综述：血小板来源的转化生长因子-β1：治疗脑型疟疾的新希望

《ACS Infectious Diseases》：Platelet-Derived Transforming Growth Factor-β1: A New Hope for Cerebral Malaria Treatment

脑疟是由疟原虫感染引发的致命性神经并发症，现有治疗手段不足。研究表明血小板通过释放TGF-β1诱导内皮细胞凋亡，破坏血脑屏障，加剧炎症和水肿。TGF-β1水平在脑组织和外周血中差异显著，其减少与脑疟严重程度正相关。外泌体作为天然药物载体，通过表面修饰增强脑靶向性，负载抗TGF-β1抗体可显著降低小鼠脑疟死亡率。未来需聚焦TGF-β1靶向治疗与外泌体递送系统的优化。

　　脑疟疾（Cerebral Malaria, CM）是一种由恶性疟原虫（*Plasmodium falciparum*）感染引发的致命性神经系统并发症，仍然是全球公共卫生领域的重要挑战。尽管已有多种抗疟疾药物和疫苗，但其在临床应用中的效果仍然有限，特别是在控制和预防CM方面。因此，开发新的治疗策略显得尤为迫切。近年来的研究发现，血小板在CM的发病机制中起着关键作用，不仅参与免疫病理损伤，还与血管阻塞密切相关。血小板释放的转化生长因子（TGF）-β1会诱导内皮细胞（ECs）凋亡，进而导致微血管病变，可能破坏血脑屏障（BBB）的完整性，从而引发脑水肿和炎症。值得注意的是，TGF-β1的浓度在系统循环与局部组织之间存在显著差异，而动物和人体组织中TGF-β1水平的降低与CM的严重程度相关。未来，针对TGF-β1的治疗策略应注重脑靶向药物递送方法，以提高疗效并减少对全身的副作用。

### 1. 脑疟疾的现状与挑战

脑疟疾是恶性疟原虫感染后最常见的严重并发症之一，尤其在非洲儿童中更为常见，占所有CM病例的74%。其死亡率高达20%-30%，并且是全球疟疾相关死亡的主要原因之一。即使存活，四分之一的患者仍会留下长期的神经系统和认知功能损伤。临床症状包括轻度偏瘫、抽搐、共济失调、昏迷、意识障碍、脑膜刺激和死亡。病理上，CM可能涉及血脑屏障的破坏、免疫细胞的激活、血小板的激活、一氧化氮生物利用度的降低以及神经系统炎症。

尽管几十年来对CM的研究取得了进展，但其确切病因和个体易感因素仍然不明确。一些研究指出，孤立的感染红细胞（iRBCs）与病理损伤有关，但尚未明确iRBCs是否是临床综合征的直接或唯一原因。CM的发病机制可能具有多因素性，涉及三个主要机制：iRBCs在微血管中的滞留、内皮细胞的激活以及免疫/系统性炎症反应和凝血功能障碍的协同作用。这些机制之间相互作用，进一步凸显了CM的复杂性和潜在的致命性。

### 2. 疟原虫的生命周期

疟原虫的生命周期是一个复杂的循环过程，包括在蚊子和人体内的不同阶段。当雌性按蚊叮咬人类时，寄生虫的孢子虫（sporozoites）会随蚊子唾液一起进入人体皮肤，开始感染过程。孢子虫随后进入外周循环，迁移至肝脏（外红细胞阶段），在肝细胞内进行无性繁殖，形成数百个疟原虫子孢子（merozoites）。当受感染的肝细胞破裂时，子孢子释放进入血液，侵入红细胞进行繁殖（红内细胞期）。在红内细胞期，感染的红细胞会附着于内皮细胞，导致其在微血管中的滞留，这是恶性疟原虫引发各种并发症，尤其是CM的重要机制。

尽管其他机制可能与该病原体相互作用，但von Willebrand因子（VWF）不仅是内皮细胞激活的标志物，还可能成为CM的潜在调节因子。此外，近年来的研究首次揭示了抗PF4/P自身抗体在儿童CM中的关键作用。这些抗体可能通过结合PF4-多阴离子复合物激活血小板和免疫细胞，从而加剧微血管血栓形成。抗PF4/P IgG水平与死亡率和血小板减少症的关联，提示其可能作为预后标志物。未来，有必要进一步探索其生成机制以及作为治疗靶点的可行性。

### 3. 血小板在CM中的作用

血小板在CM的发病机制中扮演着复杂的角色，既可能促进病理发展，也可能具有保护作用。血小板是体内最小的循环细胞，来源于巨核细胞，参与止血和免疫反应。在正常生理条件下，血小板会在血管损伤后粘附于暴露的内皮基底膜，防止出血并维持血流平衡。而在CM中，血小板作为iRBCs与内皮细胞之间的桥梁，促进其相互作用。此外，血小板诱导的iRBCs聚集进一步导致其从外周循环中滞留，加剧微血管阻塞。

研究表明，血小板与iRBCs的相互作用是疟原虫在红细胞内被清除的关键环节。在自然感染的疟疾患者中，血小板被观察到直接结合于红细胞内的疟原虫，表现出更高的清除效率，尤其是在*P. vivax*感染的成熟阶段。血小板对iRBCs的偏好性表明，其与红细胞的结合可能具有高度特异性。调控这一相互作用的关键成分包括血小板表面的CD36、红细胞上的Duffy抗原（Fy）以及PF4。当血小板与iRBCs接触时，会释放PF4，从而直接促进疟原虫的清除。这种PF4的功能依赖于其与Fy的相互作用，而基因上Fy表达的缺失会阻碍PF4与iRBCs的结合，进而影响血小板对疟原虫的清除能力。Duffy阴性个体由于缺乏Fy表达，可能在疟疾感染期间经历较低的血小板介导保护。

### 4. 血小板来源的TGF-β1在CM中的作用

血小板来源的TGF-β1在CM的发病机制中具有双重作用。一方面，它可能促进病理发展，另一方面也可能在一定程度上起到保护作用。TGF-β1是一种多功能细胞因子，属于33种结构相关的细胞外蛋白超家族，参与细胞生长、分化、免疫调节和肿瘤调控。在恶性疟原虫感染期间，iRBCs表面的PfEMP1与血小板表面的CD36相互作用，触发血小板激活并释放多种炎症因子。这一过程导致血小板释放储存的α颗粒、致密颗粒和溶酶体内容物，其中α颗粒是TGF-β1的主要来源。

在CM患者中，血小板表现出对内皮细胞的更强附着性，特别是在血脑屏障区域。这种附着性增强了血小板与内皮细胞的相互作用，进而导致TGF-β1的显著释放。血小板来源的TGF-β1会诱导内皮细胞凋亡，导致微血管病变，并可能通过破坏血脑屏障的完整性，引发脑水肿和炎症。这一发现挑战了传统观点，即TGF-β1在疟疾中具有抗炎作用。相反，Wassmer等人提出，血小板来源的TGF-β1可能与TNF协同作用，引发CM的微血管病变。

此外，Hanisch等人观察到，随着恶性疟原虫感染的加重，TGF-β1浓度呈下降趋势。在CM中，TGF-β1浓度与血小板计数呈正相关，与IFN-γ、IL-6和IL-10水平呈负相关，并与RANTES浓度呈正相关，这些因素与疾病严重程度和死亡率相关。血小板减少症可能通过降低TGF-β1表达并上调与CM严重程度相关的细胞因子，从而介导CM的加重。

在CM患者中，TGF-β1的释放量显著增加，且其浓度在系统循环与局部组织之间存在明显差异。TGF-β1水平在动物和人体组织以及外周循环中的降低与CM的严重程度相关。主要的调控机制涉及血小板与iRBCs和脑内皮细胞的接触，导致局部TGF-β1的增加。这种增加可能对脑内皮细胞造成损伤，进而引发微血管释放TGF-β1、内皮细胞凋亡、通透性改变、脑水肿和出血等病理变化。

识别局部致病性TGF-β1的来源对于理解其在CM中的作用至关重要。需要分别研究血小板来源和T细胞/巨噬细胞来源的TGF-β1，因为它们在CM病理中扮演不同的角色。针对血小板来源的TGF-β1进行干预可以有效降低其在血液中的水平，而不影响其在CM发展中的保护作用。此外，在CM的早期阶段干预TGF-β1功能可能更为关键，因为其可显著降低外周循环中的TGF-β1水平，从而减少脑免疫病理损伤。目前的研究揭示了TGF-β1在疟疾中的双重作用，为理解CM的发病机制提供了新的视角。

### 5. 脑靶向治疗的前景

目前，关于血小板与疟原虫相互作用的机制仍知之甚少。然而，已有大量证据表明，血小板在疟疾及其他感染性疾病的发生和发展中起着重要作用。因此，针对血小板与疟原虫的相互作用可能成为一种有前景的治疗策略。研究表明，血小板可能作为CM治疗的药物靶点，而一些药物如普罗维他胺（provitamin pantothenine），一种具有抗血小板活性的低分子量巯基化合物，已被证明可减少血小板反应性和内皮细胞激活，从而预防CM的发生。然而，这种保护作用可能与宿主对感染的免疫反应受损有关，特别是外周循环中血小板数量的减少和血脑屏障完整性的维持。

为了克服这些挑战，需要开发一种针对血小板来源的TGF-β1的干预策略。近年来的研究发现，外泌体（exosomes）作为一种天然的药物递送系统，已被广泛用于脑靶向治疗。通过表面修饰，外泌体可以增强其对脑组织的靶向能力。例如，一些研究将抗TGF-β1抗体装载到外泌体中，并通过表面修饰增强其对脑组织的靶向性，从而为CM的治疗提供了新的思路。

### 6. 外泌体在脑靶向治疗中的应用

血脑屏障的存在限制了大多数药物进入大脑的能力，这影响了对神经系统疾病的有效治疗。然而，外泌体因其独特的结构和功能，被广泛用于脑靶向药物递送。外泌体具有纳米级大小，能够有效穿透血脑屏障；作为内源性产物，它们显著降低了毒性和免疫原性；外泌体介导的药物递送可以绕过P-糖蛋白药物泵系统，减少药物耐受性；此外，外泌体在多种领域中得到了应用，特别是在中枢神经系统疾病的治疗中最为广泛。

在之前的实验中，我们发现由疟疾感染红细胞衍生的外泌体（EVs）可以减轻*Plasmodium berghei* ANKA感染小鼠的CM症状。其保护作用是通过免疫途径和脑靶向实现的。此外，我们还通过蛋白质组学技术发现，这些外泌体中含有多种疟疾特异性蛋白，表明它们在寄生虫与宿主之间的通讯中起着重要作用。这些数据为疟疾生物学研究提供了有价值的见解。

此外，有报道指出，基于外泌体的脑靶向治疗是治疗与脑相关的疾病的一种非常有前景的临床方法。因此，将疟疾感染宿主的外周血外泌体作为脑靶向载体，无疑符合CM临床治疗的需求。通过工程化外泌体的脑靶向效应，可以实现对脑内TGF-β1功能的抑制，从而达到治疗和预防CM的目的。

在实验中，我们尝试将抗TGF- β1抗体装载到外泌体中，并通过超声方法进行封装，以增强其对脑组织的靶向能力。这些外泌体在CM小鼠模型中显示出显著的治疗效果，如降低死亡率等。目前，这些实验结果仍在进一步验证中。未来，随着外泌体装载技术的成熟，实现对中枢神经系统疾病的有效治疗将有望突破技术瓶颈。

外泌体作为细胞外囊泡，在细胞自由疗法中展现出巨大潜力。它们具有抗冻和冻融耐受性，能够高效穿透生物膜，免疫排斥反应较低，并且具有穿过血脑屏障的能力。与活细胞不同，外泌体具有双层脂质结构，即使经过多次修饰，仍能维持其生物活性，表现出高度的适应性。外泌体递送技术已在多个领域得到应用，其中在中枢神经系统疾病中的应用最为广泛。

综上所述，针对血小板来源的TGF-β1进行干预，并结合脑靶向药物递送策略，可能是未来治疗CM的有效途径。外泌体作为一种天然的药物载体，为实现这一目标提供了可行的平台。通过进一步研究和优化，外泌体有望成为治疗脑疟疾的新工具，为全球疟疾防控和治疗带来新的希望。