瘧原蟲抗藥性的遺傳學研究進展

1、瘧原蟲抗藥性的遺傳學研究希望關鍵詞：瘧原蟲屬；抗瘧藥；抗藥性；基因摘要瘧原蟲產(chǎn)生抗藥性是瘧疾防治中碰到的重要困難之一?？谷~酸類抗瘧藥的抗藥性機制已根本搞清，與其作用靶酶二氫葉酸復原酶或二氫蝶酸合成酶基因點突變相干。喹啉類藥物抗性影響因子尚不完全明晰。惡性瘧原蟲5號染色體上的多藥耐藥基因1及7號染色體上的g2基因大概是抗性相干基因，但二者都不克不及完全說明抗性，尚待深化研究。瘧疾的盛行至今仍舊非常普及，普及環(huán)球90多個國度和地域，20億人面對熏染瘧疾的傷害。據(jù)統(tǒng)計，環(huán)球每年有3億5億瘧疾病例，導致150萬270萬人殞命，此中100萬是居住在非洲的5歲以下兒童1。人類在恒久理論歷程中挑選了大量防治

2、瘧疾的藥物，但是，自從50年代末在東南亞和南美洲別離創(chuàng)造惡性瘧原蟲對氯喹產(chǎn)生抗藥性以后，抗氯喹惡性瘧敏捷擴散伸張，抗藥性程度不竭增長，而且從單藥抗藥性向多藥抗藥性生長。我國的海南、云南和廣西等盛自治區(qū)也有抗藥性瘧疾的盛行。如今，瘧原蟲對險些每一種抗瘧藥都產(chǎn)生了抗性，瘧疾防治形勢非常嚴肅，急迫要求我們盡快搞清抗藥性產(chǎn)生的機制，以便接納方法防范或逆轉(zhuǎn)抗藥性的產(chǎn)生并引導新藥研究。比年來，分子生物學技能的生長及學科滲出大大鞭策了瘧原蟲抗藥性機制的遺傳學研究，本文就抗葉酸制劑及喹啉類藥物抗性的分子機制作一綜述。1抗葉酸制劑抗性的分子機制1.1二氫葉酸復原酶DHFR基因乙胺嘧啶和環(huán)氯胍都是二氫葉酸復原酶按

3、捺劑。研究表白，惡性瘧原蟲對兩藥產(chǎn)生抗藥性都與DHFR基因點突變相干，但二者存在差異2,3。迄今為止，共報道了6個DHFR基因編碼區(qū)變異：108位SerAsn或Thr,51位AsnIle,59位ysArg,16位AlaVal,164位IleLeu。單一點突變所致DHFR108位Ser變異成Asn即可產(chǎn)生乙胺嘧啶抗性，但對環(huán)氯胍的反響性僅稍有低落。對乙胺嘧啶產(chǎn)生高度抗性那么需其他位點突變共存，包羅51位AsnIle和或59位ysArg。而與環(huán)氯胍抗性相干的變異是DHFR108位SerThr陪同16位AlaVal，同樣，該抗性株對乙胺嘧啶的敏感性變革不大。別的，在對乙胺嘧啶和環(huán)氯胍交織耐藥的惡性瘧

4、原蟲中創(chuàng)造存在多個位點變異：DHFR164位IleLeu,108位SerAsn,59位ysArg和或51位AsnIle。由于僅包羅Asn-108和Arg-59變異的原蟲分散物不具有環(huán)氯胍抗性，因此，以為Leu-164變異在瘧原蟲對兩藥產(chǎn)生交織抗性的機制中起緊張作用3。1.2二氫蝶酸合成酶DHPS基因磺胺類藥是二氫蝶酸合成酶按捺劑。研究創(chuàng)造，正是由于磺胺類藥作用的靶酶DHPS基因點突變，使得酶活性中央布局域外形改變，因此低落了對藥物的敏感性。體外低葉酸條件下實行表白4，與磺胺多辛易感性低落相干的DHPS氨基酸變異重要包羅581位AlaGly,436位SerPhe陪同613位AlaThr/Ser,

5、以及436位SerAla,437位AlaGly?；前范嘈镣ǔＥc乙胺嘧啶適用于治療惡性瘧疾。對兩藥聯(lián)用的體外研究展現(xiàn)，瘧原蟲對乙胺嘧啶的易感性決定著兩藥協(xié)同作用的結果5。體內(nèi)研究也創(chuàng)造6，前面所述的DHFR變異范例均存在并與抗性程度相干，而DHPS基因突變與抗性的產(chǎn)生沒有顯著相干性，僅在抗性程度較高的玻利維亞地域可見Gly-581高度盛行,Gly-437和Glu-540的產(chǎn)生與用乙胺嘧啶-磺胺多辛治療失敗率相稱，這大概由于體外研究中葉酸和PABA程度差異于體內(nèi)。另一種說明是Ala-436的變異大概僅在低度抗性時出現(xiàn)，且不與高度抗性時的變異Gly-437,Glu-540和Gly-581共存。因此推

6、測，DHPS變異在臨床乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性的產(chǎn)生中不起主導作用。我們可以或許必定，體內(nèi)乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性與DHFR基因突變相干，然而在抗性瘧盛行區(qū)治療失敗率并不像突變產(chǎn)生率那樣高，提示體外研究創(chuàng)造的三種變異Asn-108，Ile-51和Arg-59不克不及完全說明體內(nèi)高度抗性。在玻利維亞的高度抗性病例中曾創(chuàng)造Leu-164及別的兩個新的變異Arg-50和插入30-31位間的玻利維亞重復區(qū)高度盛行，提示這些變異大概是在抗性生長的較高時期產(chǎn)生的，干系到治療的成敗。據(jù)此Ple等6提出假設，體內(nèi)乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性程度分級R,R,R正是基于DHFR和DHPS基因突變的不竭積聚。由于實際中惡性瘧

7、原蟲熏染的龐大性及宿主免疫與葉酸程度的影響，終究上所檢測到的抗性突變每每是交織重疊的?？傊?，關于抗葉酸制劑的抗藥性分子機制已根本搞清。因此，我們可以按照特有的突變范例，運用分子生物學的要領，舉行大范圍的盛行病學研究，這對付斷定某一瘧疾盛行區(qū)的藥物敏感性，從而引導臨床用藥具有緊張意義；同時也可引導新藥方案及臨床藥物聯(lián)用，以最大限度地淘汰藥物抗性的產(chǎn)生。2喹啉類藥物抗性的分子機制氯喹曾經(jīng)是利用最普及的抗瘧藥，由于抗性的生長及流傳，在大部門地域已不再具有以往的效力。影響抗性機理終極闡發(fā)的緊張因素是喹啉類藥物作用機制還不非常明晰。差異地域的研究者報道關于氯喹抗性的一個配合特性是：抗氯喹蟲株較敏感性蟲株

8、藥物聚攏程度低落了。因此，氯喹的轉(zhuǎn)運和聚攏不但對其發(fā)揮抗瘧活性是必須的，而且與抗性表型嚴密相干，提示喹啉類藥物抗性產(chǎn)生大概與其作用方法沒有直接干系，這與抗葉酸制劑差異。2.1惡性瘧原蟲多藥耐藥基因pfdr1和pfdr2研究創(chuàng)造，維拉帕米一種鈣通道停滯劑可逆轉(zhuǎn)氯喹抗藥性，促使人們思量氯喹抗性大概與哺乳動物腫瘤細胞多藥抗藥性DR表型相似7。研究表白，腫瘤細胞產(chǎn)生DR是由于一種ATP依靠性的、與藥物外排相干的卵白過量表達所致，稱為P-糖卵白，它定位于細胞外貌，與很多差異范例的化合物有親協(xié)力8。在此底子上，Krgstad等9創(chuàng)造抗氯喹株原蟲較敏感株排擠氯喹的速率快4050倍，且這種排擠是能量依靠性的，

9、并可被能量缺乏及ATP阻斷劑按捺。但是也有研究表現(xiàn),抗氯喹株與敏感株藥物外排率相稱10；二者藥物聚攏量的差異是由于最初的藥物攝入速率差異所致11。哺乳動物DR表型通常伴有dr基因的擴增，導致其產(chǎn)物P-糖卵白表達增長8。對惡性瘧原蟲基因的研究表白也存在dr基因同系物，以pfdr1和pfdr2為主12，13。如今尚無證據(jù)表白pfdr2及其表達產(chǎn)物與氯喹抗性有關，而有相稱多的研究以為pfdr1與抗藥性機制相干。Pfdr1編碼一個相對分子質(zhì)量約162的卵白，稱為P-糖卵白同系物1Pgh1。早期研究表白，在一些抗氯喹株中存在pfdr1擴增12，13。免疫熒光及免疫電鏡技能不雅察pfdr1卵白產(chǎn)物，創(chuàng)造P

10、gh1在紅內(nèi)期表達，重要定位于食品泡膜上，這與它大概充當氯喹轉(zhuǎn)運卵白的腳色同等，但是定量闡發(fā)不克不及確認Pgh1過表達與抗藥性相干14。Fte等15對pfdr1基因3多態(tài)性及等位基因變異闡發(fā)表白，pfdr1突變與氯喹抗性表型相干，并提出存在兩種范例抗性相干等位基因，一種可致單一氨基酸變異86位AsnTyr，為K1型；另一種那么導致三種氨基酸變異，1034位Serys、1042位AsnAsp和1246位AspTry,為7G8型。這大概別離代表著最早在東南亞和南美洲出現(xiàn)的氯喹抗性范例。以此為底子，運用單盲法研究，曾準確地猜測了36份樣品中的34份的藥物易感性。Adagu等16的研究也表白86位Ty

11、r突變與氯喹抗性相干。但是，同時有些研究不克不及得到雷同的結果。這提示大概pfdr1不是唯一的操縱抗性的基因。氯喹抗性與pfdr1的干系尚不明白，從選自氯喹抗性親代的甲氟喹抗性株中卻創(chuàng)造有pfdr1的擴增，而且蟲株對甲氟喹抗性增長的同時對氯喹的易感性增長了12。Barnes等17的研究表白，隨著原蟲對氯喹抗性的增長，pfdr1基因拷貝數(shù)淘汰，甲氟喹易感性增長，這無疑加強了pfdr1擴增與甲氟喹抗性的關聯(lián)。因此推測pfdr1擴增大概與氯喹高度抗性是不相容的，Pgh1的成效大概是促進對氯喹的易感性。將pfdr1基因轉(zhuǎn)染于異源表達體系中國倉鼠卵巢細胞H，使其表達惡性瘧原蟲Pgh1，創(chuàng)造Pgh1表達陪同有能量依靠性的藥物攝入增長18，而且Pgh1就定位于轉(zhuǎn)染的H細胞溶酶體上，經(jīng)測定，創(chuàng)造轉(zhuǎn)染細胞溶酶體內(nèi)pH值有所落落，以為氯喹聚攏增長大概是溶酶體酸化的結果，推測pfdr1大概編碼一種液泡氯化物通道。當H細胞被攜帶有7G8型1034和1042位突變的pfdr1基因轉(zhuǎn)染時，那么創(chuàng)造氯喹易感性喪失，細胞聚攏藥物及酸化溶酶體的本領削弱，這就從某種意義上證明了關于Pgh1促進氯喹易感性的推測。但這仍不敷以說明抗性