疟原虫 :寄生性原生动物,导致人类疟疾的病原体

更新时间:2024-09-20 11:08

疟原虫(Plasmodium)属孢子虫纲、真球虫目疟原虫科、疟原虫属,是一类单细胞、寄生性的原生动物界,也是导致人类疟疾病原体。主要分布于非洲、东南亚和南美等地,在全球致死性寄生虫病中居第一位。据WHO报道,2020年全球有超过2亿疟疾病例,60多万死亡,其中非洲撒哈拉沙漠沙漠以南地区疟疾流行最为严重,每年疟疾发病数和死亡数均占全球的90%以上,绝大多数是恶性疟。

疟原虫种类繁多,寄生于人类的疟原虫有5种,即间日疟原虫、恶性疟原虫、三日疟原虫、卵形疟原虫和诺氏疟原虫。疟原虫传播媒介为疟蚊属,在中国,疟疾最重要的传播媒介是中华按蚊,通过蚊叮人吸血的方式进入人体,在人体分别寄生于肝实质细胞和血液中的红细胞内,在蚊体内则寄生于蚊胃,最后积聚于唾液腺。红细胞内的疟原虫裂体增殖是主要的致病阶段。疟疾临床表现为周期性发冷、发热、出汗退热,常出现贫血、脾肿大等现象。诊断疟疾原则根据流行病学史、临床表现及实验室检查结果等;主要采用病原学检查,如制作厚、薄血涂片,查到红内期疟原虫即可确诊,也可通过免疫学方法检测血清中的抗疟原虫抗体或检测血清循环抗原。

药物是治疗疟疾的最主要手段。按抗疟药对疟原虫不同虫期的作用,可将其分为杀灭红细胞外期裂殖体及休眠子的抗复发药,如伯氨喹;杀灭红细胞内裂体增殖期的抗临床发作药,如氯、咯萘啶青蒿素类。截至2024年1月疟疾最有效的治疗原则是青蒿素衍生物联合另一种有效的抗疟疾药物,可以避免疟原虫产生耐药性;如WHO推荐的ACT联合用药,即青蒿琥——甲喹和黄花蒿琥酯——磺胺多辛——乙胺嘧啶。非重症疟疾或无严重并发症者,只要及时抗疟治疗,预后良好,无后遗症。但重症疟疾病死率较高,原虫密度越高,救治时间越晚,预后越差。

1880年,法国学者阿尔伯特·夏尔·路易·阿方斯·拉韦朗(Albert Laveran)发现引起疟疾的病原体——疟原虫,并据此获得1907年诺贝尔生理学或医学奖。1897年,英国军医罗纳德·罗斯(Ronald Ross)证实疟蚊属疟疾的传播媒介,因而获1902年诺贝尔生理与医学奖。2011年,中国科学家屠呦呦青蒿素的发现和研制中,获美国拉斯克奖临床研究奖,并于2015年获诺贝尔生理学或医学奖

命名与发现

疟疾是人类的一种古老的疾病,国外古籍中称疟疾为“bad air”,后来意大利学者称疟疾为“malar-ia”,“mala”是不良,“aira”是空气之意,与中国古代称疟疾为“瘴气”之意相近。1880年,法国学者Laveran在恶性疟病人血液中发现引起疟疾病原体一一疟原虫,并据此获得1907年诺贝尔生理学或医学奖

历史

发现史

研究史

1897年,在印度工作的英国军医罗纳德·罗斯(Ronald Ross)证实疟蚊属疟疾的传播媒介,阐明了疟原虫在疟蚊属体内的生活周期及其通过叮咬传播疟疫,因而获1902年诺贝尔生理学或医学奖

20世纪中叶,分别在鸟(Raffaeleet al,1934年)和猴(Shortt et al,1948年)体内发现疟原虫生活史中还有组织细胞内的裂体增殖的时期,也就是红细胞外期。之后,也相继证实恶性疟原虫、间日疟原虫(Shortt etal,1949--1951年)、卵形疟原虫(Gamham et al,1954年)和三日疟原虫(Bray,1960年)在肝细胞内的发育。

1946年,滴滴涕杀灭成蚊的试验取得成效后,使得消灭疟疾成为可能。

1955年,第8届世界卫生大会把以前的控制疟疾策略改为消灭疟疾策略,随着时间的推移,人们发现利用杀虫脒剂消灭媒介疟蚊属面临着越来越多的问题,诸如耐药蚊种的出现,杀虫剂造成的环境污染以及生态平衡等问题,终使全球灭疟规划受到严重挫折。

1977年,Lysenko等发现间日疟原虫子孢子进入肝细胞后发育速度不同,并据此提出子孢子休眠学说。Krofoski等(1980年,1982年,1986年)的研究,也证实了在感染猴疟原虫和间日疟原虫灵长目肝细胞内存在休眠子。

1978年,第31次世界卫生大会决定放弃全球限期灭疟的规划,把对疟疾的防治对策改回到控制的策略。20年间经历的这两次策略大转变,不仅反映了疟疾问题的复杂性,同时亦体现了人们对与疟疾作斗争的认识在不断提高。

2011年,中国科学家屠呦呦获美国拉斯克奖临床研究奖,并于2015年获诺贝尔生理学或医学奖,以表彰她在青蒿素的发现及其应用于治疗疟疾方面所作出的杰出贡献。青蒿素的发现和研制,是人类防治疟疾史上的一件大事,也是继喹啉类抗疟药后的一次重大突破。截至2024年,一种以臭蒿素为基础的复方药物已经成为疟疾的标准治疗方案,世界卫生组织将青蒿素和相关药剂列入其“基本药品”目录。

大流行

新中国成立前,中国约4.5亿人口中受疟疾威胁的人口在3.5亿以上,每年至少有3000万例疟疾病人,其中30多万因疟疾死亡。20世纪60年代初和70年代初中原地区曾出现两次大范围暴发流行,最高峰在1970年,全国疟疾发病人数超过2400万。

分类

疟原虫种类繁多,虫种宿主特异性强,在两栖动物爬行纲、鸟类、哺乳动物体内寄生的疟原虫,其生物学特性方面存在显著差异,其中主要寄生于人类的疟原虫有4种,即间日疟原虫原虫、恶性疟原虫、三日疟原虫和卵形疟原虫分别引起间日疟、恶性疟、三日疟和卵形疟,此外,感染猕猴的诺氏疟原虫已导致东南亚,特别是马来西亚疟疾的多次暴发流行,因此被列为第5种能感染人的疟原虫。在中原地区主要为间日疟和恶性疟。

病原学

疟原虫(Plasmodium)属于孢子虫纲(Class Sporozoa)、真球虫目(Eucoccidiida)、疟原虫科(Plasmodidae )、疟原虫属(Plasrrrdium),是一类单细胞、寄生性的原生动物界,也是导致人类疟疾病原体

生物学特征

形态结构

疟原虫的基本结构包括核、胞质、胞膜和疟色素(环状体以后各期尚有消化分解血色素后的最终产物)。血片经吉姆萨或瑞特染液染色后,核呈紫红色,胞质为天蓝至深蓝色,疟色素呈棕黄色、棕褐色或黑褐色。5种人体疟原虫的基本结构相同,但发育各期的形态又各有不同,除了疟原虫本身的形态特征不同之外,被寄生的红细胞在形态上也可发生变化。

肝细胞内发育时期的形态

侵入肝细胞内的子孢子形状细长,长约11μm,直径为1.0μm,常弯曲成C形或S形,前端稍细,顶端较平,后端钝圆,体表光滑。表膜由一外膜、双层内膜和一层表膜下微管组成。膜下微管自极环向后延伸至核或稍越过核而终止。虫体的微弱运动可能是膜下微管的伸缩引起的。子孢子的前端顶部有3-4个极环。细胞核一个,长形。有一对电子致密的棒状体(rhoptry),可能开口于顶环。在核的前方或后方,有数量很多的微线体,呈圆形、卵圆形或长形。

侵入肝细胞内的子孢子逐渐转变为圆形并不断变大,核开始分裂,但虫体的胞质尚未分裂,此时虫体进入早期裂殖体时期或称为未成熟裂殖体时期;随后核经反复分裂,胞质也随之分裂,每一个核都被部分胞质包裹,形成裂殖子,即成熟裂殖体。最后,由肝细胞释放的裂殖子进入外周血,侵人红细胞,开始红内期疟原虫的发育。

红细胞内发育时期的形态

疟原虫在红细胞内发育时期的形态包括后续三个形态。

为疟原虫在红细胞内摄食和生长、发育的阶段。按发育先后,滋养体有早、晚期之分。早期滋养体胞核小,胞质少,中间有空泡,虫体多呈环状,故又称之为环状体。以后虫体长大,胞核亦增大,胞质增多,有时伸出伪足,胞质中开始出现疟色素。间日疟原虫和卵形疟原虫寄生的红细胞可以变大、变形,颜色变浅,常有明显的红色薛氏点;被恶性疟原虫寄生的红细胞有粗大的紫褐色茂氏点;被三日疟原虫寄生的红细胞可有齐姓点。此时称为晚期滋养体,亦称大滋养体。

晚期滋养体发育成熟,核开始分裂后即称为裂殖体。核经反复分裂,最后胞质随之分裂,每一个核都被部分胞质包裹,成为裂殖子,早期的裂殖体称为未成熟裂殖体,晚期含有一定数量的裂殖子且疟色素已经集中成团的裂殖体称为成熟裂殖体。

疟原虫经过数次裂体增殖后,部分裂殖子侵入红细胞中发育长大,核增大而不再分裂,胞质增多而无伪足,最后发育成为圆形、卵圆形或新月形的个体,称为配子体;配子体有雌、雄(或大小)之分;间日疟原虫雌(大)配子体虫体较大,胞质致密,疟色素多而粗大,核致密而偏于虫体一侧或居中;雄(小)配子体虫体较小,胞质稀薄,疟色素少而细小,核质疏松、较大、位于虫体中央。

生活史

寄生于人体的5种疟原虫生活史基本相同,需要人和按蚊两个宿主。在人体内先后寄生于肝细胞和红细胞内,进行裂体增殖。在红细胞内,除进行裂体增殖外,部分裂殖子形成配子体,开始有性生殖的初期发育。在蚊体内,完成配子生殖,继而进行孢子增殖。

人体内阶段

分肝细胞内的发育和红细胞内的发育两个阶段。

红细胞外期

唾液腺中带有成熟子孢子雌性按蚊刺吸人血时,子孢子随唾液进入人体,进入人体的子孢子可以在皮下滞留若干小时,随后绝大多数的子孢子直接进入毛细血管,而有一小部分的子孢子则可侵人毛细淋巴管。进入肝血窦的子孢子主动穿过库普弗细胞(Kupffer 细胞)或血窦内皮细胞间隙,最后侵入肝细胞。从子孢子进入皮下到侵入肝细胞的过程大约需要30分钟。侵入肝细胞内的子孢子先后发育为红细胞外期未成熟裂殖体和成熟裂殖体。成熟的红细胞外期裂殖体直径为45-60μm,内含数以1-3万(甚至更多)的卵圆形裂殖子,并以裂殖子小体形式,采取出芽的方式从肝细胞中逸出。裂殖子小体进入外周血后,释放出裂殖子,一部分裂殖子被巨噬细胞吞噬,其余部分侵人红细胞,开始红细胞内期的发育。间日疟原虫完成红细胞外期的时间约8天,恶性疟原虫约6天,三日疟原虫为11-12天,卵形疟原虫为9天。

一般认为间日疟原虫和卵形疟原虫的子孢子具有遗传学上不同的两种类型,即速发型子孢子(TS)和迟发型子孢子(BS)。当子孢子进入肝细胞后,速发型子孢子继续发育完成红细胞外期的裂体增殖,而迟发型子孢子视虫株的不同,需经过一段或长或短(数月至年余)的休眠期后,才完成红细胞外期的裂体增殖。经休眠期的子孢子被称之为休眠子。恶性疟原虫、三日疟原虫和诺氏疟原虫无休眠子。

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。裂殖子的入侵红细胞能力与其胞内的棒状体、微线体和致密颗粒所分泌的蛋白密切相关。整个过程包括以下步骤:

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,最后形成含有一定数量裂殖子的成熟裂殖体。红细胞破裂后,裂殖子释出,其中一部分被巨噬细胞吞噬,其余再侵人其他正常红细胞,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,间日疟原虫约需48小时,恶性疟原虫约需36-48小时,三日疟原虫约需72小时,卵形疟原虫约需48小时。

不同疟原虫寄生于红细胞的不同发育期,间日疟原虫和卵形疟原虫主要寄生于网织红细胞,三日疟原虫多寄生于较衰老的红细胞,而恶性疟原虫可寄生于各发育期的红细胞。

体内阶段

雌性疟蚊属刺吸病人或绦虫者血液时,仅有雌、雄配子体能在蚊胃内继续发育,其余各期原虫均被消化。在蚊胃内,雄配子体核分裂成4-8块,胞质也向外伸出4-8条细丝,最终形成雄配子。雄配子在蚊胃中游动,钻进雌配子体内,受精卵形成合子,合子变长成为动合子。动合子穿过胃壁上皮细胞或其间隙,在蚊胃基底膜下形成圆球形的卵囊。卵囊内的核和胞质反复分裂进行孢子增殖,形成子孢子。子孢子随卵囊破裂释出或由囊壁钻出,经血淋巴集中于疟蚊属的涎腺,发育为成熟子孢子。当受染蚊再吸血时,子孢子即可随唾液进入人体,又开始在人体内的发育。在最适条件下,疟原虫在疟蚊属体内发育成熟所需时间,间日疟原虫为9-10天,恶性疟原虫为10-12天,三日疟原虫为25-28天,卵形疟原虫约为16天。

疟原虫在蚊体内发育受多种因素影响,诸如配子体的感染性(成熟程度)与活性、密度及雌雄配子体的数量比例,蚊体内生化条件与蚊体对人侵疟原虫的免疫反应性,以及外界温、湿度变化对疟原虫蚊期发育的影响。

营养代谢

疟原虫可通过表膜的渗透或经胞口以胞吞方式摄取营养。在肝细胞寄生的红细胞外期疟原虫,以肝细胞的胞质为营养。

葡萄糖代谢

红细胞内期疟原虫的糖原储存很少,葡萄糖是疟原虫红细胞内期主要的能量来源。疟原虫的寄生使红细胞膜发生变化,增强了葡萄糖通过膜的主动转运,或者除去某些抑制转运的因子,从而使疟原虫可源源不断地从宿主血浆获得葡萄糖以供代谢之用。葡糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)是戊糖磷酸途径限速酶,受染疟原虫的红细胞内G-6-PD缺乏时,影响疟原虫分解葡萄糖,导致虫体发育障碍。缺乏G-6-PD的病人对恶性疟原虫有选择抗性是否与此有关尚待进一步研究。

蛋白质代谢

疟原虫获得的游离氨基酸主要是来自红细胞内的血色素水解产物,以及来自宿主的血浆和红细胞内的氨基酸及有机物碳。血红蛋白从疟原虫胞口被吞入,由胞口基部长出食物泡,胞口孔被膜封闭。血红蛋白被食物泡内的酸性肽链内切酶和氨基肽酶的协同作用消化分解为珠蛋白血红素。珠蛋白在酶的作用下再分解为几种氨基酸以供合成虫体本身的蛋白质。血红素最后形成一种复合物即疟色素。疟色素不被溶解和吸收而留在食物泡的壁上。在红细胞内裂体增殖过程中,疟色素逐渐融合成团,随着裂体增殖完成后被排入血流。

核酸代谢

原虫没有从头合成嘌呤的途径,仅依靠一个补救途径直接利用现成的嘌呤碱嘌呤核苷酸。参与嘌呤补救途径的酶包括腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)和腺苷激酶。与嘌呤正好相反,疟原虫能从头合成嘧啶核苷酸。在疟原虫的多种生物合成途径中,对氨基苯甲酸(PABA)、四氢叶酸四氢呋喃)等都是很重要的辅助因子。如果宿主的食物中缺乏PABA,则影响THF的生成,其体内寄生的疟原虫的生长繁殖发生障碍,感染因而被抑制。

脂类代谢

疟原虫无脂类储存,也不能合成脂肪酸与胆固醇,完全依赖于宿主提供,如从宿主血浆中获得游离脂肪酸和胆固醇,胆固醇对维持疟原虫及受染细胞的膜的完整性都具有重要作用。红细胞内疟原虫所需的脂类可由摄入的葡萄糖代谢的产物组成,其中主要为磷脂,磷脂增多与疟原虫膜的合成有关。

免疫学特征

固有免疫

固有免疫是机体防御病原体侵害的第一道防线,能介导后续适应性免疫的活化及其类型。近年来,固有免疫识别及抗疟原虫的研究取得较大进展。在疟原虫的红外期感染阶段,子孢子能被宿主固有免疫细胞表面的TLR2识别,诱导促炎因子的分泌,抑制红外期疟原虫的发育。

肝期疟原虫能被胞内识别受体识别,诱导IFNa/β的分泌,作用于固有免疫细胞,刺激分泌IFN-y,进而杀灭肝细胞中的EEF,抑制肝期疟原虫的发育。

在红内期感染过程中,巨噬细胞、DC等固有免疫细胞表面的TLR2/4、TLR9能分别识别疟原虫的CPI、疟色素或疟色素/疟原虫脱氧核糖核酸配位化合物,并释放IL-12、TNF-和IL-6等炎症因子,增强巨噬细胞对感染疟原虫的清除。

先天抵抗力

这种抵抗力与宿主疟疾感染史无关,而与宿主的种类和遗传特性有关。如90%以上的西非黑人为Duffy抗原阴性血型,而间日疟原虫原虫裂殖子在红细胞膜上的受体是Duffy血型抗原,因而间日疟原虫不能入侵Duffy抗原阴性人群的红细胞。

镰状细胞贫血是一种遗传性疾病,患者的红细胞呈镰状,这使得疟原虫入侵和在镰状红细胞内发育的能力下降,降低了患者感染疟疾的概率。同时,感染疟原虫的镰状红细胞更容易被吞噬清除。此外,镰状细胞贫血的疟疾患者体内有高水平的血红素加氧酶1,能分解血红素产生CO,防止其累积产生的毒性作用。

最近的研究还发现,具有镰状细胞贫血表型的小鼠能抑制疟原虫特异CD8+T细胞的活化和扩增,从而防止实验脑型疟疾的发生。因此,镰状细胞贫血者对恶性疟原虫不易感,患疟疾后的重症及死亡率也较低。

葡糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)缺乏者对疟原虫具有先天抵抗力,这种抵抗力可以阻止重症恶性疟的发生。机制在于G-6-PD缺乏导致不能提供NADPH给疟原虫,从而抑制疟原生动物界核酸合成或影响其氧化还原状态,导致虫体发育障碍。这种对疟原虫具有先天抵抗力人群的出现是疟疾对非洲人群自然选择的结果。对先天抵抗力的机制研究有助于抗疟新型冠状病毒疫苗及抗疟药物的开发。

适应性免疫

机体控制疟原虫感染的主要效应机制,具有种、株和期的特异性。由于红外期感染的持续时间较短,因此,机体不能及时活化适应性免疫,而是主要通过固有免疫,攻击红外期疟原虫。相对而言,适应性免疫在控制红内期疟原虫感染中发挥极其重要的作用。

按蚊对疟原虫的免疫

按蚊是疟疾的传播媒介,为疟原虫提供了配子生殖和孢子生殖的必要环境和相关因子。然而,按蚊的免疫系统也对疟原虫的发育和繁殖发挥抑制作用。按蚊缺乏T、B淋巴细胞,只有固有免疫而没有适应性免疫。按蚊主要依赖细胞吞噬、结节形成、包被等细胞免疫反应和前酚氧化酶(PPO)级联反应、抗菌肽和NO组成的体液免疫反应,抵御和杀灭人侵的病原体

研究媒介按蚊对疟原虫的免疫将有助于了解疟原虫和媒介的相互关系,为药物和新型冠状病毒疫苗发展提供新靶位,为阻断疟疾传播提供新的方法。

传播机制

传染源

外周血中有配子体的患者和带虫者是疟疾的传染源。

传播途径

疟蚊属是疟疾的传播媒介,小行星3789主要的传疟按蚊是中华按蚊嗜人按蚊微小按蚊和大劣按蚊。

传播影响因素

全球气候变暖,延长了虫媒的传播季节是疫情回升的原因之一。社会因素如政治、经济、文化、卫生水平及人类的社会活动等直接或间接地影响疟疾的传播与流行。在中国有些地区疫情上升,其主要原因是经济开发后流动人口增加,输入病例增多,引起传染源扩散。

传播强度还受自然因素和社会因素的影响。自然因素中温度和雨量最为重要,适合的温度和雨量影响着疟蚊属的数量和吸血活动及原虫在按蚊体内的发育。

易感人群

除了因某些遗传因素对某种疟原虫表现出不易感的人群及高疟区婴儿可从母体获得一定的抵抗力外,其他人群对人疟原虫普遍易感。反复多次的疟疾感染可使机体产生一定的保护性免疫力,因此,疟区成人发病率低于儿童,而外来的无免疫力的人群,常可引起疟疾暴发。

临床表现

潜伏期的长短与进入人体的原虫种株、子孢子数量和机体的免疫力有密切关系。恶性疟的潜伏期为7-27天,三日疟的潜伏期为18-35天,卵形疟的潜伏期为11-16天,间日疟的短潜伏期株为11-25天,长潜伏期株为6-12个月或更长。由输血感染诱发的疟疾,因无红外期发育阶段,其潜伏期一般较短且无复发现象。

典型发作

其过程分为三个阶段。

发冷期

突发畏寒、肌肉和关节酸痛,继而剧烈寒战,面色苍白,口唇及指甲发叩,皮肤如“鸡皮”样,脉速有力,体温迅速上升,此期持续10分钟至2小时。

发热期

寒战停止后继以高热,通常体温可高达40°C以上。头痛、面色潮热、皮肤灼热、全身肌肉酸痛、呼吸加速、脉搏有力。发热过高者,可出现烦躁、谑妄、抽搐等症状。此期持续2-6小时。

出汗期

高热后期全身大汗,随之体温骤然下降,自觉症状明显缓解,但仍感乏力。持续1-2小时后进入间歇期。

上述症状可反复周期性发作,初发时发热可不规则,一般发作数次之后才呈典型的间歇性发作。间日疟和卵形疟的间歇期为48小时,三日疟为72小时,恶性疟发热无规律,通常无明显缓解间歇。

其他症状与体征

数次发作之后,左肋缘下可触及脾脏轻度肿大,质软,有压痛。反复发作后脾脏明显肿大,质硬。肝轻度肿大、压痛,血清转氨酶可升高。贫血常见于反复多次发作者,恶性疟贫血较明显。

凶险发作

多见于恶性疟,也偶见于间日疟。

复发与再燃

与肝内疟原虫休眠子或迟发型子孢子有关。间日疟和卵形疟患者如仅采用抗红内期疟原虫药物进行治疗,当血液内疟原虫被清除后患者表现为临床治愈,但肝内疟原虫的休眠子或迟发型子孢子经一段时间休眠后可再次发育,进入血液并再次出现临床症状,因此间日疟和卵形疟患者的临床抗疟治疗除用抗红内期疟原虫药物外还需要加服抗肝内期疟原虫的药物。恶性疟及三日疟没有复发。输血疟疾及母婴传播的疟疾因无肝细胞内繁殖阶段,缺乏迟发型子孢子,不会复发。

与血液内残存的疟原虫有关。患者抗红内期疟原虫药物治疗不彻底,血液内残存的疟原虫可重新繁殖而再次发作。再燃常出现在临床治愈后1个月内,4种疟原虫均可出现。

孕妇疟疾

由于妊娠时孕妇的免疫力降低,在妊娠期间或原先体内带有疟原虫但不发病的隐性疟疾的孕妇,在妊娠后期、临产期、产褥期可转为显性感染,出现临床发作。发作时,原虫血症密度较高,症状一般较重,贫血也不显著,不易自愈。可促发先兆子痫或子痫,引起流产、早产和死胎,足月顺产儿体重也较轻。因此,妊娠期间罹患疟疾应及时给予抗疟治疗。

并发症

黑尿热:为急性血管内溶血性贫血。其发生可能是由于患者红细胞内缺乏葡糖-6-磷酸脱氢酶以及人体对疟原虫释放的毒素或抗疟药物产生过敏反应所致。主要表现为急起寒战、高热、腰痛、贫血、黄疸酱油色尿、肝脾肿大,严重者可致急性肾损伤

诊断检查

诊断标准

病原学诊断

厚、薄血膜染色镜检法作为目前最常用的疟原虫检测方法。这种方法需要较高的专业要求,操作过程包括取受检者外周血液制作厚、薄血膜,然后使用吉姆萨或瑞特染液染色后进行镜检。薄血膜中的疟原虫形态完整、典型,易于识别和鉴别虫种,但原虫密度低时容易漏检。厚血膜的原虫比较集中,易于检获,但染色过程中红细胞溶解,原虫形态有所改变,虫种鉴别较困难。因此,建议在同一张玻片上同时制作厚、薄两种血膜,以便在厚血膜查到原虫而鉴别有困难时,可再检查薄血膜。

恶性疟在发作开始时,间日疟在发作后数小时至10余小时采血能提高检出率。恶性疟原虫的晚期滋养体和裂殖体通常黏附在内脏毛细血管内皮上,并不出现在外周血中,血涂片一般只能检测到环状体和配子体时期。

免疫学诊断

分子生物学技术诊断

采用PCR技术特异扩增不同种属疟原虫基因,如18su rRNA和编码HRP-2基因,可以有效鉴定不同种属疟原虫的感染及混合感染。该法最突出的优点是敏感性高,但对于实验室设备有一定的要求。主要用于低原虫血症的检测,以及镜检阴性的疑似患者或镜检难以区分疟原虫虫种时的检测。

鉴别诊断

疟原虫是导致人类疟疾病原体,在鉴别上应与疟疾症状相似的疾病相鉴别:

干预治疗

基础治疗

发作期及退热后24小时应卧床休息。注意补足水分,对食欲不佳者给予流质或半流质饮食,至恢复期予高蛋白饮食;吐泻不能进食者,则适当补液;贫血者可辅以铁剂。寒战时注意保暖;大汗应及时用毛巾擦干,并随时更换汗湿的衣被,以免受凉。高热时采用物理降温,过高热患者可药物降温。凶险发作者应严密观察生命征,记录出入量,做好基础护理。按虫媒传染病做好隔离,在疟疾的治疗中,最重要的是杀灭红细胞内的疟原虫。

抗疟原虫治疗

选药原则

根据诊断是否为恶性疟疾,血中原虫密度大小,病情轻重,是否来自耐药流行区当地疟原虫的耐药类型,当地药物的可及性来选择药物。在全球大多数地区,恶性疟原虫已对氢喹、周效磺胺乙胺嘧啶单独使用的其他抗疟疾药物等传统治疗产生耐药性。世界卫生组织建议使用青蒿素衍生物与另一种有效抗疟疾药物的联合方案,这是截至2024年1月最有效,并且可以避免疟原虫产生耐药性的方法。

常用药物

常用杀灭红细胞内的疟原虫药物(控制临床症状)
磷酸氯喹

4-氨基喹啉类药物,对各种疟原虫的红内期无性期均有较强杀灭作用。该药口服吸收迅速而完全(2-3小时达血浆有效浓度),在红细胞内浓度比血浆内高10-20倍。在疟原虫寄生红细胞浓度比正常红细胞高20-25倍。氯喹代谢缓慢,半衰期约为74小时。主要不良反应包括头痛、恶心、呕吐及视力模糊等(停药后可恢复),偶见抑制心肌应激性和房室传导(心脏病患者慎用),大剂量使用可对视神经造成不可逆损害。成人治疗总剂量为磷酸氯喹(基质)1.2g,分3天服用。由于大部分疟疾流行区的恶性疟原虫对氯喹已出现抗性,因此已不推荐用于恶性疟治疗。

磷酸哌喹

也为4-氨基喹啉类药物,对各种疟原虫的红内期无性期均有较强杀灭作用,但与氯喹有交叉抗药性。该药口服吸收良好,先储积于肝脏,后逐渐释放入血,血浆半衰期可长达28天。主要的不良反应包括头昏、头痛、恶心及呕吐等(停药后可恢复),该药有肝内蓄积作用,可致血清丙氨酸转氨酶短期升高,不建议1个月内重复使用,肝病患者及孕妇慎用。成人治疗总剂量为磷酸哌喹(基质)1.2g,分3天服用。

磷酸咯萘啶

苯并[a]芘类新型抗疟药物,对各种疟原虫的红内期无性期均有较强杀灭作用,与氯喹无交叉抗药性,可用于抗氯喹恶性疟的治疗。该药可口服、肌内注射和静脉滴注,吸收迅速(肌注0.75小时,口服1.4小时血浆浓度达高峰),半衰期较短(3天)。不良反应一般较轻,对心脏无不良反应。目前,该药主要包括注射剂和与青蒿素类药物组成的复方口服片剂。

青蒿素类药物

由中国传统中草药——黄花蒿提取的一种倍半萜内酯类新型抗疟药物,能杀灭各种疟原虫的红内期无性体,并可阻碍恶性疟原虫配子体的发育,广泛用于抗氯喹恶性疟的治疗。该类药物口服1.3小时浓度达高峰,静脉注射2-3分钟后达有效浓度,较易通过血脑屏障;且代谢迅速,血浆半衰期仅2小时左右。主要包括青蒿琥酯与蒿甲醚注射剂和以青蒿素为基础的复方口服药物二大类。

为缩短青蒿素类药物治疗疗程并延缓抗药性产生,WHO强烈要求臭蒿素类药物的口服制剂应采用以青蒿素类药物为基础的复方或联合用药(ACT)。

杀灭肝内期疟原虫的药物(控制复发、中止传播)

目前,在中国国家药监局注册唯一能杀灭肝内期疟原虫的药物为磷酸伯氨喹。磷酸伯氨喹能杀灭肝内期疟原虫防止复发,且能抑制成熟配子体在蚊体内发育,减少疟疾传播,但对红内期疟原虫几乎无作用。该药口服吸收迅速而完全,血浆半衰期仅5-6小时。伯氨喹最严重的不良反应是可致6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)缺陷,出现严重急性血管内溶血性贫血,其他不良反应包括厌食、呕吐、腹痛等胃肠道反应,偶有头晕、嗜中性粒细胞减少等。因此,临床上伯氨喹常联合杀红内期疟原虫药物用于根治间日疟和卵型疟,但G6PD缺乏人群使用时应在医护人员的监护下进行,孕妇禁用。在恶性疟流行区,单剂低剂量伯氨喹也被推荐与青蒿素复方联合用于治疗恶性疟,以减少疟疾传播,且不受G6PD缺陷影响。

特殊情况的抗疟治疗

耐药的疟原虫感染者抗疟治疗

黄花蒿琥酯和甲氟喹杀灭耐氟喹疟原虫效果好,不良反应轻且价格便宜,用于妊娠妇女及儿童安全性高,前者为中国首选,后者为欧美无青蒿琥酯国家治疗耐氯喹疟疾的首选药物。应采用联合用药,如甲氟喹加周效磺胺蒿甲醚加苯药醇、青蒿琥酯加苯芴醇、乙胺嘧啶加周效磺胺、咯萘啶加乙胺啶等。

对耐氯喹恶性疟疾:可选用不同类型的青蒿素类联合,甲氟喹联合青蒿琥酯,喹宁联合多西环素或克林霉素

妊娠妇女疟疾的治疗

与非妊娠妇女比较,妊娠妇女对疟疾易感,并易发展为重症。可导致流产或胎儿先天性感染。

妊娠早期:氯喹敏感者选用氯喹。耐氯喹或恶性疟感染者可选用奎宁联合克林霉素

妊娠中晚期:青蒿琥酯联合克林霉素,或奎宁联合克林霉素。

脑型疟疾的治疗

可选用以下四种杀灭红细胞内裂体增殖疟原虫的药物,但中原地区最常应用的是青蒿琥酯的静脉注射剂型。

青蒿琥酯

成人用60mg加人5%碳酸氧钠0.6ml,摇匀2分钟至完全溶解,再加5%葡萄糖注射液5.4ml,使最终为10mg/ml青高琥酯溶液,作缓慢静脉注射。或按1.2mg/kg计算每次用量。首剂注射后4、24、48小时分别再注射1次。若患者的神志恢复正常,可改为口服,每天服100mg,连服2-3天。

氯喹

可用于敏感疟原虫株感染的治疗。用量为16mg/kg,加入5%葡萄糖注射液中,于4小时内静脉滴注,继以8mg/kg,于2小时内滴完。每天总用量不宜超过35mg/kg。

奎宁

用于耐氯喹疟原虫株感染患者。二盐酸奎宁500mg加人5%葡萄糖注射液中,于4小时内静脉滴注。12小时后可重复使用。清醒后可政为口服。静脉滴注过快可导致心律失常低血压甚至死亡。

磷酸咯萘啶

按3-6mg/kg计算,用生理盐水或等渗葡萄糖注射液250-500ml稀释后作静脉滴注,12小时后可重复应用。神志清醒后可改为口服。

预防免疫

包括个体预防和群体预防,预防措施有蚊媒防制和预防服药。

流行病学

疟疾也是严重危害中国人民身体健康和生命安全、影响社会经济发展的重要虫媒传染病。自2010年,中国启动消除疟疾工作以来,成效显著。2016年,全国共报告疟疾病例3373例,其中,中国籍病例3189例,外籍病例184例。在3189例中国籍病例中,本地感染病例3 例、境外输入病例3184例、输血感染病例1例、感染来源不明病例1例,其中死亡15例。消除疟疾的重点地区已从24个传统疟疾流行省份扩大为全国31个省份,重点人群已从本地人群转变为以境外旅游、务工返乡为主的人群。因此,输入性疟疾是中国疟疾防控的重点。

疟疾在全球致死性寄生虫病中居第一位。全球约有93个国家27亿人居住在疟疾流行区,每年新发的疟疾为1.4亿-2.9亿例,病死21万-63万例,死亡病例中约2/3为5岁以下的幼儿。超过85%的死亡病例发生在撒哈拉沙漠以南的非洲地区。随着中国出境旅游和对外人员交流的迅速发展,出现不少在境外疟疾流行区感染的输入性病例。疟原虫对各种抗疟药的耐药性在增多、增强,其中包括对青蒿琥酯的耐药性。

根据WHO《世界疟疾报告》,2021年发生2.47亿例疟疾病例,2020年则为2.45亿例。2021年的疟疾死亡人数估计为619000人,而2020年为625000人。

在COVID-19大流行高峰的两年(2020-2021年),疫情相关服务中断导致疟疾病例增加了约1300万例,疟疾死亡增加了63000例。世界卫生组织非洲区域在全球疟疾负担中所占比例仍然过高。2021年,该区域占疟疾病例总数的95%和疟疾死亡人数的96%。五岁以下儿童占该区域疟疾总死亡人数的大约80%。

疟疾主要分布在非洲、东南亚和南美,其中90%以上的病例发生在非洲,7%在东南亚地区,2%在地中海地区东部。

相关人物

拉韦朗

1875年,法国军医夏尔·路易·阿方斯·拉韦朗被派往阿尔及利亚研究疟疾,他猜测疟疾可能是一种由微生物感染引起的疾病。通过显微镜观察疟疾病人的身体组织。1880年,他对200名患病士兵进行采血,发现在148份血样中存在一种寄生虫,他认为这些寄生昆虫可能是导致疟疾的元凶。然而,他的研究成果并未得到法国医学科学院的认可。为了进一步证实自己的发现,拉韦朗于1882年前往疟疾爆发的罗马,通过对比健康人和疟疾患者的血液,他得出结论,只有患者的血液中才能找到这种微小的寄生虫,于是将这种寄生虫命名为疟原虫。并据此获得1907年诺贝尔生理学或医学奖

罗纳德·罗斯

1894年,英国军医罗纳德·罗斯印度研究疟疾,最初他认为疟疾是一种肠道感染,通过污染水源传播。然而,他的搭档帕特里克·曼森提醒他蚊子可能是血液寄生虫传染病的中间宿主。受到启发的罗斯开始大量解剖蚊子,通过显微镜下的观察和土办法对蚊子进行分类,并以实验报告的方式给不同蚊子命名。他发现,只有特定的一种蚊子能传播疟疾,即灰蚊子(实际上是库蚊属)和花蚊子(实际上是按蚊)。1902年,罗斯因此研究获得了诺贝尔生理学或医学奖

帕特里克.曼森

帕特里克·曼森是热带医学的奠基人,一位丝虫病的专家,是他第一个报道说蚊子可能是丝虫病的中间宿主,但是当时只有少数几位科学家热情接受曼森的理论,到了1894年,他在伦敦碰到罗斯时,就把自己所知道的有关疟疾的一切都告诉这个比他年轻12岁的英国人,鼓励他在印度这个条件较好的地区查明蚊子传播疟疾的途径。

曾经与罗斯共同研究疟疾的曼森只获得了诺贝尔奖的提名。曼森离开印度之后回到了罗马的疟疾高发地区继续深入研究疟疾。曼森发现,最多的蚊虫叮咬总是发生在人们熟睡的时候,他在最容易患上疟疾的季节让受试者使用蚊帐睡觉,然后记录和统计受试者感染疟疾的概率。实验证明,夜晚睡在蚊帐中果然可以大幅度降低患上疟疾的概率,蚊帐的确是一种简单而且有效的预防疟疾的方法。

屠呦呦

1955年大学毕业后,屠呦呦便被分配到卫生部直属的中国中医科学院(现中国中医研究院)工作。1967年,越南战争陷入拉锯。当时,一种可怕的瘟疫席卷战区,造成的非战斗性减员是战斗性减员的4至5倍,这种瘟疫正是疟疾越南方面向中国求助,而此时,疟疾疫情同样也困扰着中国。

在这样的历史背景下,全国60多家科研单位、500多名科研人员组成的科研集体,悄悄开始了一项代号为“523”的特殊使命,研究指向防治疟疾新药。

两年后,屠呦呦所在的中医研究院中药研究所接受“523”研究任务。凭借着扎实的中西医知识功底与广受认可的出色科研能力,当时在研究所担任研究员的屠呦呦被任命为组长。机缘巧合之下,39岁的屠呦呦被命运推到了她一生中最重要的一项研究面前。

由于实验室没有配套的通风设备,加上长期和各种化学溶剂打交道,屠呦呦很快就患上了结核病肝病等多种慢性疾病。然而创之愈烈,斗志弥坚——通过翻阅历代本草医籍,四处走访老中医,甚至连群众来信也不放过,终于在《抗疟单验方集》与《肘后备急方》发现臭蒿的秘密:“青蒿一握,水二升。”

1971年,191号黄花蒿乙醚中性提取物样品抗疟实验成功;1972年,青蒿素的真容终于展露。1973年,双氢青蒿素横空出世;1978年,“523”项目科研成果鉴定会最终认定青蒿素研制成功;1985年,双氢青蒿素开发研究开始;1992年,双氢青蒿素从实验室走到制药厂,科泰新出现,造福众生。

21世纪初,青蒿素广受青睐,屡次获奖。2004年,青蒿素获得泰国最高医学奖——“玛希顿医学奖”。2011年9月,屠呦呦本人获得被誉为诺贝尔奖“风向标”的拉斯克奖——中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高大奖。此时,作为第一位在中国独立完成研究的获奖者,2015年,瑞典卡罗林斯卡学院宣布将诺贝尔生理学或医学奖授予屠呦呦以及另外两名科学家,以表彰他们在寄生昆虫疾病治疗研究方面取得的成就。

研究进展

病媒控制

在病媒控制领域,正在研发28种新产品。正在评价的工具包括,例如,新型药浸蚊帐、吸引蚊子的有针对性的诱饵、空间驱虫剂、致命室内诱饵(屋檐管)和针对蚊子的基因工程。如果这些工具在控制疾病方面显示出效力,世界卫生组织将制定新的政策建议或修订现有建议,以支持在受疟疾影响的国家部署这些建议。

疫苗研发

截至2024年1月,正在开发几种疟疾疫苗。与推荐的疟疾疫苗RTS,S一样,其中许多疫苗以进入人体肝脏之前的疟疾寄生昆虫为靶标(疟原虫在人体肝脏内可以迅速繁殖)。这些候选疫苗中进展最快的是R21,它最近完成了3期临床试验。其他候选疫苗寻求阻止疟疾寄生虫的传播,还有一些候选疫苗寻求保护孕妇。

提高检测技术

也正在研发新的诊断方法。围绕HRP2/3基因缺失的问题会影响检测恶性疟原虫疟疾的快速诊断检测试剂盒的性能。为解决该问题,研究人员正在寻求开发使用替代生物标志物的诊断方法。使用唾液和尿液进行非侵入性诊断是另一个不断增长的研究领域,有可能在传统医疗环境之外进行快速筛查。

抗疟药研发

在抗疟药领域,面对青蒿素部分耐药性的出现和蔓延,开发青蒿素联合疗法以外的治疗方案是研究人员的优先事项。正在开发下一代药物,例如依靠青蒿素和两种伙伴药物的组合来降低耐药风险的“以青蒿素为基础的三重联合疗法”。正在评估的其他药物使用不同的化合物实体作为青蒿素及其衍生物替代品;四种此类药物目前正在进行临床试验

社会经济

据资料报道,通过经济发展水平的纵向比较表明,在宿疾流行没有得到控制的国家,国民生产总值(GNP)最低,原来为低集区和防治水平较高的国家,GNP持续增长,疟疾流行未控制的国家,GNP的年均增长率最低,消灭疟疾的国家,GNP年平均增长率最疟疾严重流行地区,其对经济发展的影响甚大。它破坏生产力,浩成社会经济发展的修潜,导致个体健康不良,部分或完全丧失劳动力;冲击社会经济,造成严重经济损失,加重了贫困。

根据世界卫生组织《2022年世界疟疾报告》,全球疟疾应对供资总额(35亿美元)与所需资源(73亿美元)之间的缺口扩大,特别是在过去三年间。资金缺口从2019年的26亿美元增加到2020年的35亿美元和2021年的38亿美元。

尽管各国和伙伴提供了大量捐款,但第七次全球基金增资仅筹集到157亿美元,而预期目标至少为180亿美元。随着经济环境的变化,疟疾应对工作的资金空间变得越来越具有挑战性。

参考资料

..2023-06-16

中国疟疾控制和消除历程.中国疾病预防控制中心.2023-06-16

疟原虫.National Library of Medicine-National Center for Biotechnology Information.2024-03-01

疟疾.who.2023-06-16

抗击疟疾:不只有屠呦呦,这是五个诺奖都没打完的艰难战役.澎湃新闻.2024-02-07

今天,致敬屠呦呦!.中青在线.2023-06-16

2023年世界防治疟疾日:关键信息.世界卫生组织.2024-02-17

..2024-02-17

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