《Journal of Ethnopharmacology》：Spermacoce stachydea DC. (Rubiaceae), a Traditionally Used Antimalarial Plant: Phytochemical Profiling, Antioxidant and Antiplasmodial Activities, Host-Protective Effects, and Preclinical Safety Assessment
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背景： 疟疾仍然是全球主要的公共卫生负担，尤其在撒哈拉以南非洲地区。尽管青蒿素联合疗法（ACTs）广泛应用，寄生虫耐药性的出现持续威胁疟疾控制成效。此外，传统抗疟药物主要靶向寄生虫增殖，往往无法解决感染相关的全身性并发症——包括氧化应激、血液学和
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背景： 疟疾仍然是全球主要的公共卫生负担，尤其在撒哈拉以南非洲地区。尽管青蒿素联合疗法（ACTs）广泛应用，寄生虫耐药性的出现持续威胁疟疾控制成效。此外，传统抗疟药物主要靶向寄生虫增殖，往往无法解决感染相关的全身性并发症——包括氧化应激、血液学和生化失调及器官功能障碍。Spermacoce stachydea DC.（茜草科）是西非广泛分布的一年生草本植物，传统上用于治疗发热性疾病、炎症性疼痛、皮肤病和胃肠道疾病，尤其被用于治疗疟疾相关症状。然而，该物种的药理特性在很大程度上尚未被探索。
目的： 本研究旨在首次对S. stachydea全草甲醇提取物开展全面的临床前研究，整合植物化学特征分析、抗氧化能力评估、体外和体内抗疟原虫活性评价、对疟疾诱导的生理紊乱的影响表征，以及符合经济合作与发展组织（OECD）指南的急性和亚急性口服毒性研究。
方法： 采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用（UHPLC-HRMS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）进行植物化学特征分析；通过Folin-Ciocalteu法、氯化铝比色法和香草醛-硫酸比色法分别测定总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和缩合单宁含量（CTC）；采用DPPH、ABTS、FRAP和ORAC四种互补实验评估抗氧化活性；体外抗疟活性使用氯喹敏感型恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）3D7株进行评估；体内活性采用伯氏疟原虫（Plasmodium berghei）ANKA株感染NMRI小鼠，分别进行四天抑制试验、Rane's治愈试验和储备预防试验；毒性评价遵循OECD 425和407指南。
结果： UHPLC-HRMS分析初步注释了58种次生代谢产物，以萜类化合物和酚类化合物为主。提取物的TPC为33.99 ± 0.07 mg GAE/100 mg，TFC为7.57 ± 0.03 mg QE/100 mg，CTC为2.29 ± 0.83 mg TAE/g。提取物表现出较强的DPPH自由基清除活性（774 ± 3.9 μmol AAE/g），与槲皮素相当。体外抗疟原虫活性显示IC50值为6.30 ± 0.13 μg/mL，且溶血率极低（0.84 ± 0.04%）。在四天抑制试验中，提取物在125、250和500 mg/kg体重剂量下分别产生40.90%、80.10%和86.70%的化学抑制率；在Rane's治愈试验中，250 mg/kg剂量在Day 5和Day 7分别产生59.00%和57.80%的抑制率。在储备预防试验中，提取物产生了早期但非持续的寄生虫密度降低。在宿主保护效应方面，提取物完全预防了疟疾诱导的肝肿大，部分减轻了脾肿大，但未表现出肾保护作用。急性毒性研究中，LD50 >5000 mg/kg体重，亚急性毒性研究中未观察到不良效应水平（NOAEL）为2000 mg/kg体重/天。
结论： 本研究首次为S. stachydea在疟疾管理中的传统用途提供了全面的临床前证据支持，确立了其作为抗疟原虫、抗氧化和宿主保护性抗疟药物来源的多维药理学基础。
论文解读
一、研究背景与科学问题
疟疾仍然是全球重大公共卫生负担，在撒哈拉以南非洲地区尤为严重，对五岁以下儿童和孕妇造成显著发病率和死亡率。在布基纳法索，该病呈高度地方性流行，恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）是主要寄生虫种类，由按蚊（Anopheles）传播。尽管青蒿素联合疗法（ACTs）、媒介控制策略和疫苗研发已广泛实施，寄生虫和媒介耐药性的出现持续威胁疟疾控制成效。更重要的是，传统抗疟药物主要靶向寄生虫增殖，往往无法解决感染相关的全身性并发症——包括氧化应激、血液学和生化失调及器官功能障碍——而这些因素对疾病严重程度有重大贡献。疟疾本质上是一种氧化性疾病：宿主吞噬细胞在免疫防御中产生活性氧（ROS），过量ROS对宿主细胞造成广泛损伤，而寄生虫在感染红细胞内降解血红蛋白释放游离血红素，进一步放大氧化应激。这些交织的炎症和氧化过程凸显了能够同时靶向寄生虫并恢复宿主氧化还原平衡的药物的治疗价值。
药用植物是抗疟先导化合物的历史性来源。奎宁从金鸡纳属（Cinchona）植物中分离，是最早进入临床使用的植物来源抗疟药之一；青蒿素从黄花蒿（Artemisia annua）中提取，彻底改变了疟疾治疗。茜草科（Rubiaceae）以其显著的化学多样性和在药物发现中的历史作用而著称。在此科中，Spermacoce stachydea DC.（异名Borreria stachydea）是西非广泛分布的一年生草本植物，高30-60厘米，在毛里塔尼亚至尼日利亚的广大地理范围内被传统用于治疗发热性疾病、炎症性疼痛、皮肤病和胃肠道疾病，尤其被用于治疗疟疾相关症状。在布基纳法索，全草和叶片被制备为水煮剂或浸剂口服用于疟疾管理。然而，该物种的药理特性在很大程度上尚未被探索，仅有一项研究调查了其己烷叶提取物，报道了生物碱、甾体、三萜、鞣质和碳水化合物以及抗炎活性和较宽的安全范围。尚无研究提供利用先进分析技术的全面植物化学特征，也未考察其抗疟原虫或抗氧化活性、对疟疾诱导的生理紊乱的影响或亚急性毒性特征。
二、研究内容与主要结论
本研究针对上述空白，首次对S. stachydea全草甲醇提取物开展了全面的临床前研究，整合了五个维度：先进植物化学特征分析、酚类化合物定量与抗氧化能力评估、体外和体内抗疟原虫活性评价、对疟疾相关生理紊乱的影响表征，以及遵循OECD指南的急性和亚急性口服毒性研究。研究旨在为S. stachydea在疟疾管理中的传统用途提供全面的临床前证据，并建立支持其作为抗疟原虫、抗氧化和宿主保护性抗疟药物来源的多维药理学基础。
三、关键技术与方法
研究人员于2022年9月在布基纳法索博博迪乌拉索西北约15公里的Dindèrèsso森林保护区采集S. stachydea全草，经植物学鉴定后，采用索氏提取法制备甲醇提取物，提取率为17.28%。主要技术方法包括：超高效液相色谱-高分辨质谱联用（UHPLC-HRMS）结合MS-Dial和MS-Finder软件及天然产物数据库进行代谢物注释；气相色谱-质谱联用（GC-MS）结合NIST 2018质谱库进行生物碱类化合物鉴定；Folin-Ciocalteu法、氯化铝比色法和香草醛-硫酸比色法分别测定总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和缩合单宁含量（CTC）；DPPH、ABTS、FRAP和ORAC四种互补实验评估抗氧化活性；SYBR Green I荧光法测定体外抗疟活性；体内实验采用伯氏疟原虫（Plasmodium berghei）ANKA株感染NMRI小鼠，分别进行四天抑制试验、Rane's治愈试验和储备预防试验；毒性评价遵循OECD 425和407指南。动物来源于布基纳法索CIRDES，实验方案经布基纳法索IRSS健康研究伦理委员会批准（批准号：2021-004）。
四、研究结果
4.1 植物化学特征分析
UHPLC-HRMS分析初步注释了58种次生代谢产物，涵盖多个生物合成类别。代谢物谱以萜类相关化合物为主，包括倍半萜类（n=9）、二萜类（n=4）、二萜内酯（n=2）、三萜类（n=3）和萜类糖苷（n=4）。黄酮类构成另一大类，包括黄酮-3-O-糖苷（n=5）、黄酮-7-O-糖苷和黄酮C-糖苷，代表性化合物包括杨梅苷（myricitrin）、槲皮苷（quercitrin）和维采宁-2（vicenin-2）。酚类衍生物——包括香豆素类（东莨菪内酯、东莨菪苷）、酚性糖苷和对羟基苯甲酸衍生物——也有代表。生物碱类丰度较低（n=2），包括哈洛飞亭（haplophytine）和脱镁叶绿酸甲酯（methyl pheophorbide a）。GC-MS分析初步鉴定了七种含氮次生代谢产物，涵盖吡咯里西啶衍生物、异喹啉衍生物、咪唑衍生物、哌啶生物碱、喹唑啉酮衍生物和取代联萘-哌啶化合物。
4.2 酚类化合物含量与抗氧化活性
定量分析显示，提取物TPC为33.99 ± 0.07 mg GAE/100 mg，TFC为7.57 ± 0.03 mg QE/100 mg，CTC为2.29 ± 0.83 mg TAE/g，表明该提取物具有以黄酮为主的酚类特征。在抗氧化活性方面，DPPH实验中提取物表现出强自由基清除活性（774 ± 3.9 μmol AAE/g），与槲皮素（766 ± 2.9 μmol AAE/g）相当且优于Trolox（647 ± 3.5 μmol AAE/g）；ABTS实验（3,090 ± 117 μmol AAE/g）和FRAP实验（1,173 ± 357 μmol AAE/g）中活性中等；ORAC实验结果为1.86 ± 0.28 μmol TE/g。这种实验依赖性特征与氢原子转移主导的抗氧化机制一致。
4.3 体外抗疟原虫活性
提取物对氯喹敏感型恶性疟原虫3D7株表现出显著的体外抗疟原虫活性，IC50值为6.30 ± 0.13 μg/mL。参考药物氯喹和青蒿素的IC50值分别为0.016 ± 0.004 μg/mL和0.0067 ± 0.001 μg/mL。溶血实验显示提取物诱导的红细胞裂解极低，溶血率为0.84 ± 0.04%，与参考药物（<1%）相当，表明该提取物具有有利的选择性特征。
4.4 体内抗疟原虫活性
在四天抑制试验中，提取物以剂量相关方式显著降低寄生虫血症：125、250和500 mg/kg体重剂量分别将寄生虫血症从对照组的35.20 ± 1.45%降至20.80 ± 0.62%、7.00 ± 0.91%和4.67 ± 0.78%，对应化学抑制率分别为40.90 ± 6.06%、80.10 ± 8.74%和86.70 ± 7.72%。氯喹（25 mg/kg）产生96.70 ± 0.50%的化学抑制率。在Rane's治愈试验中，250 mg/kg剂量在Day 5和Day 7分别产生59.00 ± 13.10%和57.80 ± 16.30%的抑制率，部分限制了已建立感染中的寄生虫增殖，但效果不如氯喹。在储备预防试验中，提取物预处理在Day 5产生50.60 ± 4%的化学抑制率，但至Day 7降至20.80 ± 7.20%，表明产生了早期但非持续的寄生虫密度降低。
4.5 宿主保护效应
在恢复模型中，疟疾感染诱导了显著的肝肿大（2.94 ± 0.12 g vs 未感染对照1.65 ± 0.12 g）和脾肿大（0.71 ± 0.06 g vs 0.15 ± 0.06 g）。提取物治疗完全预防了肝肿大（1.54 ± 0.12 g，与未感染对照无显著差异），部分减轻了脾肿大（0.45 ± 0.06 g），但未表现出肾保护作用。在血液学方面，感染诱导了显著贫血，提取物治疗部分恢复了红细胞计数、血红蛋白和红细胞压积；感染诱导的白细胞增多也被治疗适度减轻。主成分分析（PCA）显示血液学和生化参数分别解释了93.70%和98.6%的总方差，支持基于治疗效应的稳健组间区分。
4.6 毒性评价
急性口服毒性研究遵循OECD 425指南，单次口服剂量2000和5000 mg/kg体重均未导致死亡或明显毒性迹象，LD50 >5000 mg/kg体重。亚急性毒性研究遵循OECD 407指南，在28天内给予20、200和2000 mg/kg体重/天剂量，未观察到显著毒性反应，未观察到不良效应水平（NOAEL）为2000 mg/kg体重/天。
五、讨论与结论
本研究首次为S. stachydea在疟疾管理中的传统用途提供了全面的临床前证据。植物化学特征揭示了以萜类和酚类化合物为主的代谢物谱，其中黄酮类化合物的存在为观察到的抗氧化活性提供了化学基础。提取物在体外和三个体内模型中均表现出抗疟原虫活性，同时具有极低的溶血毒性。更重要的是，提取物表现出宿主保护效应，完全预防了疟疾诱导的肝肿大并部分减轻了脾肿大，同时部分恢复了感染相关的血液学紊乱。急性毒性研究中LD50 >5000 mg/kg体重和亚急性毒性研究中NOAEL为2000 mg/kg体重/天的结果表明该提取物具有较宽的口服安全范围。这些发现共同确立了S. stachydea作为抗疟原虫、抗氧化和宿主保护性抗疟药物来源的多维药理学基础，为其传统用途提供了科学依据，并支持其作为开发综合抗疟疗法的潜在候选来源。
