Малярия - острая лихорадочная болезнь, очень часто приводящая к летальному исходу при отсутствии быстрого и эффективного лечения. Однако многие афроамериканцы и жители Западной Африки имеют устойчивость к этому заболеванию. В сегодняшней статье разберемся - почему?
Для начала разберёмся с самой болезнью.
Малярия - инфекция, вызываемая различными видами Plasmodium sp. Сопровождается следующими симптомами: лихорадка, озноб, потливость, спленомегалию (увеличение селезёнки) и гемолитическую анемию. Малярия была и остаётся одним из наиболее распространённых инфекционных заболеваний.
Болезнь известна с глубокой древности. Термин "малярия" был введён в 1717 году анатомом Джованни Ланчизи.
Вопреки распространённому мнению, малярийные комары - это вовсе не те "здоровенные страшные комары-терминаторы из сельского туалета". Наоборот, это небольшие комарики рода Anopheles. Именно они и являются переносчиками возбудителей малярии - одноклеточные рода Plasmodium (стоит упомянуть одного из самых известных возбудителей- малярийный плазмодий или Plasmodium malariae).
Малярия является эндемичной в Африке, Индии и других регионах Южной и Юго-Восточной Азии, Северной и Южной Корее, Мексике, Центральной Америке.
В 2018 г. риску малярии подвергалась почти половина населения в мире. Большинство случаев заболевания малярией и смерти от нее происходит в Африке к югу от Сахары
На этом сайте вы можете посмотреть список стран с малярией , в которых она передаётся наиболее часто : https://wwwnc.cdc.gov/travel/yellowbook/2020/preparing-international-travelers/yellow-fever-vaccine-and-malaria-prophylaxis-information-by-country
- Риск распространения малярии (при наличии комаров-переносчиков и источника инфекции) определяется числом дней в году с температурой воздуха выше 15 градусов:
- менее 30 — распространение малярии невозможно
- от 30 до 90 — низкий риск
- от 90 до 120 — средний риск
- от 120 до 150 дней — высокий риск
- более 150 — возможность распространения малярии очень высокая
Лечение и профилактика зависят от вида возбудителя и чувствительности к препаратам. Наиболее распространённые препараты: прогуанил, хинин, мефлохин.
Перейдем к возбудителю болезни
Основные элементы жизненного цикла одинаковы для всех видов Plasmodium:
- Передача начинается, когда самка комара Anopheles кусает человека, больного малярией и поглощает кровь, содержащую гаметоциты.
- Во время следующих 1–2 недель гаметоциты в комаре репродуцируются половым путем и производят инфекционные спорозоиты. Когда комар питается на здоровом человеке, спорозоиты инфицируют его и быстро достигают печени и заражают гепатоциты (клетки печени).
- Паразит созревает в тканевой шизонт в гепатоците. Каждый шизонт продуцирует 10 000–30 000 мерозоитов, которые выделяются в кровоток 1–3 неделями позже, когда гепатоцит разрушается. Каждый мерозоит может проникнуть в эритроцит и там превратиться в трофозоит.
- Трофозоиты растут и в основном развиваются в шизонты эритроцита; шизонты продуцируют следующих мерозоитов, которые через 48–72 ч разрывают эритроцит и выделяются в плазму. Эти мерозоиты тогда быстро вторгаются в новый эритроцит, повторяя цикл.
- При насасывании крови у больного человека, комар поглощает мужскую и женскую гаметоциты, тем самым начиная цикл спорогонии.
- В желудке москита образуются зиготы, которые удлиняются и становятся подвижными, образуя оокинеты.
- Прорываясь через стенку средней кишки, оокинеты образуют ооцисты, попадающие в слюнные железы москита. И здесь москит становится заразным.
Итак, мы разобрались с болезнью, её передачей и возбудителем. Самое время перейти к основному вопросу (см. заголовок)
Большинство жителей Западной Африки резистентны ( устойчивы к данной болезни). Это произошло в результате эволюции и естественного отбора, т.к. именно в этом районе наиболее распространена малярия. Жители, неспособные устоять перед этой болезнью, просто умирали, не успевая дать потомство, а те, кто имел ген резистентности, размножался. Так и закрепился данный признак.
Но какая особенность организма позволила им выжить? Углубимся в тему.
Именно те коренные жители Африки, которые резистентны к малярии, имеют такое заболевание, как серповидно-клеточная анемия (СКА).
Серповидно-клеточная анемия - наиболее распространённое заболевание, среди сотен других, связанных с мутациями гена глобина. В данном случае точечная миссенс-мутация (мутация, сопровождающая заменой нуклеотида в кодоне) вызвана заменой основания GAG на GTG.
Эта замена ведёт к замене гидрофильного остатка глутамата в позиции 6 в β-цепи глобина на гидрофобный остаток валина.
Образующийся в результате гемоглобин HbS хуже растворим в воде (в связи со своей гидрофобностью), чем нормальный HbA гемоглобин. В отсутствии кислорода он имеет тенденцию образовывать волокнистые агрегаты , так что эритроциты из округлых двояко-вогнутых становятся серповидными.
Серповидные эритроциты легко слипаются, менее стабильны и быстрее расщепляются в селезёнке. Гетерозиготные носители гена СКА получают определённую защиту от малярии, вот почему она так распространена в этих районах.
Вследствие такого изменения, развитие малярийного плазмодия ( и других возбудителей малярии рода Plasmodium) в таких эритроцитах либо замедляется, либо становится невозможным вовсе.
Но СКА - не единственное заболевание, способное устоять перед малярией. Малярийный плазмодий также не способен успешно развиваться в крови людей, больных эллиптоцитозом (эритроциты овальной формы), недостатком глюкоза-6-фосфат-дегидрогеназы и изменением нормального гемоглобина HbA в HbS или HbC, а также у больных талассемией.
У больных талассемией происходит нарушение соотношений α- и β-цепей гемоглобина ( в норме 1:1). Вследствие этого в крови не хватает функционального гемоглобина, а имеющиеся эритроциты могут быть дефектными. Это и дает защиту от малярии. Талассемия наиболее распространена в Средиземноморье и Южной Азии.
Да, такие приспособления позволяли выжить жителям этих территорий, но это вовсе не значит, что они во много раз облегчили им жизнь.
Талассемия, например, особо тяжелая форма анемии. Вообще, анемия - состояние, при котором уменьшается количество эритроцитов, способных к переносу кислорода и должного выполнения своих функций. Это еще называют малокровием.
СКА тоже является тяжёлым заболеванием. Серповидные эритроциты вызывают окклюзию (непроходимости) сосудов и склонны к гемолизу(разрушение эритроцитов), что приводит к тяжелым болевым кризам, ишемии органов и другим системным осложнениям. Часто возникают обострения (кризы). Возможно развитие острых инфекционных заболеваний, аплазии (недоразвитие) костного мозга, поражения легких (острый торакальный синдром), что приводит к летальному исходу.
В настоящий момент разрабатываются разные способы лечение СКА, основанные на генных изменениях:
Одни ученые предлагают вводить модифицированные копии генов, кодирующих фетальный гемоглобин (т.е. белок, который вырабатывается в развивающемся плоде и обычно отключается вскоре после рождения младенца) , другие заблокировать механизм, который отключает после рождения человека выработку фетального гемоглобина.
Журнал "Nature"
Итак, в сегодняшней статье мы познакомились с таким заболеванием, как малярия, с мутациями эритроцитов, жизненным циклом возбудителей малярии рода Plasmodium и, наконец, разобрали почему же африканцы не болеют малярией.
Источники:
Я. Кольман, К.Г. Рём "Наглядная биохимия", 2019, 509 с
https://inosmi.ru/science/20191209/246396094.html
http://www.spruce.ru/symptoms/febris/travel_feb2.html