腦型瘧疾疾病病因
一、發(fā)病原因
瘧疾是由瘧原蟲(chóng)引起的疾病。腦型瘧疾是人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見(jiàn)、最嚴(yán)重的寄生蟲(chóng)感染性疾病。
瘧原蟲(chóng)的生活史簡(jiǎn)介：
1.無(wú)性繁殖期
(1)紅細(xì)胞外期：
子孢子隨按蚊唾液進(jìn)入人體，通過(guò)肝細(xì)胞與其表面蛋白間的連接而侵入肝細(xì)胞，侵入肝細(xì)胞瘧原蟲(chóng)進(jìn)行裂體繁殖，平均約6天以后，裂殖體破裂，釋放出數(shù)以萬(wàn)計(jì)的裂殖子進(jìn)入血流。
(2)紅細(xì)胞內(nèi)期：
裂殖子侵入紅細(xì)胞，可能通過(guò)紅細(xì)胞表面血型糖蛋白上的唾液酸殘余物。侵入紅細(xì)胞后，圓環(huán)形裂殖子(環(huán)行體，亦稱小滋體)就開(kāi)始吞噬紅細(xì)胞內(nèi)容物(主要為血紅蛋白);惡性瘧原蟲(chóng)的小滋體看起來(lái)就像一對(duì)保溫耳套，外周為環(huán)性細(xì)胞質(zhì)，中央為深染的啞鈴形染色質(zhì)。
血紅蛋白分解的副產(chǎn)物是血色素和珠蛋白，血色素含有一個(gè)由羥酸鹽連接的亞鐵血紅素聚合物。小滋體的次級(jí)溶酶體中出現(xiàn)黑褐色色素晶體，標(biāo)志著其向大滋養(yǎng)體階段的轉(zhuǎn)化。在這一階段的48h中，被瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞黏附性逐漸增強(qiáng)，原因是瘧原蟲(chóng)的配體黏附在紅細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)上。黏著性強(qiáng)的紅細(xì)胞一部分黏附在內(nèi)皮細(xì)胞上，導(dǎo)致血管內(nèi)血容量?jī)粼?一部分黏附在其他未被感染的紅細(xì)胞上，形成玫瑰花環(huán);還有一部分和其他被瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞相黏附，即自身凝集反應(yīng)。
裂殖體進(jìn)一步發(fā)育、成熟、分裂，釋放新一代裂殖子進(jìn)入血流重新感染新的紅細(xì)胞。在一個(gè)沒(méi)有瘧原蟲(chóng)免疫力的患者體內(nèi)，經(jīng)過(guò)10～20次成功的入侵紅細(xì)胞，每一裂殖體可以分裂出多達(dá)32個(gè)裂殖子，瘧原蟲(chóng)以對(duì)數(shù)方式持續(xù)繁殖，大約在13天出現(xiàn)發(fā)熱，這也是瘧疾的平均臨床潛伏期。
2.有性繁殖期
(1)在宿主體內(nèi)的發(fā)育階段經(jīng)過(guò)幾個(gè)紅細(xì)胞內(nèi)的無(wú)性繁殖周期，
部分裂殖子分化成為配子體，配子體有雌雄之分，配子體可以在血流中存活數(shù)周，直到被吸食人血的雌性按蚊吞噬。
(2)在蚊體內(nèi)的發(fā)育階段：
在蚊體內(nèi)雄性配子體分裂，長(zhǎng)出鞭毛，在蚊胃內(nèi)游動(dòng)，雌配子體則形成不動(dòng)的圓形體，雌雄配子體融合并進(jìn)行成熟分裂，形成一個(gè)合子，合子增長(zhǎng)且能活動(dòng)時(shí)稱動(dòng)合子，動(dòng)合子鉆入蚊的胃壁外層發(fā)育為囊合子。囊合子在數(shù)以千計(jì)的子孢子發(fā)育時(shí)迅速膨脹。囊合子破裂，子孢子進(jìn)入人蚊的涎腺，當(dāng)蚊刺吸人血時(shí)，子孢子又被注入下一個(gè)宿主體內(nèi)。整個(gè)過(guò)程稱之為孢子生殖，至少需要8天，確切的時(shí)間依賴于周圍環(huán)境的溫度和蚊的種類。
二、發(fā)病機(jī)制
1.腦型瘧疾的病理生理機(jī)制
作為一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)的感染，腦型瘧疾有許多令人感興趣的特點(diǎn)。
第一，昏迷的機(jī)制尚不清楚。腦型瘧疾的病理特征是受瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞黏附在腦深部微血管的內(nèi)皮細(xì)胞上，但這如何導(dǎo)致昏迷還存在很大爭(zhēng)議。
第二，如果患者被救活，昏迷通常是完全可逆的。特別是在無(wú)獲得性瘧疾免疫力者，這些患者殘留神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥的幾率是1%。
(1)瘧原蟲(chóng)細(xì)胞黏附和宿主“堆積”受體：
受惡性瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞可黏附內(nèi)皮細(xì)胞，這種紅細(xì)胞還表現(xiàn)出其他的黏附表現(xiàn)型。如黏附未被感染的紅細(xì)胞(形成玫瑰花環(huán))，黏附白細(xì)胞和血小板，這種黏附就如同感染細(xì)胞間的自身凝集反應(yīng)。Invitro研究顯示，細(xì)胞黏附是一個(gè)特異的受體介導(dǎo)過(guò)程，大量的各種各樣的宿主分子以重組體蛋白的形式出現(xiàn)在內(nèi)皮細(xì)胞層表面。這些分子包括：血小板(TSP)、CD36、ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素，CD31，硫酸軟骨素A、和整合素23BV。利用免疫組織化學(xué)方法對(duì)受體的研究證實(shí)，腦型瘧疾患者腦中確有這種受體表達(dá)，并且部分受體上調(diào)。然而，這種受體表達(dá)方式并不能解釋特異性的腦受體內(nèi)聚，因?yàn)橄嗤氖荏w在身體其他血管床中也有表達(dá)。堆積受體表達(dá)上調(diào)是由于全身性內(nèi)皮激活，并不是特異性地出現(xiàn)在腦型瘧疾中，患瘧疾時(shí)的其他血管床及其他全身感染性疾病都可出現(xiàn)。
在腦型瘧疾中，是否瘧原蟲(chóng)的堆積可直接導(dǎo)致昏迷，尚存在爭(zhēng)議，一項(xiàng)關(guān)于50個(gè)越南成人重癥瘧疾患者(伴有或不伴有昏迷)的研究證實(shí)，將存活時(shí)間和治療持續(xù)時(shí)間都考慮進(jìn)去，所有CM患者都顯示有腦堆積，盡管許多有腦部PRBC堆積的患者直到死亡依然沒(méi)有出現(xiàn)昏迷。堆積對(duì)CM病的昏迷是必需的(必不可少的)，但不是昏迷出現(xiàn)的全部原因，其他一些學(xué)者認(rèn)為“堆積”僅僅是一種副現(xiàn)象，CM的所有癥狀均可由循環(huán)中可溶性因素引起，如細(xì)胞增殖或含氧化物等(Clark，1991～1992)。極有可能的是在PRBC堆積后，啟動(dòng)了一系列反應(yīng)，可能包括可溶性介質(zhì)釋放，這種介質(zhì)來(lái)自于PRBC或宿主腦細(xì)胞，后者可能直接導(dǎo)致昏迷。
(2)瘧原蟲(chóng)黏附配體：
關(guān)于瘧原蟲(chóng)黏附配體對(duì)宿主內(nèi)皮細(xì)胞堆積受體的黏附性多大還知之甚少。利用顯微操作法克隆瘧原蟲(chóng)的體外實(shí)驗(yàn)顯示：對(duì)ICAM-1和CD36的黏附是分開(kāi)的獨(dú)立的?？乖硇屯?xì)胞黏附的變化相適應(yīng)，表明這兩種表型由同一分子構(gòu)成。利用生化技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室隔離種群的細(xì)胞黏附特性進(jìn)行研究顯示：惡性瘧原蟲(chóng)紅細(xì)胞膜蛋白-1起一定作用。在惡性瘧原蟲(chóng)基因庫(kù)中一個(gè)大的基因家族-Var基因的確定，使PFEMP-1克隆最近得以實(shí)現(xiàn)。一個(gè)多基因家族隨機(jī)分布在惡性瘧原蟲(chóng)基因庫(kù)中，但主要集中在斷粒表達(dá)區(qū)。他們有幾個(gè)區(qū)域，包括同達(dá)菲血型抗原結(jié)構(gòu)序列相似的達(dá)菲結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)域。對(duì)配體結(jié)構(gòu)序列的研究有助于闡明細(xì)胞黏附表現(xiàn)型差異的機(jī)制，這種細(xì)胞黏附表現(xiàn)型因瘧原蟲(chóng)種類和它們同宿主受體的相互作用不同而存在差異。
(3)血-腦脊液屏障的內(nèi)皮激活：
無(wú)論是來(lái)自臨床的還是來(lái)自動(dòng)物模型的資料都表明，腦微血管中PRBC堆積同內(nèi)皮激活密切相關(guān)，免疫表現(xiàn)型發(fā)生了改變。電鏡顯示：內(nèi)皮細(xì)胞的培養(yǎng)顯示：這些細(xì)胞發(fā)生了明顯的形態(tài)學(xué)改變，如對(duì)一些瘧原蟲(chóng)感染的紅細(xì)胞的吞噬作用，盡管在人類還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。比較合理的解釋是，PRBC對(duì)腦內(nèi)皮細(xì)胞的黏附通過(guò)像ICAM-1和CD31的分子有可能產(chǎn)生受體介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)，這些信號(hào)可導(dǎo)致血-腦脊液屏障結(jié)構(gòu)和功能改變。PRBC對(duì)腦內(nèi)皮細(xì)胞的黏附可能有一定意義，不僅因?yàn)樗鼘?duì)血流的阻礙作用，而且會(huì)導(dǎo)致血-腦脊液屏障功能障礙，同外周膠質(zhì)細(xì)胞激活相聯(lián)系的血-腦脊液屏障滲漏和TNF-α分泌，可見(jiàn)于CM的鼠模型。
(4)可溶性神經(jīng)活性介質(zhì)：
瘧疾昏迷的快速可逆性使許多作者相信CM的癥狀可能是由可溶性快速?gòu)浬⑿陨窠?jīng)介質(zhì)而引起。這些可能是瘧原蟲(chóng)毒素存在，由感染引起的宿主細(xì)胞毒素的釋放，中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)局部神經(jīng)活性介質(zhì)的釋放，后者可產(chǎn)生一種碎樣作用。
(5)TNF-α：
同重癥膿毒血癥類似，TNF-2及其他一些炎性前細(xì)胞毒素是導(dǎo)致重癥瘧疾患者出現(xiàn)多系統(tǒng)器官衰竭、低血壓的重要的假定性因素。非洲患兒血漿中。TNF-α水平升高同疾病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。許多其他疾病，如間日瘧，血漿中TNF-α水平也很高。但大多數(shù)臨床上卻沒(méi)有昏迷，因而單純的全身性TNF-α升高并不是腦部癥狀惟一原因。
(6)氮氧化合物：
腦實(shí)質(zhì)中釋放一氧化氮也曾被認(rèn)為是引起腦型瘧疾昏迷的可能機(jī)制。然而對(duì)血清、腦脊液中一氧化氮代謝的研究卻得出了相沖突的結(jié)論。許多研究發(fā)現(xiàn)血漿中PNI(氮反應(yīng)中間物)和疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，然而另外一些研究卻發(fā)現(xiàn)二者之間無(wú)聯(lián)系，甚至呈負(fù)相關(guān)。腦脊液中的水平也無(wú)任何有用的價(jià)值。如果說(shuō)一氧化氮在腦型瘧疾中的病因?qū)W中起一定作用，那也是在局部起作用。對(duì)腦脊液和血漿僅用一氧化氮代謝水平的檢測(cè)是一種相當(dāng)遲鈍的方法。
(7)顱內(nèi)壓、腦血供和腦水腫：
瘧疾患者的顱內(nèi)壓可以通過(guò)腰穿時(shí)腦脊液壓力或顱內(nèi)壓檢測(cè)來(lái)估計(jì)?；糃M的東南亞成年人腦脊液壓力不升高。但在非洲兒童ICP升高的水平卻同不良預(yù)后密切相關(guān)。顱內(nèi)壓的升高可能會(huì)導(dǎo)致腦灌注壓的降低，繼而引起細(xì)胞毒性水腫，在非洲兒童還會(huì)引起腦干疝。然而，尸解表明，越南患者腦干疝的發(fā)生率相當(dāng)?shù)?。東南亞成人患者的影像學(xué)檢查也表明大多數(shù)患者無(wú)腦水腫，因此，患CM的不同人群其ICP可能不同。
(8)宿主對(duì)腦型瘧疾易感性和抵抗力的遺傳多態(tài)性：
宿主對(duì)腦型瘧疾的易感性和抵抗力存在著遺傳多態(tài)性，最早被描述和了解最好的是遺傳性紅細(xì)胞疾病。在瘧疾流行區(qū)的人群中，關(guān)于這些疾病的遺傳密碼的突變率較高。純合子是一種有潛在危害性的表現(xiàn)型。對(duì)抗瘧原蟲(chóng)感染來(lái)說(shuō)雜合子具有一定優(yōu)勢(shì)。這些遺傳性紅細(xì)胞疾病包括：鐮狀細(xì)胞性貧血、遺傳性卵性紅細(xì)胞增多癥和α、β型地中海貧血，這種多態(tài)性之所以能增強(qiáng)宿主的抵抗力，據(jù)認(rèn)為是由于降低了瘧原蟲(chóng)入侵人體和在紅細(xì)胞中生存的能力，許多HLA等位基因，特別是岡比亞兒童的HLA-B53，都對(duì)重癥瘧疾起一定防護(hù)作用。但情況并不總是這樣，他們的病理生理意義還不太清楚。最近在D胞基因的啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一種同瘧疾密切相關(guān)多態(tài)性，從理論上講，這種多態(tài)可以通過(guò)改變個(gè)體細(xì)胞毒素對(duì)感染的反應(yīng)而影響疾病。另外，最近還確認(rèn)了一種可使肯尼亞兒童腦型瘧疾發(fā)病率升高的多態(tài)，這種多態(tài)位于堆積受體。關(guān)于宿主遺傳易感性的研究才剛剛開(kāi)始，但已顯示出良好的發(fā)展前景，在今后的幾十年中，這項(xiàng)研究一定會(huì)對(duì)重癥瘧疾病理生理的理解起最大推動(dòng)作用。
2.腦型瘧疾的病理組織學(xué)特點(diǎn)
意大利的Marchiafava和他的研究小組于19世紀(jì)晚期就開(kāi)始了腦型瘧疾的病理學(xué)研究。自此以后，大量的研究成果被發(fā)表，盡管這些研究在規(guī)模、程度(深度)、臨床和病理的相關(guān)性方面存在著差異。這些研究項(xiàng)目?jī)?nèi)部和項(xiàng)目之間混亂的異質(zhì)性，是造成確認(rèn)腦型瘧疾病理特征的重要障礙。許多普通的病理特征已經(jīng)被認(rèn)識(shí)，盡管它們的意義和病因?qū)W依然存在爭(zhēng)議。隨著世界衛(wèi)生組織診斷標(biāo)準(zhǔn)及新的試驗(yàn)方法(如電鏡、免疫組織化學(xué)及分子生物學(xué)等)的應(yīng)用，使得最近大量的臨床病理研究方向又轉(zhuǎn)向了腦型瘧疾的病理學(xué)。
(1)受感染的紅細(xì)胞凝集：
第1個(gè)闡述這一凝集過(guò)程的是Marchiafava小組。相對(duì)于正常紅細(xì)胞，這些被感染的紅細(xì)胞極大地增加了血液循環(huán)阻力，它們聚集在大血管的周邊部，在部分毛細(xì)血管使血流緩慢，甚至完全停滯。
死亡的腦型瘧疾患者尸解后，腦組織的組織學(xué)電鏡檢查顯示由于大量被感染紅細(xì)胞的存在使得腦微血管擴(kuò)張，這些紅細(xì)胞通過(guò)其表面的結(jié)節(jié)蛋白黏附于腦的內(nèi)皮細(xì)胞上。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：晚期滋養(yǎng)體和裂殖體感染的紅細(xì)胞選擇地從正常循環(huán)中消失，而堆積在重要器官的微血管內(nèi)。這一過(guò)程同臨床上的細(xì)胞黏附現(xiàn)象相聯(lián)系，這一過(guò)程的特征是PRBC以受體為介導(dǎo)黏附在內(nèi)皮細(xì)胞上。
一些研究表明，重癥瘧疾中昏迷的發(fā)生同腦微血管中紅細(xì)胞凝集密切相關(guān)。而另外一些研究則認(rèn)為昏迷的發(fā)生同紅細(xì)胞凝集無(wú)明顯關(guān)系，這些研究沒(méi)有考慮到諸如患者死亡前治療持續(xù)的時(shí)間等因素，這些因素能夠影響到紅細(xì)胞凝集的組織學(xué)觀察。
(2)色素沉著和吞噬作用：
當(dāng)瘧原蟲(chóng)進(jìn)行孢子生殖時(shí)，殘留的紅細(xì)胞膜外殼則黏附在腦的內(nèi)皮細(xì)胞上，這些外殼中含有人體所不需要的瘧原蟲(chóng)殘留物，如瘧色素及瘧原蟲(chóng)在發(fā)育過(guò)程中消化血紅蛋白所遺留的破碎物。當(dāng)新近被未成熟的環(huán)形瘧原蟲(chóng)所感染的紅細(xì)胞重新進(jìn)入血液循環(huán)后，沿腦血管可以見(jiàn)到色素沉著。循環(huán)著的單核細(xì)胞吞噬紅細(xì)胞外殼和瘧色素。瘧色素有毒并且對(duì)體外的單核細(xì)胞有刺激作用(如刺激TNF-α)。PRBC破裂后留下的瘧色素對(duì)腦的內(nèi)皮細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生直接的病理、生理影響。
(3)出血：
出血是腦部常見(jiàn)的一個(gè)病理特征，肉眼可以觀察到腦組織上有多個(gè)小的淤點(diǎn)，這些出血通常位于皮質(zhì)下白質(zhì)的邊緣。組織學(xué)檢查顯示有3種類型出血：第1種是單純的淤點(diǎn)出血，在諸如一氧化碳中毒和氣壓傷時(shí)，可以見(jiàn)到這種出血;第2種是環(huán)行出血，其特點(diǎn)是中央為壞死血管，周圍環(huán)繞著未被感染的紅細(xì)胞，再向外是PRBC及白細(xì)胞;第3種是Durck肉芽腫，中央是血管，周圍被小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞所包圍。
(4)腦水腫和腦腫脹：
放射學(xué)的證據(jù)及顱內(nèi)壓檢測(cè)都表明在許多重癥瘧疾患者中確有腦腫脹。然而，卻缺乏腦水腫的病理學(xué)依據(jù)，如腦室周圍、腦實(shí)質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)水腫。越南成年瘧疾患者的尸解顯示無(wú)廣泛的細(xì)胞水腫、腦干疝或腦的重量增加。另外一些來(lái)自非洲兒童的資料也顯示無(wú)腦水腫。一項(xiàng)正在進(jìn)行的關(guān)于馬拉維兒童的研究卻顯示有腦水腫，因而不同人群之間有一定差異。兒童患者腦腫脹的發(fā)生率明顯高于成人，可能是二者在腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)或血-腦脊液屏障的維持方面存在差異。一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是：是否腦腫脹和顱內(nèi)壓升高意味著腦水腫存在。PRBC在血管內(nèi)的堆積可能會(huì)導(dǎo)致腦體積增大。然而，有一點(diǎn)是肯定的，因腦型瘧疾而死亡的患者能發(fā)現(xiàn)腦水腫。
(5)白細(xì)胞和星形角質(zhì)細(xì)胞的炎性反應(yīng)：
對(duì)腦型瘧疾患者腦的脈管系統(tǒng)中白細(xì)胞的觀察各不相同。許多研究認(rèn)為白細(xì)胞的出現(xiàn)是一個(gè)常見(jiàn)的病理特征，幾個(gè)學(xué)者甚至認(rèn)為他們闡明了內(nèi)皮細(xì)胞損害的病理生理機(jī)制。來(lái)自動(dòng)物模型鼠的資料表明：患腦型瘧疾的鼠確有血管內(nèi)白細(xì)胞堆積，隨之發(fā)生的炎性反應(yīng)前的細(xì)胞增殖，可能在瘧疾的病理中起主要作用。除出血區(qū)域周圍白細(xì)胞外滲外，白細(xì)胞本身遷移人腦不是人類腦型瘧疾的一個(gè)病理特點(diǎn)。
有人認(rèn)為，循環(huán)中的白細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞在炎性反應(yīng)前的增殖反應(yīng)，明顯地促成了鼠瘧的病理過(guò)程，這種鼠瘧類似于腦炎。有證據(jù)表明，在越南腦型瘧疾患者中，存在腦內(nèi)皮細(xì)胞的激活，血-腦脊液屏障連接蛋白的局部破壞，及與之相關(guān)聯(lián)的外周血巨噬細(xì)胞激活。外周血巨噬細(xì)胞的激活可能反映了血-腦脊液屏障的功能異常，這種變化發(fā)生在鼠瘧模型中，然而鼠瘧和人瘧有很大差別，特別是鼠瘧沒(méi)有感染的紅細(xì)胞在腦中的凝集，鼠的動(dòng)物模型為研究人類疾病的病理生理機(jī)制提供了方便，但不能完全準(zhǔn)確地反映人類疾病。
(6)神經(jīng)元毒性和神經(jīng)元變性：
關(guān)于腦型瘧疾中神經(jīng)元變性的報(bào)道很少。盡管有PRBC凝集，但令人驚訝的是廣泛的神經(jīng)元缺血或內(nèi)皮細(xì)胞損傷并不常見(jiàn)。Marchuafava和Bignami曾報(bào)道在腦細(xì)胞中有染色質(zhì)溶解，并以此來(lái)解釋臨床上幾個(gè)腦干癥狀突出的病例。Rigdon曾報(bào)道小腦中有Purkin je細(xì)胞減少和腦組織局部變性。Invitro的研究也表明，腦型瘧疾患者體內(nèi)循環(huán)中的抗體能抑制體外Purkinje細(xì)胞的生長(zhǎng)。最近研究較多的是來(lái)自Kynenrinime通道的興奮性毒性神經(jīng)遞質(zhì)的潛在作用，這種遞質(zhì)在鼠瘧模型中可導(dǎo)致昏迷。當(dāng)前主要通過(guò)再灌注損傷。興奮性毒性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和細(xì)胞凋亡來(lái)研究神經(jīng)元的死亡，隨著這一研究的深入神經(jīng)元毒性在人類腦型瘧疾病因?qū)W中的作用也會(huì)越來(lái)越清楚。
(7)骨髓、腎、胃腸、肺、心、腎上腺等均有不同程度的吞噬細(xì)胞增生，
并可見(jiàn)吞噬有含瘧原蟲(chóng)的紅細(xì)胞和瘧色素，毛細(xì)血管內(nèi)有含瘧原蟲(chóng)的紅細(xì)胞，甚者微血管阻塞，內(nèi)皮脫落、變性壞死等。
