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目的:疟疾是由疟原虫感染引起的全球性寄生虫传染病,每年有数十万非洲和东南亚地区患者死于该疾病,其中脑型疟疾是最严重的并发症,也是最主要的死亡原因。目前尚无有效的针对疟疾的疫苗,主要依赖以青蒿素为主的抗疟药联合疗法进行治疗。然而,疟原虫对青蒿素类药物产生抗药性已成为我国、甚至全球面临的严峻挑战。因此,通过延长用药时间,或更换青蒿素联合疗法中已产生抗药性的辅助药物,将成为未来疟疾治疗的重要策略,合理使用现有的抗疟药物并积极寻找新型辅助抗疟药也成为重中之重。肿瘤细胞对葡萄糖的需求增加,这一代谢特点与疟原虫感染的红细胞相似。研究表明,D-甘露糖是葡萄糖的同分异构体,可利用葡萄糖转运蛋白(glucose transporter,GLUT)进入肿瘤细胞,通过干扰葡萄糖代谢、促进肿瘤细胞凋亡和增强化疗药物作用等机制抑制肿瘤生长。疟原虫也通过红细胞表面的GLUT和疟原虫质膜上的己糖转运蛋白(hexose transporter,HT)摄取葡萄糖。由此,我们推测甘露糖可通过GLUT和HT与葡萄糖竞争进入疟原虫内,通过干扰糖代谢等机制抑制疟原虫生长。本课题主要研究D-甘露糖是否对红内期疟原虫的生长具有抑制作用及相关机制;并探究D-甘露糖对脑型疟疾的预防作用及可能机制。方法:1.对BALB/c小鼠经灌胃给予20%甘露糖溶液200μl,隔日1次,同时将饮水换为20%甘露糖溶液,每日监测小鼠体重和食水摄入量,20天后取小鼠血清检测肝肾功能相关指标谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆红素(TBILC)、尿素(UREA)和肌酐(CRE)。2.对BALB/c小鼠尾静脉注射1×104个伯氏疟原虫感染红细胞,构建患疟鼠模型。对患疟鼠经灌胃给予20%甘露糖溶液200μl,隔日1次,同时将饮水换为20%甘露糖溶液。每日尾尖取血1~2μl制作血涂片,Giemsa染色后显微镜观察并计数虫血率。3.对体外培养的红内期恶性疟原虫3D7,起始虫血率为2%,分别处理不同浓度的甘露糖溶液(0 m M、20 m M、40 m M和50 m M),每日取血制作血涂片,Giemsa染色后计数虫血率。4.利用密度梯度离心法从感染Wistar大鼠血液中分离感染伯氏疟原虫的红细胞,置于24孔板中于培养基内体外培养,1×107个i RBC/孔,分别加入不同浓度的甘露糖溶液(0 m M、10 m M、20 m M和30 m M),孵育1小时后DCFH-DA染色,流式细胞术检测ROS含量。5.对C57BL/6小鼠尾静脉注射感染1×104个伯氏疟原虫i RBC,构建小鼠脑型疟疾模型,通常会在感染后5-12天发生脑型疟疾。感染后隔日给予20%甘露糖溶液200μl灌胃,并将饮水换为20%甘露糖溶液;对照组以相同的方式给予生理盐水。每日监测虫血率,并按照小鼠脑型疟疾快速评测表对感染小鼠评分,计数脑型疟疾的发生率。对符合脑型疟疾诊断标准的小鼠,取脑组织制备组织切片,HE染色后评估脑组织出血等病理改变;如未发生脑型疟疾症状,则在感染后第13天检测脑组织病理变化。分析甘露糖在预防脑型疟疾中的作用。6.对于上述小鼠脑型疟疾模型,在小鼠发生脑型疟疾时取脑组织,如未发生脑疟则在感染后第13天取样。提取脑组织总RNA,反转录后进行实时定量PCR,检测脑组织中β-actin、疟原虫18s RNA、TNF-α和IFN-γ的表达水平,分析甘露糖对脑型疟疾小鼠脑组织中炎症因子水平的影响。结果:1.高剂量甘露糖对正常小鼠的体重与摄入量无影响,也不会损伤小鼠的肝肾功能。2.高剂量甘露糖可显著抑制感染小鼠的红内期伯氏疟原虫生长。3.高剂量甘露糖可显著抑制体外培养的恶性疟原虫生长。4.高剂量甘露糖导致伯氏疟原虫感染红细胞内ROS水平显著升高,通过引起氧化应激抑制疟原虫生长。5.高剂量甘露糖可预防脑型疟疾的发生,并可显著抑制感染小鼠的脑出血情况。6.高剂量甘露糖对感染小鼠脑组织中隐匿疟原虫无明显影响,但可通过抑制脑组织中炎症因子TNF-α和IFN-γ的表达水平抑制脑型疟疾的发生。结论:高剂量甘露糖在体内和体外均可抑制红内期疟原虫的生长,这种抑制作用可能是由于甘露糖抑制的疟原虫内磷酸戊糖途径使疟原虫内ROS水平升高,通过氧化应激作用杀伤疟原虫。此外,尽管高剂量甘露糖不能减少疟原虫在患疟鼠脑组织中的隐匿,但可显著抑制脑组织中炎症因子的表达水平,从而降低脑型疟疾的发病率。