耐青蒿素疟原虫或将蔓延至非洲

青蒿素联合疗法(ACT)是目前治疗疟疾的最有效的方法，然而恶性疟原虫对青蒿素的耐药性大大影响了ACT的疗效。双氢青蒿素哌喹是目前ACT的前沿疗法，然而在柬埔寨西部，由于恶性疟原虫对青蒿素的耐药性，这一疗法的疗效大打折扣。耐青蒿素疟原虫目前在在柬埔寨及湄公河流域的其他国家开始蔓延，甚至有传播至非洲的可能性，但是人类却并不了解这些疟原虫是如何在本地区和非本地区的蚊子之间进行传播的。

湄公河流域的按蚊种类繁多，他们都有可能是传播疟疾的媒介。人们尚不清楚这些蚊媒在耐青蒿素寄生虫传播中的角色。由于每个耐青蒿素寄生虫种群的基因几乎相同，并且恶性疟原虫株系对不同的按蚊感染能力不同，科学家们假定耐青蒿素种群对本地疟蚊属的感染能力会影响其在湄公河流域的传播速度，同时如果其不能感染非本地蚊媒，那么耐青蒿素疟原虫就不会向其他地区的传播。非洲是世界上疟疾传播率、发病率和死亡率最高的大陆，因此想要评估耐青蒿素虐蚊虫在非洲的蔓延的风险，必须先检测耐青蒿素疟原虫能否感染非洲蚊子。

非洲疟疾高发地区的病媒物种相对较少，然而，柬埔寨和湄公河流域其他国家的按蚊种群包含了大量的病媒物种。它们种类丰富，但人类缺少对它们生态特性的了解，因此在这一区域限制、阻断疟疾传播变得尤为困难。此外，控制虫媒的干预措施主要在室内进行，如使用杀虫剂处理过的臭虫以及室内杀虫剂喷雾，而蚊子的叮咬及休眠行为主要发生在室外，这使得虫媒干预措施收效甚微。因此控制疟疾主要靠临床干预，而临床干预又由于抗药性而屡屡失败。An. Dirus被认为是在柬埔寨传播疟疾的主要病媒，包括An. minimus, An. maculatus和An. Barbirostris在内的其他蚊种，被认为是疟疾传播的次要病媒，但是人类对这些蚊媒在疟疾传播中的角色还知之甚少。

为研究恶性疟原虫的传播动力学，研究人员从病人体内的寄生虫分离株中制备了配子母细胞，并用它们去感染本地和非本地的蚊媒。研究发现来自柬埔寨的耐青蒿素分离株在两种东南亚蚊媒(Anopheles dirus和Anopheles minimus)和主要的非洲蚊媒(Anopheles coluzzii)中发育并且产生了子孢子。这说明这些寄生虫可以在柬埔寨及湄公河流域其他国家快速蔓延。这些发现向在东南亚消除耐青蒿素疟疾以及防止其传播至非洲提出了挑战。

在实验过程中，科学家们采取了向蚊子喂食寄生虫的方法，用以评价9种柬埔寨恶性疟原虫分离株能否感染5种不同的按蚊种属。恶性疟原虫的配子母细胞在培养2周后诱导成熟，并且通过带有人工膜的玻璃喂食器喂食给蚊子。蚊子一周后被解剖，通过检测中肠卵囊情况以判断蚊子是否被感染。一周后再检测这些蚊子的唾液腺，用以判断是否存在可感染人类的子孢子。所用到的蚊子种系分别是：来自柬埔寨西部Pursat省的An. dirus，来自马里Theirola的An. coluzzii，来自泰国西部的An. minimus，Anopheles stephensi Nijmegen和An. gambiae G3种系。后两个种系数十年前经人工筛选，具备恶性疟原虫高度易感性，因此常用于实验室研究。所用到的疟原虫种系分别为：柬埔寨东部Ratanakiri省3种青蒿素敏感型的寄生虫 (KH-C)，它们携带野生型K13等位基因；6种Pasat省的耐青蒿素寄生虫，它们携带不同的K13突变基因：WKH-F02/R539T (n=3), WKH-F04/Y493H (n=2) 和 WKHF03/C580Y (n=1)（表1）。该研究所采用的寄生虫株系最接近柬埔寨西部自然环境下的疟原虫；所检测的按蚊属（来自柬埔寨西部的An. Dirus和来自马里的An. Coluzzii）也是传播疟疾的最常见蚊媒。

实验表明这5种蚊子都不能够抵抗寄生虫感染。感染两周后，研究人员发现在216个蚊子中有153个蚊子的唾液腺含有子孢子(71%)，被三种耐青蒿素虐蚊虫感染的蚊子An. dirus, An. minimus和An. Coluzzii都被检测出子孢子的存在。子孢子表现非常活跃，说明其生存能力较强。蚊子的唾液腺存在子孢子说明恶性疟原虫已经可以感染人类。

该研究的数据显示所有的9种耐青蒿素寄生虫和青蒿素敏感型寄生虫都可以感染多种按蚊，并且产生子孢子。但是寄生虫株感染不同按蚊的能力不尽相同，解释这一现象需要进一步的分子生物学研究。Ramphul和Molina-Cruz等人的研究发现Pfs47基因(PF3D7_1346800)多态性会影响NF54, GB4和7G8恶性疟原虫虫株感染An. Stephensi Nijmegen和An. gambiae G3的能力。然而本文作者却认为不同的感染能力与Pfs47基因多态性无关。实验中所有的6种耐青蒿素疟原虫株均有相同的Pfs47单倍型。

由于全部9种寄生虫几乎感染每种蚊媒，两种Pfs47单倍型可能并不能严格限制柬埔寨内的寄生虫-蚊子的相容性，也不能阻止非洲境内的类似分离株的传播。耐青蒿素疟原虫株可以在按蚊种类高度复杂的区域传播，它们Pfs47基因（或者其他决定基因）的自然选择使它们能够有效感染本地按蚊从而迅速传播。耐青蒿素虐蚊虫群体的Pfs47缺少多样性，只有上述两种Pfs47单倍型中的一种，这种现象可以用建立者效应进行解释。

综上所述，该研究的5种蚊媒都可被寄生虫感染，这说明在柬埔寨以外，本地和非本地的蚊媒都有能力传播耐青蒿素恶性疟原虫。对寄生虫和病媒进行进一步的地域性研究，如对东南亚多种恶性疟原虫和新生的按蚊种群进行全基因组测序，将有助于揭示疟疾传播的机制。高度分化的耐青蒿素寄生虫可以感染高度多样化的按蚊，这一发现凸显了在东南亚消灭疟疾和在非洲预防耐青蒿素疟疾所面临的挑战。