第七章 疟疾

疟疾(malaria)是一种经雌性按蚊(Anopheles)叮咬传播、由疟原虫属(Plasmodium Marchiafava et Celli,1885)原虫寄生于人体红细胞内所引起的寄生虫病。可寄生人体的疟原虫有间日疟原虫(Plasmodium vivax Grassi et Feletti,1890)、恶性疟原虫(P. falciparum Welch,1897)、三日疟原虫(P. malariae Laveran,1881)、卵形疟原虫(P. ovale Stephens,1922)和诺氏疟原虫(P. knowlesi Sinton et Mulligan,1932)等 5种,分别引起间日疟、恶性疟、三日疟、卵形疟和诺氏疟。

① malus [L]= bad,坏的、不好的;aria [L]= air,空气;plasmodion [G]= small organism,小生物。

1880年,法国军医Charles-Louis-Alphonse Laveran在阿尔及利亚首次通过显微镜发现了血液中的疟原虫,并因此获得1907年诺贝尔生理学或医学奖(图7-1)。1897年,在印度工作的英国军医Ronald Ross证实蚊子是疟疾的传播媒介,因而获得1902年诺贝尔生理与医学奖(图7-2)。

图7-1 法国军医Charles-Louis-Alphonse Laveran

图7-2 英国军医Ronald Ross

一、地理分布

疟疾呈全球性分布。2018年,全球约有2.19亿疟疾病例,40多万人死于疟疾。撒哈拉以南非洲和东南亚等地是全球疟疾流行最严重的地区,全球93%的疟疾死亡病例发生在非洲地区。恶性疟是非洲地区流行最广泛的疟疾类型,占全部疟疾病例的99.7%(图7-3)。

二、生活史

5种人体疟原虫生活史基本相同,都需要人(中间宿主)和雌性按蚊(终宿主)作为宿主,并经历世代交替。疟原虫在人体内先后寄生于肝细胞和红细胞内,在肝细胞内进行裂体生殖,称红细胞外期(红外期);在红细胞内进行裂体生殖(红内期)和形成配子体(gametocyte,又称配子母体gamont)。在蚊体内,先在蚊胃腔内进行配子生殖,雄(小)配子(microgamete)钻入雌(大)配子(macrogamete)形成合子(zygote),再转化为细长的动合子(ookinete);继而进入蚊胃壁进行孢子生殖(sporogony)(图7-4)。

图7-3 2018年全球疟疾疫情分布

图7-4 疟原虫生活史

三、流行环节

疟疾患者和感染疟原虫的带虫者是该病的传染源。疟疾主要通过按蚊(Anopheles)叮咬传播,也可通过输血感染。人群对疟疾普遍易感。

按蚊约有430种,但只有40余种可传播疟疾,其他按蚊由于较少叮人或不能维持疟原虫的发育而无法传播疟疾。按蚊可分布于除南极洲以外的所有地区,但主要分布于热带和亚热带。非洲疟蚊(African malaria mosquito)主要分布于撒哈拉以南非洲,其中冈比亚按蚊(An. gambiae)、阿拉伯按蚊(An. arabiensis)和催命按蚊(An. funestus)等3种为主要传播媒介,而米拉按蚊(An. melas)、纯净按蚊(An. merus)、穆歇按蚊(An. moucheti)和乌有按蚊(An. nili)等为次要传播媒介(图7-5、图7-6、图7-7)。

图7-5 非洲3种主要疟疾传播媒介按蚊的分布

注:冈比亚=冈比亚按蚊(An.gambiae),阿拉伯=阿拉伯按蚊(An.arabiensis),催命=催命按蚊(An.Funestus)。冈比亚按蚊种团(An.gambiae complex)有6个生殖隔离种(种间杂交的F1代不育),包括狭义冈比亚按蚊(An.gambiae sensu stricto Giles 1902)、四环按蚊(An.quadriannulatus Theobald 1911)、阿拉伯按蚊(An.arabiensis Patton 1905)、堡巴按蚊(An.bwambae White 1985;仅见于乌干达堡巴县森林里的地热温泉)、米拉按蚊(An.melas Theobald 1903;俗名西非盐沼蚊)和纯净按蚊(An.merus Dönitz 1902;俗名东非盐沼蚊)。尽管它们在形态学上难以相互区分,但行为特征和觅食习性确有不同,有时又将其统称为广义冈比亚按蚊(Anopheles gambiae sensu lato)。2013年,根据分子学和生态学证据,将S分子型(molecular form)的冈比亚按蚊保留原种名,M分子型的种群新命名为柯氏按蚊(An.coluzzii Coetzee & Wikerson 2013);四环按蚊的南非种群保留原种名,而埃塞俄比亚的种群则命名为阿姆哈拉按蚊(Anopheles amharicus Hunt,Wilkerson &Coetzee 2013)。此外,尚不能确定1997年在印度洋科摩罗岛发现的科摩罗按蚊(An.comorensis)是否属于冈比亚按蚊种团。由于该种团按蚊对疟原虫的易感性高、有喜食人血和室内进食的习性,并且其发育周期短、喜欢在人类居住地附近繁衍孳生,因此成为人体疟疾(及淋巴丝虫病)最有效的传播媒介,故又俗称为非洲疟蚊(African malaria mosquito)。

图7-6 非洲4种次要疟疾传播媒介按蚊分布

注:米拉= 米拉按蚊(An.Melas),纯净= 纯净按蚊(An.Merus),穆歇 =穆歇按蚊(An.moucheti),乌有 =乌有按蚊(An.nili)。

图7-7 冈比亚按蚊种团

四、病原体

疟原虫的基本结构为核、胞浆和胞膜。在红细胞内寄生的疟原虫吞噬血红蛋白并分解为血红素和珠蛋白,血红素可存在于原虫细胞质内形成疟色素。在疟原虫环状体以后的各期均可见到疟色素,待原虫完成裂体生殖后才被排出虫体外。用吉姆萨染液染色后,疟原虫核为紫红色,细胞质为蓝色,疟色素为棕黄色、棕褐色或黑褐色。4种人体疟原虫红细胞内各期形态的鉴别特征见图7-8。

图7-8 4种人体疟原虫红细胞内期形态鉴别特征

在疟原虫发育过程中,存在着几个与宿主组织细胞密切接触的阶段,如裂殖子入侵人体红细胞、动合子穿过蚊虫胃壁形成卵囊、子孢子进入人和动物宿主细胞等阶段(图7-9、图7-10)。

图7-9 疟原虫裂殖子侵入与逸出红细胞示意图

图7-10 裂殖子超微结构

n.细胞核;r.棒状体;m.微线体。

五、病理与临床表现

疟原虫的主要致病阶段是红细胞内期的裂体生殖期。致病力强弱与侵入的虫种、数量和人体免疫状态等有关。一般在典型疟疾发作前,患者会出现疲乏、头痛、全身不适、食欲减退和畏寒等前期症状。典型疟疾发作包括寒战、高热和出汗退热3个连续阶段,是由红细胞内期的裂体生殖所致。贫血是疟疾的主要症状之一,如感染严重还会出现脾肿大、黑尿热、疟疾性肾病和脑型疟等。

六、诊断与治疗

厚、薄血膜染色是目前疟疾最常用的病原学诊断方法。从受检者外周血中检出疟原虫是确诊的最可靠依据。免疫学诊断常用于临床辅助诊断、流行病学调查及输血源筛选。分子生物学检测可进行疟原虫虫种鉴定、基因分析和确定抗药基因。

目前常用的抗疟药主要有磷酸氯喹(chloroquine phosphate)、磷酸伯氨喹(primaquine phosphate)、磷酸哌喹(piperaquine phosphate)、磷酸咯萘啶(pyronaridine phosphate),以及蒿甲醚(artemether)、青蒿琥酯(artesunate)和双氢青蒿素(dihydroartemisini n)等青蒿素类抗疟药。在治疗非重症恶性疟病例时使用以青蒿素类药物为基础的复方药物,包括双氢青蒿素哌喹片、青蒿琥酯阿莫地喹片、青蒿素哌喹片等。其他具有抗疟作用的药物还有奎宁(quinine)或复方奎宁(quinimax)、法西达(fasidar)和甲氟喹(mefloquine)等。

七、预防

疟疾的关键预防与控制措施主要包括3个方面:首先是媒介控制,如推广使用药浸蚊帐、杀虫剂室内滞留喷洒(图7-11);其次是化学药物预防,主要针对儿童、孕妇以及首次进入疟疾流行区的高危人群;三是病例管理,及时对疟疾患者给予早期诊断和规范治疗。

图7-11 杀灭媒介蚊虫的途径与方法

图版7-1 4种人体疟原虫红内期形态(薄血膜)

图版7-2 正常血细胞常见形态

图版7-3 疟原虫在按蚊体内发育

注:动合子从蚊胃上皮穿过,停留于蚊胃基底层和基细胞膜间,虫体变圆并分泌囊壁形成球形的卵囊。卵囊朝着蚊血腔方向生长,其表面由蚊胃纤维基底层覆盖。卵囊依靠蚊血淋巴提供营养。约2~3 d,卵囊内核开始分裂并与分裂的细胞核形成单个或多个成子孢子细胞;随后子孢子芽从成子孢子细胞表面出芽生长,逐渐伸长发育为子孢子。发育至成熟卵囊时,囊内含有许多游离子孢子。子孢子形状细长,长约11 μm、直径1.0 μm,呈梭形或者弯曲成C形和S形,前端稍细、顶端较平、后端钝圆、体表光滑。

图版7-4 感染恶性疟原虫死亡儿童的脏器病理改变

图版7-5 恶性疟原虫感染的病理组织切片

图版7-6 恶性疟原虫感染者的病理组织切片(HE染色)

除左下图为三日疟原虫感染外,其余均为恶性疟原虫

图版7-7 金鸡纳树(Cinchona)与抗疟药

图版7-8 黄花蒿(Artemisia annua)与抗疟药

注:黄花蒿(Artemisia annua),传统中药习称为“青蒿”(sweet wormwood),是提取青蒿素的主要原料。2015年,中国科学家屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖,以表彰其在青蒿素的发现及应用于治疗疟疾方面所作出的杰出贡献。