Введение
Вид одноклеточного организма
Plasmodium vivax – это протозойный паразит, являющийся патогеном для человека. Этот паразит является наиболее частой и широко распространенной причиной возвращающейся малярии. Хотя он менее вирулентен, чем Plasmodium falciparum – самый смертоносный из пяти видов малярийных паразитов, поражающих человека, – инфекции, вызванные P. vivax, могут приводить к тяжелым заболеваниям и смерти, часто из-за спленомегалии (патологического увеличения селезенки). P. vivax переносится самками комаров рода Anopheles; самцы не питаются кровью.
Эпидемиология
Plasmodium vivax встречается преимущественно в Азии, Латинской Америке и некоторых регионах Африки. Считается, что P. vivax возник в Азии, однако недавние исследования показали, что дикие шимпанзе и гориллы в Центральной Африке эндемически инфицированы паразитами, тесно родственными человеческому P. vivax. Эти данные указывают на африканское происхождение человеческого P. vivax. На Plasmodium vivax приходится 65% случаев малярии в Азии и Южной Америке. В отличие от Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax способен развиваться в спорогоническую стадию у комара при более низких температурах. По оценкам, 2,5 миллиарда человек подвержены риску заражения этим организмом. Несмотря на то, что на долю Америки приходится 22% глобальной площади, находящейся в зоне риска, высокоэндемичные районы обычно малонаселены, и регион обеспечивает лишь 6% от общей численности населения, подверженного риску. В Африке широкое распространение отсутствия антигена Даффи в популяции ограничивает стабильную передачу инфекции Мадагаскаром и некоторыми районами Африканского Рога. На долю этого региона приходится 3,5% мирового населения, находящегося в зоне риска. Центральная Азия отвечает за 82% глобального населения, подверженного риску, при этом высокоэндемичные районы совпадают с густонаселенными областями, особенно в Индии и Мьянме. В Юго-Восточной Азии высокие показатели эндемичности наблюдаются в Индонезии и Папуа-Новой Гвинее, и в целом регион обеспечивает 9% мирового населения, находящегося в зоне риска. P. vivax переносится как минимум 71 видом комаров. Многие переносчики вивакс процветают в умеренном климате, вплоть до северных районов Финляндии. Некоторые предпочитают кусать на открытом воздухе или днем, что снижает эффективность инсектицидов и москитных сеток. Несколько ключевых видов переносчиков еще не выращены в лаборатории для более детального изучения, а устойчивость к инсектицидам не определена количественно. В отличие от P. falciparum, P. vivax может заселять кровоток, даже до появления симптомов у пациента, с использованием паразитов половой стадии – формы, поглощаемой комарами перед укусом следующей жертвы. Следовательно, своевременное лечение симптоматических пациентов не всегда помогает остановить вспышку, как это происходит при малярии, вызванной P. falciparum, когда лихорадка возникает по мере развития половых стадий. Даже при появлении симптомов, поскольку болезнь обычно не приводит к немедленной смерти, паразит продолжает размножаться. Симптомы включают потерю вкуса, отсутствие лихорадки, боль при глотании, кашель и дискомфорт при мочеиспускании. Паразит может находиться в латентном состоянии в печени в течение дней или лет, не вызывая симптомов и оставаясь необнаружимым при анализах крови. Он образует гипнозоиты – небольшую стадию, которая располагается внутри клетки печени. Это название происходит от "спящих организмов". Гипнозоиты позволяют паразиту выживать в более умеренных зонах, где комары кусают только в течение определенной части года.
Профилактика
Главный способ профилактики малярии – контроль за переносчиками. Существует три основных метода контроля за переносчиками: (1) использование москитных сеток, обработанных инсектицидами, (2) остаточное внутреннее опрыскивание и (3) применение противомалярийных препаратов. Длительно действующие инсектицидные сетки (ДДИС) являются предпочтительным методом контроля, поскольку они наиболее экономически эффективны. В настоящее время ВОЗ разрабатывает стратегию обеспечения надлежащего ухода за сетками для защиты населения, находящегося в зоне риска. Вторым вариантом является остаточное внутреннее опрыскивание, эффективность которого доказана при обработке не менее 80% домов. Однако этот метод эффективен только в течение 3–6 месяцев. К сожалению, недостатком этих двух методов является растущая устойчивость комаров к используемым инсектицидам. Национальные программы борьбы с малярией быстро адаптируются, чтобы обеспечить население наиболее эффективными методами контроля за переносчиками. Наконец, противомалярийные препараты также могут использоваться для предотвращения развития инфекции в клиническую форму заболевания. Однако наблюдается и рост устойчивости к противомалярийным препаратам. В 2015 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала план борьбы с малярией, вызываемой Plasmodium vivax, в рамках своей Глобальной технической стратегии по борьбе с малярией.
Диагноз
P. vivax и P. ovale, хранившиеся в ЭДТА более 30 минут перед приготовлением мазка крови, могут выглядеть очень похоже на P. malariae, [требуется источник], что является важной причиной немедленно предупредить лабораторию при заборе крови, чтобы обеспечить быструю обработку образца по его поступлении. Мазки крови предпочтительно готовят в течение 30 минут после забора крови и, в любом случае, не позднее чем через час после забора крови. Диагностика может быть проведена с помощью экспресс-теста на антитела.
Лечение
Хлорохин остается препаратом выбора для лечения малярии вивакс, за исключением региона Ириан-Джая (Западная Новая Гвинея) в Индонезии и географически смежной Папуа — Новой Гвинеи, где распространена устойчивость к хлорохину (до 20% случаев). Устойчивость к хлорохину становится все более серьезной проблемой в других регионах мира, таких как Корея и Индия. При распространенной устойчивости к хлорохину или при наличии противопоказаний к его применению препаратом выбора является артесунат, за исключением США, где он не одобрен для использования. Если в качестве терапии первой линии при малярии P. falciparum используется комбинированная терапия на основе артемизинина, ее можно применять и при малярии P. vivax в сочетании с примахином для достижения радикального излечения. Атовакуон-прогуанил является эффективной альтернативой для пациентов, не переносящих хлорохин. Хинин может использоваться для лечения малярии вивакс, но связан с менее благоприятными исходами. У 32–100% пациентов после успешного лечения инфекции P. vivax возможен рецидив, если не проведено радикальное лечение (инактивация стадий в печени). Уничтожение стадий в печени достигается назначением примахина, однако пациенты с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы подвержены риску гемолиза. Поэтому тестирование на G6PD имеет важное значение как в эндемичных районах, так и для путешественников. Для радикального лечения малярии P. vivax требуется не менее 14-дневный курс примахина.
Тафенокин
В 2013 году было завершено исследование фазы IIb, в котором изучался альтернативный препарат однократной дозы под названием тафенокин. Это 8-аминохинолин, относящийся к тому же семейству, что и примакин, разработанный исследователями из Института исследований армии Уолтера Рида в 1970-х годах и прошедший испытания безопасности. Однако препарат оставался невостребованным, пока стремление к элиминации малярии не вызвало новый интерес к альтернативам примакина.
Цели наркотиков
Учитывая, что лекарственные препараты, воздействующие на различные стадии жизненного цикла паразита, иногда могут вызывать нежелательные побочные эффекты, предпочтительно разрабатывать молекулы лекарств, нацеленные на специфические белки/ферменты, необходимые для выживания паразита или снижающие его жизнеспособность. Ферменты пути реассимиляции пуринов долгое время считались перспективными мишенями для этого. Однако, ввиду высокой степени консервации пуринового метаболизма у паразита и его хозяина, существует риск перекрестной реактивности, что затрудняет создание селективных препаратов против паразита. Для преодоления этой проблемы, современные исследования направлены на определение функций сиротских гипотетических белков, чьи функции ранее были неизвестны. Несмотря на то, что многие из этих гипотетических белков участвуют во вторичном метаболизме, их использование в качестве мишеней представляется выгодным с двух точек зрения: специфичности и снижения вирулентности патогена с минимальным или отсутствующим риском нежелательной перекрестной реактивности.
Инфекция человека
Инфекция человека, вызываемая P. vivax, происходит, когда инфицированный комар питается кровью человека. Во время кровососания комар вводит слюну, а вместе с ней и спорозоиты, через кожу. Определенная часть этих спорозоитов достигает печени. Там они проникают в гепатоциты, питаются ими и размножаются бесполым путем, как описано в следующем разделе. В результате этого процесса в организме образуются тысячи мерозоитов (дочерних клеток плазмодия). Инкубационный период инфекции у человека обычно составляет от десяти до семнадцати дней, а иногда достигает года. Наличие длительных стадий в печени позволяет рецидиву заболевания в течение пяти лет после элиминации стадий в эритроцитах и достижения клинического выздоровления.
Печеночная стадия
Спорозоит P. vivax проникает в гепатоцит и начинает стадию экзоэритроцитарной шизогонии. Она характеризуется множественными раундами ядерного деления без клеточной сегментации. После ряда делений ядра клетка паразита сегментируется и формируются мерозоиты. В некоторых случаях часть спорозоитов не начинает расти и делиться сразу после проникновения в гепатоцит, а переходит в состояние покоя – гипнозоитную стадию – на недели или месяцы. Считается, что продолжительность латентности варьирует от одного гипнозоита к другому, а факторы, которые в конечном итоге стимулируют рост, неизвестны; это может объяснить, как одна инфекция может вызывать серию волн паразитемии или "рецидивов". Предполагается, что различные штаммы P. vivax имеют свой характерный паттерн и сроки рецидивов. Однако, такая повторяющаяся паразитемия, вероятно, часто ошибочно приписывается активации гипнозоитов. Два недавно выявленных, не гипнозоитных, вероятных фактора, способствующих рецидивирующей периферической паразитемии при P. vivax, – это эритроцитарные формы в костном мозге и селезенке. В период с 2018 по 2021 год было показано, что огромное количество не циркулирующих, не гипнозоитных паразитов обнаруживается в тканях людей, инфицированных P. vivax, при этом лишь небольшая доля общей биомассы паразитов присутствует в периферической крови. Этот вывод подтверждает глубокую и меняющую парадигму точку зрения, которая преобладала с 2011 года (хотя большинство маляриологов не разделяли ее между 2011 и 2018 годами и, следовательно, игнорировали), согласно которой неизвестный процент рецидивов P. vivax является результатом рецидива (имеющего происхождение из не циркулирующих или секвестрированных мерозоитов), а не релапса (который имеет гипнозоитное происхождение). Недавние открытия, касающиеся распределения биомассы паразитов в организме, не привели к формированию этой новой теории; она существовала и ранее, как описано выше. Недавние данные о костном мозге и селезенке лишь подтверждают вероятную состоятельность этой теории.
Эритроцитарный цикл
P. vivax преимущественно проникает в молодые красные кровяные клетки (ретикулоциты), в отличие от Plasmodium falciparum, который может проникать в эритроциты. Для этого мерозоиты имеют два белка на своем апикальном полюсе (PvRBP 1 и PvRBP 2). Паразит использует антигены системы Даффи (Fy6) для проникновения в красные кровяные клетки. Этот антиген отсутствует у большинства людей в Западной Африке [фенотип Fy (a b)]. В результате P. vivax встречается реже в Западной Африке. Инфицированная красная кровяная клетка может быть до двух раз больше нормальной, и на поверхности зараженной клетки видны точки Шюффнера (также известные как зернистость Шюффнера или гранулы Шюффнера). Точки Шюффнера имеют пятнистый вид, цвет которых варьируется от светло-розового до красного и красно-желтого при окраске по Романовскому. Паразит внутри клетки часто имеет неправильную, амебовидную форму. Шизонт P. vivax содержит до двадцати мерозоитов. Редко встречаются клетки, содержащие более одного паразита. Мерозоиты прикрепляются только к незрелым кровяным клеткам (ретикулоцитам), поэтому обычно не более 3% циркулирующих эритроцитов оказываются зараженными. Необычные эритроцитарные формы были обнаружены в нескольких случаях вспышки в Бразилии.
Инфекция комарами и образование гамет
Когда самка комара рода Анофелес кусает инфицированного человека, гаметоциты и другие стадии паразита попадают в желудок комара. Гаметоциты в конечном итоге развиваются в гаметы, процесс, известный как гаметогония. Микрогаметоциты становятся очень активными, и их ядра подвергаются делению (то есть амитозу), в результате чего каждый дает 6-8 дочерних ядер, которые располагаются по периферии. Цитоплазма формирует длинные тонкие, похожие на жгутики, выросты, после чего в каждый из этих выростов входит ядро. Эти цитоплазматические выросты затем отрываются, образуя зрелые мужские гаметы (микрогаметы). Этот процесс формирования жгутикоподобных микрогамет или мужских гамет известен как эксфлагеляция. Макрогаметоциты претерпевают незначительные изменения. У них развивается реципторный конус на одной стороне, и они созревают в макрогаметоциты (женские гаметы).
Оплодотворение
Мужские гаметы активно перемещаются в желудке комаров в поисках женских гамет. Затем мужские гаметы проникают в женские гаметы через конус приема. Полное слияние двух гамет приводит к образованию зиготы. Здесь происходит слияние двух различных гамет, известное как анизогамия. Зигота остается неактивной некоторое время, но вскоре удлиняется, становится червеобразной и подвижной. Теперь она известна как оокинета. Острый конец оокинеты проникает в стенку желудка и располагается под его наружным эпителиальным слоем. Здесь зигота становится сферической и формирует вокруг себя кистозную оболочку. Кистозная оболочка образуется частично из тканей желудка, а частично – самой зиготой. На этой стадии зигота называется ооцистой. Ооциста поглощает питательные вещества и увеличивается в размерах. Ооцисты выступают над поверхностью желудка, придавая ему вид, покрытый пузырьками. У сильно инфицированного комара можно обнаружить до 1000 ооцист.
Спорогония
Ядро ооцисты многократно делится, образуя большое количество дочерних ядер. Одновременно в цитоплазме развиваются крупные вакуоли и формируются многочисленные цитоплазматические массы. Эти цитоплазматические массы затем удлиняются, и в каждую из них мигрирует дочернее ядро. В результате образуются серповидные тела, известные как спорозоиты. Эта фаза бесполого размножения называется спорогонией и завершается примерно через 10–21 день. Затем ооциста разрывается, и спорозоиты высвобождаются в гемоцель комара. Спорозоиты в конечном итоге достигают слюнных желез комара через гемолимфу. Комар становится заразным. В слюнных железах одного инфицированного комара может содержаться до 200 000 спорозоитов. Когда комар кусает здорового человека, тысячи спорозоитов вместе со слюной попадают в кровь, и цикл начинается снова.
Таксономия
P. vivax можно разделить на два клада: один, предположительно, возник в Старом Свете, а второй – в Новом Свете. Различие между ними можно установить по структуре форм А и S рРНК. В штаммах Нового Света наблюдается перестройка этих генов. Вероятно, в штамме Старого Света произошла генная конверсия, от которого и произошли штаммы Нового Света. Время этого события пока не установлено. В настоящее время оба типа P. vivax циркулируют в Америке. Паразит обезьян Plasmodium simium родственно ближе к штаммам Старого Света, чем к штаммам Нового Света. Для штаммов Нового Света было предложено видовое название Plasmodium collinsi, но на сегодняшний день оно не получило признания.
Разное
Предполагается, что P. vivax приобрел генетический материал от людей в результате горизонтального переноса. Известно, что у Plasmodium vivax нет четко выраженного грамового окрашивания (отрицательного или положительного), и он может проявлять оба варианта. Есть данные о том, что P. vivax сам подвержен вирусной инфекции.
Терапевтическое применение
P. vivax использовался с 1917 по 1940-е годы для маляриотерапии, то есть для вызывания очень высокой лихорадки с целью борьбы с определенными заболеваниями, такими как третичный сифилис. В 1917 году изобретатель этой методики, Юлиус Вагнер-Яурегг, был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за свои открытия. Однако методика была опасной, приводившей к гибели около 15% пациентов, и в настоящее время не применяется.