Ferulenol通过破坏疟原虫线粒体功能实现双重抗疟作用：抑制无性血期增殖与阻断配子体传播

《Parasites & Vectors》：Disruption of mitochondrial function in blood and sexual stages of Plasmodium falciparum by ferulenol

本研究针对疟疾防治中药物靶点单一和传播阻断难题，聚焦线粒体功能抑制剂ferulenol的多阶段抗疟效果。团队通过体外培养恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）NF54株，系统评估ferulenol对无性血期、早期/晚期配子体（gametocyte）及配子形成的抑制作用。结果显示，100 μM ferulenol可显著抑制无性血期增殖（88%）、早期配子体发育（82%）和雄性配子出丝现象（81%），并首次证实其通过干扰线粒体膜电位（ΔΨm）靶向恶性疟原虫苹果酸:醌氧化还原酶（PfMQO）和bc1复合物。该研究为开发兼具治疗与传播阻断功能的双效抗疟药提供了新思路。

　　

疟疾这一古老传染病至今仍是全球重大公共卫生挑战，尤其恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）引发的脑疟和耐药性问题尤为棘手。现有抗疟药多靶向无性血期寄生虫，但对传播关键阶段——配子体的作用有限，导致疾病传播难以根除。近年来，寄生虫线粒体因其在能量代谢和配子体发育中的关键作用成为热门靶点，但多数线粒体抑制剂对配子体阶段的效应尚不明确。在此背景下，Ferulenol（一种倍半萜香豆素衍生物）因其已知的线粒体靶向特性（抑制MQO和bc₁复合物）引起研究者关注，但其对疟原虫多生命阶段的全面影响仍有待揭示。

为系统评估ferulenol的抗疟潜力，研究团队采用体外培养技术，以恶性疟原虫NF54株为模型，通过吉姆萨染色镜检分析、JC-1线粒体膜电位检测、配子体发育抑制（GDI）实验和配子激活 assay 等关键技术，重点考察了ferulenol对无性血期寄生虫增殖、配子体发育及配子形成的抑制作用。

Ferulenol显著抑制无性血期疟原虫增殖并诱发形态异常

通过72小时剂量梯度处理发现，ferulenol对无性血期寄生虫的抑制呈时间与浓度依赖性。100 μM处理组在72小时抑制率达88.4%，且寄生虫发育停滞于环状体/滋养体阶段。更关键的是，ferulenol引发独特的病理形态改变：细胞质空泡化（图3D绿箭头）和核固缩（图3D黑箭头），这与经典线粒体抑制剂atovaquone的“色素聚集”表型明显不同，提示ferulenol可能通过干扰核质稳态等附加途径发挥作用。

早期配子体对ferulenol敏感性强于无性阶段

研究首次揭示ferulenol对配子体发育的显著抑制效应。早期配子体（阶段I-III）的IC₅₀低至3.34 μM，远低于无性血期（21.67 μM），而晚期配子体（阶段IV-V）敏感性下降（IC₅₀=11.92 μM）。长期处理（Day 3-10）实验中，100 μM ferulenol使阶段V配子体成熟率降低96.8%，且伴随细胞膜起泡（图4蓝箭头）和空泡化（图4绿箭头）等缺陷。这种阶段特异性敏感性与晚期配子体通过降低新通透途径（NPP）活性减少药物摄入的机制相符。

雄性配子形成更易受ferulenol干扰

在配子激活实验中，ferulenol对雄性配子出丝中心的抑制率（81.2%）显著高于雌性配子形成（27.9%），印证了雄性配子发生对线粒体能量依赖更高的特性。

高浓度ferulenol可破坏线粒体膜电位

JC-1染色显示，100 μM ferulenol能显著降低无性血期和早期配子体的红绿荧光比值（ΔΨm指标），但晚期配子体未见明显变化（图6B-C），说明ferulenol的部分效应可能独立于ΔΨm破坏，如通过抑制MQO影响嘧啶生物合成等途径。

本研究结论强调，ferulenol通过多靶点作用（PfMQO、bc₁复合物）展现出独特的双效抗疟潜力：既可抑制无性血期增殖控制病情，又能高效阻断配子体成熟与传播。其早期配子体高敏感性为靶向传播阻断提供了新策略，而与传统线粒体抑制剂迥异的形态表型提示其独特作用机制。尽管ferulenol当前选择性指数有限，但其与atovaquone的协同效应及对耐药株的潜在活性值得深入探索。这项发表于《Parasites & Vectors》的研究为开发下一代“治疗-阻断”双效抗疟药奠定了关键理论基础。