厚朴酚抗多子小瓜虫活性及机制研究

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小瓜虫病是由多子小瓜虫(Ichthyophthirius multifiliis)(简称小瓜虫)寄生于淡水鱼体表和鳃上引起的危害严重的鱼类原虫病之一。然而,自特效药物-孔雀石绿和汞盐被禁止使用以来,绝大部分化学药物通过杀死离体阶段小瓜虫达到防治目的,但有限的在体抗虫效果以及还存在对鱼类的毒性、食品安全、环境污染等一系列问题限制了其进一步的使用。天然产物具有易降解、对非靶标生物毒性低、环境友好、资源丰富等优点,是安全无公害水产抗寄生虫药的理想来源。而厚朴酚(magnolol)作为中草药厚朴(Magnolia officinalis)中的主要活性成分之一,由于其化学结构简单,易于人工合成和修饰改造,是进行药物开发的理想先导化合物。本研究对天然化合物厚朴酚进行离体、在体抗虫活性评价以及对金鱼的安全性评价,并初步探讨厚朴酚的抗虫作用机理。取得结果如下:1.厚朴酚抗小瓜虫活性研究通过研究厚朴酚对小瓜虫离体生活阶段(掠食体、包囊前体和包囊)及在体生活阶段(滋养体)的影响发现厚朴酚均表现出非常好的抗虫活性,结果显示:当厚朴酚浓度大于0.6 mg/L时能导致100%的小瓜虫掠食体死亡,4小时厚朴酚杀灭小瓜虫掠食体的半数致死浓度为0.37 mg/L(95%置信区间为0.24-0.52 mg/L)。浓度为0.8 mg/L的厚朴酚,导致约48%的包囊前体无法发育成包囊,且不能进一步繁殖。而当厚朴酚浓度大于1.0 mg/L时,所有包囊均不能繁殖出掠食体。在体试验表明,1.5 mg/L的厚朴酚浸泡患病金鱼5 h后可使小瓜虫繁殖力下降约40%。此外,通过形态学观察发现,厚朴酚可以直接破坏小瓜虫细胞膜的完整性,并抑制小瓜虫二分裂繁殖。2.厚朴酚对金鱼的安全性评价厚朴酚对金鱼急性毒性研究发现:厚朴酚96 h对金鱼的LC50值为6.0 mg/L(95%置信区间为5.2-6.7 mg/L)。当厚朴酚浓度小于4.5 mg/L时,96 h内没有发现任何金鱼死亡且试验金鱼未表现出任何不适;而当浓度大于等于7.5 mg/L时会导致所有金鱼死亡。进一步在厚朴酚在体有效抗虫浓度浸泡下检测试验金鱼应激相关基因(cyp1a、hsp70、gst及sod)及生理指标(GSH、SOD和T-AOC)的变化,结果显示:金鱼的肾脏相比于肝脏和脾脏对厚朴酚的敏感程度相对较低,且厚朴酚在体有效抗虫浓度下浸泡金鱼,会使金鱼产生一定的应激反应,而低浓度组的金鱼48 h内就能基本恢复但高浓度组的金鱼恢复可能需要更长的时间。3.厚朴酚对小瓜虫繁殖影响的研究通过定量筛选10种参与小瓜虫繁殖相关蛋白发现:1.5 mg/L厚朴酚或3.5 mg/L厚朴酚在体处理小瓜虫3 h后均能将其精氨酸酶mRNA的表达水平下调超过90%,甚至低浓度厚朴酚处理0.5 h后就能显著抑制其表达(p<0.05)。采用精氨酸酶抑制剂NOHA处理及回补精氨酸酶代谢产物鸟氨酸,结果表明:厚朴酚与精氨酸酶抑制剂NOHA处理小瓜虫具有相同的效果,无论离体还是在体处理厚朴酚均能降低小瓜虫掠食体的繁殖数量,而通过添加10 mg/L的鸟氨酸可以在一定程度上提高(p<0.05)掠食体的产生量。进一步通过小瓜虫精氨酸酶三维模型构建以及分子对接的方法初步探究厚朴酚与精氨酸酶可能存在的结合方式,结果显示:厚朴酚的酚羟基与酶的氨基酸残基Gln87、Gly192、Asp194之间形成稳定氢键,说明厚朴酚可以通过作用精氨酸酶抑制小瓜虫的繁殖,而其作用方式可能是与底物竞争精氨酸酶活性口袋中的结合位点。综上所述:厚朴酚能有效杀灭离体阶段的小瓜虫,在体处理后可显著降低小瓜虫繁殖力;并且厚朴酚可以通过作用精氨酸酶抑制小瓜虫的繁殖;同时低浓度的厚朴酚在体应用时对金鱼是安全的。因此,以厚朴酚为先导化合物的抗小瓜虫药物开发具有广阔的应用前景。
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