2011年11月11日

新研究解决了抗疟疾的奥秘

这张血液涂片的显微照片包含恶性疟原虫寄生虫的宏和微配子细胞。图片来源:维基百科。

(Medical Xpress)-疟疾是由被感染的蚊子叮咬而传播给人类的寄生虫引起的疾病。在全球范围内,该疾病每年导致超过100万人死亡,在非洲和亚洲部分地区尤为普遍。寄生虫感染红血球(含有氧的血红蛋白细胞,在人体周围携带氧气)并劫持了细胞内的支撑结构。众所周知,某些人对疟疾的严重影响具有天然抵抗力,而科学家数十年来一直想知道他们的抵抗力究竟如何发挥作用。现在,新的研究为解决这个难题大有帮助。

几十年来,人们已经知道,非洲和其他地区的一些人具有导致镰状细胞性贫血的突变基因, 患疟疾,因为他们的红血球含有异常形式的血红蛋白―血红蛋白S,导致血红蛋白在细胞内聚集。只有一个拷贝的突变血红蛋白S会使人成为无症状的携带者,而两个拷贝会产生有症状的镰状细胞性贫血。在这两种情况下,突变都能为疟疾提供一定的保护。另一个突变,血红蛋白C,导致溶血 当存在两个拷贝的突变时,这种形式还可以预防疟疾。

在发表于 科学德国海德堡大学研究员Marek Cyrklaff和德国及布基纳法索的同事报告说,红色的血红蛋白异常 预防疟疾寄生虫, 恶性疟原虫,通过劫持在细胞内提供骨架支架的肌动蛋白丝。他们将含有“正常”血红蛋白的健康和感染的红细胞与含有血红蛋白S或血红蛋白C的健康和感染的细胞进行了比较。科学家们使用强大的冷冻电子断层扫描技术,发现正常健康细胞中肌动蛋白的细丝很短并且位于外层细胞的下方。膜,它们为细胞提供支撑结构,使其坚固但柔韧到足以穿过最细小的血管。

在具有正常血红蛋白的受感染细胞中,他们发现肌动蛋白蛋白呈长丝状,这种寄生虫用于在细胞内建立细胞骨架或细胞内桥,以将其自身制造的蛋白质粘附素转运至细胞表面。顾名思义,粘附素的作用是使邻接的细胞粘在一起并将细胞粘在血管壁上,从而引起疟疾的炎症反应。在血红蛋白S和C细胞中,桥无法完成,粘附素无法有效地转运到细胞表面,从而降低了细胞的黏性。

科学家还通过进一步的实验发现,血红蛋白C和S比未突变形式更容易被氧化,当肌动蛋白丝与血红蛋白一起放置时,C和S形式的肌动蛋白丝比正常的血红蛋白短,就像被氧化一样 .

疟疾最常用奎宁治疗,但是葛兰素史克公司目前正在非洲进行疫苗的临床试验,结果看起来很有希望,有效率为65%。新的研究表明,最终可能会开发出进一步的药物,这些药物会干扰寄生虫将肌动蛋白丝用于自身目的的能力。

更多信息: 血红蛋白S和C干扰恶性疟原虫肌动蛋白重塑–感染的红细胞, 科学, DOI:10.1126 / science.1213775

抽象
血红蛋白S和C保护携带者免受严重的恶性疟原虫疟疾侵袭。在这里,我们发现这些血红蛋白病影响了将寄生虫编码的蛋白质导向感染的红细胞表面的运输系统。低温电子层析成像显示,该寄生虫在野生型红细胞的细胞质内生成了宿主衍生的肌动蛋白细胞骨架,该细胞质将毛勒氏left裂与宿主细胞膜相连,并附着了运输囊泡。肌动蛋白的细胞骨架和Maurer裂隙在含有血红蛋白S或C的红细胞中是异常的。血红蛋白氧化产物富含血红蛋白S和C的红细胞,在体外抑制肌动蛋白的聚合反应,可能是对疟疾的保护作用。

期刊信息: 科学

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