《Chemistry & Biodiversity》：Unveiling the Molecular Profile and Antiviral Potential of Costus arabicus L. Against Zika Virus
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本文聚焦巴西傳統(tǒng)藥用植物阿拉伯閉鞘姜（Costus arabicus L.），首次系統(tǒng)揭示了其不同器官提取物的復(fù)雜分子組成，并評估了其體外抗蟲媒病毒活性。研究通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）和分子網(wǎng)絡(luò)分析，注釋了45種化合物，包括類固醇皂苷、黃酮類、木脂素等，其中大多數(shù)為該物種及閉鞘姜屬首次報道。體外實(shí)驗(yàn)表明，其乙醇葉提取物對寨卡病毒（ZIKV）展現(xiàn)出選擇性抑制活性（EC50= 30.21 μg/mL， 選擇性指數(shù)SI = 16.55），而對基孔肯雅病毒（CHIKV）和奧羅普切病毒（OROV）無效。該研究不僅凸顯了該植物未被探索的植物化學(xué)豐富性，也為其作為抗ZIKV先導(dǎo)化合物的來源提供了科學(xué)依據(jù)，并為開發(fā)針對黃病毒科病毒的新型療法指明了方向。
引言：亞馬遜雨林的藥用寶庫與蟲媒病毒的挑戰(zhàn)
亞馬遜地區(qū)擁有地球上最豐富的植物物種多樣性，是發(fā)現(xiàn)藥用植物來源新治療劑的重要寶庫。閉鞘姜科植物因其多樣性和民族藥理學(xué)相關(guān)性而備受關(guān)注，該科植物已被報道具有抗皰疹病毒、流感病毒等活性。在此背景下，阿拉伯閉鞘姜（Costus arabicus L.）作為一種在巴西民間用于治療腎臟疾病、尿石癥和癌癥的草本植物，成為抗病毒研究的潛在候選者。
蟲媒病毒，包括黃病毒科（如寨卡病毒ZIKV、登革病毒）、披膜病毒科（如基孔肯雅病毒CHIKV）和珀爾布尼亞病毒科（如奧羅普切病毒OROV）的成員，是熱帶和亞熱帶地區(qū)的重大公共衛(wèi)生問題。ZIKV在2015年被發(fā)現(xiàn)與嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如小頭癥）相關(guān)，而CHIKV和OROV也在美洲持續(xù)引發(fā)疫情。目前，針對這些病毒尚無特異性抗病毒療法，從天然來源中識別新的抗病毒化合物至關(guān)重要。
本研究旨在利用LC-MS/MS結(jié)合計算工具研究阿拉伯閉鞘姜葉、莖和根的水提取物和乙醇提取物的化學(xué)譜，并評估它們對ZIKV、CHIKV和OROV的抗病毒活性。
結(jié)果與討論
2.1 代謝物注釋
通過分子網(wǎng)絡(luò)方法和與GNPS庫的光譜比對，研究推定性注釋了45種不同的代謝物。這些化合物被分為以下幾類：類固醇皂苷（18種）、糖基化黃酮類化合物（12種）、黃酮醇（4種）、氨基酸（2種）、木脂素（2種）、脂質(zhì)（2種）、酚酸（2種）、酮（2種）和黃酮（1種）。大多數(shù)化合物是首次在該物種甚至該屬中報道。
2.1.1 皂苷
在皂苷分子家族中，薯蕷皂苷元（diosgenin）與GNPS光譜庫匹配。基于與薯蕷皂苷元的質(zhì)荷比差異，對同一分子簇中的其他化合物進(jìn)行了推定性注釋傳播，包括偽原薯蕷皂苷（pseudoprotodioscin）、纖細(xì)薯蕷皂苷（gracillin）、薯蕷皂苷（dioscin）及薯蕷皂苷的前皂苷元B（prosapogenin B of dioscin）等。此外，還注釋了海柯皂苷元（hecogenin）和提果皂苷元（tigogenin）等。分子網(wǎng)絡(luò)圖清晰展示了這些皂苷類化合物的分布。
2.1.2 黃酮、黃酮醇和糖基化黃酮類化合物
研究確認(rèn)了異槲皮苷（isoquercitrin）、槲皮素（quercetin）、山奈酚（kaempferol）和芹菜素（apigenin）等已知化合物的存在。同時，首次在阿拉伯閉鞘姜中描述了9種黃酮類化合物，包括異鼠李素（isorhamnetin）、兒茶素（catechin）、簇花皂草苷（corymboside）、維采寧-2（vicenin 2）、霍韋特里苷C（hovetrichoside C）、夏佛塔苷（schaftoside）、楊梅酮-3-O-蕓香糖苷（myricetin 3-O-rutinoside）、槲皮素-3-(2G-鼠李糖基蕓香糖苷)（quercetin 3-(2G-rhamnosylrutinoside)）和番石榴苷（guaijaverin）等，并通過質(zhì)譜碎片解析了其結(jié)構(gòu)特征。
2.2 統(tǒng)計分析與化學(xué)本體分類
主成分分析（PCA）揭示了由提取溶劑和植物器官驅(qū)動的化學(xué)分化模式。在正離子模式下，乙醇葉提取物（EEL）和乙醇莖提取物（EES）與其他提取物明顯分開。在負(fù)離子模式下，EES也表現(xiàn)出獨(dú)特的化學(xué)特征。熱圖分析顯示，在正離子模式下，最強(qiáng)峰主要集中在乙醇提取物中，且大多數(shù)注釋特征與萜類生物合成途徑相關(guān)；在負(fù)離子模式下，水提取物和乙醇提取物之間存在明顯對比，水提取物中富集的代謝物主要與莽草酸和苯丙素衍生物相關(guān)，而乙醇提取物中富集的則與脂肪酸生物合成相關(guān)。
2.3 細(xì)胞毒性與抗病毒活性
細(xì)胞毒性評估顯示，乙醇葉提取物（EEL）、水葉提取物（AEL）和水莖提取物（AES）在500 μg/mL濃度下未檢測到細(xì)胞毒性。而乙醇莖提取物（EES）、乙醇根提取物（EER）和水根提取物（AER）顯示出中等細(xì)胞毒性，CC50值分別為154.69、211.44和268.87 μg/mL。
在抗病毒篩選中，六種提取物中只有乙醇葉提取物（EEL）表現(xiàn)出抗病毒活性，且僅針對寨卡病毒（ZIKV）。其半數(shù)有效濃度（EC50）為30.21 μg/mL，選擇性指數(shù)（SI）為16.55。該提取物對基孔肯雅病毒（CHIKV）和奧羅普切病毒（OROV）沒有抑制活性。與抗病毒藥物利巴韋林（ribavirin， 針對ZIKV的SI為4.2）相比，EEL的選擇性指數(shù)高出近四倍，表明其是一種有前景的選擇性抗病毒候選物。
作用機(jī)制與協(xié)同效應(yīng)探討
EEL對ZIKV的選擇性活性提示其可能作用于黃病毒的特異性靶點(diǎn)，如NS2B-NS3蛋白酶或病毒RNA依賴性RNA聚合酶。在已注釋的化合物中，多種成分已知具有抗病毒特性：薯蕷皂苷（dioscin）在體外對腺病毒、乙肝病毒等有效；薯蕷皂苷元（diosgenin）可抑制丙肝病毒和HIV-1復(fù)制；纖細(xì)薯蕷皂苷（gracillin）在計算機(jī)模擬中顯示出與SARS-CoV-2 3CL蛋白酶的結(jié)合親和力。類似皂苷化合物地高辛（digitonin）已顯示出抗ZIKV活性。
黃酮醇和糖基化黃酮也是關(guān)鍵的抗病毒候選成分。槲皮素、山奈酚和異鼠李素具有廣譜抗病毒活性；異鼠李素能強(qiáng)烈抑制ZIKV NS2B–NS3蛋白酶；異槲皮苷、紫云英苷和異杜荊苷也在體內(nèi)外顯示出顯著的抗ZIKV活性。此外，研究中檢測到的木脂素類化合物如丁香樹脂醇（syringaresinol）也與抗流感病毒活性相關(guān)。
研究表明，單一成分可能并非EEL抗病毒活性的唯一原因。提取物是一個復(fù)雜的混合物，其生物活性可能源于多種成分的協(xié)同相互作用。例如，黃酮類化合物的組合可能因其多效性而產(chǎn)生協(xié)同抗病毒效應(yīng)；同樣，有研究報道純化的皂苷混合物對冠狀病毒感染的保護(hù)作用優(yōu)于單一皂苷。因此，EEL的活性很可能是其中類固醇皂苷、黃酮類化合物、木脂素等多種成分共同作用的結(jié)果。
結(jié)論
本研究首次全面解析了阿拉伯閉鞘姜提取物的化學(xué)譜，并證明了其乙醇葉提取物對寨卡病毒具有選擇性的抗病毒活性。注釋出的黃酮醇和糖基化黃酮類化合物可能是該活性的主要貢獻(xiàn)者。這些發(fā)現(xiàn)支持進(jìn)一步研究其治療潛力，并為涉及該物種的構(gòu)效關(guān)系研究奠定了基礎(chǔ)。本研究揭示的化學(xué)和生物學(xué)見解增強(qiáng)了阿拉伯閉鞘姜的藥理學(xué)相關(guān)性，并為發(fā)現(xiàn)新型抗ZIKV藥物做出了貢獻(xiàn)。
