Clorochina 136

+

La clorochina-resistente malaria Thomas E. Wellems 1 e Christopher V. plowe 2 1 Laboratorio di malattie parassitarie, National Institute of Allergy e Malattie infettive, National Institutes of Health, Bethesda, e 2 Center for Vaccine Development, Università del Maryland School of Medicine, Baltimora, Maryland ristampe o corrispondenza: Thomas E. Wellems, LPD, NIAID, NIH, 4 center Dr. Bldg. 4, Rm. 126, Bethesda, MD 20892 (tewhelix. nih. gov) Abstract Lo sviluppo di clorochina come un farmaco antimalarico e la successiva evoluzione di ceppi di Plasmodium resistenti ai farmaci hanno avuto importanti ripercussioni sulla salute pubblica globale nel 20 ° secolo. In P. falciparum causa della malaria umana più letale, resistenza clorochina è collegato a più mutazioni in PfCRT, una proteina che probabilmente funziona come un trasportatore nei parassiti digestivo membrana vacuolo. test diagnostici rapidi per le mutazioni PfCRT sono già impiegati come strumenti di sorveglianza per la resistenza ai farmaci. Qui, passiamo in rassegna studi di settore recenti che supportano il ruolo centrale delle mutazioni PfCRT nella resistenza clorochina. Questi studi suggeriscono resistenza clorochina sorto in 4 focolai geografica precisa, ea produrre un importante ruolo di immunità nei risultati delle infezioni resistenti dopo il trattamento clorochina. P. vivax che provoca anche la malaria umana, sembra differire da P. falciparum nel suo meccanismo di resistenza clorochina. Indagine dei meccanismi di resistenza e del ruolo di immunità nei risultati terapeutici sosterrà nuovi approcci per farmaci in grado di prendere il posto di clorochina o aumentare la sua efficienza All'inizio del 20 ° secolo, le richieste intensi per un efficace sostituto chinino lanciato la scoperta e la valutazione delle una serie di composti organici (che inizia con blu di metilene), che ha portato alla pamaquine e quinacrine dopo la prima guerra mondiale e, in definitiva prodotto clorochina nel 1934 1. 2. Il riconoscimento del valore della clorochina è stata ritardata, e non è stata portata avanti fino a quando non è stata rivalutata negli Stati Uniti e designato il farmaco di scelta contro la malaria verso la fine della seconda guerra mondiale 3. La clorochina ha dimostrato subito di essere uno dei farmaci di maggior successo e importanti mai schierati contro una malattia infettiva. Insieme con i progressi nel controllo delle zanzare provocati dalla scoperta del DDT, la sua efficacia ha contribuito a generare l'ottimismo che la malattia potrebbe essere eliminato. Una campagna di eradicazione della malaria lanciato nel 1955 attraverso l'Organizzazione Mondiale della Sanità ha prodotto alcuni successi regionali, ma il programma è stato interrotto nel 1969 dopo l'eradicazione globale è stato riconosciuto di essere fuori portata 4. L'ampia distribuzione e la pronta disponibilità di clorochina tuttavia compiuto notevoli incursioni contro la morbilità e la mortalità della malattia, soprattutto nei villaggi dell'Africa sub-sahariana, dove la malaria parassiti di ogni anno infetta quasi tutti i bambini L'enorme successo della clorochina e del suo uso pesante attraverso la decenni alla fine ha portato alla resistenza clorochina in Plasmodium falciparum e il Plasmodium vivax specie 2 parassita responsabile per la maggior parte dei casi di malaria umani. Focolai di resistenza del P. falciparum sono stati rilevati in Colombia e al confine fra Cambogia e Thailandia durante la fine del 1950 5. ceppi resistenti di questi focolai sparsi costantemente negli anni 1960 e 1970 attraverso il Sud America, Sud-Est asiatico, e in India. Africa è stata risparmiata fino alla fine del 1970, quando la resistenza è stato rilevato in Kenya e Tanzania lo sweep di resistenza del P. falciparum in tutto quel continente seguita, entro un decennio 6. Senza un farmaco sostitutivo con il basso costo e l'affidabilità della clorochina, morbilità e mortalità resurged, in particolare tra i bambini in Africa 7. 8. Resistente P. vivax non è stata riportata fino al 1989 in Papua Nuova Guinea 9, anche se la quantità di tale specie per approssimativamente come molti casi di malaria da P. falciparum e fu esposti ad elevati livelli simili di pressione clorochina. Oggi, resistente P. vivax è presente in diverse regioni del sud-est asiatico 10, e alcune evidenze suggeriscono che si verifica anche in Sud America 11 Chloroquines efficacia è pensato di risiedere nella sua capacità di interrompere ematina disintossicazione in parassiti della malaria mentre si sviluppano all'interno dei loro ospiti globuli rossi 12. 13. Ematina viene rilasciato in grandi quantità come i consumi parassiti e digerisce emoglobina nel suo digestivo vacuolo alimentare. Ematina normalmente è disintossicato per polimerizzazione in cristalli innocue di emozoina pigmento e forse anche da un processo di glutatione-mediata di distruzione 14. Clorochina si lega con ematina nella sua forma - oxodimer e anche adsorbe alle crescenti facce dei cristalli emozoina 13. 15. 16, interrompendo la disintossicazione e avvelenando il parassita. Clorochina-resistenti P. falciparum sopravvive riducendo accumulo del farmaco nel vacuolo digestivo 17 Tuttavia, il meccanismo con cui questo avviene non è stata determinata. proposte principali includono meccanismi che coinvolgono alterazioni digestive pH vacuolo o cambiamenti nel flusso di clorochina attraverso i parassiti citoplasmatica o digestivo vacuolo membrana 18 22 Il fatto che la resistenza clorochina sono voluti molti anni per svilupparsi in un numero limitato di focolai contrasta con le osservazioni che la resistenza a un altro antimalarico diffuso, pirimetamina, sorto rapidamente in molte occasioni indipendenti 23. Pertanto, la resistenza clorochina è stato pensato per coinvolgere una maggiore complessità genetica di resistenza pirimetamina (che può essere conferito da una singola mutazione nel gene codificante diidrofolato reduttasi 24) Come può tale complessità genetica essere spiegato Una gran parte della risposta sembra essere un requisito per più mutazioni nel gene responsabile della resistenza clorochina. Questo gene, pfcrt è stato identificato recentemente nel segmento cromosomico singolo che associa perfettamente con l'eredità della resistenza clorochina in un laboratorio di P. falciparum attraversare 25. Il prodotto del gene, PfCRT, è un trasportatore previsto che localizza alla membrana vacuolo digestivo e possono essere coinvolti in un flusso di droga e / o di regolazione del pH 26 (rivisto nel 27). Otto mutazioni puntiformi in PfCRT (M74I, N75E, K76T, A220S, Q271E, N326S, I356T, e R371I) distinguono clorochina-resistenti di progenie clorochina sensibile della croce. Sette di questi 8 mutazioni sono stati rilevati in ciascuna delle 14 altre linee parassiti clorochina-resistenti provenienti da diverse regioni dell'Asia e dell'Africa (la mutazione I356T non è stato sempre rilevato in questi parassiti). mutazioni PfCRT, tra cui K76T e A220S, sono stati rilevati anche in ciascuna delle 9 linee clorochina-resistenti dal Sud America, anche se il numero esatto e le posizioni di tutte le mutazioni aplotipi indicati distinti da quelli nel sud-est asiatico e in Africa (tabella 1) esiti possibili nei soggetti trattati con clorochina per Plasmodium falciparum malaria. Le infezioni da parassiti clorochina-resistenti possono persistere o chiaro dopo il trattamento, a seconda dello stato del preesistente malaria immunità (premunition). variazioni interindividuali nelle concentrazioni di sangue intero di clorochina e del suo metabolita monodesethylchloroquine anche possono influenzare la risposta dopo il trattamento. CQ, clorochina CQR, CQ resistente CQS, CQ forme mutanti sensibili PfCRT e completa associazione del marcatore K76T con parassiti Plasmodium falciparum clorochina-resistenti provenienti da diverse regioni geografiche delle linee 16 clorochina-sensibili provenienti da regioni geograficamente lontane, tutti tranne 1 ha mostrato il selvaggio - tipo sequenza PfCRT del genitore HB3 sensibile nella incrocio genetico. Il 1 eccezione, P. falciparum clone 106/1, effettuata ogni mutazione associata con la resistenza clorochina nel sud-est asiatico e in Africa, ad eccezione K76T 26 (tabella 1), indicando un ruolo critico per la mutazione alla posizione 76. Inoltre, il fatto che K76T è stato trovato sempre di concerto con altre mutazioni PfCRT suggerito che le mutazioni simultanee o preesistenti altrove in PfCRT possono essere tenuti a mantenere alcune proprietà funzionali critiche del trasportatore nel fenotipo resistente. La mutazione A220S appare particolarmente interessante a questo proposito, come è sempre stato trovato in parassiti da tutti i focolai di resistenza clorochina 26 Sebbene i dati associano mutazioni PfCRT e resistenza clorochina sono forti, non dimostrano causalità e prove supplementari per la è stato richiesto ruolo centrale PfCRT nella resistenza. esperimenti di complementazione genetici forniscono alcune di queste prove. La trasfezione di cloni 106/1 e di 2 linee clorochina sensibili aggiuntivi con costrutti plasmide che esprime forme resistenti di pfcrt prodotto trasformato linee che crescevano a concentrazioni di farmaco tollerate solo naturalmente clorochina-resistenti P. falciparum. Negli stessi esperimenti, pressione clorochina graduale sui trasformate 106/1 parassiti casualmente seleziona una linea resistente che aveva perso il DNA trasfettato ed aveva subito una mutazione puntiforme K76I nel PfCRT codificata dal gene endogeno (cromosomico). La scelta di questa nuova mutazione K76I sullo sfondo di mutazioni già presenti altrove in PfCRT fornisce supporto aggiuntivo per un ruolo determinante di residuo 76 nella resistenza clorochina 26 pubblicazioni di quest'anno sul New England Journal of Medicine Journal of Infectious Diseases e molecolari e biochimici parassitologia ora fornire informazioni fresche e preziose sulle mutazioni PfCRT e il loro ruolo nella clorochina fallimenti del trattamento 28 36. Questi includono rapporti di marcatori PfCRT e risultati del trattamento clorochina in Mali 28, Camerun 29, Sudan 30, e il Mozambico 31, in cui entrambi i ceppi di P. falciparum clorochina-sensibili e clorochina-resistenti sono ancora diffuso. Altri rapporti da Brasile 32, Uganda 33, Laos 34, e Tailandia e Papua Nuova Guinea 35 descrivono gli esiti da regioni in cui i parassiti clorochina-resistenti che trasportano la mutazione PfCRT K76T ora sono predominanti. Insieme, questi rapporti forniscono un sostegno sostanziale per un'associazione radicale della mutazione PfCRT K76T con diversi focolai di resistenza clorochina, dati che suggeriscono un focus precedentemente non di clorochina-resistenti P. falciparum nella zona di Papua Nuova Guinea, e le prove per il ruolo importante di preesistente immunità nei risultati del trattamento di individui che sono infettati con i parassiti clorochina resistente nel discutere questi rapporti, è utile prendere in considerazione prima della definizione della resistenza clorochina e di distinguere gli esiti del trattamento clorochina in vivo dalle classificazioni di clorochina-resistenti e chloroquine - parassiti che sono sensibili di saggi in vitro. La resistenza termine clorochina può portare a incomprensioni quando è considerato da alcuni per riferirsi a fenotipi in vitro, da altri per fare riferimento alla capacità di parassiti della malaria per sopravvivere clorochina a concentrazioni sieriche terapeutiche in vivo, ma da altri per fare riferimento al risultato di un episodio clinico dopo la terapia clorochina. La nostra opinione è che l'uso di questo termine si applica più precisamente al falciparum fenotipo P. contraddistinto da 2 caratteristiche di parassiti coltivati ​​in vitro: (1) la capacità di sopravvivere confermato al 100 n M o 33 ng / mL di base di clorochina in condizioni standard di coltura continua e (2) chemosensitization della risposta clorochina da 1.0 M verapamil, una caratteristica di clorochina-resistenti ma non parassiti clorochina-sensitive 37. Queste sono le caratteristiche rigorosamente associati in laboratorio con le forme mutanti PfCRT contenenti la mutazione K76T Quando P. falciparum parassiti non sono adatte alla cultura in vitro, fenotipi provvisori possono essere assegnati con tassi di successo del 50 con i metodi semimicrotest su pazienti campioni di sangue venoso 38. 39. Anche se i test di successo possono dare generalmente buone indicazioni in indagini epidemiologiche, precisioni dei singoli incarichi (in termini di concentrazione di inibizione) sono soggetti agli effetti delle condizioni di test in vitro, la presenza di popolazioni di parassiti resistenti e sensibili misti nei campioni, e umorale fattori che possono portare sopra dal sangue e agire con il farmaco di interferire con la maturazione parassita 36. 40 In vivo la resistenza, come determinato da parassitemia persistente o ricorrente dopo il trattamento 41 o da risposta terapeutica inadeguata (fallimento del trattamento precoce o tardiva 42), dipende non solo sulla capacità innata di parassiti di far fronte clorochina, ma anche da fattori host che influenzano la sopravvivenza parassita. Tra questi fattori sono l'assorbimento di droga, la distribuzione e il metabolismo. In uno studio di bambini in età scolare Tanzania trattati con 25 mg di base clorochina nell'arco di 3 giorni, Hellgren et al. 43 hanno mostrato che la clorochina e la sua monodesethylchloroquine principale (mono-DEC) metabolita erano presenti nel plasma in un rapporto medio di 2: 1, con un picco il secondo giorno. Le massime concentrazioni di sangue intero di clorochina e mono-DEC variavano tra 8.362.749 n M e 4.171.702 n M che ha portato gli autori a concludere che le variazioni interindividuali può influenzare le classificazioni di resistenza in vivo. Tali variazioni possono essere aggravato dal fatto che il mono-DEC è molto meno attivo rispetto clorochina contro P. falciparum parassiti clorochina-resistente, anche se entrambe le sostanze hanno attività simile contro i parassiti clorochina-sensitive 44. In concomitanza con gli effetti della preesistente immunità (discusso sotto), queste variazioni possono contribuire a risultati clinici sensibilmente diverse tra gli individui che sono trattati per le infezioni da parassiti con lo stesso fenotipo clorochina-resistenza in vitro Con questi avvertimenti sulle classificazioni di resistenza clorochina in mente , notiamo che una delle principali risultanze delle relazioni di quest'anno è la selezione universale della mutazione PfCRT K76T in P. falciparum malaria pazienti nei quali un adeguato trattamento clorochina non è riuscita. Questa è una dimostrazione lampante di selezione naturale sui microrganismi sotto pressione di droga. La clorochina, utilizzato a livelli registrati 190 tonnellate (centinaia di milioni di cicli di trattamento) nella sola Africa ogni anno 45, è stata una tremenda forza trainante la diffusa sostituzione di clorochina-sensitive da clorochina-resistenti P. falciparum. Resistenza probabilmente ha spazzato attraverso le regioni malariche da 4 focolai diversi, come dimostrano le varie mutazioni compagno che accompagnano K76T e A220S in diverse forme di PfCRT (tabella 1). La distribuzione dei geni pfcrt e dei marcatori del cromosoma vicine suggerisce un obiettivo importante resistenza nel sud est asiatico che si è diffuso in Africa, 2 focolai diversi in Sud America, e un altro fuoco in Papua Nuova Guinea, che probabilmente sorse indipendentemente dalla messa a fuoco sudamericano, come determinato sulla base dei genotipi distinti di parassiti Papua Nuova Guinea (Xin-zhuan su, comunicazione personale). La presenza della mutazione PfCRT K76T in tutti questi focolai fornisce ulteriori elementi che un cambiamento dalla lisina addebitata in posizione 76 ha un ruolo centrale nel falciparum meccanismo di clorochina-resistenza P. 26 Un altro punto importante da prendere dai rapporti quest'anno è che un numero significativo di persone in regioni la malaria è endemica possono cancellare P. falciparum infezioni clorochina-resistente dopo il trattamento clorochina. Ciò è coerente con precedenti relazioni, in cui in vivo e in vitro valutazioni di resistenza clorochina sono stati confrontati 46 49. Nello studio dei bambini del Mali spesso infettati con diversi ceppi di P. falciparum, Djimd et al. 28 lo giudicano che la capacità di eliminare i parassiti clorochina-resistente dopo il trattamento migliora con l'età. Tra i bambini di 5 anni 31 ciò che determina la capacità di alcuni individui per cancellare le infezioni clorochina-resistenti dopo il trattamento clorochina Un fattore importante è l'immunità contro la malaria (premunition) che si sviluppa nel corso degli anni di infezioni P. falciparum ripetute 50. Nelle popolazioni del nord della Nigeria non hanno ricevuto trattamento farmacologico, l'immunità legata all'età è stato evidente l'aumento di velocità di clearance spontanea giornaliere 0,2 nei bambini di 5 anni per 0,5 nei bambini di 9 anni 51. Preesistente immunità è noto per essere un potente fattore nell'efficacia della terapia antimalarica 52. 53, ei bambini di protezione legate all'età sviluppare contro i parassiti della malaria possono agire di concerto con la clorochina contro ceppi resistenti (figura 1). Altri fattori di resistenza naturale, come ad esempio falciforme l'emoglobina tratto, anche possono funzionare a livello di interfaccia di droga e risposta immunitaria e sono soggetti per ulteriori ricerche. La prova che la clorochina a volte può beneficiare le persone con l'immunità preesistente solleva la possibilità interessante che le risposte chemioterapici potrebbero essere migliorati da vaccini eritrocitaria stadio contro la malaria da P. falciparum Ci sono determinanti P. falciparum diversi PfCRT che potrebbero essere associati ad un aumento fallimenti terapeutici nelle regioni dove parassiti resistenti sono stati esposti a pressioni clorochina pesante per anni, anche se si potrebbe sospettare tali associazioni dalle variazioni dei valori di IC 50 di saggi in vitro, la risposta non è chiara, in parte a causa di una debolezza del legame tra caratterizzazioni e in vitro del tasso di fallimento vivo. Il Pgh-1 P-glicoproteina codificata dal gene pfmdr1 è un esempio importante di un possibile determinante modulazione 54. PGH-1 molecole con differenti set di polimorfismi sono state identificate in parassiti dal Sud e Centro America, Sud-Est asiatico, in Africa, e Papua Nuova Guinea 55, e, in un esperimento di scambio allelica ben definito, la sostituzione di 3 su 4 polimorfismi (S1034C , N1042D, e D1246Y) hanno ridotto la clorochina IC50 di un parassita sudamericano in 3 saggi di incorporazione H-ipoxantina 56 Pgh-1 N86Y, un polimorfismo diffusa in Asia e in Africa, è stata data la massima attenzione in studi sul campo di clorochina-resistenti e parassiti clorochina-sensibili. Alcune indagini hanno dimostrato un'associazione statistica di Pgh-1 N86Y e resistenza clorochina 55. 57. 58, ma altri non hanno 59 63. evidenza statistica è stata anche prevista una relazione tra Pgh-1 N86Y ed elevato IC 50 misure di resistenza clorochina in vitro 30. Tuttavia, le analisi multivariata di Pgh-1 N86Y e PfCRT K76T in Mali non ha mostrato alcun effetto indipendente di Pgh-1 N86Y nei tassi di fallimento del trattamento e nessuna interazione o il rafforzamento dell'associazione di PfCRT K76T con questi tassi di insuccesso 28. Quindi, anche se l'introduzione del Pgh-1 N86Y polimorfismo può essere dimostrato mediante manipolazione genetica per influenzare le IC50s di parassiti nella cultura, resta da chiarire il rapporto tra i fenotipi parassiti in vitro e gli esiti clinici. L'evidenza che diverso nei risultati vivo e in fenotipi di resistenza in vitro possono essere distinte suggerisce che Pgh-1 polimorfismi non sono necessari per la resistenza clorochina, ma possono riguardare adattamenti di fitness in risposta ai cambiamenti fisiologici da mutazioni PfCRT Il continuo beneficio di clorochina agli individui con parziale malaria immunità evidenzia sia l'importanza della clorochina e la necessità di farmaci pezzi con il basso costo, bassa tossicità, e elevata efficacia che una volta caratterizzato clorochina. A causa della spesa, gli effetti collaterali, e la limitata disponibilità di farmaci alternativi, la clorochina è spesso ancora usato come il primo farmaco contro i sintomi della malaria non complicata da persone con preesistente immunità, anche se la resistenza è molto diffusa. Pertanto, le pratiche antimalarici continuano a includere clorochina nelle regioni di resistenza in cui le forniture di farmaci alternativi sono limitati e devono essere mirati per i bambini piccoli e le persone malaria naive che non hanno l'immunità protettiva. Nuovi farmaci che possono evitare il meccanismo clorochina-resistenza e rinnovare l'attacco a ematina ovviamente sarà di grande beneficio. In questa direzione, composti a 4 aminoquinoline con diverse catene laterali, tra cui a breve e lunga catena di analoghi clorochina 64. 65 e derivati ​​4-aminoquinoline basate su amodiaquine 66 stanno già fornendo cavi che sono attivi contro i parassiti clorochina-resistenti. Potrebbe essere possibile trovare nuovi farmaci con profili farmacocinetici desiderabili, bassa tossicità rispetto a quello di clorochina, e bassi costi di produzione all'interno di questi gruppi Chemosensitizing agenti (agenti di inversione di resistenza) che possono essere co-somministrato con clorochina può offrire un altro approccio terapeutico contro clorochina-resistente P. falciparum. Un certo numero di agenti di strutture chimiche diverse e proprietà selettivamente aumentare l'attività di clorochina contro la clorochina-resistenti, ma non clorochina sensibili parassiti della malaria in vitro 37. 67 70. Una migliore comprensione del meccanismo di inversione di resistenza e il ruolo dei PfCRT aiuterà a valutare questi agenti e, forse, per identificare nuovi composti candidati per lo sviluppo di farmaci. Una relazione clinica ha suggerito che clorfeniramina, in combinazione con la clorochina può dare risultati migliori nel corso clorochina solo bambini africani con malaria non complicata da clorochina-resistenti P. falciparum 71. Questa combinazione rimane nelle terapie migliorate fase di esplorazione e la diagnostica dovrebbe essere possibile anche contro la malaria vivax acuta quando vi è una migliore comprensione della resistenza clorochina in P. vivax parassiti. Sebbene l'azione della clorochina è probabilmente simile in P. vivax e P. falciparum sembra che lo sviluppo di resistenza clorochina coinvolto diversi eventi molecolari in queste 2 specie. L'omologo P. vivax del trasportatore PfCRT è stato identificato di recente ed è stato trovato a mancare mutazioni che potrebbero essere associati con fallimenti terapeutici clorochina negli esseri umani o scimmie 72. Poiché la genesi di clorochina-resistenti P. vivax evidentemente seguito un percorso diverso da quello di P. falciparum informazioni sulle pertinenti determinanti genetici necessari nuovi strumenti di laboratorio per P. vivax indagini. Ricerche per nuovi farmaci contro la malaria clorochina-resistenti, soprattutto per quanto riguarda ad analoghi della clorochina e agenti chemosensitizing contro le diverse forme di P. falciparum e P. vivax. dovrebbe trarre grandi vantaggi da un lavoro di ricerca in questo settore, anche prima che le nuove attività terapeutiche portano frutto, l'identificazione del PfCRT come il fattore determinante centrale della clorochina-resistenti malaria da P. falciparum fornisce un marcatore molecolare che può essere utilizzato per la sorveglianza della resistenza di informare trattamento farmacologico e profilassi politiche. La mutazione PfCRT K76T può essere rilevato in modo rapido mediante l'uso di robusti a catena della polimerasi saggi reactionbased su filtro di carta macchie di sangue essiccato. I rapporti aggiustata per età della prevalenza del marcatore molecolare per i tassi di prevalenza di resistenza parassitologica e fallimento terapeutico possono essere abbastanza stabile nei diversi contesti epidemiologici per consentire la previsione di tassi di fallimento basate su indagini molecolari trasversali 73. Queste previsioni saranno più utili in cui la resistenza clorochina è ancora relativamente poco frequenti e PfCRT K76T non è ancora molto diffusa. Nelle regioni di alta resistenza in cui clorochina è stato sostituito da altri farmaci, periodici sondaggi PfCRT K76T possono rilevare tassi di resistenza in declino, permettendo considerazione di reintrodurre clorochina, magari in combinazione con agenti chemosensitizing o altri farmaci antimalarici ricevuto 7 maggio 2001. Revisione ricevuto giugno 13, 2001. 2001 dalle Malattie infettive Society of America Riferimenti