颠覆认知！疟原虫疟色素并非 “废物”，在其生命周期中至关重要

研究人员为探究疟色素（hemozoin）作用，对比其与血吸虫疟色素，分析相关基因，发现它并非废物，在疟原虫生命周期中作用关键。

　　疟疾，这个古老而又危险的疾病，一直以来都严重威胁着人类的健康。疟原虫在人体内的生存和繁衍过程极为复杂，其中涉及到众多神秘的生物机制。长期以来，人们普遍认为疟色素（hemozoin）只是疟原虫消化血红蛋白后产生的一种无用废物，是血红素解毒过程的副产物。基于这样的认知，其在疟原虫生命活动中的潜在功能常常被忽视。

但随着研究的深入，一些有趣的现象开始引起科学家们的注意。比如，血吸虫疟色素能够通过自身的形成和降解，帮助铁从红细胞转移到虫卵，这一发现不禁让人对疟原虫的疟色素功能产生了新的思考：疟原虫的疟色素是否也有着类似的重要作用呢？为了解开这个谜团，来自同济大学医学院的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Parasites & Vectors》杂志上。

在本次研究中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是利用透射电子显微镜（TEM）对比血吸虫疟色素和疟原虫疟色素的形成过程，直观观察它们的形态和结构差异；二是通过对恶性疟原虫（P. falciparum）3D7 和 P. falciparum 3D7C₅₈₀Y（后者疟色素生成减少）不同阶段进行转录组分析，研究与 DNA 合成、铁和血红素利用相关基因的表达模式；三是借助光学显微镜观察青蒿琥酯处理后疟色素的聚集情况，以及巨噬细胞摄取疟色素后的形态变化。

下面来看看具体的研究结果：

1. 血吸虫疟色素的降解与利用：在血吸虫肠道中，研究人员发现疟色素颗粒呈现出独特的分布和变化。肠道前部存在球形和逗号形的疟色素颗粒，它们与新鲜摄入的红细胞相互作用，利用红细胞进行自我组装形成新的颗粒。而在肠道后部，疟色素颗粒逐渐降解，先是外层的血红素聚合物分解，随后内部的脂质成分也被降解。这一过程会释放出铁、血红素和脂质，这些物质会被运输到卵黄腺细胞，为血吸虫的发育和繁殖提供重要的物质支持。这表明血吸虫疟色素在血吸虫的生命过程中，对铁、血红素和脂质的储存和运输起着关键作用。
2. 疟原虫疟色素的形态差异：光学显微镜下，疟原虫疟色素呈现出深棕色，形状为球状或不规则状。透射电子显微镜进一步揭示，它是血红素聚合物和脂质的混合物，在消化泡中沿着消化泡膜形成。与血吸虫疟色素不同的是，疟原虫疟色素的降解过程并不容易观察到。这种形态和结构上的差异，暗示着疟原虫疟色素在疟原虫体内可能有着与血吸虫疟色素不同的功能或作用方式。
3. 疟色素形成与疟原虫的关系：在疟原虫的发育过程中，疟色素的形态和分布随阶段变化而变化。在裂殖体阶段，疟色素显得更大且更突出，在透射电子显微镜下，它以晶体结构和脂质球的组合形式存在，分布在裂殖子附近。进一步研究发现，疟色素的晶体结构由脂质基质形成，二者相互依存。这一现象表明，在疟原虫的消化泡中，宿主脂质参与了疟色素的形成，同时也伴随着脂质的重塑，而这种重塑后的脂质对疟原虫至关重要，这或许可以解释为什么疟原虫不会将疟色素排出体外。
4. 血红素或铁利用与疟色素形成的关系：研究人员通过分析不同感染时间点疟原虫相关基因的表达情况，发现感染后 30 小时，与铁、血红素、DNA 合成和谷胱甘肽（GSH）相关的基因表达显著升高，此时疟色素开始积累。而在感染 42 小时后，这些基因的表达下调，但与繁殖和脂质利用相关的基因表达上调。这说明在疟原虫发育的不同阶段，对血红素和铁的利用策略有所不同。当对血红素和铁的需求减少时，多余的血红素会积累并用于形成疟色素。此外，通过对比 P. falciparum 3D7 和 P. falciparum 3D7C₅₈₀Y，研究人员发现，血红蛋白内吞和血红素释放减少会导致疟色素产量和繁殖能力下降，进一步证实了低血红素利用与疟色素形成减少之间的关联。
5. 疟色素释放的影响及青蒿琥酯的作用：当裂殖体破裂时，疟色素和裂殖子会释放到宿主循环系统中。大量研究观察到，单核巨噬细胞会吞噬大量的疟色素，而且当巨噬细胞吞噬过多疟色素时，可能会发生变形甚至破裂，这会破坏巨噬细胞的功能，为更多裂殖体在红细胞中的存活和感染创造有利条件。同时，研究人员给感染疟原虫的小鼠使用青蒿琥酯后发现，青蒿琥酯会破坏血红素的利用，导致疟原虫死亡。这表明血红素和疟色素的形成对于疟原虫的生存至关重要，二者之间的平衡一旦被打破，疟原虫就会死亡。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：疟色素并非传统认知中的血红素解毒废物，它在疟原虫的生长、发育、繁殖以及对宿主免疫系统的逃避等多个方面都发挥着至关重要的作用。在疟原虫的红细胞内期，疟色素的形成与血红素和铁的利用密切相关，并且与脂质重塑相互影响，为裂殖子的产生提供支持。此外，释放到宿主循环系统中的疟色素能够损害巨噬细胞的功能，为疟原虫提供保护。而且，配子体携带的疟色素可能为疟原虫在蚊子体内的发育提供所需的血红素和铁。

这项研究意义重大，它颠覆了人们对疟色素的传统认知，为深入理解疟原虫的生命活动提供了全新的视角。这不仅有助于开发针对疟疾的新型治疗策略，例如以疟色素形成或其相关功能为靶点设计药物，还能为预防疟疾传播提供新的思路。未来，随着对疟色素研究的不断深入，有望在疟疾防治领域取得更大的突破，为全球健康事业做出重要贡献。