鎌状赤血球はマラリア感染にどのように影響するか

マラリアとプラスモジウム・ファルシパルム

マラリアは原虫プラスモジウム・ファルシパルムが原因で、雌アノフェレス蚊に刺されることによりヒトへ感染します。感染した原虫は血流に入り、肝臓で増殖し、再び血中に放出されて赤血球を攻撃します。

プラスモジウム・ファルシパルムの生活史

感染した蚊の唾液中に含まれるスポロゾイトが血流に入り肝臓へ移動し、肝細胞内で裂開体（シュイズント）に変化します。裂開体は多数のミエロゾイトを産み、肝細胞が破裂して血中に放出されます。ミエロゾイトは赤血球に侵入し、ヘモグロビンを摂取しながら増殖し、トロホサイトや再びミエロゾイトを生み出します。赤血球が破裂すると新たなミエロゾイトが血中に放出され、さらなる赤血球感染が繰り返されます。一方、感染した赤血球が蚊に吸血されると、原虫は性周期を経て蚊の体内で配偶子となり、次の感染サイクルが完了します。

鎌状赤血球がもたらす防御機構

鎌状ヘモグロビン遺伝子（HbS）を持つ人の赤血球は、低酸素状態になると鎌状化しやすくなります。プラスモジウム・ファルシパルムは感染赤血球内の酸素濃度を低下させるため、鎌状化が促進され、異常形状の赤血球は脾臓で除去されやすくなります。この結果、寄生虫は宿主から排除されやすくなると考えられています。もう一つの説は、低酸素環境自体が原虫の生存に有害であり、正常赤血球では起こらない阻害効果が鎌状赤血球で顕在化するというものです。

鎌状ヘモグロビン遺伝子と形質

両親からHbS遺伝子をそれぞれ1本ずつ受け継いだ場合、鎌状細胞貧血（鎌状赤血球症）となり、全ての赤血球が鎌状化して激しい痛みや臓器障害を引き起こします。一方、HbS遺伝子を1本だけ保有する「鎌状形質」では、赤血球の一部が鎌状化しますが症状はほとんど現れません。鎌状形質の人はマラリアに対する抵抗力が高く、遺伝子を子どもに伝えることができます。

進化的結果と地域分布

鎌状形質はマラリアに対する生存優位性を提供するため、マラリアが流行するアフリカや熱帯地域で遺伝子頻度が高くなります。しかし、HbS遺伝子を2本持つと鎌状細胞貧血を発症し、生命を脅かすリスクが増大します。このように、マラリアに対する防御と病的形質の間にトレードオフが存在し、結果としてマラリア流行地域で鎌状細胞疾患が広がる進化的バランスが形成されています。