靶向血红素代谢的镓-原卟啉IX：抗利什曼原虫的新策略及其与米替福辛的协同效应

《Microbiology Spectrum》：In vitro activity of gallium-protoporphyrin IX against Leishmania major and Leishmania infantum

本研究首次系统评估了镓-原卟啉IX（GaPPIX）通过模拟铁原卟啉结构，竞争性抑制利什曼原虫血红素依赖性代谢通路（如细胞色素c氧化酶COX）的机制。结果表明，GaPPIX对硕大利什曼原虫（L. major）和婴儿利什曼原虫（L. infantum）的增殖均具显著抑制活性（IC50分别为0.6 μM和4.0 μM），且对人单核细胞（THP-1）毒性低（CC50=199.9 μM），选择性指数（SI）优于一线药物米替福辛（MILT）。尤为重要的是，GaPPIX与MILT联用呈现协同效应，为克服耐药性及降低临床用药剂量提供了新思路。

　　

引言

利什曼病是由利什曼原虫引起的寄生虫病，其内脏型致死率高达95%。现有药物存在耐药性增强与毒性大等问题，亟需新型疗法。利什曼原虫无法从头合成血红素，依赖宿主来源的铁和血红素存活。镓（Ga(III)）作为铁（Fe(III)）的类似物，可通过替代血红素酶中的铁干扰代谢通路。本研究聚焦镓-原卟啉IX（GaPPIX）对硕大利什曼原虫（L. major，皮肤型）和婴儿利什曼原虫（L. infantum，内脏型）的体外抗寄生虫活性。

GaPPIX对利什曼原虫前鞭毛体的抑制作用

在含5%胎牛血清（FBS）的RPMI-PY培养基中，GaPPIX对L. major和L. infantum前鞭毛体的IC₅₀分别为0.6 μM和4.0 μM，均低于或接近MILT的IC₅₀（1.9 μM和2.8 μM）。剂量反应曲线显示，L. major对GaPPIX更敏感，且最高浓度下抑制率未达100%，提示其作用可能为细胞抑制性。

低细胞毒性及高选择性

GaPPIX对THP-1细胞的CC₅₀为199.9 μM，其对L. major和L. infantum的选择性指数（SI）分别为330.7和50.5，显著高于MILT（SI=19.1和12.9），表明GaPPIX具有优良的生物安全性。

血红素竞争逆转GaPPIX抑制作用

当血红素（hemin）与GaPPIX共同作用时，两种原虫的存活率随血红素浓度增加而升高，且效应可逆：先以GaPPIX处理72小时后补加血红素，原虫活力仍能恢复。相反，MILT的抑制作用不受血红素影响，证实GaPPIX特异性靶向原虫的血红素摄取通路。

对细胞内阿马斯特体的活性

在THP-1细胞感染模型中，GaPPIX（≥25 μM）可显著降低L. major阿马斯特体的感染率，但对L. infantum作用不显著，与前述物种敏感性差异一致。

靶向细胞色素c氧化酶（COX）的机制

通过TMPD氧化法检测COX活性发现，GaPPIX处理使L. major的COX活性近乎完全抑制（1 μM GaPPIX），而L. infantum的活性仅降低50%（5 μM GaPPIX）。添加血红素后酶活性恢复，说明GaPPIX通过竞争性结合COX血红素位点破坏线粒体呼吸功能。尽管L. infantum的基线COX活性更高，但其COXIV基因表达量反而低于L. major，提示耐药性可能涉及蛋白翻译后调控或血红素伴侣蛋白（如GAPDH）的差异。

与米替福辛的协同效应

棋盘法联合用药显示，GaPPIX与MILT在特定浓度比例下（如L. major中GaPPIX 2.4 μM联合MILT 0.03–3.8 μM）呈现协同作用（CI<0.9）。剂量减少指数（DRI）分析表明，联用可大幅降低MILT用量，为临床减毒增效提供依据。

讨论与展望

GaPPIX通过模拟血红素结构，精准干扰利什曼原虫的铁依赖代谢途径，尤其对COX的抑制是其核心机制。物种间敏感性差异可能与血红素获取效率、线粒体酶活性及胞内血红素转运系统有关。其与MILT的协同效应凸显了联合疗法的潜力，有望克服耐药性并优化现有治疗方案。未来需进一步探索GaPPIX在体内模型中的药效及分子靶点网络。