黑胡椒（Piper nigrum）、铁木豆（Albizia ferruginea）和雪松瓜（Guarea cedrata）对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）及多毛圆线虫（Heligmosomoides polygyrus）的驱虫活性：体外实验与计算机分子对接研究方法

胃肠道寄生虫的体外和分子对接研究显示，Piper nigrum、Albizia ferruginea和Guarea cedrata的提取物对Caenorhabditis elegans和Heligmosomoides polygyrus有显著杀灭作用，其中Piper nigrum乙醇提取物IC50为0.04 mg/mL。活性成分如piperine、tricholein与SDH、β-tubulin结合，分子机制验证了其抗寄生虫活性

　　
### 传统药用植物提取物对肠道寄生虫的体外活性及分子机制研究解读

#### 1. 研究背景与意义
胃肠道寄生虫感染是全球公共卫生领域的重大挑战，尤其是发展中国家。据世界卫生组织（WHO）统计，全球约35亿人受寄生虫感染困扰，每年导致超过150万例死亡。常见的寄生虫包括钩虫、蛔虫、血吸虫等，其传播与卫生条件、人口密度等因素密切相关。尽管现有合成药物如阿苯达唑和甲硝唑已取得一定效果，但药物短缺、耐药性问题及副作用限制了临床应用。传统医学中，植物提取物因来源广泛、制备简单且毒性较低而备受青睐。例如，黑胡椒（Piper nigrum）、铁刀木（Albizia ferruginea）和非洲梧桐（Guarea cedrata）等植物在非洲传统医学中已被用于驱虫治疗，但其作用机制和活性成分尚不明确。

#### 2. 实验设计与方法
研究采用体外模型（线虫H. polygyrus和C. elegans）结合分子对接技术，评估三种植物提取物的抗寄生虫活性。
- **实验模型**：选择H. polygyrus（啮齿类肠道寄生虫）和C. elegans（模式生物线虫）作为研究对象，前者模拟人类肠道寄生虫，后者因遗传和生理特性与寄生虫高度相似，便于快速筛选活性成分。
- **提取方法**：
- **Piper nigrum**（黑胡椒）的种子采用乙醇提取，叶片用水提。
- **Albizia ferruginea**和**Guarea cedrata**的叶片仅用水提。
- **活性检测**：
- **体外实验**：通过监测线虫幼虫的移动能力，计算半抑制浓度（IC50）。阳性对照为阿苯达唑（H. polygyrus）和甲硝唑（C. elegans）。
- **分子对接**：利用Schrodinger软件模拟活性成分与线虫关键酶（琥珀酸脱氢酶SDH、β-微管蛋白）的相互作用，预测结合亲和力。

#### 3. 主要研究结果
**3.1 体外抗寄生虫活性**
- **H. polygyrus幼虫**：
- 乙醇提取的黑胡椒（IC50=0.04 mg/mL）活性最强，水提物次之（IC50=0.08 mg/mL）。
- 铁刀木水提物（IC50=0.29 mg/mL）和非洲梧桐水提物（IC50=0.28 mg/mL）效果较差，但仍显著优于阴性对照（蒸馏水）。
- **C. elegans幼虫**：
- 非洲梧桐水提物活性最佳（IC50=3.235 μg/mL），铁刀木水提物（IC50=4.729 μg/mL）和黑胡椒水提物（IC50=7.85 μg/mL）次之，乙醇提物（IC50=16.17 μg/mL）效果最弱。
- **关键发现**：黑胡椒的乙醇提取物对H. polygyrus幼虫的抑制效果尤为突出，可能与乙醇对脂溶性成分的提取效率更高有关。

**3.2 分子对接机制解析**
通过对接模拟，揭示了活性成分与寄生虫靶点蛋白的相互作用模式：
- **SDH（琥珀酸脱氢酶）**：铁刀木中的Leucokinin III、I、VIII、II和Rebaudioside C，以及黑胡椒中的Tricholein、Isopiperolein B等，均表现出强结合能力（对接评分-8.59至-5.52）。这些化合物通过氢键和π-π堆积与SDH活性位点结合，抑制其催化活性，导致线粒体ATP合成受阻。
- **β-微管蛋白**：黑胡椒中的Piperettine和Piperine与β-微管结合，干扰微管聚合，从而破坏寄生虫的细胞骨架结构。
- **活性排序**：所有活性成分的对接评分均优于阳性对照阿苯达唑（-5.06），表明其潜在更强的抑制效果。

**3.3 与已有研究的对比**
- **黑胡椒**：其乙醇提取物对H. polygyrus的活性（IC50=0.04 mg/mL）与Serena等（2022）报道的非洲梧桐提取物活性相当，但乙醇提取法可能更高效地释放生物活性物质。
- **铁刀木**：Leucokinin类化合物在分子对接中表现优异，与Payne等（2019）提出的GABA受体调节假说一致，可能通过增强抑制性神经递质释放干扰寄生虫神经肌肉系统。
- **非洲梧桐**：水提物活性显著（IC50=3.235 μg/mL），但分子机制研究较少，未来需进一步解析其活性成分（如Boscartol A、Melianodiol等）的作用靶点。

#### 4. 机制与临床转化潜力
**4.1 作用靶点与分子机制**
- **SDH抑制**：活性成分通过结合SDH的活性位点，阻断琥珀酸向延胡索酸转化，导致线粒体能量危机。例如，铁刀木的Leucokinin III与SDH结合时形成8个氢键，显著降低酶活性。
- **微管聚合干扰**：黑胡椒中的Piperine通过结合β-微管，抑制微管形成，导致寄生虫幼虫运动障碍。这一机制与阿苯达唑的已知作用路径一致，但植物成分可能通过多靶点增强效果。
- **协同效应**：部分化合物（如Tricholein）同时靶向SDH和β-微管，这种“双击”机制可能减少耐药性风险。

**4.2 传统医学与现代研究的衔接**
- **黑胡椒**：其种子在非洲传统医学中用于驱虫，本研究证实乙醇提取物对H. polygyrus幼虫的强效抑制，支持传统用法。
- **铁刀木**：当地居民用其叶片煎煮治疗肠道疾病，Leucokinin类成分的发现为“以形补形”理论提供了化学依据。
- **非洲梧桐**：尽管传统用途较少，但水提物的高效活性提示其潜在价值，需进一步分离活性成分（如Boscartol A）进行开发。

#### 5. 局限性与未来方向
**5.1 研究局限**
- **体外模型限制**：虽C. elegans是常用模型，但其生理结构与人类寄生虫差异仍存，需补充动物实验验证。
- **成分复杂性**：提取物的活性可能源于多成分协同作用，但当前研究未进行成分分离纯化，可能影响机制解析。
- **毒性评估缺失**：未测试高剂量提取物对宿主或靶标寄生虫的急性毒性，临床应用前需补充毒理学研究。

**5.2 建议研究方向**
- **成分鉴定与纯化**：针对IC50值最低的活性成分（如铁刀木的Leucokinin III）进行结构鉴定，开发单一成分药物。
- **体内验证**：在动物模型（如小鼠感染H. polygyrus）中测试提取物疗效，并评估安全性。
- **扩大靶点范围**：现有研究聚焦SDH和β-微管，但寄生虫还涉及其他通路（如谷氨酸受体、能量代谢酶），需进一步探索。
- **工艺优化**：比较不同提取方法（如超声提取、超临界CO2萃取）对活性成分得率的影响，提升工业应用可行性。

#### 6. 结论与公共卫生意义
本研究证实黑胡椒、铁刀木和非洲梧桐的提取物对肠道寄生虫具有显著体外活性，且分子机制与现有抗寄生虫药物靶点一致。黑胡椒乙醇提取物（IC50=0.04 mg/mL）对H. polygyrus幼虫的抑制效果接近商业药物阿苯达唑，而非洲梧桐水提物（IC50=3.235 μg/mL）对C. elegans的活性优于多数合成药物。分子对接结果揭示了活性成分通过多靶点协同作用，为开发新型驱虫药提供了理论依据。

未来需通过成分分离、药代动力学研究和临床前试验，将上述发现转化为实际应用。这些植物资源在热带地区易于获取，若能验证其安全性和疗效，将填补现有药物耐药性难题的解决方案空白，对全球寄生虫病防控具有重要价值。