藉由深入的病原研究與各式新型藥物防治的開發,人類與瘧疾綿延多年的戰 爭在近年來終於看到勝利的可能,從瘧原蟲、瘧蚊、病人多方進行介入,疾病盛 行率、死亡率等指標呈現顯著下降的趨勢,從各地區瘧疾清除到最後全世界根除 疾病現今看似成為可行的目標。隨著一個地區瘧疾盛行率日益降低即將進入清除 前期之時,為達到最後瘧疾清除的標準並保持,不能只依靠過去寄生蟲高密度時 期傳統的介入措施。在這個過渡時期,瘧疾流行病學上的改變已形成新的挑戰,
其中包含:主要感染的瘧原蟲種類、感染瘧疾的主要族群、移民與境外移入患者 所造成的威脅,及無症狀帶原者比例的增加等 [43] 都成為現下最迫切因應的議題,
而聖多美處於即將邁入瘧疾清除前期的行列之中,現下全球疾病流行病學上的趨 勢,也極有可能會成為當地在未來瘧疾防治的隱憂。
聖多美屬於島國型國家,其地理環境使得瘧疾流行病學面臨的困境和其他大 陸型國家略有差異如:印度、緬甸等國家,在與他國相鄰邊界處最容易出現抗藥 性或無法正確診斷出帶有瘧原蟲,成為疾病再次傳播的隱憂 [44, 45]。從聖多美蒐 集的瘧疾病人分布情形可看見,首都 Agua Grande 不論在發燒病人或瘧疾確診的人 數上都較其他省分為高,除了歸因於聖多美大部分國民皆居住於該省份外,Agua Grande 擁有全國唯一的國際機場,自然成為瘧疾境外移入的最佳據點。雖然就全 國趨勢看來聖多美近年來尚未達成 SPR< 5% 的標準,但仍有 Lemba 省和 Principe 自治區已連續七年以上達成目標,Lemba 區位於聖多美本島西南處,省內由山地 及森林組成且人口數目少、接觸頻率低,其地理特色使得疾病不易傳播。而 Principe 自治區獨立於本島屬於普林西比島,人口不如大都市繁多,再加上良好的防治策 略及資深鏡檢人員,被認為是聖多美地區最有機會進入瘧疾清除時期的地區 [46]。
鏡檢至今仍為檢驗瘧疾的準則,聖多美在過去即有以 PCR 偵測瘧疾在當地疾 病流行情況的研究,除了瞭解當時瘧疾盛行率,也證實鏡檢無法有效找出檢驗當 地混合瘧原蟲感染的病人 [10]。根據資料顯示,聖多美在西元 1990 年代瘧疾盛行 率仍在 50~60% 之間高居不下,且同時觀察到四種常見瘧原蟲的存在 [47]。本研 究則利用 Q-PCR 和 Nested PCR 作為疾病診斷依據,藉由 Q-PCR 偵測瘧疾被視為
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全球檢驗工具的趨勢。在緬泰邊界、迦納等地都有相關研究證實 Q-PCR 能快速且 精準的找出潛在無症狀帶原者的存在 [48, 49]。除了判定是否為瘧疾確診個案,研 究指出,Q-PCR 的 Melting curve 可做為判定感染何種瘧原蟲的依據,2013 年 Reller 發表研究中更可同時檢測目前五種可感染人類的瘧原蟲 [50]。此外,Q-PCR 可檢 測到 0.1 隻寄生蟲的存在,且同時適用於四種寄生蟲的檢驗中 [51]。
研究中以低寄生蟲血症、門診中心發燒病人分別代表寄生蟲密度低以及瘧疾 盛行率低的兩族群進行測試,以分生檢驗結果為檢驗標準時,低寄生蟲血症組中 出現分生檢驗無法偵測到的瘧原蟲基因的情形,推測在寄生蟲數量極少之時可能 有人為誤判的情形出現。而門診中心就醫的發燒病人組別中,鏡檢敏感度、特異 度分別為 66.6%和 99.7%;陽性、陰性預測值皆約 96%,與 Lee 等人在相同假設下 所得實驗結果相似,其鏡檢敏感度 72%、特異度為 98%;陽性、陰性預測值則分 別為約 98%與 78% [52]。以上資料均顯示出對盛行率極低的地區如:聖多美的瘧 疾檢驗而言,鏡檢可能無法成功偵測到所有感染瘧疾病人,仍需要輔以分生實驗 針對疑似病人進行檢測。而檢測 2013 年普林西比島自治區篩檢之檢體,代表在已 知分生檢驗靈敏度與特異度較高的情況下,將分生檢驗的技術實際應用於符合瘧 疾清除前期標準的地區。結果發現普林西比島的分生檢驗初步結果與鏡檢一致,
但同時看到快篩判定結果不論在門診中心病人或普林西島篩檢中,都與分生檢驗 有著顯著差異,可能源於快篩檢測主要偵測血液中抗原-瘧原蟲蛋白質,部分快篩 陽性檢體結合體內尚未完全清除的蛋白質碎片,因此推斷在聖多每當地快篩是無 法做為良好的診斷依據。
觀察到分生檢驗結果在不同族群中的差異,本研究試圖瞭解瘧原蟲流行株與 瘧原蟲的密度、盛行率是否相關。利用 PCR 偵測瘧原蟲表面蛋白基因,即可從產 物大小粗略觀察到聖多美非單一株惡性瘧原蟲流行,研究結果與發表於 2014 年針 對泰國瘧原蟲裂殖體表面蛋白第一、二型基因進行演化上所得分析結果類似 [53],
但由於本研究目前所蒐集時間僅包含聖多美當地 4 年檢體,無法看出表面蛋白在 時間上的明顯變化。透過親緣關係分析發現,流行於聖多美的惡性瘧原蟲大致可 分為三大群,瘧原蟲流行株源自於不同三種地區可能是最主要的分群原因。而目 前針對 MSP1 和 MSP2 基因研究多集中於不同 Allelic type 討論,在 MSP1 最常見 有 Mad20、K1 和 Ro33;而在 MSP2 基因則為 FC27 與 3D7 兩種,研究顯示不同的
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Allelic type 組合下造成其結果產物的大小差異,且影響當地整體惡性瘧原蟲的基 因多樣性 [54, 55]。且根據 Hamid 等人在蘇丹的研究更指出,感染寄生蟲密度與 MSP 的 Allelic 數量呈現顯著相關 [56],這也是本研究未來可深入討論的重要方 向。
透過資料的蒐集以及分生檢驗的幫助,研究成功對於聖多美分子流行病學有 近一步的了解,隨著當地即將進入瘧疾清除前期,在寄生蟲盛行率極低的時期,
無症狀病人成為此階段疾病傳播的最大的威脅 [57]。研究證實分生檢驗能彌補鏡 檢的限制,檢測出更多可能的帶原者或誤診的可能。此外透過 PCR 與基因定序,
可了解當地瘧原蟲流行株趨勢,提早監測到瘧疾境外移入的出現。過去亦有多篇 利用分生方式檢驗聖多美瘧原蟲抗藥性的研究 [58, 59],而針對當地第一線治療藥 物 ACT 的相關研究只限於 2007 年時實驗室中模擬 [60],這都是未來聖多美當地 分子流行病學研究的方向,藉由相關資訊增進對當地現況的瞭解,才能更快速有 效的幫助聖多美邁入瘧疾清除時期。
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參考文獻
1. Tseng LF, Chang WC, Ferreira MC, Wu CH, Rampao HS, Lien JC: Rapid control of malaria by means of indoor residual spraying of
alphacypermethrin in the Democratic Republic of Sao Tome and Principe.
Am J Trop Med Hyg 2008, 78:248-250.
2. Hempelmann E, Krafts K: Bad air, amulets and mosquitoes: 2,000 years of changing perspectives on malaria. Malar J 2013, 12:232.
3. Cox FE: History of the discovery of the malaria parasites and their vectors.
Parasit Vectors 2010, 3:5.
4. Garcia LS: Malaria. Clin Lab Med 2010, 30:93-129.
5. Aikawa M, Iseki M, Barnwell JW, Taylor D, Oo MM, Howard RJ: The pathology of human cerebral malaria. Am J Trop Med Hyg 1990, 43:30-37.
6. Martinez-Salazar E, Tobon-Castano A, Blair S: Natural Plasmodium knowlesi malaria infections in humans. Biomedica 2012, 32 Suppl 1:121-130.
7. Jongwutiwes S, Putaporntip C, Iwasaki T, Sata T, Kanbara H: Naturally acquired Plasmodium knowlesi malaria in human, Thailand. Emerg Infect Dis 2004, 10:2211-2213.
8. Singh B, Kim Sung L, Matusop A, Radhakrishnan A, Shamsul SS, Cox-Singh J, Thomas A, Conway DJ: A large focus of naturally acquired Plasmodium knowlesi infections in human beings. Lancet 2004, 363:1017-1024.
9. Ta TH, Hisam S, Lanza M, Jiram AI, Ismail N, Rubio JM: First case of a naturally acquired human infection with Plasmodium cynomolgi. Malar J 2014, 13:68.
10. Pinto J, Sousa CA, Gil V, Goncalves L, Lopes D, do Rosario VE, Charlwood JD:
Mixed-species malaria infections in the human population of Sao Tome island, west Africa. Trans R Soc Trop Med Hyg 2000, 94:256-257.
29
11. CDC: http://www.cdc.gov/malaria/about/biology/.
12. Cruz I, Mody V, Callender C, Hosten A: Malaria infection in transplant recipient. J Natl Med Assoc 1978, 70:105-107.
13. Richet, Griffin WB: The treatment of malaria and malaria coma by intravenous injection of quinine urethane. Br Med J 1917, 1:190-191.
14. Baird JK: Effectiveness of antimalarial drugs. N Engl J Med 2005, 352:1565-1577.
15. Delves M, Plouffe D, Scheurer C, Meister S, Wittlin S, Winzeler EA, Sinden RE, Leroy D: The activities of current antimalarial drugs on the life cycle stages of Plasmodium: a comparative study with human and rodent parasites.
PLoS Med 2012, 9:e1001169.
16. Qinghaosu Antimalaria Coordinating Research group: Antimalaria studies on Qinghaosu. Chin Med J (Engl) 1979, 92:811-816.
17. Dondorp A, Nosten F, Stepniewska K, Day N, White N: Artesunate versus quinine for treatment of severe falciparum malaria: a randomised trial.
Lancet 2005, 366:717-725.
18. Dondorp AM, Fanello CI, Hendriksen IC, Gomes E, Seni A, Chhaganlal KD, Bojang K, Olaosebikan R, Anunobi N, Maitland K, et al: Artesunate versus quinine in the treatment of severe falciparum malaria in African children (AQUAMAT): an open-label, randomised trial. Lancet 2010, 376:1647-1657.
19. Wongsrichanalai C, Pickard AL, Wernsdorfer WH, Meshnick SR: Epidemiology of drug-resistant malaria. Lancet Infect Dis 2002, 2:209-218.
20. White N: Antimalarial drug resistance and combination chemotherapy.
Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1999, 354:739-749.
21. Gil VS, Ferreira MC, d'Alva FS, d'Abreu JA, Will IM, Gomes ML, Castelli F, Taylor WR, Olliaro P, D'Alessandro U: Efficacy of artesunate plus
chloroquine for uncomplicated malaria in children in Sao Tome and
30
Principe: a double-blind, randomized, controlled trial. Trans R Soc Trop Med Hyg 2003, 97:703-706.
22. WHO: World Malaria Report. 2013.
23. Alonso PL, Brown G, Arevalo-Herrera M, Binka F, Chitnis C, Collins F,
Doumbo OK, Greenwood B, Hall BF, Levine MM, et al: A research agenda to underpin malaria eradication. PLoS Med 2011, 8:e1000406.
24. Mendis K, Rietveld A, Warsame M, Bosman A, Greenwood B, Wernsdorfer WH:
From malaria control to eradication: The WHO perspective. Trop Med Int Health 2009, 14:802-809.
25. Breeveld FJ, Vreden SG, Grobusch MP: History of malaria research and its contribution to the malaria control success in Suriname: a review. Malar J 2012, 11:95.
26. Pinto J, Sousa CA, Gil V, Ferreira C, Goncalves L, Lopes D, Petrarca V, Charlwood JD, do Rosario VE: Malaria in Sao Tome and Principe: parasite prevalences and vector densities. Acta Trop 2000, 76:185-193.
27. Lee PW, Liu CT, do Rosario VE, de Sousa B, Rampao HS, Shaio MF: Potential threat of malaria epidemics in a low transmission area, as exemplified by Sao Tome and Principe. Malar J 2010, 9:264.
28. Lee PW, Liu CT, Rampao HS, do Rosario VE, Shaio MF: Pre-elimination of malaria on the island of Principe. Malar J 2010, 9:26.
29. Ulrich JN, Naranjo DP, Alimi TO, Muller GC, Beier JC: How much vector control is needed to achieve malaria elimination? Trends Parasitol 2013, 29:104-109.
30. Aidoo M: Factoring quality laboratory diagnosis into the malaria control agenda for sub-saharan Africa. Am J Trop Med Hyg 2013, 89:403-406.
31. Moody A: Rapid diagnostic tests for malaria parasites. Clin Microbiol Rev 2002, 15:66-78.
31
32. Brown AE, Kain KC, Pipithkul J, Webster HK: Demonstration by the polymerase chain reaction of mixed Plasmodium falciparum and P. vivax infections undetected by conventional microscopy. Trans R Soc Trop Med Hyg 1992, 86:609-612.
33. Gunasekera WMdAW, Abeyasinghe RR, Premawansa S, Fernando SD:
Usefulness of polymerase chain reaction to supplement field microscopy in a pre-selected population with a high probability of malaria infections. Am J Trop Med Hyg 2011, 85:6-11.
34. The malERA Consultative Group on Diagnoses and Diagnostics: A research agenda for malaria eradication: diagnoses and diagnostics. PLoS Med 2011, 8:e1000396.
35. Wooden J, Kyes S, Sibley CH: PCR and strain identification in Plasmodium falciparum. Parasitol Today 1993, 9:303-305.
36. Al-Hamidhi S, Mahdy MA, Al-Hashami Z, Al-Farsi H, Al-Mekhlafi AM, Idris MA, Beja-Pereira A, Babiker HA: Genetic diversity of Plasmodium
falciparum and distribution of drug resistance haplotypes in Yemen. Malar J 2013, 12:244.
37. Rodger AJ, Cooke GS, Ord R, Sutherland CJ, Pasvol G: Cluster of falciparum malaria cases in UK airport. Emerg Infect Dis 2008, 14:1284-1286.
38. Zhong D, Afrane Y, Githeko A, Yang Z, Cui L, Menge DM, Temu EA, Yan G:
Plasmodium falciparum genetic diversity in western Kenya highlands. Am J Trop Med Hyg 2007, 77:1043-1050.
39. Snounou G, Viriyakosol S, Zhu XP, Jarra W, Pinheiro L, do Rosario VE, Thaithong S, Brown KN: High sensitivity of detection of human malaria parasites by the use of nested polymerase chain reaction. Mol Biochem Parasitol 1993, 61:315-320.
40. Israelsson E, Vafa M, Maiga B, Lysen A, Iriemenam NC, Dolo A, Doumbo OK, Troye-Blomberg M, Berzins K: Differences in Fcgamma receptor IIa
32
genotypes and IgG subclass pattern of anti-malarial antibodies between sympatric ethnic groups in Mali. Malar J 2008, 7:175.
41. Mangold KA, Manson RU, Koay ES, Stephens L, Regner M, Thomson RB, Jr., Peterson LR, Kaul KL: Real-time PCR for detection and identification of Plasmodium spp. J Clin Microbiol 2005, 43:2435-2440.
42. NCBI: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi.
43. Cotter C, Sturrock HJ, Hsiang MS, Liu J, Phillips AA, Hwang J, Gueye CS, Fullman N, Gosling RD, Feachem RG: The changing epidemiology of malaria elimination: new strategies for new challenges. Lancet 2013, 382:900-911.
44. Mohapatra PK, Prakash A, Taison K, Negmu K, Gohain AC, Namchoom NS, Wange D, Bhattacharyya DR, Goswami BK, Borgohain BK, Mahanta J:
Evaluation of chloroquine (CQ) and sulphadoxine/pyrimethamine (SP) therapy in uncomplicated falciparum malaria in Indo-Myanmar border areas. Trop Med Int Health 2005, 10:478-483.
45. Zhou X, Huang JL, Njuabe MT, Li SG, Chen JH, Zhou XN: A molecular survey of febrile cases in malaria-endemic areas along China-Myanmar border in Yunnan province, People's Republic of China. Parasite 2014, 21:27.
46. Hagmann R, Charlwood JD, Gil V, Ferreira C, do Rosario V, Smith TA: Malaria and its possible control on the island of Principe. Malar J 2003, 2:15.
47. Snounou G, Pinheiro L, Antunes AM, Ferreira C, do Rosario VE: Non-immune
47. Snounou G, Pinheiro L, Antunes AM, Ferreira C, do Rosario VE: Non-immune