鲁米诺：有望成为抗击疟疾的最新工具

诸平

据MedicalXpress网站2015年8月7日转载来自美国圣路易斯华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine in St. Louis）的消息，华盛顿大学医学院的研究人员已经发现，常常用于犯罪现场化合物鲁米诺（luminol, Fig. 1）可能有望成为抗击疟疾的最新工具。下面的图2（Fig. 2）是人类红细胞受到疟原虫感染的图示。

鲁米诺(luminol)，又名发光氨, 化学名称为3-氨基苯二甲酰肼。是一种在犯罪现场检测肉眼无法观察到的血液，可以显现出极微量的血迹形态（潜血反应）试剂。常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，是一种比较稳定的人工合成的有机化合物，其化学式为C₈H₇N₃O₂，结构式见图1（Fig. 1），溶液显强酸性，对眼睛、皮肤、呼吸道有一定的刺激作用。由于血红蛋白含有铁，而铁能催化过氧化氢的分解，让过氧化氢变成水和单氧，单氧再氧化鲁米诺让其发光。所以鲁米诺广泛应用于刑事侦查、生物工程、化学示踪等领域。

鲁米诺与氢氧化物反应时生成了一个双负离子（Dianion），它可被过氧化氢分解出的氧气氧化，产物为一个有机过氧化物。该过氧化物很不稳定，立即分解出氮气（鲁米诺被有机氧化剂如二甲基亚砜氧化后不是生成氮气，而是生成含氮有机物），生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸。激发态至基态转化中，释放的能量以光子的形式存在，波长位于可见光的蓝光部分。鲁米诺只有用氧化剂处理过才会发光。通常使用双氧水和一种氢氧化物碱的混合水溶液作为激发剂。在铁化合物催化下，双氧水分解为氧气和水：

2 H₂O₂ → O₂ + 2 H₂O

实验室中常以铁氰化钾作为催化剂铁的来源，而法医学上的催化剂则恰好是血红蛋白中的铁。很多生物系统中的酶也可催化过氧化氢的分解反应。鲁米诺试剂使用识别血液的试剂，血迹即使被擦拭，血液中的血红素还是会残留下来，当鲁米诺试剂喷在血红素上，会与活性氧产生氧化作用，释放出蓝紫色荧光，被成为鲁米诺反应。鲁米诺荧光反应的机理如下：

Fig. 3 Reactions leading to the chemiluminescence of luminol

谁也没有想到，这种常常应用于侦探犯罪现场的一种化合物，有一天会被用来灭杀疟原虫。当鲁米诺遇到红细胞中的血红蛋白（hemoglobin）时，就会发蓝光。现在,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员已经表明,他们可以对已经感染疟疾的红细胞进行乔装打扮，混入通过鲁米诺发光而引起一种不稳定的化学储备之中。为实现这一目标,科学家给感染红细胞一种不同寻常的氨基酸和诱发鲁米诺发光的化学物质,以便灭杀疟原虫。

医学和分子微生物学教授, 资深作者丹尼尔·戈德堡（Daniel Goldberg）医学博士说：“通过抗疟药物青蒿素（artemisinin）可以强化鲁米诺发光,我们认为这些药剂可以结合形成一种创新治疗疟疾方案。”相关研究结果2015年7月14日已经在eLife杂志网站上发表——Paul A Sigala, Jan R Crowley, Jeffrey P Henderson, Daniel E Goldberg. Deconvoluting heme biosynthesis to target blood-stage malaria parasites. eLife, online July 13, 2015. DOI: dx.doi.org/10.7554/eLife.09143.

尽管自2000年以来，全球疟疾死亡率下降了47%，非洲地区下降了54%，但是据世界卫生组织(WHO)2014年12月发布的最新消息，估计2013年,全球感染疟疾人数有1.98亿人,死亡584000人,其中大多数是非洲儿童。可见抗击疟疾的步伐丝毫不能怠慢，研究治疗新方案，挽救更多感染者的生命刻不容缓。丹尼尔·戈德堡（Daniel Goldberg）等人的疟疾新疗法将优于当前疟疾的治疗方法,因为疟原虫的变异并非那么有效。WHO建议将最常用的抗疟药品青蒿素与其他疗法联合使用,以免疟原虫对其产生抗药性。新方法的目标蛋白质由人类红细胞所制,而疟原虫是无法突变的。这项研究是由论文的第一作者保罗·西格勒（Paul Sigala）博士领导其他研究人员完成的,保罗·西格勒博士是丹尼尔·戈德堡教授实验室的一位科学家,从事人类的血红细胞感染疟原虫的相关研究。他们想要更好地理解疟原虫是如何抓住深红色的亚铁血红素（heme）, 即携氧的血红蛋白的非蛋白部分。亚铁血红素对疟原虫的生存至关重要。

疟原虫在红细胞表面打开了一个不正常的渠道。当科学家把一种亚铁血红素的成分（一种氨基酸）安放在包含红细胞的溶液中时,此氨基酸会通过该通道进入到红细胞内,开始复制亚铁血红素。这一过程导致一种被称之为原卟啉IX（protoporphyrin IX）的分子形成。当暴露于阳光时,这种分子会释放出危险的、具有化学活性化合物——即自由基来灭杀疟原虫。该研究小组计划将这种方法用于动物实验，以检验其有效性。

传染病部门的联合主任（co-director of the Division ofInfectious Diseases）丹尼尔·戈德堡教授说：“所有的这些药剂即氨基酸,鲁米诺以及青蒿素已经单独被用于人体,这是毫无疑问的。所以我们可以乐观地认为,它们不会存在任何安全问题,其组合这可能有望成为一种对疟疾具有毁灭性的新型治疗方法。”

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