抗菌肽CZS-5抗克氏锥虫表鞭毛体的多机制作用：代谢组学与分子动力学研究揭示膜破坏与代谢干扰

为解决克氏锥虫(Trypanosoma cruzi)引起的恰加斯病治疗药物局限性问题，研究人员通过合成cruzioseptin家族抗菌肽(AMPs)，发现CZS-5对表鞭毛体具有强效选择性杀伤作用(IC50 =4.7μM，SI=50.3)。结合代谢组学(GC/HILIC-QTOF-MS)和分子动力学模拟，揭示其通过形成toroidal pores破坏膜完整性，同时干扰甘油磷脂代谢和氧化应激通路，为开发新型抗寄生虫药物提供理论框架。

　　

克氏锥虫(Trypanosoma cruzi)引发的恰加斯病(Chagas disease)是全球热带地区的重要公共卫生问题，现有药物苯硝唑(benznidazole)和硝呋莫司(nifurtimox)在慢性期疗效有限且副作用显著。面对这一困境，源自树蛙Cruziohyla calcarifer皮肤的抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)家族cruzioseptins因其广谱抗微生物活性成为研究热点。哥伦比亚亚历山大·冯·洪堡大学企业联合体和洛斯安第斯大学的研究团队在《Parasites》发表论文，首次揭示cruzioseptin成员CZS-5通过多机制协同作用高效杀灭克氏锥虫表鞭毛体(epimastigotes)，为开发新型抗寄生虫药物奠定基础。

研究采用合成肽活性筛选、扫描电镜(SEM)、核酸泄漏实验、多平台代谢组学(GC/HILIC-QTOF-MS)和粗粒化分子动力学(CG-MD)模拟等技术。从17种cruzioseptins中筛选出CZS-5，通过人类红细胞溶血实验评估选择性；利用SEM观察膜损伤形态；结合代谢组学分析差异代谢物；通过Martini 3力场模拟肽-膜相互作用机制。

序列分析与活性筛选
通过AlphaFold2预测结构显示，cruzioseptins分为两组，CZS-5所属的group 2具有特征性KA[AV]G插入序列。活性测试表明CZS-5对TcI/TcII型虫株均有效，其IC₅₀
(4.7±1.0μM)优于苯硝唑(13.3μM)，且选择性指数(SI=50.3)显著高于其他成员。

膜破坏机制验证
5μM CZS-5处理4小时后，SEM显示表鞭毛体出现膜起泡(blebbing)和鞭毛脱落。核酸泄漏实验证实260nm吸光度随剂量和时间递增(P<0.0001)，提示膜通透性改变。

代谢重编程特征
通过GC/HILIC-QTOF-MS鉴定出118种差异代谢物，其中40.7%为甘油磷脂(如磷脂酰肌醇PIs)。L-丝氨酸、谷胱甘肽(glutathione)等抗氧化物质上调，而三羧酸循环中间体减少，表明氧化应激和能量代谢受阻。

分子动力学模拟
CG-MD显示CZS-5在模拟的锥虫膜(含11%心磷脂)中形成跨膜六聚体，其亲水面构成直径2.3-2.6nm的toroidal pore，促使水和磷脂极性头部跨膜流动，而低活性肽CZS-1仅停留在膜表面。

该研究首次系统阐明CZS-5通过三重机制发挥作用：①物理性膜破坏形成toroidal pores；②诱导活性氧(ROS)生成引发氧化应激；③干扰甘油磷脂代谢和能量通路。相较于传统药物，这种多靶点作用可降低耐药风险。未来需在临床相关阶段(如锥鞭毛体trypomastigotes)验证该机制，并可通过修饰C端延伸序列(含6个酸性残基)进一步优化穿透性。研究为基于天然肽的抗寄生虫药物设计提供了全新视角，尤其对治疗选择有限的neglected tropical diseases具有重要启示。