus chaplasha Linn.(常称为Artocarpus chama Buch.)是一种原产于南亚的落叶树,在民族医学中尚未得到充分利用,尽管它可用于治疗腹泻并具有商业木材生产的潜力(Chowdhury等人,2013年)。
先前的研究已经证实A. chaplasha的叶子在体外和计算机模拟中具有抗寄生虫效果(Sohag等人,2025年),但研究仅限于叶子,而这可能不是最丰富或最容易可持续收获的部分。这项新研究将范围扩大到树皮和种子,这意味着有更多的提取选项,特别是因为这种植物已经用于商业木材生产。因此,在筛选生物活性时,评估传统草药提取物或疗法的毒性以确定不良反应和致死剂量是必要的(Tchetan等人,2022年)。因此,本研究的主要目的是评估和比较在孟加拉国生长的A. chaplasha的树皮和种子提取物的抗寄生虫效果,并通过计算机模拟验证其细胞毒性。

部分内容

植物材料的收集与鉴定

样本树皮和种子是从孟加拉国的Tangail收集的。种子被仔细地从果实中分离出来。孟加拉国的植物分类学家收到了收集的植物材料的凭证标本。该植物的编号由达卡Mirpur的国家植物标本馆提供(DACB 135374)。

植物材料的提取

选定的植物部分用清水清洗以去除异物,并在阴凉处晾干几天。使用高容量研磨机进行研磨

密度泛函理论(DFT)分析

在分子对接和动力学模拟分析中得分最高的两种植物化学物质被选用于密度泛函理论(DFT)研究,以评估它们的结构、功能和量子化学特性。使用Gaussian 09W(修订版D.01)软件计算化合物气态下的前沿分子轨道(FMO)能量、结构和热力学性质(Geerlings等人,2003年)

统计分析

体外实验的结果以平均值±标准误差(Mean ± SEM)的形式呈现。抗寄生虫效果(麻痹时间和死亡时间)和卤虫致死试验(死亡率)的结果使用单因素方差分析(ANOVA)进行统计显著性测试,组平均值使用Dunnet的多重比较检验进行检验。相对运动能力使用简单线性回归分析进行评估,生存指数分析使用GraphPad Prism软件进行(版本

体外抗寄生虫测试结果

表1和图1显示了A. chaplasha的树皮和种子提取物对Paramphistomum cervi的体外抗寄生虫效果。与对照组相比,在所有培养基中,观察到32分钟后寄生虫开始活动。在50 mg/mL浓度下,阿苯达唑在8.63 ± 0.33分钟内导致麻痹,在15.97 ± 0.52分钟内导致死亡;而在100 mg/mL浓度下,相应时间显著缩短至3.9 ± 0.46分钟和7.87 ± 0.30分钟。在100 mg/mL浓度下,树皮提取物的效果最为显著

讨论

寄生虫药物抗药性是一个日益严重的全球问题,直接影响人类和牲畜的食物安全和健康。目前的治疗方法效果逐渐减弱,而且大多数寄生虫线虫目前尚无可用疫苗,因此寻找具有不同作用机制的新抗寄生虫药物来源至关重要(Liu等人,2020年;Jato等人,2022年;Behnke等人,2008年;Wangchuk等人,2016a)。
次级代谢产物

结论

本研究总结了A. chaplasha乙醇树皮提取物的显著抗寄生虫效果,这归因于其中丰富的生物活性植物化学物质,包括三萜类、植物甾醇、茚类衍生物、预烯基化黄酮和黄烷酮。然而,这些植物化学物质在乙醇树皮提取物中的存在尚未通过任何光谱或色谱技术得到确认。本结论考虑了以往文献综述的数据。

研究的局限性

即使取得了显著的抗寄生虫效果,本研究也存在一些局限性。首先,研究缺乏任何体外胚胎发育和抗寄生虫卵孵化试验的数据,仅考虑了基于蠕虫运动能力的杀虫效果。其次,仅使用了卤虫致死数据来假设细胞毒性,而忽略了MTT、LDH释放试验和trypan blue排除试验,这些试验对于评估至关重要。

未引用的参考文献

(Ansari等人,2025年;Asma等人,2022年;Jayawardene等人,2021年;Lathiff等人,2021年;Lee等人,2016年;Taksim Ahmed,2012年)

CRediT作者贡献声明

法米姆·艾哈迈德(Famim Ahmed):写作——审阅与编辑、原始草稿撰写、验证、软件使用、资源获取、方法学设计、研究实施、资金筹集、正式数据分析、数据管理、概念构思。法尔贾娜·卡图恩(Farjana Khatun):资源获取、方法学设计、研究实施、资金筹集、正式数据分析、数据管理。勒-安-图安·阮(Le-Anh-Tuan Nguyen):验证、软件使用、资源获取、方法学设计、研究实施、正式数据分析。莎尔敏·努尔·托马(Sharmin Nur Toma):软件使用、资源获取、数据管理。桑杰·杜塔(Sanjay Dutta):写作——审阅与
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