《Chemistry & Biodiversity》：Unveiling the Molecular Profile and Antiviral Potential of Costus arabicus L. Against Zika Virus
编辑推荐：
本文聚焦巴西传统药用植物阿拉伯闭鞘姜（Costus arabicus L.），首次系统揭示了其不同器官提取物的复杂分子组成，并评估了其体外抗虫媒病毒活性。研究通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和分子网络分析，注释了45种化合物，包括类固醇皂苷、黄酮类、木脂素等，其中大多数为该物种及闭鞘姜属首次报道。体外实验表明，其乙醇叶提取物对寨卡病毒（ZIKV）展现出选择性抑制活性（EC50= 30.21 μg/mL， 选择性指数SI = 16.55），而对基孔肯雅病毒（CHIKV）和奥罗普切病毒（OROV）无效。该研究不仅凸显了该植物未被探索的植物化学丰富性，也为其作为抗ZIKV先导化合物的来源提供了科学依据，并为开发针对黄病毒科病毒的新型疗法指明了方向。
引言：亚马逊雨林的药用宝库与虫媒病毒的挑战
亚马逊地区拥有地球上最丰富的植物物种多样性，是发现药用植物来源新治疗剂的重要宝库。闭鞘姜科植物因其多样性和民族药理学相关性而备受关注，该科植物已被报道具有抗疱疹病毒、流感病毒等活性。在此背景下，阿拉伯闭鞘姜（Costus arabicus L.）作为一种在巴西民间用于治疗肾脏疾病、尿石症和癌症的草本植物，成为抗病毒研究的潜在候选者。
虫媒病毒，包括黄病毒科（如寨卡病毒ZIKV、登革病毒）、披膜病毒科（如基孔肯雅病毒CHIKV）和珀尔布尼亚病毒科（如奥罗普切病毒OROV）的成员，是热带和亚热带地区的重大公共卫生问题。ZIKV在2015年被发现与严重的神经系统疾病（如小头症）相关，而CHIKV和OROV也在美洲持续引发疫情。目前，针对这些病毒尚无特异性抗病毒疗法，从天然来源中识别新的抗病毒化合物至关重要。
本研究旨在利用LC-MS/MS结合计算工具研究阿拉伯闭鞘姜叶、茎和根的水提取物和乙醇提取物的化学谱，并评估它们对ZIKV、CHIKV和OROV的抗病毒活性。
结果与讨论
2.1 代谢物注释
通过分子网络方法和与GNPS库的光谱比对，研究推定性注释了45种不同的代谢物。这些化合物被分为以下几类：类固醇皂苷（18种）、糖基化黄酮类化合物（12种）、黄酮醇（4种）、氨基酸（2种）、木脂素（2种）、脂质（2种）、酚酸（2种）、酮（2种）和黄酮（1种）。大多数化合物是首次在该物种甚至该属中报道。
2.1.1 皂苷
在皂苷分子家族中，薯蓣皂苷元（diosgenin）与GNPS光谱库匹配。基于与薯蓣皂苷元的质荷比差异，对同一分子簇中的其他化合物进行了推定性注释传播，包括伪原薯蓣皂苷（pseudoprotodioscin）、纤细薯蓣皂苷（gracillin）、薯蓣皂苷（dioscin）及薯蓣皂苷的前皂苷元B（prosapogenin B of dioscin）等。此外，还注释了海柯皂苷元（hecogenin）和提果皂苷元（tigogenin）等。分子网络图清晰展示了这些皂苷类化合物的分布。
2.1.2 黄酮、黄酮醇和糖基化黄酮类化合物
研究确认了异槲皮苷（isoquercitrin）、槲皮素（quercetin）、山奈酚（kaempferol）和芹菜素（apigenin）等已知化合物的存在。同时，首次在阿拉伯闭鞘姜中描述了9种黄酮类化合物，包括异鼠李素（isorhamnetin）、儿茶素（catechin）、簇花皂草苷（corymboside）、维采宁-2（vicenin 2）、霍韦特里苷C（hovetrichoside C）、夏佛塔苷（schaftoside）、杨梅酮-3-O-芸香糖苷（myricetin 3-O-rutinoside）、槲皮素-3-(2G-鼠李糖基芸香糖苷)（quercetin 3-(2G-rhamnosylrutinoside)）和番石榴苷（guaijaverin）等，并通过质谱碎片解析了其结构特征。
2.2 统计分析与化学本体分类
主成分分析（PCA）揭示了由提取溶剂和植物器官驱动的化学分化模式。在正离子模式下，乙醇叶提取物（EEL）和乙醇茎提取物（EES）与其他提取物明显分开。在负离子模式下，EES也表现出独特的化学特征。热图分析显示，在正离子模式下，最强峰主要集中在乙醇提取物中，且大多数注释特征与萜类生物合成途径相关；在负离子模式下，水提取物和乙醇提取物之间存在明显对比，水提取物中富集的代谢物主要与莽草酸和苯丙素衍生物相关，而乙醇提取物中富集的则与脂肪酸生物合成相关。
2.3 细胞毒性与抗病毒活性
细胞毒性评估显示，乙醇叶提取物（EEL）、水叶提取物（AEL）和水茎提取物（AES）在500 μg/mL浓度下未检测到细胞毒性。而乙醇茎提取物（EES）、乙醇根提取物（EER）和水根提取物（AER）显示出中等细胞毒性，CC50值分别为154.69、211.44和268.87 μg/mL。
在抗病毒筛选中，六种提取物中只有乙醇叶提取物（EEL）表现出抗病毒活性，且仅针对寨卡病毒（ZIKV）。其半数有效浓度（EC50）为30.21 μg/mL，选择性指数（SI）为16.55。该提取物对基孔肯雅病毒（CHIKV）和奥罗普切病毒（OROV）没有抑制活性。与抗病毒药物利巴韦林（ribavirin， 针对ZIKV的SI为4.2）相比，EEL的选择性指数高出近四倍，表明其是一种有前景的选择性抗病毒候选物。
作用机制与协同效应探讨
EEL对ZIKV的选择性活性提示其可能作用于黄病毒的特异性靶点，如NS2B-NS3蛋白酶或病毒RNA依赖性RNA聚合酶。在已注释的化合物中，多种成分已知具有抗病毒特性：薯蓣皂苷（dioscin）在体外对腺病毒、乙肝病毒等有效；薯蓣皂苷元（diosgenin）可抑制丙肝病毒和HIV-1复制；纤细薯蓣皂苷（gracillin）在计算机模拟中显示出与SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的结合亲和力。类似皂苷化合物地高辛（digitonin）已显示出抗ZIKV活性。
黄酮醇和糖基化黄酮也是关键的抗病毒候选成分。槲皮素、山奈酚和异鼠李素具有广谱抗病毒活性；异鼠李素能强烈抑制ZIKV NS2B–NS3蛋白酶；异槲皮苷、紫云英苷和异杜荆苷也在体内外显示出显著的抗ZIKV活性。此外，研究中检测到的木脂素类化合物如丁香树脂醇（syringaresinol）也与抗流感病毒活性相关。
研究表明，单一成分可能并非EEL抗病毒活性的唯一原因。提取物是一个复杂的混合物，其生物活性可能源于多种成分的协同相互作用。例如，黄酮类化合物的组合可能因其多效性而产生协同抗病毒效应；同样，有研究报道纯化的皂苷混合物对冠状病毒感染的保护作用优于单一皂苷。因此，EEL的活性很可能是其中类固醇皂苷、黄酮类化合物、木脂素等多种成分共同作用的结果。
结论
本研究首次全面解析了阿拉伯闭鞘姜提取物的化学谱，并证明了其乙醇叶提取物对寨卡病毒具有选择性的抗病毒活性。注释出的黄酮醇和糖基化黄酮类化合物可能是该活性的主要贡献者。这些发现支持进一步研究其治疗潜力，并为涉及该物种的构效关系研究奠定了基础。本研究揭示的化学和生物学见解增强了阿拉伯闭鞘姜的药理学相关性，并为发现新型抗ZIKV药物做出了贡献。
