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编号:10283292
复方萘酚喹对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响
http://www.100md.com 《广州中医药大学学报》 2000年第1期
     作者:袁捷 陈沛泉 杜巧云 李国桥 陈林 雷娓娓 杨冬娣

    单位:袁捷 陈沛泉 杜巧云 李国桥 陈林(广州中医药大学热带医学研究所,广州 510405);雷娓娓 杨冬娣(广州中医药大学电镜室,广州 510405)

    关键词:@复方萘酚喹/药理学;萘酚类/药理学;青蒿素/类似物和衍生物;青蒿素/药理学;甲氧苄啶/药理学;疟疾,恶性/药物疗法;疟原虫,伯氏/药物作用;疟原虫,伯氏/超微结构

    广州中医药大学学报000112摘要:为观察复方萘酚喹及其各单药(磷酸萘酚哇、双氢青蒿素、甲氧苄啶)对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响,将感染伯氏疟原虫ANKA株的小鼠分别以复方萘酚喹260mg.kg-1.d-1×1d(内含磷酸萘酚喹149mg、双氢青蒿素37mg、甲氧苄啶74mg),磷酸萘酚喹149mg.kg-1.d-1×1d,双氢青蒿素180mg.kg-1.d-1×1d和甲氧苄啶1152mg.kg-1.d-1×1d灌胃给药。给药后1、2、4、8、12和24h,采血作标本,经包埋,切片,染色后,用电镜镜检。结果:复方萘酚喹于给药2h后多数晚期滋养体出现质膜肿胀、破裂,有的呈空腔状;食物泡膜肿胀;线粒体膜肿胀、分层、剥离;色素颗粒变形。给药4h后进一步加剧。8h后小部分晚期滋养体结构已经融化崩解,内容物结构模糊。12h后绝大多数晚期滋养体结构已完全破坏或消失。结论:复方萘酚喹对伯氏疟原虫红内期超微结构的影响较其组分中各单药起效更快、力度更强和作用相对彻底。
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    中图分类号:R382.3+1 文献标识码:A

    文章编号:1007-3213(2000)01-0046-05

    Effect of Compound Naphthoquine on the Ultrastructure of Plasmodium berghei ANKA Strain in Erythrocytic Stage

    YUAN Jie,CHEN Peiquan,DU Qiaoyun,LI Guoqiao,CHEN Lin

    (Tropical Medicine Institute,Guangzhou University of TCM,Guangzou 510405,China)

    LEI Weiwei,YANG Dongdi
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    (Laboratory of Electron Microscope,Guangzhou University of TCM,Guanzhou 510405,China)

    Abstract:Objective:To observe the effect of compound naphthoquine on the ultrastructure of erythrocytic stage of plasmodlum berghei ANKA strain and compare with naphthoquine phosphate,dihydroartemisinin and trimethoprim.Methods:NIH mice were infected with plasmodium berghei ANKA strain and administered ig with compound naphthoquine,dihydroartemisinin,trimethoprim and naphthoquine phosphate respectively.Blood samples were collected at 1st,2nd,4th,8th,12th and 24th hour after drug administration,and the ultra-thin sections were mounted,stanined and examined under electron microscope.Results:The effect of compound naphthoquine on the ultrastructure of erythrocytic stage of P.berghei ANKA strain demonstrated that there is a potent and rapid lethal action on the late trophozoites of erythrocytic forms by interfering the physiological function of membranous phase system.After 2h medication,most of late trophozoites showed progressive morphological changes such as swelling,breaking and vacuolated,the interspace appeared with fusion of food vacuoles,the mitochondrial membranes swollen,separated and stripped and the malaria pigments deformed.After 4h exposure to compound naphthoquine,the degenerated parasites increased.After 12h medication,the structure of most of late trophozoites was destroyed.Conclusion:The effect of compound naphthoquine on the ultrastructure of erythrocytic stage of plasmodium berghei ANKA strain is more prompt and stronger than other relevant drugs.
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    Key words:@COMPOUND NAPHTHOQUINE /pharmacology;NAPHTHOLS/pharmacology;ARTEMISISNIN/analogs;ARTEMISIN/pharmacology;

    TRIMETHOPRIM/pharmacology;MALARIA,FALCIPARUM/drug ther.;PLASMODIUM BERGHEI/drug eff.;PLASMODIUM BERGHEI/ultrastruct.

    由于恶性疟多重抗药性虫株的迅速蔓延,导致一种抗疟新药问世不久往往因为虫株对其产生的直接抗性(生理适应、基因突变)或交叉抗性而影响此新药的使用范围和寿命,如氯喹、哌喹在海南和云南疟疾流行地区广泛使用5~10年后就产生了不同程度的抗性。为了避免或延缓这种情况的发生,使用抗疟药复方可能是最好的选择之一。1997年我们基于抗疟药药代的长、短半衰期相配合并辅之以增效剂的原理研制成功的复方萘酚喹,在实践中证明其达到了增强疗效、降低毒性、减少用量的目的。
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    为进一步研究复方萘酚喹的作用较其组分中各单药(磷酸萘酚喹、双氢青蒿素和甲氧苄啶)为优的作用机理,我们进行了复方萘酚喹和各单药对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构作用的比较观察。

    1 材料与方法

    1.1 药物 磷酸萘酚喹干粉,批号950405,上海第六制药厂生产。双氢青蒿素干粉,批号960628,北京第六制药厂生产。甲氧苄啶干粉,批号960601,上海大众制药厂生产。复方萘酚喹,批号970401,广州健桥医药研究所药剂研究室提供。

    1.2 虫株 伯氏疟原虫(Plasmodium berghei)ANKA株,1997年5月引自美国国立卫生研究院寄生虫研究室 (Laboratory of Parasitic Diseases,NIAID,National Institutes of Health,Bethesda,Maryland,USA)。
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    1.3 动物 NIH小鼠,体重(20±2)g,雌雄各半,由广州中医药大学实验动物中心提供。实验动物和条件合格证书:广东医动字第26-97026号和粤检证字97A009号。小鼠饲料为广州市实验动物中心统一配方的含有多种营养成份的饼干。小鼠饲养室温为(22±2)℃;相对湿度为(75±5)%;每日光照12h。

    1.4 方法 参照陈林等方法[1],每鼠腹腔接种伯氏疟原虫ANKA株1×107受染红细胞,3~4d后采尾血用吉氏染色检查,选取原虫感染率达到20%以上者备用。实验分为复方萘酚喹组、磷酸萘酚喹组、双氢青蒿素组、甲氧苄啶组和空白对照组。给药剂量参照各药对伯氏疟原虫ANKA株4d抑制性试验小鼠半数转阴量×4的剂量,即:(1)复方萘酚喹260mg.kg-1.d-1×1d(内含磷酸萘酚喹149mg、双氢青蒿素37mg和甲氧苄啶74mg);(2)磷酸萘酚喹149mg.kg-1.d-1×1d;(3)双氢青蒿素180mg.kg-1.d-1×1d;(4)甲氧苄啶1152mg.kg-1.d-1×1d。上述4药均1次灌胃给药,于给药后1、2、4、8、12和24h用摘眼球法采血。将3~4滴血滴于平底玻璃瓶内,待血液凝固立即加入3%戊二醛(Milloning磷酸缓冲液配制,pH7.25)2mL,5min后切成约1mm3小块,继续固定1h后用缓冲液浸洗3次,每次15min,然后移到1.5%锇酸中固定1h,丙酮逐级脱水。以上各步均在4℃条件下进行。脱水后用树脂包埋,然后置于恒温干燥箱内聚合(35℃、24h;45℃、24h;60℃、48h)。用LKB-V超薄切片机切片,醋酸铀及枸椽酸铅双染色。日本JEM-1200EX型透射电镜观察。
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    2 结果

    2.1 复方萘酚喹对伯氏疟原虫AKNA株红内期超微结构的影响 受染小鼠复方萘酚喹灌胃后24h内疟原虫晚期滋养体形态明显改变。给药后12h绝大多数晚期滋养体结构已完全破坏或消失,少数晚期滋养体内可见一些变形的色素颗粒。给药后24h已完全融合和崩解。

    给药后2h多数滋养体出现质膜肿胀、破裂,有的呈空腔状;食物泡膜肿胀;线粒体膜肿胀、分层、剥离;核膜肿胀;色素颗粒有所变形,由两端钝圆变为两端尖削,有些则呈颗粒状(图1-1、2)。

    给药后4h核膜肿胀明显;线粒体膜肿胀呈螺纹膜,食物泡消失,核糖体稀松,色素颗粒变形(图1-3)。

    给药后8h大部分晚期滋养体核膜剥离进一步加剧,食物泡膜肿胀、剥离成螺纹状,核糖体分布不匀(图1-4)。小部分晚期滋养体结构已经融化崩解,内容结构模糊。
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    给药后24h原虫多已崩解,留有自噬泡(图1-5)。

    2.2 磷酸萘酚喹对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响 和复方萘酚喹相似,药物明显作用于晚期滋养体,但其作用速度较慢,力度较轻。给药后24h原虫结构仍可明晰辨认;各细胞器受损程度不大。给药后12h和24h原虫结构仍可见到核、核膜、核糖体和线粒体等结构。膜系统(质膜、核膜和食物泡膜)虽有轻度肿胀,但仍完好;色素颗粒虽有所变形但仍清晰可辨,极少数原虫结构崩解,内容模糊。

    给药后1~2h质膜增厚但不分层;食物泡膜轻度肿胀分层,能见间隙;核糖体分布均匀;色素颗粒聚集成团略有变形(图1-6、7)。

    给药后4h质膜增厚,核膜仍是轻度肿胀,原虫体内出现螺纹膜;核糖分布不均匀;色素颗粒聚集成团,两端呈尖削状(图1-8、9)。

    给药后8h质膜、核膜、线粒体膜、食物泡膜均无明显变化;可见线粒体和聚集成团的色素颗粒,核糖体分布不匀(图1-10)。
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    2.3 甲氧苄啶对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响 甲氧苄啶系二氢叶酸还原酶抑制剂,对疟原虫作用比较迟缓且力度较弱,给药后4、8、12h除食物泡膜稍稍肿胀外其余形态均属正常(图1-11~13)。至给药后24h有的仅留下大小不等的自噬泡,有的仍可见核和疟色素的存在。

    2.4 双氢青蒿素对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响 双氢青蒿素对疟原虫晚期滋养体作用迅速而明显,破坏力度强。给药后1h作用已非常明显(图1-14、15)。给药后8h多数原虫内部结构已破坏殆尽,仅存多个自噬泡[2]。总之,双氢青蒿素主要作用于疟原虫的膜相结构,首先作用于食物泡膜、线粒体膜以及质膜,进而表现为线粒体肿胀,食物泡膜和质膜的外膜、内膜区间隙加宽或呈螺纹膜;其次为核膜肿胀和核内染色体物质的聚集。
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    图1 复方萘酚喹对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响

    FV:食物泡;N:细胞核;M:线粒体;P:疟色素;MB:多层膜小体;AP:自噬泡。

    1、2:复方萘酚喹给药后2h,食物泡膜、核膜肿胀(25000×)。3:复方萘酚喹给药后4h,核膜肿胀,线粒体膜肿胀呈螺纹膜(→)(25000×)。4:复方萘酚喹给药后8h,核膜剥离,食物泡膜呈螺纹膜(→)(25000×)。5:复方萘酚喹给药24h后,原虫崩解,留下自噬泡(25000×)。6、7:磷酸萘酚喹给药1h、2h,食物泡膜轻度肿胀,色素颗粒聚集成团,略变形,呈尖削状(25000×)。8~10:磷酸萘酚喹给药4h、8h后,原虫体内出现螺纹膜(→),色素颗粒聚成团,核糖体分布不均(25000×)。11~13:甲氧苄啶给药4h、8h、12h,除食物泡稍稍肿胀外(→),其余形态正常。14、15:双氢青蒿素给药后1h、2h,作用迅速,食物泡膜、线粒体膜、质膜肿胀,有的呈螺纹膜(→),核内染色质聚集(25000×)。16:正常疟原虫形态(25000×)
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    3 讨论

    同类而不同种的抗疟药物对伯氏疟原虫ANKA株的超微结构的影响并不一致。如同为4-氨基喹啉的氯喹、哌喹和氨酚喹导致疟原虫结构改变的速度、力度和形态特征并不一致。小鼠口服氯喹后主要表现为消化泡增大,矩形晶状体的疟色素团集,这是氯喹作用于虫体影响了疟原虫代谢血红蛋白所致,或是氯喹直接作用于色素和食物泡膜的改变[3]。小鼠口服哌喹后1h原虫滋养体食物泡膜肿胀,但色素颗粒仍为单个矩形晶体状,至给药后4h大部分原虫食物泡和线粒体肿胀并出现螺纹膜,食物泡内有圆球形的色素凝集[1]。而小鼠口服萘酚喹后疟原虫超微结构变化迟缓、力度轻微,给药后8h膜相系统无明显变化,仍可见线粒体和聚集成团的色素颗粒,表现异常的仅为核糖体分布不均。直至给药24h后大部分原虫仍可见到核、核膜、核糖体和线粒体等结构;膜相系统虽有轻度肿胀但仍完好,色素颗粒虽有所变形但仍清晰可辨;只有极少数原虫结构崩解,内容物模糊。不同类的抗疟药物对疟原虫超微结构的改变更不相同,如青蒿素对疟原虫作用主要是引起膜系结构的损伤。由于作用于食物泡膜从而阻断了摄取营养的途径,使原虫较快地发生氨基酸饥饿迅速形成自噬泡,并不断排出体外,致疟原虫损失大量胞浆直至死亡[4]。其次是作用于线粒体。Howells(1970)[5]报告鼠疟原虫线粒体含有细胞色素氧分酶。所以认为青蒿素类的抗疟作用主要是干扰了表膜—线粒体的功能。
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    至于抗疟药复方对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响少见报导。从理论上讲一般会综合各单药之长,从而兼具各单药作用的优势。如本实验的复方萘酚喹对伯氏疟原虫红内期超微结构的影响,表现了起效快(2h内即能充分发挥作用),力度强(对原虫膜相系统、色素颗粒、内质网等破坏性强),作用相对彻底(给药后8h大部分晚期滋养体各个细胞器已经破坏,小部分滋养结构已经崩解;给药后12h所见全部晚期滋养体结构均已融化)。这既反映了双氢青蒿素对疟原虫膜相结构的作用,又反映了萘酚喹使色素变形的特点。而甲氧苄啶作用较慢,在复方萘酚喹对疟原虫红内期超微结构的影响中尚不易显示其作用特点。

    作者简介:袁捷,男,1971年出生,博士生

    参考文献:

    [1]陈林,钱永乐,李泽琳,等.哌喹对伯氏疟原虫ANKA株红内期超微结构的影响[J].中国药理学报,1986,7:351
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    [2]Chen Peiquan,Yuan Jie,Chen Lin,et al.Effect of dihydroartemisinin on fine structure of erythrocytic stages of plasmodium berghei ANKA strain[J].Acta Pharmacol Sin,1999,20

    [3]Aikawa M.High-resolution autoradiography of malarial parasites treated with 3H chloroquine[J].Am J Pathol 1972,67:277

    [4]Ye Zuguang,Li Zelin,Li Guiqin,et al.Effects of qinhaosu and chloroquine on the ultrastructure of the erythrocytic stage of plasmodium falciparum in continuous culturation in vitro[J].J Trad Chin Med,1983,3:95

    [5]Howells R E,Peters W,Fullard J.The chemotherapy of rodent malaria,XIII fine structural changes observed in the erythrocytic stage of plasmodium berghei following exposure to primaguine and menoctone[J].Am Trop Med Parasitol,1970,64:203

    收稿日期:1999-11-09, http://www.100md.com