恶性疟原虫

恶性疟原虫

摘要：疟疾是一类在热带和亚热带地区非常流行的疾病，混合感染现象普遍存在。恶性疟原虫与人体细胞相互作用的过程中，子孢子通过黏附肝内皮细胞受体侵入肝脏，裂殖子感染红细胞利用其表面膜蛋白与人体重要器官的血管内皮细胞表面多糖分子发生黏附，最终导致血流受阻。而恶性疟原虫变异抗原基因var 基因家族的相关变异机制使恶性疟原虫的治疗和预防带来极大困难，本文对恶性疟原虫感染机理与其他病原体共染、及其var基因做统一综述

关键词：恶性疟原虫多糖黏附混合感染var基因

疟疾广泛流行于世界各地，是一种不易控制、严重危害人体健康的寄生虫病。尽管目前采取控制措施，但世界上每年恶性疟病例大于5亿，每年约有100万儿童因感染恶性疟死亡。据统计，在重症恶性疟中，脑型疟致死率最高，而幸存的脑型疟儿童有10%会出现不同程度的神经系统损害症状，如偏瘫和失语。由于感染疟原虫后会对机体免疫系统产生破坏，因此居住在疟疾流行区的人们会更容易感染其他的病原体，从而引起其他疾病，最为常见的是疟疾与HIV、EB病毒、疟疾与结核杆菌的混合感染。

1疟原虫感染人体后的发育

分为肝细胞内的发育和红细胞内的发育二个阶段

1.1红细胞外期

当唾腺中带有成熟子孢子的雌性按蚊刺吸人血时，子孢子随唾液进入人体，后随血流侵入肝细胞，摄取肝细胞内营养进行发育并进行裂体增殖，形成红细胞外期裂殖体。成熟的红细胞外期裂殖体内含数以万计的裂殖子。裂殖子胀破肝细胞后释出，一部分裂殖子被巨噬细胞吞噬，其余部分侵入红细胞，开始红细胞内期的发育。而恶性疟原虫无休眠子，使其感染到发病时间更短，给治疗带来了不便。

1.2红细胞内期

红细胞外期的裂殖子从肝细胞释放出来，进入血流后很快侵入红细胞。裂殖子侵入红细胞的过程包括以下步骤

①裂殖子通过特异部位识别和附着于红细胞膜表面受体

②红细胞广泛性变形，红细胞膜在环绕裂殖子处凹入形成纳虫空泡

③裂殖子入侵完成后，纳虫空泡密封。在入侵过程中裂殖子的细胞表被脱落于红细胞中

侵入的裂殖子先形成环状体，摄取营养，生长发育，经大滋养体、未成熟裂殖体，最后形成成熟裂殖体。红细胞破裂后，裂殖子释出，其中一部分被巨噬细胞吞噬，其余再侵入其他正常红细胞，重复其红细胞内期的裂体增殖过程。完成一代红细胞内期裂体增殖，其中恶性疟原虫约需36~48小时,是疟原虫发病间隔最短的。恶性疟原虫的早期滋养体在外周血液中经十几小时的发育后，逐渐隐匿于微血管、血窦或其他血流缓慢处继续发育成晚期滋养体及裂殖体，这2个时期在外周血液中不易见到。部分裂殖子侵入红细胞后不再进行裂体增殖而是发育成雌、雄配子体。恶性疟原虫的配子体主要在肝、脾、骨髓等器官的血窦或微血管里发育，成熟后始出现于外周血液中，约在无性体出现后7~10天才见于外周血液中。

2.多糖是恶性疟原虫识别的重要受体

多糖分子及其复合物在病原体致病机制中具有重要作用。病原体与宿主细胞的黏附既有利于病原体逃避宿主固有的清除机制，又有利于病原体利用宿主的营养物质合成或分泌毒素，或侵入宿主组织。

2.1子孢子入侵肝细胞的多糖受体当恶性疟原虫

子孢子进入人体后，部分子孢子侵入肝细胞。子孢子表面的环子孢子蛋白和血凝素相关黏附蛋白是子孢子识别肝细胞受体的两个主要配体。重组的环子孢子蛋白与宿主细胞的结合试验证实，与环子孢子蛋白结合的肝细胞受体是硫酸乙酰肝素类蛋白聚糖，其在肝细胞表面十分丰富，每个细胞约含1×10^5～4×10^6个分子，是一种多聚阴离子化合物，其碳链上的N-硫酸根和O-硫酸根基团使其糖链带有大量的负电荷，环子孢子蛋白结合于硫酸乙酰肝素类蛋白聚糖的葡糖胺聚糖链上。由此，环子孢子蛋白与肝细胞受体硫酸乙酰肝素类蛋白聚糖的结合是子孢子积聚并侵入肝细胞的关键。

2.2裂殖子入侵红细胞的多糖受体

从肝细胞释放出的裂殖子识别并侵入红细胞的过程，是由红细胞表面受体介导的。红细胞膜上主要有阴离子运输蛋白葡萄糖转换蛋白，以及血型糖蛋白A、B 和O。在血型糖蛋白分子上有多种单糖。研究发现，裂殖子入侵红细胞的主要虫体蛋白是恶性疟原虫红细胞结合抗原，其受体是分布在红细胞表面带有大量负电荷的唾液酸性糖蛋白—血型糖蛋白A，此结合抗原识别血型糖蛋白A分子上σ-糖苷键寡糖的5-乙酰神经氨酸决定簇后发生构型改变，进而结合在其蛋白骨架上。

2.3感染红细胞与宿主细胞黏附的多糖受体恶性

恶性疟原虫在人体红细胞内发育繁殖的过程中，感染红细胞可黏附于人体的多

种深部器官，在脑、肺、心脏、骨髓和妊娠子宫内形成玫瑰花环或自我聚集。感染红细胞与不同细胞受体黏附的关键分子是恶性疟原虫表达并分泌到红细胞表面的恶性疟原虫红细胞表面膜蛋白，其与宿主的黏附是多种配体或同一配体与多种受体相互作用的结果。研究表明，恶性疟原虫致病因子识别受体分子的特征与外源凝集素相似，故其可与细胞表面的糖蛋白或其他糖基化位点结合。其中硫酸乙酰肝素几乎分布于机体的所有细胞表面，可与带正电荷的氨基酸基团特异性结合，故恶性疟原虫的对人体独特受体给其治疗带来了困难。

2.4硫酸乙酰与恶性疟原虫致病相关性

硫酸乙酰肝素几乎分布于所有组织，故硫酸乙酰肝素是恶性疟原虫对人体宿主细胞黏附的重要载体。研究表明，编码恶性疟原虫FCR3S1.2株的致病因子PfEMP1，有些PfEMP1含有19个糖胺聚糖结合基序，其中8个带正电荷的氨基酸基团位于N-末端DBLα区。通过比较DBLα区（含有糖胺聚糖结合基序）和其他区域重组蛋白与肝素的结合能力，发现只有含糖胺聚糖的DBLα区才能与肝素结合，将重组DBLα蛋白加入虫体培养液后，虫体不能形成玫瑰花环。因此，PfEMP1与红细胞表面的硫酸乙酰肝素结合的分子基础是在其DBLα区含有多个与肝素结合的基序。

2.5 ABO血型抗原与恶性疟原虫致病相关性

经过多年研究，发现人和灵长类动物ABO血型的多态性是由突出在红细胞表面的A、B、H（O）抗原决定的，ABO血型抗原的前体分子都是H抗原。在血型抗原化学合成过程中，不同的糖基转移酶分别催化N-乙酰半乳糖胺或D-半乳糖分别加到前体分子末端，分别形成血型抗原A和血型抗原B。然而，ABO血型状态与疟疾的严重性有直接的联系.通过对比巴西、加蓬、斯里兰卡和津巴布韦的临床病例显示，在疟疾流行区O型血的人疟原虫感染率高于A、B型血的人，但是O型血的人感染恶性疟原虫后临床症状多较温和，而A、B型血的人感染后多发生重症恶性疟。Rowe等实验也证明了A型和AB型血患者体内观察到的玫瑰花环高于O型血患者。可见，恶性疟原虫倾向与A或B型红细胞形成玫瑰花环,并且在A、B或AB型患者体内发生的花环聚集现象在O型患者体内并不存在。也就是说，O型血通过减少玫瑰花环现象来降低重症恶性疟发生的可能性，反应了O型血的人对重症恶性疟具有一定的抵抗性。

3 疟原虫与其他病原体的混合感染

疟原虫混合感染现象在疟疾流行区普遍存在。能够引起混合感染的病原体种类很多，其中比较常见的有HIV、结核分枝杆菌、血吸虫

3.1疟原虫与HIV的混合感染

单独感染疟原虫或HIV都会引起相当严重的疾病，当二者发生共同感染时，病情会进一步加重。二者的共感染多发生在非洲东部和南部。体外模型实验显示，HIV感染者暴露于疟原虫的情况下，疟疾的抗原刺激会加速HIV的复制。疟原虫的存在为HIV的复制和增殖提供了更好的环境和有利条件。

3.2疟原虫与EB病毒的混合感染

EB病毒是一种人类疱疹病毒，这种病毒优先感染B淋巴细胞和上皮细胞。初次感染EB病毒通常无症状，病毒在记忆B淋巴细胞中持续存在，一般潜伏到宿主生命的尽头。EB病毒在宿主中的终生持续感染是无害的，很少引起疾病，除非宿主和病毒之间的平衡被打乱。然而两种病原体可通过多种途径相互作用，包括Toll样受体作用在B细胞，疟疾引起的EB病毒免疫衰竭，以及受疟原虫调节的树突状细胞活性的改变。研究显示，患有重症疟疾的儿童的EB病毒活性水平明显高于那些轻度或无感染的个体，而在抗疟疾治疗后EB病毒活性明显减低。

3.3疟原虫与细菌的共同感染

在疟原虫感染流行区，由于疟原虫的侵扰使人体的免疫系统受到损伤，更容易遭受到细菌的侵袭。这类细菌主要有结核分枝杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、克雷伯氏菌、沙门氏菌。目前，报道最多的是疟原虫与结核分枝杆菌的共同感染。据WHO报道，每年约有800万新结核病例发生，至少有300万人死于结核病。在疟疾和结核杆菌的混合感染中，疟疾已知的免疫调节作用，削弱结核杆菌感染引起的宿主反应。这是因为巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞不仅在控制结核杆菌的感染过程中起关键作用，而且对清除疟原虫寄生的红细胞也有一定的作用。而这些具有吞噬作用的细胞的不断循环导致寄生虫毒性增加，随之引起宿主功能的损害。此外，疟疾还破坏了抗结核杆菌感染的细胞因子间的平衡。

3.4疟原虫与病原体的共同感染带来的后果

人们生活在疟原虫感染流行区，更容易遭受到细菌的侵袭。由于热带地区的地方性特点，一般只要是发热的疾病都被认为是感染了疟原虫，然而这将会导致诊断和治疗上的延误，致使忽视这些致病菌的作用。因此，当疟原虫和致病菌共同存在时，需要大量的病例对照研究来阐明。

4.恶性疟原虫var基因

目前疟疾仍然严重威胁着人类的健康，疟原虫种体内基因变异概率发生所发挥的作用远胜过人类所采取的控制措施，所以对疟原虫的var基因研究迫在眉睫。

4.1 var基因家族

恶性疟原虫核基因组包括14条染色体，不同株的染色体的大小相差很大，大小不等，大小从0．64至3．3MB。恶性疟原虫感染红细胞在红细胞分裂期的时候，它会制造一些分子，在血细胞的表面上转变不同的表面蛋白，避免免疫宿主应答，其中与细胞粘附和抗原变异有关的一个家族基因变异抗原基因是var基因

家族。

4.2 var基因和抗药基因

控制疟疾有两个非常重要的因素：耐药性疟原虫的发展蔓延和广泛变异的抗原基因，使疟原虫很容易能逃避宿主的免疫系统。4－氨基喹啉类药物氯喹因其廉价便宜、作用有效曾在治疗疟疾中发挥重要作用。但恶性疟原虫对氯喹的抗性广泛出现，对人类健康已构成严重威胁，成为抗疟的主要障碍。恶性疟原虫抗药基因所编码的蛋白位于恶性疟原虫食物泡的泡膜上，抗药基因的突变会影响氯喹在食物泡的富集，而产生抗药性。实验报道发现来自恶性疟原虫第7号染色体var 基因区域和抗药基因的特定区域，显示了60个不同功能和长度的基因，它们中大多数（61．67％）履行已知的功能。这个染色体片段有很重要的职能，它可能与高抗原的复制变异和耐药性变种进展过程中有关。

综上所述，目前疟疾仍然严重威胁着人类的健康，疟原虫种体内基因变异概率发生所发挥的作用远胜过人类所采取的控制措施。目前大部分地区还依赖于持久使用浸药蚊帐和室内药物喷洒减少疟疾传播，依赖抗疟药物的预防和治疗，但它们也是一些化学物，容易造成多种抗疟药物耐药性的产生。疟原虫在整个生活史中识别的主要受体是多糖。在现阶段重症恶性疟的治疗上，除了使用有效的抗疟药物外，利用辅助药物尽快疏通堵塞的血管对挽救生命和减少后遗症是很重要的。因此，多糖作为恶性疟辅助治疗的候选药物，具有良好的应用前景。然而我们迫切希望获得恶性疟原虫基因组，进一步阐明疟原虫抗原变异和免疫应答、逃避机制，从而有利于抗疟疾药物的研究，以寻找更多、更好有针对性的防治策略、研制有效的疟疾疫苗战胜疟疾。

参考文献

[1] 张岩，尹继刚，陈启军. 多糖与恶性疟原虫的分子致病机制.

中国寄生虫学与寄生虫病杂志2010年6月第28卷第3期

[2] 李节，何永蜀，杨照青. 恶性疟原虫var基因相关研究新进展.

Journal of Tropical Medicine V ol．9 No．2 Feb．2009

[3] 李苗，罗恩杰疟原虫和其他病原体混合感染的研究进展.

热带医学杂志2011年8月第11卷第8期