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Dantu 血型的人的紅細(xì)胞具有較高的表面張力可幫助預(yù)防瘧疾
來源:baoling0601 瀏覽 1203 次 發(fā)布時(shí)間:2022-03-07
在一項(xiàng)新的研究中,來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所和劍橋大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員首次揭示了Dantu血型如何幫助預(yù)防瘧疾的秘密。他們發(fā)現(xiàn)具有罕見Dantu血型的人的紅細(xì)胞具有較高的表面張力,可以防止世界上最致命的瘧原蟲---惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)---入侵它們。相關(guān)研究結(jié)果于2020年9月16日在線發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Red blood cell tension protects against severe malaria in the Dantu blood group”。
這些發(fā)現(xiàn)在更廣泛的抗擊瘧疾的斗爭中也可能具有重要意義。鑒于人類紅細(xì)胞的表面張力會隨著年齡的增長而增加,因此有可能設(shè)計(jì)出模仿這一自然過程的藥物來預(yù)防瘧疾感染或減輕它的嚴(yán)重程度。
瘧疾仍然是一個(gè)主要的全球健康問題,每年造成約435000人死亡,其中61%發(fā)生在5歲以下的兒童身上。惡性瘧原蟲可導(dǎo)致最致命的瘧疾形式,在非洲特別流行,占2017年非洲瘧疾病例的99.7%,占全球瘧疾死亡人數(shù)的93%。
2017年,科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn),僅在東非部分地區(qū)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的罕見Dantu血型,可以在一定程度上保護(hù)人們免受嚴(yán)重的瘧疾。這項(xiàng)新研究的目的就是要解釋其中的原因。
從肯尼亞基利菲(Kilifi)小鎮(zhèn)的42名健康兒童身上收集了紅細(xì)胞樣本,這些兒童具有一個(gè)、兩個(gè)或零個(gè)Dantu基因拷貝。隨后,這些研究人員在實(shí)驗(yàn)室中觀察了瘧原蟲入侵這些紅細(xì)胞的能力,他們使用包括延時(shí)視頻顯微鏡在內(nèi)的多種工具來確定入侵受損的具體步驟。
對紅細(xì)胞樣本特征的分析表明,Dantu血型讓紅細(xì)胞具有較高的表面張力。在一定的張力下,瘧原蟲無法再進(jìn)入紅細(xì)胞,從而停止了它們的生命周期和阻止了它們在血液中的繁殖能力。
論文共同第一作者Silvia Kariuki博士說,“瘧原蟲利用一種特殊的‘鎖-鑰’機(jī)制侵入到人紅細(xì)胞中。當(dāng)我們著手解釋Dantu血型如何保護(hù)紅細(xì)胞免受這些瘧原蟲的侵害時(shí),我們原本期待會發(fā)現(xiàn)這種分子機(jī)制的工作方式發(fā)生了微妙的變化,但事實(shí)證明答案更為基本。Dantu血型實(shí)際上略微增加了紅細(xì)胞表面的張力。這就像瘧原蟲仍然有鎖的鑰匙,但門太重了,它打不開。”
Dantu血型有一種新型的在紅細(xì)胞表面上表達(dá)的“嵌合”蛋白,并改變其他表面蛋白的平衡。在肯尼亞海岸的基利菲小鎮(zhèn),10%的人口有一個(gè)Dantu基因拷貝,它賦予了高達(dá)40%的瘧疾保護(hù)。1%的人口有兩個(gè)Dantu基因拷貝,可提供高達(dá)70%的保護(hù)。相比之下,目前最好的瘧疾疫苗僅能提供35%的保護(hù)。
鑒于人類與瘧疾一起進(jìn)化了數(shù)萬年,重災(zāi)區(qū)的一些人對這種疾病產(chǎn)生了基因抗性。最著名的例子是鐮狀細(xì)胞性狀,它賦予了80%的瘧疾抵抗力,但對于那些有兩個(gè)基因拷貝的人來說,會導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。目前沒有證據(jù)表明Dantu基因會伴隨著其他的健康并發(fā)癥。
論文共同第一作者Alejandro Marin-Menendez博士說,“我們在瘧疾最流行的地區(qū)看到了最具保護(hù)性的適應(yīng)性,這一事實(shí)告訴我們這些瘧原蟲是如何影響人類進(jìn)化的。瘧疾仍然是一種極具破壞性的疾病,但是像鐮狀細(xì)胞性狀和Dantu基因這樣的進(jìn)化適應(yīng)性可能部分解釋了為什么死亡率比感染率低得多。我們與瘧原蟲作斗爭的時(shí)間和人類存在的時(shí)間一樣長,因此可能還有其他適應(yīng)性和機(jī)制有待發(fā)現(xiàn)。”
這些研究人員認(rèn)為,這項(xiàng)研究最重要的意義之一源于人類紅細(xì)胞的表面張力會自然地發(fā)生變化,一般在它們的大約90天的壽命內(nèi)會增加。這意味著在我們所有的紅細(xì)胞中,有一部分對瘧原蟲感染具有天然的抵抗力,也許可以開發(fā)出利用這一過程的藥物。
論文共同第一作者Viola Introini博士說,“對Dantu基因如何防止瘧疾的解釋可能非常重要。紅細(xì)胞膜只需要比平時(shí)稍微張得更緊一點(diǎn),就能阻止瘧原蟲入侵。開發(fā)一種能夠模擬這種張力增加的藥物可能是預(yù)防或治療瘧疾的一種簡單而有效的方法。當(dāng)然,這取決于細(xì)胞張力的增加不會產(chǎn)生意想不到的后果。但是,已在具有Dantu基因的人身上觀察到的天然保護(hù)的證據(jù)表明似乎沒有負(fù)面的副作用,因此這一方法是有前景的。”