马陆化学或能解锁战胜脑疾病的秘密

Millipede chemistry could unlock the secret to defeating brain disease

马陆或许并非全球最受追捧的动物，但其众多足肢中蕴藏着化学黄金。这些不起眼的节肢动物刚刚揭开新秘密——该发现可能成为治疗严重神经疾病的解药。随着研究激增，科学界正重点关注马陆（尤其是称为"有颚亚纲"的亚类），因其强大的化学防御物质而备受瞩目。

这项新兴趣源于对萜类生物碱的发现，这是一种特殊天然化合物。这些分子尤为引人注目的是它们与神经受体的相互作用方式，可能启发未来药物研发。发现焦点集中在安德罗格纳图斯·科尔蒂卡里乌斯马陆，这种栖息森林的小型马陆值得铭记——因其化学物质未来或可缓解疼痛或治疗神经疾病。

古老马陆的现代医学前景

2020年前，针对有颚亚纲马陆化学防御的研究相对较少，仅多节亚目被认为能产生萜类生物碱。但最新研究显示，其他亚目（特别是扁带马陆目）同样能生成此类分子——且化学多样性更为广泛。

弗吉尼亚理工学院化学家艾米丽·梅弗斯主导的这项新研究，聚焦于安德罗格纳图斯·科尔蒂卡里乌斯马陆，它是其他扁带马陆目的进化近亲。该物种栖息于弗吉尼亚理工学院校园"体育场树林"的落叶层和朽木中。这看似寻常的寻药之地，却证明是复杂新生物碱的宝库。

研究从马陆防御分泌物中披露两类新结构：安德罗格纳辛类和安德罗格纳诺尔类。这些分子在马陆化学中前所未有，其骨架均携带脂肪酸组分，形成庞大的相关分子集合。最复杂的安德罗格纳诺尔类分子拥有七个连续立体中心——这在天然化合物中极为罕见，实验室合成难度极高。马陆仅在受物理威胁时主动释放这些物质。自然界中可能遭遇蚂蚁等捕食者；实验室测试中，这些物质导致蚂蚁行为异常，出现混乱与定向障碍。

森林地表下的秘密

马陆作为古老的节肢动物谱系，虽普遍存在于潮湿土壤和落叶层，但其隐秘习性使生物学认知仍显不足。关于其食性、行为及特定栖息地所知甚少，化学生态学（包括产物、成因及演化机制）更是黑箱领域。

研究前沿化学领域的梅弗斯，与弗吉尼亚理工学院昆虫学系马陆专家保罗·马雷克合作。他们从森林地表采集样本，运用质谱和核磁共振等精密设备分析分泌物化学成分。

此前，梅弗斯与马雷克曾研究太平洋西北地区的褶叠马陆。该物种提供的生物碱能作用于σ-1神经受体，该受体在大脑中至关重要，与痛觉感知、神经保护及某些精神障碍相关。褶叠马陆生物碱已证实能选择性高效作用于σ-1受体——这对药物研发是利好信号。

如今梅弗斯团队在科尔蒂卡里乌斯马陆中发现安德罗格纳辛类和安德罗格纳诺尔类化合物，为其药物库增添新成员。部分新化合物甚至能与σ-1受体结合。尽管完整意义仍在研究中，但此类结合的可重复性强化了这些生物碱作为新药模板的潜力。

从森林地表到药房货架

天然化合物数百年来一直是药物研发的蓝图。包括抗生素和抗癌药在内的强力药物，最初均源自细菌、真菌或植物。马陆未来或也将如此。

然而实现并不容易。科尔蒂卡里乌斯马陆所含化合物的化学复杂性使实验室复制困难。"这些化合物相当复杂，实验室合成需要较长时间，"梅弗斯表示。要全面了解其药用潜力，首先需获取大量样本。这需要有机化学家介入，在高度受控的实验室环境中组装分子。合成后，方可深入研究其对人类细胞的作用，最终推进动物模型试验。

但当前前景已十分光明。σ-1受体已是新药研发的成熟靶点，尤其适用于慢性疼痛和神经退行性疾病控制。拥有可作用于该靶点的天然分子，为药物研究开辟了新途径。

小生物蕴含大希望

这不仅是马陆的故事——更是被低估物种解决重大问题的范例。科学家持续探索显而易见的生态系统时，正发现意料之外的复杂性与实用性。

梅弗斯的研究为化学生态学文献增添了关键成果。它证明最不起眼的生物也可能蕴含有用化合物，同时彰显了多学科合作的价值。化学家、生态学家和昆虫学家共享专长，成功揭示了数年前尚无人知晓的存在。

马陆行动虽缓，科学却在加速前进——曾被视作" creepy crawly"（令人不适的爬行生物）的物种，或将在不久的将来悄然进入药柜。

相关研究成果已在线发表于《美国化学会杂志》。

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