học phân tử
Gen plasmepsin là một họ gen gồm 4 gen plasmepsin I, II, III, IW (Amato và cs, 2017). Đây là gen nằm trên nhiễm sắc thể số 14. Trong nhóm 4 gen ở trên, chỉ có gen plasmepsin 2,3 liên quan đến sự gia tăng tỷ lệ IC50 trong thử nghiệm với piperaquine. Dạng hoang dại của KST chỉ mang 1 bản sao của gen plasmepsin 2,3; dạng đột biến mang 2 bản sao của gen plasmepsin 2,3 được mô tả rõ trong hình dưới đây.
Hình 1.3: Mô hình khuếch đại gen plasmepsin 2,3; 4 gen plasmepsin được biểu thị bằng 4 màu khác nhau và được đánh số I-IV.
Nhóm nghiên cứu Benoit Witkowski và cộng sự (2016) đã xác định được sự khuếch đại của gen plasmepsin 2-3, mã hoá các enzyme proteaza liên quan đến suy thoái hemoglobin như là một dấu hiệu phân tử quan trọng nhất liên quan đến khả năng đề kháng piperaquine in-vitro và được đánh giá bằng cách sử dụng phương pháp PSA. Bằng phương pháp sử dụng một mẫu lớn các mẫu thu thập được trong các nghiên cứu về hiệu quả lâm sàng của dihydroartemisinin- piperaquine được thực hiện ở Campuchia từ năm 2009, Benoit Witkowski và cộng sự (2016) đã kiểm tra 725 phân lập P falciparum và phát hiện ra rằng số lượng gen plasmepsin 2 tăng lên liên quan chặt chẽ đến thất bại điều trị dihydroartemisinin-piperaquine. Các bệnh nhân nhiễm ký sinh trùng có biển thể đa hình plasmepsin 2 có nguy cơ tái phát lại cao gấp 20 lần trong thời gian 42 ngày sau điều trị (độ nhạy 94% và độ đặc hiệu 77%). Trong kết quả nghiên cứu này về các mẫu thu thập được ở Cam-pu-chia trong suốt thập kỷ qua cho thấy tỉ lệ ký sinh trùng có biển thể đa hình plasmepsin 2 tương quan với sự gia tăng tỷ lệ thất bại điều trị dihydroartemisinin-piperaquine, từ năm 2009 đến năm 2015 ở phía tây Cam-pu-chia và trong năm 2014-2015 ở phía đông Campuchia. Trong những khu vực xuất hiện kháng artemisinin, hiệu quả điều trị của DHA-PPQ vào ngày 42 giảm xuống dưới 90% trong khi đó tỉ lệ ký sinh trùng đa bào plasmepsin 2 tăng trên 22%.
Hình 1.4. Giả thuyết về cơ chế kháng của ký sinh trùng P. falciparum với piperaquine.
Trong giai đoạn KSTSR xâm nhập vào hồng cầu, sự phân hủy Hemoglobin cần thiết cho sự tổng hợp vật chất di truyền của KSTSR giúp cho quá trình tăng trưởng trong giai đoạn hồng cầu. Quá trình này xảy ra trong không bào tiêu hóa giàu acid, việc này được xem là liên quan đến hoạt động của 4 emzyme protease do nhóm gen plasmepsin quy định được đặt tên là plasmepsin 1-4. Các emzyme này giúp phân hủy Hemoglobin thành các aciamin cần thiết cho quá trình tăng trưởng của KSTSR. Do đó, các emzyme này được xem là điểm đích của quá trình kháng thuốc piperaquine (Pedro et al, 2009).
Trong trường hợp ký sinh trùng nhạy cảm với piperaquine, piperaquine tích lũy trong không bào dinh dưỡng của ký sinh trùng qua cầu nối base yếu, kênh vận chuyển PfMDR1 có thể giúp tích lũy piperaquine vào không bào tiêu hóa, giải thích lựa chọn đối với đa hình Pfmdr1. Piperaquine cản trở quá trình tiêu hóa hemoglobin của ký sinh trùng trong hồng cầu nhờ vào quá trình gắn vào các emzyme plasmepsin, dẫn đến cản trở sự tổng hợp nucleoprotein của ký sinh trùng dẫn đến ký sinh trùng bị tiêu diệt (Withnoski et al, 2017).