Science子刊：新突破！揭示大脑血管充血导致脑型疟疾患儿出现脑肿胀

据世界卫生组织称，疟疾是一种令人震惊的无情而隐蔽的传染病，是一种蚊子传播的疾病。估计每年有 2.19 亿人患上这种疾病，它已夺去了 40 万人的生命，其中大部分是五岁以下的儿童。

小儿疟疾（pediatric malaria）最难治疗的并发症之一是脑肿胀，主要表现为液体积聚和红细胞血管充血。脑肿胀会导致昏迷，在许多情况下甚至会导致死亡。

这种疾病本身是由吸血的雌性按蚊叮咬引起的，它们的喙---名副其实的皮下注射针---会刺入血管并传播原生动物寄生虫，比如疟原虫。有四种疟原虫专门感染人类，人类是疟原虫发育过程中的中间宿主。这四种疟原虫是恶性疟原虫、间日疟原虫、卵形疟原虫和三日疟原虫。在这四种疟原虫中，恶性疟原虫引起的疾病最具破坏性。脑型疟疾（cerebral malaria）在恶性疟疾中的发生率约为20%左右。

在一项新的研究中，来自美国国家过敏与传染病研究所等研究机构的研究人员确定了疟原虫感染引发小儿脑肿胀的原因。这项研究中的所有儿童都来自马拉维，感染的都是在非洲大陆占主导地位的恶性疟原虫。他们发现供养大脑的血管中异常高水平的充血可导致严重的脑肿胀，这一发现解开了一个长期存在的疟疾之谜：疟疾是如何对儿童大脑产生有害影响的。相关研究结果近期发表在Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“Increased brain microvascular hemoglobin concentrations in children with cerebral malaria”。

目前，关于脑型疟疾引起脑肿胀的原因有两种对立的假说。第一种假说认为，脑肿胀源于脑水肿，即过量液体在脑内危险地聚集。第二种假说认为是“粘性”的红细胞阻碍了脑血管中的血液流动。无论哪种说法是正确的---这项新研究的目的就是要找到这个问题的答案--人们都希望能更好地了解疟疾的这种危及生命的表现。

在这项新的研究中，美国国家过敏与传染病研究所疟疾与病媒研究实验室的Rachel L. Smith博士知道，要帮助揭开这种潜在致命并发症的病因，这需要复杂的成像技术。他们的研究将为了解疟疾对大脑的影响打开一扇新窗口。

Smith写道，“脑肿胀与脑型疟疾导致的死亡有关，但目前还不清楚脑肿胀是由脑水肿还是血管充血引起的---这两种病理情况对组织血红蛋白浓度有不同的影响。”

Smith声称，“脑水肿与脑组织含水量和颅内压增高以及小血管遭受挤压有关，这会降低了大脑血红蛋白浓度。相反，在静脉阻塞时，血管充血，导致大脑血红蛋白浓度升高。我们使用近红外光谱对 46 名马拉维脑型疟疾患儿的大脑微血管血红蛋白浓度进行了无创研究。”

共有 108 名儿童参与了该研究项目，其中包括作为对照参加研究的健康儿童。通过研究，Smith及其同事们收集到了足够的证据来支持第二个假设，即粘性的红细胞阻碍了脑血管中的血流，引发了一连串导致脑肿胀的有害事件。

为了更好地了解脑肿胀的根源，这些作者不仅利用非侵入性红外光谱技术研究大脑中的血流动态，还通过核磁共振成像对每个儿童的大脑进行了研究，以此作为获得脑血管图像的另一种方法。

图片来自Science Translational Medicine, 2023, doi:10.1126/scitranslmed.adh4293。

除了在这项研究中接受检查的 46 名患有脑型疟疾的儿童外，还有 33 名患有无并发症疟疾的儿童和 29 名健康儿童接受了成像检查。脑肿胀患儿大脑微血管中的血红蛋白浓度较高，这与脑肿胀的严重程度有关。

疟疾是一个日益令人担忧的全球健康问题，即使在新疫苗问世的情况下也是如此。近两年前，世界卫生组织推荐使用葛兰素史克公司开发的第一种疟疾疫苗 RTS,S。世界卫生组织两周前推荐的第二种免疫疫苗 R21/Matrix-M 由英国牛津大学研制。第二种疫苗将于明年在全球上市。这两种疫苗都无法在短期内击退蚊媒传染病。

气候变化正促使疟疾蚊媒在越来越广阔的地域范围内扩展。今年，美国几个州意外出现了大量疟疾病例，但这些病例并不是由于旅行造成的，而是在当地出现的，这激起了公共卫生官员的警觉，他们呼吁加强监测，提高警惕。

Smith和她的合作者等人的研究将帮助科学家们更好地了解疟原虫感染的一种破坏性并发症，并设计出新的监测方法。

Smith总结说，“这些发现可能有助于阐明脑型疟疾患儿脑肿胀和昏迷的机制。连续的近红外光谱监测可能用于进一步了解脑型疟疾的病理生理学、监测它的进展以及测量对治疗的反应。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Rachel L. Smith et al. Increased brain microvascular hemoglobin concentrations in children with cerebral malaria. Science Translational Medicine, 2023, doi:10.1126/scitranslmed.adh4293.

2. Solving a malaria mystery: Vessel congestion may drive brain swelling in children with cerebral malaria
https://medicalxpress.com/news/2023-10-malaria-mystery-vessel-congestion-brain.html