在东南亚和印度的部分地区,常见的治疗方法可能消除疟疾

模拟研究表明,需要改变策略以减少疟疾传播

关于疟疾如何在人与人之间传播的一个新的数学模型表明,如果80%至85%原本无法接受治疗的人立即得到目前的一线抗疟药物疗法,即青蒿素类联合疗法,就可以在世界许多地方消除这种疾病。

但是,根据该模型,添加药物普氨喹——一种国际上目前正在考虑的策略——并不能显著提高增加治疗覆盖率的效益。

随着比尔和梅琳达·盖茨基金会在计划增加使用普氨喹以努力减少疟疾传播的情况下,该研究建议消灭努力的重点应放在增加目前联合疗法的覆盖率上。

“我们的建模研究预测,伯氨喹不会改变游戏规则,”该研究的主要研究员之一说,大卫Fidock博士哥伦比亚大学医学中心微生物学和免疫学教授。“如果我们能够在发烧的5天内实现以青蒿素为基础的联合疗法对感染者的全面覆盖,我们就可以获得比添加普氨喹更大的效益。”

以青蒿素为基础的联合疗法是目前全世界疟疾的一线疗法。将布氨喹加入以青蒿素为基础的联合疗法的理由是,有研究报告称,布氨喹可减少感染者血液中配子体细胞(寄生虫的性阶段)的数量,并限制剩余配子体细胞对蚊子的传染性。除非性交阶段从感染者传给蚊子,寄生虫才可能传播给其他的人。

目前可用的以青蒿素为基础的联合疗法可迅速减少引起疾病的循环无性血期病毒的数量。它们还作用于未成熟的配子细胞,在某些情况下也作用于蚊子的阶段。建模研究表明,这些药物足够有效,如果使用正确,它们基本上是阻断传播的;因此,将普氨喹添加到药物清单中只会产生非常有限的效益。

“临床研究已经报告了普氨喹的额外好处;然而,我们的建模工作发现,这种好处在全人群传播的背景下是适度的,”合著者杰弗里·约翰斯顿博士说,他在美国国立卫生研究院攻读研究生时开发了该模型哥伦比亚大学国际与公共事务学院的可持续发展项目

该模型产生了更真实的传播情况,因为它考虑了许多其他参数,包括药物如何在体内吸收、免疫反应、患者对药物反应的可变性,以及药物如何影响感染者和蚊子体内不同的寄生阶段。

“我们发现,尽管普氨喹减少了性期寄生虫的数量,以及这些寄生虫对蚊子的传染性,但寄生虫的大部分传播来自感染者数周到数月的无性繁殖,”约翰斯顿博士说。“有了ACTs,你就停止生产无性阶段,所以没有多少剩下来创造可传播的性形式。一些以青蒿素为基础的联合疗法还可有效杀灭性期和蚊期;如果使用得当,它们已经是我们一直在寻找的用普氨喹的灵丹妙药。”

作者指出,他们的模型假设当前以青蒿素为基础的联合疗法的有效性不会因出现寄生虫耐药性而受到影响,且患者遵守治疗。“如果假设患者只接受了部分剂量的以青蒿素为基础的联合疗法,或者营养不良导致药物效果不佳,那么单剂量的普氨喹就有可能产生疗效,”约翰斯顿博士说。“primaquine也有可能帮助新的ACT组合,这些组合不如我们研究中建模的疗法有效。这些备选方案需要进行研究。”

这组作者说,通过增加以青蒿素为基础的联合疗法的使用来覆盖大多数感染者,就有可能将性和蚊虫阶段的数量减少到如此低的水平,以至于寄生虫种群变得不稳定并减少到灭绝。

Drs。Johnston和Fidock还与约翰霍普金斯大学的同事David Smith以及牛津大学的Peter Gething和Simon Hay合作,将他们的建模结果应用到当前疟疾流行的地图上,并确定世界上可以通过可实现的减少寄生虫传播来消除疟疾的地区。这些地图使用寄生虫调查来计算2010年全球疟疾流行情况,包括到那时已经达到的控制水平。

这组作者发现,提高青蒿素联合疗法的覆盖率,使93 - 98%的疟疾症状患者在目前控制水平之上得到及时治疗,最终可能在东南亚和印度的许多地区以及东部和南部非洲的部分地区消灭疟疾。(该模型并不是为了观察撒哈拉以南非洲而设计的,那里的疟疾非常猖獗,会引起大量的免疫反应。)

数学模型预测了全球可以消灭疟疾的地区
这张地图显示了疟疾寄生虫恶性疟原虫传播水平减少五倍将导致疟疾消除的预测概率。红色区域反映了最大的概率;深绿色区域反映最低。图片:大卫Fidock。

“我们需要大幅提高有症状的人接受治疗的比例,”约翰斯顿说。“我们现在无法消灭疟疾,因为许多感染者没有得到治疗。他们生活在远离诊所的农村地区,或住在难民营;或者他们太穷了。因为未经治疗的个体比接受治疗的个体更具传染性,即使是人群中少数未经治疗的个体也会大大降低任何根除努力的有效性。”

Drs。Fidock和Johnston担心,将重点放在部署普氨喹上将破坏增加以青蒿素为基础的联合疗法使用的努力。“在很多情况下,伯氨奎能提供的帮助似乎微不足道,但问题却是巨大的,”约翰斯顿说。

“这就像建议给火箭增加一个小推进器来实现1%的速度提高。问题是我们还没造出火箭。根据我们的研究结果,实现大幅减少疟疾负担的一个更现实的方法是促进对基本上所有有症状的感染立即使用以青蒿素为基础的联合疗法进行治疗。在许多资源非常匮乏的流行病地区提供有效药物是一项重大挑战,对传播具有最大的潜在影响。”

研究中,发表在《公共科学图书馆计算生物学》2014年1月号上,得到了比尔和梅琳达·盖茨基金会威康信托基金会国家科学基金会国土安全部Fogarty国际中心布隆伯格家庭基金会,英国医学研究委员会,以及NIH (AI079709).

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青蒿素,数学建模,普氨喹