Малярия продолжает оставаться серьезной проблемой для многих развивающихся стран, приводя к значительным человеческим жертвам, длительной инвалидности и экономическим потрясениям. По данным Всемирной организации здравоохранения, это заболевание ежегодно уносит жизни около 600 000 человек, причем наибольший ущерб понесен в регионах с низким и средним уровнем дохода, где доступ к своевременной диагностике и лечению остается ограниченным.

Plasmodium falciparum — самый опасный малярийный паразит, поражающий человека и способный вызывать тяжелую форму малярии, включая церебральную малярию, при которой инфицированные эритроциты закупоривают мелкие кровеносные сосуды в головном мозге.

Инфекция может быстро прогрессировать, приводя к коме, отеку мозга и смерти, если не начать лечение своевременно. Даже у выживших могут сохраняться когнитивные и двигательные нарушения, вызванные инфекцией.

Новое исследование посвящено метиленовому синему.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, исследователи из Медицинской школы им. Йонг Лу Лина Национального университета Сингапура (NUS Medicine) совместно с международными коллегами изучили, может ли метиленовый синий смягчить повреждение головного мозга при тяжелой форме малярии, а также может ли практический набор биомаркеров в крови помочь врачам выявлять церебральную малярию на ранних стадиях и отслеживать реакцию пациентов на лечение.

Доцент Бенуа Маллере, сотрудник кафедры микробиологии и иммунологии и программы трансляционных исследований в области иммунологии (TRP) медицинского факультета Национального университета Сингапура, сказал: «Церебральная малярия развивается быстро и приводит к тяжелым последствиям, но по-прежнему отсутствует практичный диагностический инструмент или целенаправленная терапия».

«Наши результаты показывают, что метиленовый синий способен обратить вспять многие молекулярные изменения в головном мозге, вызванные инфекцией, что обнадеживает, учитывая, что это уже недорогое и широко доступное вещество».

Методы исследования и основные результаты

В ходе исследования ученые вводили метиленовый синий внутривенно лабораторным моделям с Plasmodium coatneyi после появления тяжелых симптомов. P. coatneyi очень похож на P. falciparum, поскольку имеет чрезвычайно схожие симптомы, и широко используется в качестве заменителя в лабораторных и доклинических исследованиях.

Затем команда проанализировала, какие гены включались или выключались во время инфекции. Эти данные были использованы для выявления закономерностей в крови, которые достоверно указывали на наличие церебральной малярии.

Они обнаружили, что метиленовый синий способен восстановить многие аномальные генетические изменения в стволе головного мозга — части мозга, наиболее пораженной при церебральной малярии. Он также уменьшил явные признаки повреждения мозга, такие как отложения пигмента от инфицированных эритроцитов, небольшие кровоизлияния и отеки.

Многие изменения активности генов, вызванные инфекцией, вернулись к значениям, близким к норме, а образцы тканей показали улучшения, соответствующие результатам молекулярного анализа.

Обнаружение сигнатуры крови, включающей девять генов.

Сравнивая результаты из разных наборов данных, исследователи выявили сигнатуру крови, состоящую из девяти генов: MAG, IL1RN, LCN2, S100A8, S100A9, CD177, CHIT1, MMP9 и NFE2.

Этот набор генов последовательно отличал церебральную малярию от более легких форм малярии и от здоровых людей. Поскольку эта закономерность оставалась стабильной как у взрослых, так и у детей, это открывает возможность разработки единого стандартизированного анализа крови, который поможет врачам диагностировать церебральную малярию, оценивать ее тяжесть и отслеживать выздоровление пациентов.

Некоторые из этих генов связаны с нейтрофилами, типом белых кровяных клеток, что позволяет предположить, что вызванное нейтрофилами воспаление способствует отеку и повреждению мозга во время заболевания.

Доцент Маллере добавил: «Выявленная нами сигнатура биомаркеров оказалась на удивление последовательной. Это говорит о том, что можно разработать простой анализ крови для дифференциации церебральной малярии от других тяжелых заболеваний, что позволит начать лечение раньше и принимать более взвешенные решения».

Последствия для диагностики и лечения

Ещё одним важным открытием стало улучшенное понимание иммунных процессов, участвующих в повреждениях головного мозга.

Нейтрофилы , которые ранее не считались ключевыми факторами церебральной малярии, неоднократно обнаруживались в анализах биомаркеров и иммунных клеток. Это дает новые подсказки о том, как воспаление повреждает гематоэнцефалический барьер и как возникают неврологические симптомы.

Хотя метиленовый синий продемонстрировал обнадеживающие результаты, исследователи отметили, что ключевым фактором может быть время применения, поскольку более раннее лечение оказалось более эффективным. Для определения оптимальной дозировки, времени применения и безопасности при использовании в сочетании с существующими противомалярийными препаратами потребуются клинические испытания. Девять биомаркеров также необходимо будет протестировать на более крупных и разнообразных группах пациентов и разработать практичный, готовый к применению в полевых условиях тест.

В конечном итоге команда надеется разработать быстрый и надежный анализ крови для диагностики церебральной малярии, а также оценить эффективность метиленового синего в качестве доступного вспомогательного средства лечения.

Уточнив механизм воспаления головного мозга при малярии, исследование закладывает основу для улучшения диагностики, лечения и мониторинга состояния пациентов в регионах, где это заболевание остается серьезной проблемой здравоохранения.