节选自Arthrospira platensis的生物活性化合物的可持续生产及其体外杀贾第虫活性

《Acta Parasitologica》：Sustainable Production and In Vitro Giardicidal Activity of Bioactive Compounds Derived from Arthrospira Platensis

　　

背景 贾第鞭毛虫病仍是一种在全球范围内流行的被忽视寄生虫病，而常规治疗相关局限性突显出对替代性与补充性策略的需求。在此背景下，微藻生物活性化合物已成为具有前景的抗寄生虫制剂来源。
目的 本研究旨在评价其体外初步筛选活性（vital dye exclusion，活性染料排斥法）。
方法 研究人员采用不同提取方法获得Arthrospira platensis水提物，并评价体外消化来源产物（PDV）的生物活性，以评估提取方式及消化生物激活对抗寄生虫效力的影响。提取物通过磁力搅拌和超声处理制备，随后将十二指肠贾第鞭毛虫（Giardia duodenalis）包囊暴露于递增浓度的样品中，并以甲硝唑（metronidazole）作为参考药物。PDV采用标准化模拟胃肠消化模型生成。与机械搅拌提取物相比，超声提取物显示出更强的膜损伤作用，这与胞内生物活性化合物释放改善一致。超声组、搅拌组和PDV样品的半数抑制浓度（IC₅₀）分别为95.4、153.1和43.6 μg/mL。
结果 PDV在多个浓度下均表现出活性，并且在可比条件下其效果优于甲硝唑。这些发现提示，消化处理可能增加了负责抗寄生虫效应的活性基团的生物可及性。
结论 总体而言，结果支持A. platensis作为可持续杀贾第虫生物活性化合物来源的潜力，并强调了具有生理学相关性的体外消化模型在预测功能性抗寄生虫活性及指导未来转化研究中的重要意义。

该文发表于《Acta Parasitologica》，围绕Arthrospira platensis来源生物活性成分对十二指肠贾第鞭毛虫（Giardia duodenalis）包囊的体外杀伤作用展开，重点关注可持续生物资源开发、绿色分离过程以及消化生物激活对抗寄生虫活性的影响。贾第鞭毛虫病是一种全球广泛流行的水传播寄生虫病，在卫生基础设施薄弱地区尤为常见。现有药物治疗主要依赖硝基咪唑类，代表药物如甲硝唑和替硝唑，虽然具有一定疗效，但常伴随胃肠道不良反应、神经系统症状，并存在治疗失败和寄生虫耐药增加等问题。因此，开发更安全、可持续且可作为补充的抗贾第虫策略具有现实必要性。

在这一背景下，光合微生物，尤其是微藻和蓝细菌，因其化学组成多样、可再生生产和环境负荷较低而成为药物生物技术的重要候选来源。Arthrospira platensis作为工业应用成熟的蓝细菌，已广泛用于食品、营养保健和医药领域。其生物量蛋白含量高、消化性好，且缺乏坚硬的纤维素细胞壁，有利于后续加工与活性成分提取。尽管已有研究提示其具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤和免疫调节等多种活性，但其作为抗寄生虫化合物来源、尤其是针对环境中具有高度抵抗性的贾第虫包囊阶段的应用仍研究不足。由于包囊活性直接关系到传播、环境持留与暴发风险，针对包囊存活的干预策略具有预防学和治疗学双重意义。

研究人员据此提出一种兼顾绿色工艺与生物学评价的研究路径：首先以水提方式制备A. platensis提取物，并比较磁力搅拌与超声处理两种提取策略对活性释放的影响；其次利用模拟人体胃肠道条件的体外消化模型，制备体外消化产物（PDV），用于评估消化过程是否可增强活性组分的生物可及性；同时，在寄生虫样品前处理中引入聚乙二醇（PEG）/磷酸盐水相双相体系（ATPS），以提高包囊纯化效率和后续显微分析可靠性。整体研究旨在从可持续生产、绿色分离和功能验证三个层面，评估A. platensis来源生物活性物质的杀贾第虫潜力。

主要技术方法概括如下：研究材料中的A. platensis来源于University of Texas Culture Collection（UTEX），经标准培养后收集冻干生物量。研究人员分别采用磁力搅拌和超声法制备水提物，并以二喹啉甲酸（BCA，bicinchoninic acid）法测定蛋白浓度以统一给药浓度。体外消化采用标准化模拟胃肠消化流程，依次设置口腔、胃和肠道阶段，制备PDV。十二指肠贾第鞭毛虫包囊来源于巴西累西腓Oswaldo Cruz University Hospital患者粪便样本，经伦理审批后采集，并通过PEG/磷酸盐ATPS纯化。抗寄生虫活性采用伊红排斥法评估包囊膜损伤，在96孔板中以不同浓度样品处理24 h，并通过ANOVA和Dunnett事后检验分析差异，计算IC₅₀。

在结果部分，论文首先报告了“Purification of Cysts using an Aqueous Two-Phase System (PEG/phosphate)”的研究结果。研究人员指出，贾第虫包囊纯化是保证抗寄生虫实验可靠性的关键步骤，因为粪便残渣会影响显微观察和活性判断。PEG/磷酸盐ATPS能够利用表面电荷、密度及亲水-疏水相互作用差异，实现包囊与粪便杂质的有效分离。尽管包囊在体系两相中均可检测到，研究中最终选择富盐相用于后续实验，因为该相黏度较低、光学清晰度更高，更有利于染色和显微镜观察。该结果说明ATPS是一种快速、简便且成本较低的包囊预处理方法，可降低背景干扰，满足后续活性评价需求。

随后，在“Preliminary Screening Activity of Arthrospira platensis Aqueous Extracts Against Giardia duodenalis Cysts”部分，研究人员比较了两种水提工艺制得样品的活性。提取前先进行蛋白定量，磁力搅拌提取物和超声提取物的蛋白浓度分别为2 mg/mL和5 mg/mL。两类提取物均对G. duodenalis包囊活性产生浓度依赖性抑制。磁力搅拌提取物在500 μg/mL和250 μg/mL时的抑制率分别达到95%和85%，IC₅₀为153.1 μg/mL；在相同实验条件下，甲硝唑阳性对照抑制率为67%。显微镜下在62.5 μg/mL和125 μg/mL时已可观察到失活滋养体，且随浓度升高包囊抑制持续增强，表明其具有明确剂量-效应关系。

在同一部分中，超声提取物显示出更强活性。500 μg/mL和250 μg/mL浓度下，其抑制率分别为86.33%和81.81%，且均显著高于甲硝唑组40%的抑制水平，差异具有统计学意义。超声提取物的IC₅₀为95.4 μg/mL，低于磁力搅拌提取物，提示其效力更高。结合蛋白含量结果，研究人员认为超声处理更有利于胞内活性成分释放，从而增强抗寄生虫活性。该结果与超声促进细胞破碎和溶出效率提高的工艺学认识相一致。

在“Preliminary Screening Activity of the in vitro Digestion Product (PDV) of Arthrospira platensis”部分，研究人员进一步评价了A. platensis体外消化产物的杀贾第虫活性。PDV蛋白浓度范围为31.25–500 μg/mL，其IC₅₀为43.6 μg/mL，是三类样品中最优者。伊红排斥法结果显示，PDV可造成显著膜损伤，抑制率在59%至95%之间变化。在较高浓度下，PDV的效果明显优于甲硝唑；在相同实验条件下，甲硝唑最高抑制率为40%，而PDV在高浓度时可使75%至95%的包囊出现膜损伤。该部分结果说明，经过模拟消化后，A. platensis中的活性成分可能被释放、转化或提高生物可及性，因此表现出更强的体外杀包囊能力。

讨论部分主要围绕四个层面展开。首先，ATPS用于包囊纯化的结果表明，该方法能够有效减少粪便杂质干扰，提升样品清晰度和后续活性评估的可重复性，因此适合作为原虫生物活性研究中的稳健预处理技术。其次，研究再次强调选择A. platensis的依据在于其蛋白质、必需氨基酸、多不饱和脂肪酸及其他代谢物含量丰富，且具有良好的营养和安全性基础。第三，关于活性检测方法，研究指出伊红排斥法主要反映膜完整性损伤，而不能直接证明代谢活性完全丧失，因此其结果应理解为对细胞损伤的间接指标。第四，超声提取物与PDV的优势共同说明，提取工艺和消化生物激活均会显著影响活性成分的可获得性及功能表现，其中PDV优于两类原始提取物，提示胃肠消化条件可能增强特定抗寄生虫活性基团的释放或稳定性。论文还强调，针对包囊阶段开展研究具有重要流行病学价值，因为包囊存活决定了传播效率和环境持续性。

研究结论部分可译为：本研究表明，Arthrospira platensis是具有前景且可持续的杀贾第虫生物活性化合物来源，其生物活性受到提取策略和消化生物激活的显著影响。体外消化产物表现出的优越效能凸显了生理学相关处理过程在增强抗寄生虫效力方面的重要性。这些发现支持将微藻来源化合物作为贾第鞭毛虫病防控的补充性替代方案，并为后续机制研究和转化研究奠定基础。总体而言，该研究的意义在于以可持续微生物资源为基础，结合绿色分离与模拟消化评价框架，证明A. platensis来源产物对G. duodenalis包囊具有明确体外杀伤潜力，为开发环境友好型抗寄生虫策略提供了实验依据。