疟疾(malaria)是一种由疟原虫感染,通过按蚊叮咬为主要传播途径的严重危害人类健康的传染病。青蒿素(artemisinin,ART)类药物不仅是恶性疟治疗的首选药物,还常用于出现疟疾疫情区域的全民服药以消除潜在传染源。在全球很多疟疾流行区,当疟疾疫情出现或加重时,除了加大监测力度、及早发现疟疾感染者外,疫情流行区域的全民服药策略已被广泛推广。在全民服药中当按蚊叮咬了已服青蒿素类药物的正常人后,其体内的青蒿素及其代谢产物将有机会进入按蚊体内。如果该按蚊再次叮咬疟疾感染者时,其体内已吸入的青蒿素及其代谢产物是否影响该按蚊的疟疾传播能力,目前尚未见相关报道。因此,阐明青蒿素对按蚊传疟能力的影响对于判断青蒿素全民服药策略是否合理具有重要的现实意义和科学价值。天然免疫系统是斯氏按蚊(Anopheles stephensi)抵御外源病原体和有害刺激的主要途径,也是影响其传播疟疾能力的重要因素。Toll样受体(toll-like receptor,TLR)是目前发现最重要的模式识别受体,通过接头蛋白分子将胞外刺激信号传递至细胞内,活化髓样分化因子88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)并促进Rel 1核移位,激活斯氏按蚊体液免疫,产生抗菌肽(Antimicrobial peptide,AMPs)等效应分子,抑制疟原虫侵染从而降低按蚊传疟能力。同时,人群和动物研究发现,疟疾感染后可改变宿主肠道微生物群落构成,重塑宿主肠道菌群可影响蚊天然免疫状态和疟原虫的发育。然而,关于天然免疫系统和肠道菌群在青蒿素影响斯氏按蚊传疟能力中的作用和机制,目前尚无相关研究报道。本研究聚焦这一科学问题开展研究。方法:1、第一部分:青蒿素预处理对斯氏按蚊传疟能力的影响利用斯氏按蚊-约氏疟原虫动物模型,用青蒿素灌胃预处理的正常小鼠供3～5天龄斯氏按蚊饲血,3天后让该按蚊吸食约氏疟原虫感染的小鼠进行疟疾攻击感染,感染后第9天解剖蚊胃,检查疟原虫卵囊的发育情况并计数,分析比较两组按蚊的疟原虫感染率和感染度差异。2、第二部分:天然免疫Toll信号通路在青蒿素对按蚊传疟能力影响中的作用研究首先利用生物信息学方法对MyD88基因进行序列分析,并利用Real-time PCR方法比较分析斯氏按蚊在不同时期及疟原虫感染前后MyD88分子的转录水平,以探讨MyD88分子在斯氏按蚊抗约氏疟原虫感染中的作用;继而,利用Real-time PCR方法比较分析Toll信号通路抗疟关键分子MyD88、Rel 1和Cactus等在青蒿素处理组和对照组间的转录水平差异,以期阐明斯氏按蚊Toll信号通路在青蒿素对按蚊传疟能力影响中的作用。3、第三部分:肠道菌群在青蒿素对按蚊传疟能力影响中的作用研究利用16S rDNA高通量测序法对斯氏按蚊肠道菌群进行研究,比较分析青蒿素处理组和正常对照组在吸感染血前后肠道菌群变化情况;并根据蚊肠道菌群变化,分析肠道菌群是否参与了青蒿素对按蚊传疟能力的影响。结果:1、青蒿素预处理显著降低斯氏按蚊传疟能力。青蒿素处理组的感染率(88.15%)略低于对照组(90.4%),两组间无统计学显著性差异(P=0.558)。但青蒿素处理组斯氏按蚊的疟原虫感染度显著低于对照组(P<0.001)。提示,青蒿素预处理可降低斯氏按蚊对约氏疟原虫的传播能力。2、天然免疫Toll信号通路在青蒿素对按蚊传疟能力影响中具有重要作用。本部分研究结果显示,MyD88是斯氏按蚊Toll信号通路的上游关键分子,在疟原虫感染后的多个时间点表达上调,提示该分子在蚊抗疟原虫感染中发挥重要作用。在青蒿素预处理及疟原虫感染后的不同时间点,斯氏按蚊Toll信号通路中的活化关键分子MyD88和Rel 1的转录水平在青蒿素处理组较对照组均有上调,而抑制分子Cactus则有下调趋势。该研究结果提示,青蒿素预处理可通过上调按蚊Toll信号通路而增强其对疟原虫的抵抗力,从而抑制按蚊的传疟能力。3、肠道菌群参与了青蒿素对按蚊传疟能力的影响。实验发现,青蒿素处理后按蚊肠道菌群发生明显变化,且部分抗疟菌群(如沙雷氏菌属等)显著增加,提示青蒿素可能通过改变肠道菌群影响按蚊的传疟能力。结论:1、本研究首次证实青蒿素预处理可降低按蚊传疟能力。2、蚊天然免疫Toll信号通路参与了青蒿素对按蚊传疟能力的影响。3、青蒿素可能通过改变蚊肠道菌群增强按蚊抗疟原虫能力。上述研究结果将有利于明确青蒿素的应用对按蚊传疟能力的影响及其分子机制,以指导青蒿素类药物的合理推广应用和制定相应的对策,为通过媒介防制阻断疟疾传播奠定理论基础。本研究也将为我国在消除疟疾行动中的策略制定提供参考,进一步巩固我国的疟疾防控成果。