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PNAS:利用X射线显微镜观察疟疾病原体

来源:本站原创 2019-11-01 04:08

2019年11月1日 讯 /生物谷BIOON/ --目前大约40%的人类生活地区受到疟疾的影响,以及每年约有2亿人感染疟疾,60万人因此丧生。由于气候变化,疟疾的传播正在逐渐加剧。疟疾是由蚊子携带的疟原虫感染引发的,这些病原体是单细胞生物,它们沉积在其宿主的红细胞内,并通过“摄入”血红蛋白生长和繁殖。
 
应对这种疾病的主要方法是利用喹啉类药物,以及最近被广泛使用的青蒿素药物治疗。然而,迄今为止,通过化合物控制病原性疟原虫感染的手段一直饱受争议。
 
最近一项研究探究了疟原虫的代谢活动。研究表明,疟原虫在他们的消化液泡(一种类似于袋子的细胞器)中储存了大量的血红蛋白。这会释放出疟原虫无法耐受的含铁血红蛋白分子。疟原虫设法使这些对其“有毒”的分子结晶,以降低毒性。因此,作者猜测活性化合物的作用可能是通过阻止血红蛋白晶体的形成,从而抑制疟原虫的生存与繁殖。

(图片来源:Www.pixabay.com)
 
在这项研究中,由哥本哈根大学的Sergey Kapishnikov及其同事首次对感染的血细胞中发生的这一代谢事件进行了研究。他们首先令血细胞感染了疟原虫,然后将被感染细胞与不同浓度的喹啉家族化合物混合处理。
 
之后,作者将样品在自然状态下通过X射线显微镜进行观察。
文章作者之一Guttmann解释说:“通过对血液样本进行了冷冻处理,以便我们可以在不破坏宿主结构的基础上观察病原体,进而获得三维X射线断层扫描图像。”
 
此外,荧光光谱显微镜可以得到血细胞中各类元素的分布图谱。将其与三维X射线图像揭示的细胞结构结合时,可以精确地揭示溴喹化合物的分布及其作用方式。 Kapishnikov解释说:“我们在图像中看到,溴喹在血红蛋白分子晶体表面积聚。这会抑制晶体生长,从而破坏疟原虫的自我解毒过程。”
 
这些研究还可以扩展到其他药物,例如青蒿素等,并为设计更有效的疟疾治疗方法提供有价值的信息。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:Malaria pathogen under the X-ray microscope

原始出处:Sergey Kapishnikov, Trine Staalsø, Yang Yang, Jiwoong Lee, Ana J. Pérez-Berná, Eva Pereiro, Yang Yang, Stephan Werner, Peter Guttmann, Leslie Leiserowitz, Jens Als-Nielsen. Mode of action of quinoline antimalarial drugs in red blood cells infected by Plasmodium falciparum revealed in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201910123 DOI: 10.1073/pnas.1910123116
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