感染时间点对疟原虫肝期发育的影响：未治疗与药物治疗宿主的差异研究

这篇研究通过控制蚊媒和寄生虫的昼夜节律，系统评估了小鼠宿主活动期（夜间）与静息期（白天）感染疟原虫（Plasmodium berghei）时肝期寄生虫负荷的差异，并探究抗疟药乙胺嘧啶（pyrimethamine）的干预效果。结果表明宿主昼夜节律对寄生虫肝期定植无显著影响，而药物处理可显著降低寄生虫负荷。研究为理解疟疾传播中宿主-寄生虫-媒介的节律互作提供了新视角，对优化防控策略（如季节性预防用药SMC）具有启示意义。

背景

昼夜节律（circadian clocks）是生物体适应环境日变化的重要机制，其通过调控宿主免疫、代谢等过程影响病原体感染。疟原虫（Plasmodium）作为典型的多宿主寄生虫，其传播效率可能受宿主、媒介和自身节律的共同调控。先前研究发现，按蚊（Anopheles）在活动期（夜间）对疟原虫感染的易感性更低，但哺乳动物宿主的昼夜节律如何影响肝期寄生虫定植尚不明确。本研究利用伯氏疟原虫（P. berghei）-斯氏按蚊（An. stephensi）-小鼠模型，通过独立操控宿主与媒介的光周期，首次系统评估了宿主感染时间点（Time-of-infection, ToI）对肝期寄生虫负荷的影响，并纳入抗疟药乙胺嘧啶（pyrimethamine）的干预效应。

方法

实验设计采用交叉光周期策略：将小鼠分为活动期（ZT_host18，夜间）和静息期（ZT_host6，白天）感染组，而蚊媒和寄生虫均标准化在夜间（ZT_mosq/para18）进行感染。通过定量PCR（qPCR）检测肝组织寄生虫18S rRNA表达量（以小鼠β-actin为内参），并校正蚊媒接种的孢子体（sporozoite）负荷。三组实验分别测试了不同剂量乙胺嘧啶（0-5 mg/kg）的干预效果，重点关注宿主ToI与药物处理的交互作用。

结果

1. 寄生虫负荷：在未治疗宿主中，活动期感染组的肝期寄生虫负荷比静息期低3.2倍（实验1），但实验2和3分别显示相反或微弱差异（1.5倍升高或1.9倍降低），且统计置信度低（AICc权重<0.5），表明ToI效应缺乏生物学显著性。

2. 药物效应：乙胺嘧啶显著降低肝期负荷（最高达63.3倍），但无剂量依赖性（1-5 mg/kg效果相似），且ToI与药物无协同作用。

3. 传播动态：孢子体接种量在部分实验中存在组间差异（如实验1活动期减少2.5倍），但经校正后仍不影响肝期负荷的ToI结论。

讨论

与预期相反，宿主昼夜节律未显著调控肝期疟原虫的定植成功率。这一发现可能源于：

• 免疫与营养的拮抗效应：静息期感染虽可能减少免疫清除，但伴随的禁食状态可能限制寄生虫复制，导致净效应抵消。

• 寄生虫的适应性策略：疟原虫或通过修饰宿主肝细胞（如纳虫泡形成）规避节律性免疫攻击，并高效获取营养支持非同步化复制（asynchronous replication）。

• 模型局限性：高剂量孢子体接种可能掩盖微弱节律效应，且P. berghei的IDC（红细胞内发育周期）本身对宿主节律不敏感。

结论

研究首次证实宿主昼夜节律对疟原虫肝期发育的调控作用有限，提示媒介节律（如叮咬时间偏移）和寄生虫内在节律可能是影响传播效率的关键因素。这一发现为疟疾防控提供新思路：针对媒介行为的干预（如改良蚊帐使用时段）可能比关注宿主感染时间更具公共卫生价值。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持的推测或结论）