《Emerging Microbes & Infections》：Tropism of Plasmodium malariae for young red blood cells and the bone marrow
编辑推荐：
全球第三大常见人类疟疾虫种三日疟原虫（Plasmodium malariae）的基础生物学特征，包括其建立慢性低密度感染并引发消耗性三日热（quartan fevers）的能力基础，仍缺乏充分表征，阻碍了防控工作。研究人员将三日疟原虫（P. malariae）
全球第三大常见人类疟疾虫种三日疟原虫（Plasmodium malariae）的基础生物学特征，包括其建立慢性低密度感染并引发消耗性三日热（quartan fevers）的能力基础，仍缺乏充分表征，阻碍了防控工作。研究人员将三日疟原虫（P. malariae）临床分离株的离体（ex-vivo）流式细胞术分析与新近开发的人源化小鼠模型感染研究相结合。研究人员证实，与恶性疟原虫（P. falciparum）相比，P. malariae 对未成熟红细胞的趋向性高出五倍，这一发现挑战了近一个世纪的旧范式；并首次提供证据表明该寄生虫能够归巢至宿主骨髓（bone marrow, BM）并感染其中的宿主细胞。这些结果共同揭示了这一神秘且被忽视的人类疟疾寄生虫的关键生命周期特征。
研究背景方面，三日疟原虫（Plasmodium malariae）是全球分布的人类疟疾虫种之一，但世界卫生组织未发布其虫种别负担估计，因其临床表现轻、显微镜难以识别低密度感染，且在恶性疟原虫（P. falciparum）高流行区常被低估。P. malariae 无肝期休眠子（hypnozoites），却可无症状长期持留数十年并导致迟发疟疾；其三日热对应 72 小时红细胞内周期，而其他人类疟原虫多为 48 小时。长期范式认为 P. malariae 偏好成熟甚至衰老红细胞，但样本处理延迟可使网织红细胞（reticulocytes，CD71+ 未成熟红细胞）成熟为正常红细胞（normocytes），且循环网织红细胞比例低，使显微镜观察偏倚。由于 P. malariae 不能连续体外培养、无实验动物模型，其低密度感染倾向与生命周期特征研究受限，因此亟需重新评估其红细胞趋向性并探索骨髓（bone marrow, BM）作为感染生态位的可能。
主要关键技术方法方面，研究人员在加蓬 Moyen-Ogooué 省开展横断面家庭监测获得 P. malariae 单感染临床分离株，在巴西西北部获得 P. vivax 单感染冻存样本；采用物种特异性定量逆转录 PCR（qRT-PCR）鉴定虫种；用 Hoechst 33342 染寄生虫 DNA，联合 CD45、CD71、CD235a 抗体进行流式细胞术与成像流式细胞术（ImageStream）分析感染红细胞成熟度；构建人免疫系统人红细胞（Human Immune System Human Erythrocyte, HIS-HEry）小鼠，植入人脐带血 CD34+ 造血干祖细胞以支撑人红细胞发育，经网织红细胞（reticulocytes）与骨髓（bone marrow, BM）采样分析归巢与感染；并以 18S rRNA 靶标 qPCR 定量外周血与骨髓（bone marrow, BM）寄生虫负荷，辅以网织红细胞成熟动力学数学模型校正周期长度偏倚。
研究结果部分，小标题 P. malariae preferentially infects reticulocytes in human blood 中，研究人员对加蓬 P. malariae（n=4）、P. falciparum（n=10）、巴西 P. vivax（n=3）单感染样本做流式分析，以 CD45-CD71+ Hoechst+ 代表感染网织红细胞（reticulocytes）、CD45-CD71- Hoechst+ 代表感染成熟红细胞。结果显示 P. malariae 的 CD71+/CD71- 感染比值约为 P. falciparum 的五倍（27.7±5.81 对 4.34±4.03），仅低于 P. vivax（93.5±51.1）约三倍；成像流式确认年轻与老旧网织红细胞（reticulocytes）及成熟红细胞均可被感染。经网织红细胞成熟模型校正 3 天对 2 天周期差异后，P. malariae 与 P. vivax 的内在网织红细胞偏好差距小于未校正比值。
小标题 Presence of both young and late P. malariae blood stages in reticulocytes suggest early infections of reticulocytes in human P. malariae infections 中，吉姆萨涂片显示 P. malariae 患者血中有环状体、滋养体、裂殖体与前配子体，以滋养体为主；Hoechst 强度分析显示 CD71+ 网织红细胞（reticulocytes）内也可出现高 Hoechst 的晚期寄生虫，而 P. falciparum 多仅为早期阶段。因网织红细胞（reticulocytes）出骨髓（bone marrow, BM）后 1–2 天丢失 CD71，而 P. malariae 周期为 3 天，该现象提示感染可能始于骨髓（bone marrow, BM）或寄生虫延缓了网织红细胞成熟。
小标题 P. malariae can home to and infect BM CD71+ cells in a humanized HIS-HEry mouse model 中，研究人员将两株 P. malariae 分离株接种 HIS-HEry 小鼠（n=9），第 9 天取外周血与骨髓（bone marrow, BM）。qRT-PCR 检测 9 只小鼠骨髓（bone marrow, BM）均为阳性、8 只外周血阳性；每 105 人 CD235a+ 细胞中骨髓（bone marrow, BM）寄生虫 18S rRNA 拷贝数均值 196.06±181.52，高于外周血 37.01±79.02。成像流式见骨髓（bone marrow, BM）中 CD235a+CD71+DAPI+ 感染网织红细胞（reticulocytes）及 CD235a+CD71+ 有核成红细胞；分选后两群细胞均含 P. malariae 18S rRNA，证实 P. malariae 可归巢并感染骨髓（bone marrow, BM）未成熟红细胞。
讨论部分总结中，研究人员指出旧范式将 P. malariae 视为成熟/老红细胞偏好虫种，本研究以离体（ex-vivo）与 HIS-HEry 小鼠证明其主要感染 CD71+ 网织红细胞（reticulocytes），并把骨髓（bone marrow, BM）确立为感染生态位。P. malariae 基因组具 PvRBP2a、PvRBP2b 同源蛋白，可能像 P. vivax 那样利用 CD98、CD71 受体靶向年轻红细胞。骨髓（bone marrow, BM）生态位可解释其未经治疗单感染密度常不超约 6000/μL、与循环网织红细胞（reticulocytes）数量相当；也可解释抗疟药失败与寄生虫持留，因骨髓（bone marrow, BM）可能成为药物渗透受限的庇护所。未见骨髓（bone marrow, BM）配子体并不排除后期有性分化。
研究结论部分翻译为：该研究重新定义了三日疟原虫（P. malariae）的宿主细胞趋向性，确认骨髓（bone marrow, BM）可作为维持感染的潜在庇护所；研究人员建立了 HIS-HEry 小鼠实验模型以研究该病原体生物学。这些发现重塑了对这一神秘人类疟疾虫种的理解，并有助于开发旨在彻底消除疟疾的改进诊断与疗法。
