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了解疟疾寄生虫如何抵抗发烧

导读 即使当一个患有疟疾的人因发烧而生病并且病得无法正常工作时,潜伏在其中的微小的食血寄生虫也会继续繁衍,不断繁殖并吞噬宿主的红细胞。每...

即使当一个患有疟疾的人因发烧而生病并且病得无法正常工作时,潜伏在其中的微小的食血寄生虫也会继续繁衍,不断繁殖并吞噬宿主的红细胞。

每年导致2亿例疟疾的单细胞疟原虫寄生虫可以承受发烧的高温,这会使人的宿主痛苦不堪。现在,由杜克大学领导的团队开始了解他们是如何做到的。

化学助理教授艾米莉·德比郡(Emily Derbyshire)和同事们发现了一种脂蛋白组合物,该组合物可起效以寄生虫的内脏抵御热激。

研究人员说,了解疟疾寄生虫如何保护其细胞免受热应激和其他袭击的侵害,可能会导致抗药性菌株的新方法,这些菌株已经进化出了传统上用来杀死它们的药物能够生存的方法。

世界近一半的人口有患疟疾的危险。该疾病每年造成40万人死亡,其中大多数是儿童。

在确定疟疾的原因很久之前,该疾病的令人痛心的发烧是众所周知的。在古老的美索不达米亚具有5,000年历史的黏土片中发现了它们的引用。希腊诗人荷马(Homer)讲述了他们的痛苦。希波克拉底。

杜克大学的团队与麻省理工学院的生物工程教授Jacquin Niles合作,想知道人体内的疟原虫是如何通过这些发烧而不受伤害的。

当寄生虫通过被感染的蚊子叮咬进入人的血液时,它们周围的温度从诱人的70年代中期的蚊子中跃升至人类的98.6度。然后,人类宿主的体温可以上升到105度或更高,然后在两到六小时后又下降到正常水平,这种过山车模式每两到三天重复一次。

获得博士学位的第一作者卢宽一(Kuan-Yi Lu)说:“这就像从室温下的水到热水浴缸一样。” 在杜克郡杜比郡实验室的分子遗传学和微生物学专业。

对于9月25日发表在《eLife》杂志上的那篇论文,Lu用了数百小时的时间凝视着显微镜下的寄生虫,试图弄清当温度升高时它们内部发生了什么。

为了模拟实验室中的疟疾热,研究人员将感染了疟疾的红细胞放在加热到104华氏度的培养箱中放置了6个小时,然后将它们恢复到正常的体温98.6度。

他们发现,当温度升高时,这些寄生虫会产生更多的称为磷脂酰肌醇3-磷酸酯或PI(3)P的脂质分子。

这种物质堆积在寄生虫细胞内称为食物液泡的微小囊的外壁上,即食物的肠胃。它在那里吸收并结合另一个分子,即称为Hsp70的热激蛋白,并一起帮助支撑食物液泡的外壁。

如果没有这种脂蛋白的促进作用,研究小组发现热量会使食物的液泡开始泄漏,将其酸性成分释放到充满细胞的凝胶状液体中,甚至可能从内部消化掉寄生虫。

这一发现很重要,因为它们可以帮助研究人员充分利用现有的疟疾药物。

先前的研究表明,PI(3)P水平高于正常水平的疟原虫对青蒿素具有更强的抵抗力,青蒿素是抗疟疾的领先类别。自从1970年代首次引入青蒿素以来,东南亚部分地区已经报道了部分抗药性,这引发了人们的担忧,即我们可能会失去抵抗疾病的最佳武器之一。

但是,由杜克大学领导的研究提出了一种新的疟疾联合疗法(青蒿素与其他可降低寄生虫的PI(3)P脂质水平并破坏食物液泡膜的药物)相结合的可能性,可能是使耐药菌重新敏感的一种方法。寄生虫,破坏防御力,使我们已经拥有的疟疾治疗再次有效。

如果有另一种方法可以增加消化液的通透性,那么可以使这些药物再次进入消化液。”

卢宽一,第一作者

德比郡说,这些发现还表明,如果疟疾患者已经在服用基于青蒿素的化合物,则应给他们布洛芬发烧的警告。这是因为青蒿素通过破坏细胞的生存机制(包括制造PI(3)P的机制)来杀死疟疾寄生虫。如某些报告所表明的,如果青蒿素抑制PI(3)P水平,从而使疟疾寄生虫更容易受到热应激的影响,那么降低热量的药物可以延长基于青蒿素的药物杀死寄生虫的时间。

德比郡说,还有许多事情有待学习。德比郡说:“建立作用方式还有许多工作要做。但是,您可以想象设计新的联合疗法来尝试延长青蒿素的寿命并延长其有效性。”

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