黄酮之光 —— 光甘草定如何直击弓形虫速殖子与缓殖子,开辟抗虫新路径?

【字体: 时间:2025年02月19日 来源:Parasites & Vectors 3.0

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  为解决现有弓形虫病治疗药物的局限,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的研究人员开展黄酮类化合物 GLA 抗T. gondii研究。结果发现 GLA 对其速殖子和缓殖子均有效。该成果为弓形虫病治疗提供新思路,值得科研人员一读。

  

黄酮类化合物光甘草定抗弓形虫研究解读


弓形虫(Toxoplasma gondii,简称T. gondii)是一种在全球广泛传播的寄生虫,它就像一个 “隐藏的危险分子”,能感染几乎所有的温血动物,甚至一些软体动物和冷血动物也难以幸免。据统计,全球约三分之一的人口都感染过弓形虫 。对于免疫功能正常的人来说,感染弓形虫后可能症状很轻,甚至没有明显症状,就像身体里来了个 “安静的过客”。但这个 “过客” 可不简单,它能巧妙地逃避宿主的先天免疫反应,从而在体内长期潜伏,引发慢性感染。更严重的是,对于那些免疫系统受损的人,弓形虫感染可能会成为危及生命的 “杀手”。而且,越来越多的证据表明,弓形虫的潜伏感染还和多种中枢神经系统疾病有关,比如双相情感障碍、精神分裂症和自闭症等,仿佛在大脑中埋下了一颗颗 “定时炸弹”。

目前,治疗弓形虫病的金标准方案是磺胺嘧啶和乙胺嘧啶(PYR)联合使用。这个 “黄金搭档” 在对抗由弓形虫速殖子引起的急性感染时,确实能发挥一定的作用。但它也有明显的短板,那就是对弓形虫的缓殖子和包囊几乎没有效果,就像是拿着一把只能对付部分敌人的武器。而且,这个治疗方案还伴随着许多副作用,比如血液毒性和骨髓抑制,会给患者带来额外的痛苦。其他一些替代治疗药物,像阿奇霉素、阿托伐醌和克拉霉素等,也都无法彻底清除弓形虫引发的慢性感染。所以,寻找一种安全又有效的针对弓形虫缓殖子和包囊的药物,就成了医学领域亟待解决的难题。

在这样的背景下,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Parasites & Vectors》期刊上,论文题目是 “Effect of the flavonoid compound glabridin on tachyzoites and bradyzoites of Toxoplasma gondii” 。研究发现,黄酮类化合物光甘草定(GLA)对弓形虫的速殖子和缓殖子都有显著的抑制活性。这一发现为治疗弓形虫病开辟了新的道路,就像是在黑暗中找到了一丝曙光,为后续的研究奠定了重要的理论基础。

研究人员为了开展这项研究,用到了几个关键的技术方法。他们用显微镜观察法初步筛选具有抗弓形虫活性的黄酮类化合物,通过不同处理组的对比,看看哪些化合物能有效抑制弓形虫。还用细胞计数试剂盒 - 8(CCK - 8)法来评估 GLA 对宿主细胞的毒性,了解这种化合物在抑制弓形虫的同时,会不会对宿主细胞造成伤害。此外,利用表达 β - 半乳糖苷酶的T. gondii RH 株,通过多种实验评估 GLA 对弓形虫的抑制、抗侵袭和抗增殖作用;运用透射电子显微镜(TEM)观察 GLA 对弓形虫超微结构的影响;借助单丹磺酰尸胺(MDC)、MitoTracker red CMXRos、CM - HDCFDA 和 MitoSOX Red 染色,研究 GLA 对弓形虫自噬和线粒体的作用 。

下面来看看具体的研究结果:

  • 抗弓形虫活性筛选:研究人员挑选了 20 种黄酮类化合物,在高(40μg/mL)、低(5μg/mL)两个浓度下进行筛选。他们发现,异鼠李素、芹菜素、高良姜素、水飞蓟宾和 GLA 对弓形虫都有一定的效果。但前四种化合物在有效浓度下对宿主细胞有毒性,就像是 “杀敌一千,自损八百”。而 GLA 虽然在高浓度时对宿主细胞毒性较大,但在低浓度时毒性不明显,还能保持很强的抗弓形虫活性,在 24、48 和 72 小时都检测不到寄生虫。所以,GLA 脱颖而出,被选出来进行更深入的研究。
  • GLA 的细胞毒性及其对弓形虫的抑制作用:研究人员用 CCK - 8 法检测 GLA 对非洲绿猴肾(Vero)细胞的毒性,发现毒性和浓度有关,它的半数细胞毒性浓度()是 6.12μg/mL 。当浓度为 5μg/mL 时,细胞存活率还能达到 91.24%,于是这个浓度就被选为后续实验的最大浓度。接着评估 GLA 对弓形虫的抑制效果,结果显示 GLA 能显著抑制弓形虫的生长。1μg/mL 的 GLA 就能明显抑制T. gondii RH - 2F 株的生长,2μg/mL 的 GLA 抑制效果和 5μg/mL 的阳性对照药物乙胺嘧啶差不多。而且,GLA 对 RH - 2F 株的半数有效浓度()是 1.27μg/mL,选择性指数(SI)为 4.82 。这一系列数据表明,GLA 对弓形虫有安全有效的抑制作用。
  • GLA 对弓形虫的抗增殖作用:通过吉姆萨染色分析,研究人员发现,在 24 小时时,对照组有很多单个的速殖子和纳虫空泡,而 GLA 处理组的弓形虫数量明显少很多;到了 72 小时,对照组细胞结构被寄生虫严重破坏,剩下的少数细胞的细胞质里也充满了寄生虫,相比之下,GLA 处理组几乎看不到寄生虫,阳性对照乙胺嘧啶组能检测到少量寄生虫。对细胞内寄生虫数量进行量化分析,结果和吉姆萨染色的观察一致,说明 GLA 能显著抑制细胞内弓形虫的增殖,而且抗增殖效果比乙胺嘧啶还要好。
  • GLA 对弓形虫裂解周期和侵袭的影响:研究人员用 GLA 处理弓形虫速殖子 2 小时后,评估其对宿主细胞的侵袭能力。结果发现,GLA 能显著抑制T. gondii RH - 2F 株的侵袭,而且抑制效果和浓度有关,1μg/mL 的 GLA 就能明显发挥作用。为了进一步探究 GLA 对弓形虫整个裂解周期的影响,研究人员进行了空斑实验。结果显示,对照组有很多空斑,而 GLA 处理组一个空斑都没有,这表明 GLA 破坏了弓形虫的裂解周期。
  • GLA 对弓形虫缓殖子和包囊的影响:既然 GLA 对弓形虫速殖子有显著作用,研究人员就想看看它对缓殖子和包囊有什么影响。经过实验发现,GLA 能显著减少弓形虫缓殖子和包囊的数量,虽然不能完全清除细胞内的包囊,但能明显限制它们的生长,而且 GLA 处理组的包囊尺寸比对照组小很多。
  • GLA 对弓形虫超微结构的影响:利用透射电子显微镜,研究人员观察到,对照组的弓形虫在宿主细胞内正常增殖,细胞器结构清晰,像棒状体、细胞核、锥体、微线体和线粒体等都能看得很清楚。但经过 GLA 处理后,弓形虫的各种细胞器出现降解和消失的现象,其中线粒体是最后消失的细胞器之一,有的线粒体肿胀,嵴也消失了,同时还能看到一些弓形虫体积变大,细胞膜破裂,出现自噬溶酶体。
  • GLA 对弓形虫自噬的影响:透射电子显微镜观察到自噬溶酶体的存在,这让研究人员猜测 GLA 可能会诱导弓形虫发生自噬。于是,他们用 MDC 染色并通过流式细胞术进行检测。结果发现,GLA 处理 24 小时后,81% 的速殖子被 MDC 染色,而对照组只有 51.9%,而且 GLA 处理组的平均荧光强度也明显高于对照组。激光共聚焦显微镜观察发现,对照组的速殖子保持典型的月牙形结构,而 GLA 处理组部分速殖子形态异常,这些结果都表明 GLA 能有效诱导弓形虫自噬。
  • GLA 对弓形虫线粒体的影响:透射电子显微镜观察到部分弓形虫线粒体肿胀,研究人员推测 GLA 可能会诱导线粒体功能障碍。为了验证这个推测,他们检测了线粒体膜电位、超氧化物水平和活性氧(ROS)水平。结果显示,GLA 处理细胞内的弓形虫 24 小时后,线粒体膜电位显著降低,线粒体超氧化物水平和活性氧水平升高,这表明 GLA 能诱导弓形虫线粒体功能障碍。

综合以上研究结果,黄酮类化合物 GLA 在体外对弓形虫有安全有效的抑制作用,它不仅能显著抑制弓形虫的侵袭和增殖,破坏其裂解周期,还对弓形虫的缓殖子和包囊有明显的抑制效果,能减少包囊的数量和大小。研究还发现,GLA 发挥作用的机制可能是诱导弓形虫线粒体功能障碍、自噬以及细胞膜破裂。这项研究为治疗弓形虫病提供了新的潜在药物选择,也为后续开发更有效的治疗方法指明了方向。不过,目前的研究只是在体外进行的,还需要进一步开展体内实验来验证 GLA 的效果和安全性。但无论如何,这一研究成果都为攻克弓形虫病带来了新的希望,就像在探索治疗弓形虫病的道路上点亮了一盏明灯,激励着科研人员继续前行,寻找更多对抗弓形虫的有效方法。

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