β,β-二甲基丙烯酰紫草素与异丁酰紫草素抗弓形虫感染的体外及体内药效学与代谢组学研究

本研究针对弓形虫(Toxoplasma gondii)感染缺乏高效安全药物的难题，首次系统评估了中药紫草提取物β,β-二甲基丙烯酰紫草素(DMAS)和异丁酰紫草素(IBS)的抗虫效果。通过体外细胞实验和KM小鼠模型证实，两种单体可显著抑制PRU株弓形虫增殖(IC50 分别为1.32μg/mL和3.63μg/mL)，并通过破坏虫体嘌呤/嘧啶代谢通路发挥作用，其机制不同于传统药物乙胺嘧啶(PM)。该发现为开发新型抗弓形虫药物提供了候选分子。

　　

弓形虫病作为全球性人兽共患病，其病原体弓形虫(Toxoplasma gondii)可感染几乎所有温血动物。尽管多数健康人群呈隐性感染，但对免疫缺陷患者和孕妇可导致致命性脑炎或胎儿畸形。当前临床主要采用乙胺嘧啶(PM)联合磺胺类药物治疗，但存在骨髓抑制、致畸等严重副作用，且对慢性感染的包囊无效。更棘手的是，弓形虫不同基因型（如强毒型I型与弱毒型II型）的致病机制存在差异，而广泛流行的PRU株（II型）尚未建立理想治疗方案。面对这一困境，传统中药因其丰富的生物活性成分库，成为抗寄生虫药物开发的重要资源。

山西农业大学与桂林医科大学的研究团队将目光投向传统中药紫草(Lithospermum erythrorhizon)，其活性成分DMAS此前已被证实具有抗肿瘤作用。研究人员假设该成分可能通过多靶点机制干扰寄生虫代谢，为此开展系统性研究。通过体外细胞实验、动物模型和代谢组学分析，首次揭示DMAS及其结构类似物IBS通过扰乱核苷酸代谢发挥抗弓形虫作用，相关成果发表在《Parasites & Vectors》期刊。

研究采用多组学技术联用策略：通过MTT法测定细胞毒性(CC₅₀
)，qPCR定量虫体负荷计算IC₅₀
；借助扫描/透射电镜(SEM/TEM)观察虫体超微结构改变；建立KM小鼠急性感染模型评估体内药效；最后采用UHPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学解析作用机制。所有实验均设PM阳性对照和溶剂对照组。

体外药效学评价
细胞毒性实验显示DMAS和IBS的CC₅₀
分别为11.92μg/mL和14.77μg/mL，显著高于PM(>40μg/mL)。在10μg/mL浓度下，两者抑制PRU株增殖效果与PM相当，但DMAS的IC₅₀
(1.32μg/mL)显著优于IBS(3.63μg/mL)，选择性指数(SI)达9.04。电镜观察发现，经DMAS处理的虫体出现特征性结构损伤：表面皱缩凹陷，内部细胞器（如棒状体、线粒体）发生空泡化并挤压至角落，这与PM引起的虫体粘连现象形成鲜明对比。

生命周期干扰实验
通过建立标准曲线（三阶多项式拟合R²
=0.9993）定量分析显示，药物处理组在2h侵袭阶段虫体数量无显著差异，但48h胞内增殖实验证实DMAS使每个寄生泡(PV)内虫体数减少67%。值得注意的是，寄生泡活力检测表明药物不影响虫体逸出过程，说明其作用靶点集中于增殖环节而非运动器官。

体内治疗效果
1.5mg/kg剂量腹腔注射连续3天，可使感染PRU株的KM小鼠中位生存期延长2.3倍。病理学检查显示，药物组脾脏充血程度显著减轻，且肝肾功能指标与空白对照无差异，证实该剂量下的安全性。

代谢组学机制解析
通过ESI+/ESI-双模式检测共鉴定4339种代谢物。差异代谢物分析发现，DMAS组中2'-脱氧尿苷、脱氧肌苷等核苷酸前体显著下调（FC>2，P<0.05）。KEGG富集显示嘌呤代谢(ko00230)和嘧啶代谢(ko00240)通路受影响最显著，其中关键代谢物如5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)和磷酸核糖焦磷酸(PRPP)水平异常。特别值得注意的是，13种代谢物（如L-色氨酸、棕榈酸）在DMAS与IBS处理组间呈现相反表达趋势，提示侧链结构（β,β-二甲基丙烯酰基vs异丁酰基）可能影响作用靶点特异性。

这项研究首次系统阐明紫草活性成分DMAS和IBS通过干扰核苷酸代谢通路发挥抗弓形虫作用。与现有药物PM相比，其独特价值体现在三方面：①对II型弓形虫PRU株具有纳摩尔级抑制活性；②体内安全性更优，治疗剂量下无体重减轻或器官损伤；③作用机制新颖，为克服现有药物的耐药性问题提供新思路。代谢组学发现的嘌呤/嘧啶代谢靶点，为后续开发选择性更高的衍生物指明方向。值得注意的是，DMAS在抗肿瘤与抗寄生虫领域的双重活性，提示其可能作用于真核生物保守的代谢节点，这一特性在多重药理(multi-pharmacology)策略中具有独特价值。未来研究需进一步明确DMAS与虫体二氢叶酸还原酶(DHFR)等关键酶的相互作用模式，以及与其他抗弓形草药物（如阿托伐醌）的协同效应。