青蒿琥酯抗血吸虫病作用研究*

董可为 陆绍红

(浙江省医学科学院寄生虫病研究所， 杭州 310013)

血吸虫病Schistosomiasis是一种流行于热带和亚热带地区的人畜共患寄生虫病，严重危害人类的健康和阻碍社会经济发展。寄生人体的血吸虫主要有曼氏血吸虫Schistosomamansoni、日本血吸虫S.japonicum、埃及血吸虫S.haematobium、间插血吸虫S.intercalatum和湄公血吸虫S.mekongi，以前3种流行最为广泛，曼氏血吸虫和日本血吸虫感染常伴随肝脏的纤维化，埃及血吸虫感染会引起输尿管和膀胱的纤维化或钙化(Keiseretal., 2007; Gryseels, 2012)。目前，血吸虫病仍是仅次于疟疾的第二大寄生虫病，全球血吸虫病的传播已经有77个国家有文献记载，每年逾2.3亿人需要获得血吸虫病治疗，血吸虫病防治任务依然艰巨(WHO，2012)。药物治疗控制传染源，是血吸虫病防治的重要策略之一，吡喹酮(Praziquantel，PZQ)的问世，是抗血吸虫病药物发展史上的重要里程碑，PZQ可以杀灭不同种寄生人体的血吸虫，治疗血吸虫病简单有效，价格相对低廉，是WHO推荐的一线药物，在疫区得到广泛应用，但PZQ仅对成虫有效，没有预防效果，由于人体内可能同时存在除成虫以外不同发育阶段的虫体，所以其治愈率较低(Sayedetal., 2008)。在重度感染的流行区，患者反复接触疫水感染，导致PZQ药物的重复用药。长期大量的依赖性用药，和单一的化学治疗方法，使PZQ敏感性降低，目前已经有耐药株出现的报道，因此抗血吸虫病新药和化合物的研究应用具有非常重要的意义(Ismailetal., 1999; Xiaoetal., 2011; Portelaetal., 2012)。

青蒿素(Artemisinin)类药物因其安全、高效的特点，广泛用于热带和亚热带地区疟疾的治疗，研究发现其对多种血吸虫也有杀灭能力，特别是童虫阶段虫体对其高度敏感，因此具有较好的预防血吸虫病的效果。青蒿素类药物作为PZQ治疗血吸虫病的替代药物而被广泛研究(Xiao, 2005; Jiraungkoorskuletal., 2006)。青蒿素衍生物常见有两种：青蒿琥酯(Artesunate，ATS)和蒿甲醚(Artemether，ATM)，其中ATS因易溶于水、副作用较小，具有广阔的应用前景 (Keiseretal., 2007)。本文对ATS抗血吸虫病的研究进行综述。

1 体外药效实验

1.1 抗日本血吸虫

发育阶段的日本血吸虫随着体外药物作用时间的延长，ATS杀灭效果逐渐增强。尾蚴在10×10-3mol/L浓度ATS溶液中，2、5、10和20 min尾蚴死亡率分别为7.0%、80.9%、94.4%和100%，同时，还发现尾蚴在接触ATS溶液后，即刻产生短暂收缩，随后运动减弱，头尾逐渐拉伸，由“逗点”变成“直线”形状，毛蚴也出现类似现象，茹炜炜(2006)认为ATS具有“麻痹”致死作用。与ATS不同的是尾蚴暴露于1×10-5mol/L 的PZQ时，则立刻停止游动，出现强直收缩，肌肉收缩不协调导致断尾发生(李洪军等，2011)，PZQ对尾蚴的这种作用被认为是依赖Ca2+的过程，PZQ使虫体表面的浆膜对Ca2+通透性发生改变，大量的Ca2+快速流动，促使虫体剧烈收缩。

1.2 抗曼氏血吸虫

曼氏血吸虫体外培养给药时，不同剂量的ATS能显著缩短成虫的生存时间。当给药浓度为40 mg/L时，雌虫和雄虫存活时间仅为3 d，剂量降至5 mg/L时，雌虫生存时间明显比雄虫缩短，此外，不同的ATS浓度和作用时间，都能不同程度地降低体外雌雄合抱体的生存时间和产卵量，其中对产卵量的影响更早一些。当ATS含量为 40 mg/L时，第1 d产卵量明显下降，第2 d产卵率即为0，给药浓度为5 mg/L时，第3 d产卵量才明显降低，研究还发现40 mg/L浓度时，在第2 d就可以发现虫体表面的损伤(Mitsuietal., 2009)。

1.3 抗湄公血吸虫

ATS(40 mg/L)和PZQ(80 mg/L)作用于湄公血吸虫成虫时，给药孵育3 h后，PZQ组有30%虫体正常活动，70%虫体部分活动，而ATS组100%虫体部分活动；24 h后ATS组100%活动度为0，即虫体全部死亡，而PZQ组仅有 30%虫体死亡；实验还发现ATS组的虫体都不同程度的出现表皮损伤，主要表现为严重的水肿、糜烂和坏死，虫体的损伤随着体外药物作用时间的延长而加重，作用时间为3～6 h时，体表仅有少量的空泡形成，12 h后空泡的数量急剧增加，到24 h以后，虫体严重水肿并伴随有坏死和崩解，和PZQ组对比发现，ATS对成虫表皮的损伤更严重(Jiraungkoorskuletal., 2006)。

2 动物药效试验

2.1 抗日本血吸虫

杜海林等(2009)研究发现，ATS给药组虫体卵巢实质以未成熟的卵原细胞和卵母细胞为主，成熟的卵细胞很少，能显著降低雌虫的产卵量，ATS作用于配子发育期的虫体，可以抑制卵巢的发育，减少虫卵产率，减轻肝损伤(杜海林等， 2009)。ATS作用于18 d童虫，可以降低童虫的DNA和蛋白质含量，同时下调童虫利用核苷的能力；作用于21 d虫体，雌虫卵巢的发育和成熟受到抑制；作用于33 d虫体，能引起虫体体表明显的变化 (linetal., 2010)。ATS能够有效杀灭童虫，阻止或减少虫卵的产生，使宿主免受抗原抗体复合物的作用，从而防止急性血吸虫病的发生(吴玲娟等，1997; 李思温等，2005)。

ATS对小鼠体内不同阶段的日本血吸虫均有杀灭作用，对第7天童虫效果最佳，研究显示，ATS对刚进入皮肤内的尾蚴没有明显的杀灭作用，可能是受体表糖萼的保护，随着虫体的发育，体表的糖萼变薄消失，对ATS逐渐敏感，国内推荐抗日本血吸虫的方法为感染后第7 d开始给药，间隔7 d，连给4或5次(李思温等，2005； 茹炜炜等，2006)。当ATS剂量为300 mg/kg时，对日本血吸虫感染的小鼠能够产生显著的治疗效果，减虫率为100%(陈雪松，2007)。Li等(2011)报道，二氢青蒿琥酯与ATS和ATM杀灭日本血吸虫的作用相似，3种药物均对日本血吸虫7 d童虫和35 d成虫有效，各组减虫率和减雌率之间并无差异；实验还发现3种药物对童虫的减虫率要高于成虫的减虫率(79.5%～86% vs 73.8%～75.8%)，然而对童虫的减雌率却低于成虫的减雌率(79.4%～86.7% vs 88.7%～93.1%)，推测这种现象与青蒿素类药物作用于不同阶段虫体的作用机制有关。

实验观察ATS早期治疗兔血吸虫病，感染后第7 d服用ATS 20 mg/kg，每周1次，连续4周，减虫率和减雌率分别为94.32%和96.14%；感染后第35 d顿服PZQ 40 mg/kg，减虫率和减雌率分别为71.67%和80.75%；当ATS 和PZQ联合使用时，减虫率可高达97.88%(张燕萍等，2003)。吴玲娟等(1997a)发现联合应用ATS和PZQ防治日本血吸虫病时，若联合用药不当，可以产生药物拮抗，其原因可能是两种药物作用位点一致或是两种药物的药代过程相互有干扰。

2.2 抗曼氏血吸虫

动物体内药效实验显示，ATS 对血吸虫雌虫的杀灭能力比雄虫更强,不仅能延迟或阻碍虫体的性成熟，而且可以显著减少虫体的产卵量，有抗生殖作用，能够干扰雌虫的成熟产卵，减轻虫卵对肝脏形成肉芽肿的损害。ATS能够有效降低产卵率并减少小鼠肝脏肉芽肿的形成，当剂量为100 mg/kg时，肉芽肿的面积相对减少36.9%，服用剂量超过300 mg/kg时，肝脏病理切片未能查见肉芽肿(严晓岚等，2005)。除了能降低曼氏血吸虫产卵量外，ATS抗卵作用致使异常卵的产出，在童虫期给药(浓度为100 mg/kg)的成虫所产的虫卵，侧棘受损、结构不清、内容物溢出(陆绍红等，2004)。

当ATS治疗剂量为150和300 mg/kg时，从感染后第7 d起，每隔2周喂服1次，一共3次给药，ATS的治疗效果为67%～77%，而感染后46 d的成虫，在不同剂量和用药方案下，ATS杀灭效果仅为21%～33%，表明ATS对曼氏血吸虫的童虫更加有效(Utzingeretal., 2002)。预防小鼠曼氏血吸虫病时发现，ATS的最佳预防剂量为300 mg/kg，14、21 d童虫对ATS最为敏感；小鼠感染后14 d服用，每周1次，连续4周，减虫率为99%；感染后14或21 d每2周口服1次，连续4周，减虫率分别为97%和96%，提示在感染后14或21 d服用ATS 300 mg/kg，可以有效的预防曼氏血吸虫病(陆绍红等，2005)。

3 临床药效

3.1 抗日本血吸虫

ATS已现场应用于预防日本血吸虫病。刘虹云等(1999)发现在血吸虫病感染季节，长期口服ATS预防效果良好，口服6 mg/kg，间隔15 d，连续12次，15 d后加服1次，预防保护率为100%(刘虹云等，1999)。短期接触疫水的青壮年，应用ATS 6 mg/kg预防日本血吸虫，7、14、15 d各服1次，保护率为89.18%，服药前后没有发现网织红细胞数量异常，肝肾功能正常，未见严重副反应(易志辉等，2000)。

观察现场应用ATS预防日本血吸虫病，人群接触疫水后7～10 d第1次口服ATS 6 mg/kg，15天重复给药1次，次日加服，预防抗洪抢险人员血吸虫感染的效果可以高达100%(蒋健等，2001)。当每周1次，连服8次时，预防效果为100%(吴玲娟等，1995)。接触疫水2周开始服药，间隔2周，共服4次，ATS的预防效果高于80%(徐明生等，1999)。张绍基等(2000)认为，在ATS预防日本血吸虫临床试验时，影响ATS临床效果的主要因素有4个：服药间隔，感染强度，药物配伍和末次加强。为确保ATS的预防效果，应首选7 d间隔服药方案，并在中止暴露后末次加强。有研究表明，ATS对日本血吸虫有较好的早期治疗和预防再感染的效果，服药剂量为6 mg/kg，每周服药1次，连续4周的方式效果更佳(李思温等，2005；华海涌等，2010)。由于PZQ不能有效杀灭日本血吸虫童虫，急性血吸虫病患者经PZQ治疗后有出现病情再燃，ATS和PZQ联合应用，能够显著降低急性血吸虫病的再燃率(汪少荣等，2007)。

3.2 抗曼氏血吸虫

与疟疾类似，非洲也是血吸虫流行的重灾区，非洲大多数地区都存在这两种寄生虫流行。依据WHO推荐，含有青蒿素类药物的ACT(Artemisinin-based Combination Therapy)方案仅用于抗疟治疗，以避免出现青蒿素类耐药，但因其同时具有杀灭血吸虫的作用，所以有学者希望优化ACT方案，通过一种给药方式同时治疗共流行区内的疟疾和血吸虫病，但ACT辅助的抗血吸虫能力有待进一步的评估(Keiseretal., 2007; Obonyoetal., 2010; Fortinetal., 2011)。苏丹地区一次小型研究中，ATS用作ACT治疗疟疾和曼氏血吸虫共感染病例，结果显示对曼氏血吸虫有100%的清除能力(Adametal., 2008)。然而在苏丹南部感染曼氏血吸虫病研究显示，与PZQ治疗相比，ACT清除效果不佳(58.6% vs 100%)(Mohamedetal., 2009)。

3.3 抗埃及血吸虫

Inyang-Etoh等(2004)在尼日利亚地区治疗埃及血吸虫病研究发现，6 mg/kg ATS间隔2周给药的治愈率为70.1%，耐受较好，仅有个别病例出现头疼、腹痛和发热，未见其他严重的副作用，但间隔2 周应用可能会产生较弱的药物依从性，应该探索更加有效的单剂疗法，或者综合性治疗方法，来降低耐药风险和延缓产生耐药时间。Boulanger等(2007)在塞内加尔治疗埃及血吸虫病的评价显示，含有4 mg/kg ATS的ACT治疗，对该地区学龄前儿童的埃及血吸虫病有很好的治疗效果，治疗28 d后总减虫率和平均减卵率分别为92.6%和94.5%。有研究发现ATS对成虫的杀灭效果不如PZQ理想，马里地区的6～15岁儿童感染埃及血吸虫病研究中， PZQ显示出更高效的杀灭能力 (Sissokoetal., 2009)。PZQ和ATS结合治疗埃及血吸虫病研究中，ATS和PZQ剂量分别为40 mg/kg和4 mg/kg口服，PZQ+安慰剂、ATS+安慰剂、PZQ+ATS的治疗有效率分别是72.7%、70.5%和88.6%，试验证实，组合型治疗方案要比单独的药物使用对埃及血吸虫病的治疗更加有效(Inyang-Etohetal., 2009)。ATS和PZQ因其能分别对虫体的发育阶段和成虫有良好的杀灭作用，联合使用时可以覆盖血吸虫的整个生命周期，从而获得高效的杀灭效果(Liuetal., 2012b)。

Liu等对PZQ和青蒿素类药物治疗和预防血吸虫病的效果做了系统的meta分析和评价。发现剂量为30～60 mg/kg的PZQ与安慰剂相比，抗血吸虫效果约为76%，多剂量的ATS间隔1～2周的保护效率为65%～97%，增加剂量和缩短间隔时间会产生更好的效果，与PZQ单独应用相比，PZQ和青蒿素类药物组合使用的效果为84%，而且和ATS联合应用会产生更好的保护效果，保护率为96%；从目前来看，PZQ治疗血吸虫病仍然具有很好的效果，加大剂量会增加杀虫效果，而且能够降低急性血吸虫病的发生，组合性治疗效果优于单一药物，对经常接触疫水的病人更加合适(Liuetal., 2011; Setoetal., 2011)。

4 作用机制

血吸虫病对人体最大的损害，是由于虫卵沉积在不同组织，不能及时排出而诱发的一系列免疫反应(如肉芽肿和纤维化)。血吸虫的生长和宿主的病理反应，依赖于抗原诱导的Th1和Th2免疫应答平衡，在小鼠体内，一旦血吸虫产卵，抗原反应将从中度的Th1应答向强烈的Th2为主的应答转变，Th2广泛激活，Th2细胞因子(IL-10、IL-13等)显著增高，肉芽肿逐渐形成(Wilsonetal., 2007; Xuetal., 2010)。与PZQ杀灭血吸虫成虫不同的是，ATS对血吸虫童虫有很好的杀灭作用，能够及时清除虫体，减少肉芽肿和纤维化的发生(Inyang-Etohetal., 2009)。动物研究还发现，ATS也具有抗肝纤维化作用，能明显降低脯氨酸含量，长期服用ATS，不会对肝脏的功能造成不良影响(李鹏华等，2008)。

ATS作为一种重要的青蒿素类药物，其抗血吸虫的确切机制仍不明确，但是已经有多种可能的作用机制逐渐被提出。

4.1 ATS引起虫体皮层受损

49 d龄的湄公血吸虫给药后第1 d，皮层产生灶状的病理损伤，腹吸盘周围和背部有明显脱皮，雄虫口吸盘出现小泡，第3 d所有的虫体损伤明显，严重的肿胀伴随着空泡的形成和破裂，从而使虫体的渗透平衡失调，严重影响营养物质的吸收和新陈代谢的正常进行，虫体表皮肿胀，周围有大量细胞黏附，参与免疫调节(Jiraungkoorskuletal., 2005)。ATS除了引起体表的组织形态学变化外，还能降低虫体对营养物质的摄取，从而抑制雌虫卵巢的发育，降低雌虫的产卵(Hai-linetal., 2010)。

4.2 ATS抑制多种酶活性

在日本血吸虫的能量代谢中，同时存在有糖酵解和有氧代谢体系，ATS对血吸虫童虫苹果酸脱氢酶(Malic dehydrogenase)、6-磷酸甘露糖酶(6-phosphate mannosidase)和酸性磷酸酶(acid phosphatase)3种同工酶活性有明显抑制作用，能够阻断三羧酸循环通路，影响细胞膜、溶酶体体系及细胞外液中糖蛋白的合成，下调早期虫体对红细胞的消化能力，导致虫体能量代谢障碍和消化能力下降，最终致使虫体死亡(吴玲娟等，1996；李朝晖和董兴齐，2009)。

硫氧环蛋白谷胱甘肽还原酶(TGR)，是曼氏血吸虫重要的含硒多功能抗氧化酶，TGR能够还原氧化性的谷胱甘肽和硫氧环蛋白，维持虫体内氧化还原平衡，保护虫体不受自由基的损害。在曼氏血吸虫抗氧化系统中，除TGR外，还有抗氧化酶，即过氧化物氧化还原酶，它能接受从谷胱甘肽和硫氧环蛋白传递来的电子，还原过氧化氢和其他有机过氧化物，减少对虫体的损伤(Sayedetal., 2008; 肖树华，2010)。血吸虫在宿主体内有氧的环境中，必须通过特有的解毒机制，来消除自身和宿主可能产生的活性氧的损害。青蒿素类药物能够诱导下调血吸虫的蛋白巯基含量，降低酶的活性，从而干扰血吸虫的抗氧化系统，增强对血吸虫的杀灭作用(翟自立和王振果，2003)。

4.3 ATS诱导产生自由基

研究发现青蒿素类药物对童虫的减虫效果要高于成虫，但是，童虫的减雌率却低于成虫的减雌率，这种现象可能与青蒿素类药物作用于不同阶段虫体的机制有关。成虫比童虫能够更有效的抗击氧自由基，所以对成虫杀伤能力较弱，造成成虫的减虫率较低，但是成熟的日本血吸虫雌虫需要吞食大量的红细胞获取营养才能产卵，雌虫体内会产生比雄虫更多的血红素和铁卟啉，青蒿素类药物与血红素和铁离子相互作用产生自由基和螯合物，损伤成虫，随着血红素的含量积累产生更强的杀虫效果，所以对成熟的雌虫清除率较高(李洪军等，2011)。

疟原虫和血吸虫是寄生虫的不同种类，但是它们有一个共同特征，就是以食血为生，血红素对很多生物的存活都有重要意义，虫体在人体血液系统生长繁殖的时候会吞噬和消化大量宿主的血红蛋白，含有亚铁血红素的蛋白降解之后，游离的亚铁血红素释放，会被内生电子还原成铁离子，与电子传递抗氧化过程中非常重要的原卟啉——Ⅸ螯合，将会产生对寄生虫毒性很强的活性氧，引起脂质、蛋白质和DNA氧化损伤(Portelaetal., 2012)。ATS和ATM以及它们的另一代谢产物二氢青蒿素，都具有抗血吸虫作用(Lietal., 2011)。有研究发现ATM和氯高铁血红素作用于血吸虫，发现当虫体暴露后运动能力下降，虫体表皮出现小泡，随后增多变大，导致最后虫体崩解；Mitsui等(2009)发现虫体暴露于ATM和氯高铁血红素所造成的损伤与单独使用ATS后的结果相似，推断ATS是被虫体内的血红素激活，从而诱导自由基和亲电子体产生并损伤虫体体皮和生殖器官，最终杀灭虫体。目前还没有体内体外实验应用第1代和第2代青蒿素类药物治疗线虫和绦虫病，青蒿素类药物杀灭嗜血寄生虫机制是否如前所述，有待进一步研究证实(Keiseretal., 2007)。

5 结语

血吸虫病严重影响人体健康，全球血吸虫病的防治工作任重道远。青蒿素类药物有很好的预防血吸虫病的作用，青蒿琥酯能有效杀灭血吸虫童虫，已经被列为常规的治疗血吸虫病的药物之一。青蒿素类药物如长期广泛用于疟疾和血吸虫病治疗，敏感性将会下降，有文献报道已经有青蒿琥酯治疗日本血吸虫的耐药性出现，但有学者对其实验方法的合理性和科学性产生质疑(Huaetal., 2010; Liuetal., 2012b)。本文通过青蒿琥酯体内和体外药效研究的回顾以及抗血吸虫病可能的作用机制探讨，但仍不能明确青蒿琥酯杀灭虫体效果的阶段性(杀灭童虫效果最佳)和抗血吸虫的分子机制。随着蛋白质组学和分子生物学等的发展应用，对青蒿琥酯抗血吸虫的蛋白质谱分析和相关分子生物学实验，或将使发现青蒿琥酯抗血吸虫确切机制成为可能。