从异叶波罗蜜（Artocarpus heterophyllus）种子中提取的杀线虫凝集素化合物的体外和计算机模拟评估，针对胃肠道蠕虫

《Veterinary Parasitology》：In vitro and in silico evaluation of nematicidal lectin compounds from Artocarpus heterophyllus seeds targeting gastrointestinal helminths

小羊胃肠线虫卵孵化抑制及分子机制研究，以木奶果种子凝集素为主。采用血凝活性测试和卵孵化试验（EHT）评估三种提取物（粗提物、蛋白组分、分离凝集素混合物）的体外杀虫活性，免疫荧光和分子对接分析显示凝集素与幼虫膜蛋白特异性结合。数据表明木奶果种子具有开发新型抗寄生虫药物的潜力，为可持续兽药提供新资源。

　　
本研究聚焦于利用植物源生物活性物质开发新型抗寄生虫疗法，以应对羊类胃肠道线虫（如海氏线虫和囊尾线虫）的抗药性问题。当前化学驱虫剂面临多重挑战：首先，全球范围内抗药性呈现扩散态势，特别是苯并咪唑类和宏内酯类驱虫药在拉丁美洲国家已检测到多重耐药菌株（Sangster et al., 2018）。其次，化学药物残留通过食物链传递引发食品安全隐患，同时其环境 persistence 会导致土壤和水体生态系统的长期污染（Fissiha & Kinde, 2021）。基于此，研究者将目光投向植物源生物活性物质，特别是具有天然广谱抗寄生虫活性的凝集素类蛋白。

在研究对象选择上，团队聚焦 Artocarpus heterophyllus（异核 Artocarpus）种子中的凝集素成分。该物种作为热带地区常见果树，其果实虽被广泛食用，但种子长期被当作工业副产品丢弃。研究发现，种子富含储存蛋白（占干重12.3%-15.7%）、酚类化合物（总酚含量达42.7 mg/g）以及具有显著生物活性的凝集素（Almeida et al., 2022）。特别是ArtinM和Jacalin两种凝集素，前者对甘露糖基化合物特异性结合，后者偏好葡萄糖残基结构，这种分子特性差异可能赋予其不同的靶向机制。

实验体系构建包含三个递进式研究模块：首先通过体外卵孵化抑制试验（EHT）评估不同制剂的卵杀活性，其次利用荧光标记技术解析凝集素与线虫幼虫的分子互作，最后通过分子对接模拟揭示作用靶点。其中创新性体现在建立了"活体卵孵化抑制-荧光标记定位-分子对接验证"的三维研究框架，这种多尺度验证方法有效避免了单一实验模型可能存在的假阳性问题。

在卵孵化抑制实验中，粗提物展现出最强活性，100%浓度下抑制率达95.5%。值得注意的是，蛋白组分在88.1%抑制率的同时，其分子量分布显示含有多种活性蛋白（SDS-PAGE检测到3条主要蛋白带），这解释了为何其活性弱于粗提物。而经过纯化的凝集素混合物在15.62 μg/mL浓度下抑制率仅为24.4%，这一反常现象可能源于：1）纯化过程中某些协同增效成分（如黄酮类化合物）的丢失；2）凝集素分子存在构象依赖性活性特征，特定浓度下形成活性构象所需的临界阈值未被突破。

免疫荧光实验揭示了独特的靶向机制：荧光标记的ArtinM和Jacalin仅与幼虫的膜相关蛋白（MARP）和微管蛋白（TUB）发生特异性结合，而对卵胚胎期的细胞膜（CEM）和核糖体蛋白（RNP）无显著结合。这种靶向性差异提示凝集素可能通过干扰幼虫的细胞分裂（TUB结合）和能量代谢（MARP结合）发挥杀灭作用，而卵胚胎期由于细胞膜尚未完全形成，对凝集素的敏感性较低。

分子对接模拟进一步验证了作用机制：ArtinM与线虫钠离子通道（Nav1.7）的跨膜区形成稳定复合物，通过阻断离子传导导致细胞去极化死亡；Jacalin则与谷氨酸转运蛋白（GLT-1）结合，干扰神经递质转运。这种双路径作用机制解释了为何单一凝集素混合物活性低于粗提物，可能因粗提物中同时存在其他协同分子（如多酚氧化酶抑制剂），形成多靶点攻击模式。

在实验方法学上，团队采用改进的等电点沉淀法分离凝集素混合物，通过连续三次盐析（0.9M、0.6M、0.3M NaCl梯度）获得高纯度产物（纯度＞95%）。质谱分析显示主要成分包括ArtinM（分子量52 kDa）和Jacalin（18.5 kDa），这与文献报道的Artocarpus属植物凝集素特征高度吻合（Sastry et al., 1986）。特别在蛋白 fraction制备过程中，通过梯度离心（10000 rpm, 20 min）有效去除直径＞10 nm的颗粒物质，这可能是其活性优于粗提物的关键因素。

应用前景方面，研究团队提出"三步递进"开发策略：第一阶段利用粗提物进行田间试验（已建立500只绵羊的毒性安全窗口模型），第二阶段筛选出活性组分进行纯度提升（当前纯度达92%），第三阶段开发纳米递送系统（粒径＜50 nm的脂质体包裹技术）。这种分阶段推进策略既能快速形成临床级制剂，又可规避植物提取物常见的生物利用度低问题。

值得注意的是，研究首次揭示凝集素与线虫幼虫存在"剂量-效应"非线性关系。当浓度超过临界值（15.62 μg/mL）时，活性呈现指数级增长，但超过40 μg/mL后抑制率反而下降。这种特性与某些微生物毒素类似，提示可能存在细胞内信号通路激活阈值，这为后续优化制剂浓度提供了新方向。

在产业化路径上，团队设计出"种子-蛋白"循环利用模式。通过开发种子蛋白提取-果肉废弃物提取次级活性成分（如多酚氧化酶抑制剂）的联合工艺，使原料利用率从常规的35%提升至78%。经济测算显示，采用此模式可使单吨 jackfruit种子加工成本降低42%，同时减少86%的有机废弃物排放。

伦理层面，研究严格遵循动物福利标准，采用分阶段感染模型（自然感染率控制在18%-22%区间），并通过生物传感器实时监测动物行为参数（活动度、采食量、体重增长曲线），确保实验动物处于最佳生理状态。这种科学严谨的伦理实践为后续动物试验提供了重要参考。

当前研究仍存在三点待完善方向：1）凝集素对成虫的穿透机制尚未明确；2）幼虫体内代谢产物的检测尚未建立；3）田间试验规模尚不足。未来研究计划包括：建立基于代谢组学的活性追踪系统，开发靶向幼虫表皮的纳米载体，以及开展多地区田间试验（计划覆盖巴西东北部5个牧区，样本量达2000只绵羊）。

这项研究不仅为植物源抗寄生虫药物开发提供了新范式，更重要的是建立了"从实验室到田间"的完整转化链。通过将传统植物化学与现代分子技术结合，团队成功将 jackfruit种子从低值副产品转变为高附加值的药用原料，为热带地区特色作物的高值化利用开辟了新路径。其研究成果已获得CAPES（巴西高等教育协调委员会）资助，相关专利（BR102312360B2）进入实质审查阶段，显示出良好的产业化前景。