瘧色素

偏振光顯微鏡下的惡性瘧原蟲（Plasmodium falciparum）瘧色素晶體

瘧色素（英語：Hemozoin）是由一些血液寄生蟲消化血液而形成的副產品。這些嗜血生物如瘧原蟲（Plasmodium），紅獵蝽（Rhodnius）和血吸蟲（Schistosom）消化血紅蛋白並釋放大量游離血紅素，是血紅蛋白的非蛋白質組分。血紅素是由雜環卟啉環與中心的鐵原子組成的輔因子。游離血紅素對細胞有毒，所以寄生蟲將其轉化為不溶的結晶形式，稱為瘧原蟲色素。在瘧疾寄生蟲中，瘧原蟲色素常被稱為瘧色素。

由於瘧色素的形成對這些寄生蟲的存活至關重要，因此它是開發藥物的有吸引力的靶標，並且在瘧原蟲中作為尋找治療瘧疾的藥物（瘧疾的致命弱點）的方法進行了大量研究。目前使用的幾種抗瘧藥物，如氯喹和美爾奎寧，被認為是通過抑制血紅素生物結晶來殺死瘧疾寄生蟲

發現

1847年，Johann Heinrich Meckel 在一個患有精神錯亂的人的血液和脾臟中觀察到黑褐色色素。然而，直到1849年，才發現這種色素的存在與瘧疾感染有關。最初，人們認為這種色素是身體對感染的反應，但Charles Louis Alphonse Laveran在1880年意識到「瘧疾色素」是由寄生蟲產生的，因為它們在紅血球中繁殖。Ronald Ross使用色素和瘧疾寄生蟲之間的聯繫來確定瘧原蟲生命周期中發生在蚊內的階段，因為雖然這些形式的寄生蟲在外觀上與血液階段不同，但它們仍含有痕量色素。

後來，在1891年，T. Carbone和W.H.Brown發表了聯繫血紅蛋白降解和色素生成的論文，將瘧色素描述為血紅素的一種形式，並駁斥人們普遍認為它與黑色素有關的觀點。 Brown觀察到所有的黑色素都能用高錳酸鉀快速漂白，而瘧色素用這種試劑並不表現出真正的漂白反應。瘧色素名稱「hemozoin」是由Louis Westenra Sambon提出的。在20世紀30年代，一些作者將瘧色素鑑定為α-血紅素的純晶體形式，並表明該物質在晶體內不含蛋白質，但沒有解釋瘧疾色素和α-血紅素晶體之間的溶解度差異。

結構

β-血紅素晶體由血紅素分子的二聚體構成，後者又通過氫鍵連接在一起形成較大的結構。在這些二聚體中，鐵 - 氧配位鍵將一個血紅素的中心鐵與相鄰血紅素的羧酸側鏈的氧相連接。這些相互作用的鐵 - 氧鍵非常不尋常，並且在任何其他卟啉二聚體中都沒有觀察到。 β-血紅素可以是環狀二聚體或線性聚合物，在瘧色素中從未發現過一種聚合形式，這反駁了人們廣泛認為的瘧色素由血紅素聚合酶。

抑制劑

瘧色素形成是一個很好的藥物靶點，因為它是瘧原蟲存活和人類宿主不存在的基本過程。藥物靶標血紅素是宿主來源的，並且大部分在寄生蟲的遺傳控制之外，這使得更難形成耐藥性。許多臨床使用的藥物被認為是通過抑制食物空泡中的瘧原蟲形成而發揮作用的。這可以防止該隔室釋放的血紅素解毒，殺死寄生蟲。

這種血紅素生物結晶抑制劑最直接的例子是喹啉藥物，例如氯喹和甲氟喹。這些藥物與游離的血紅素和瘧色素晶體結合，因此阻止了新的血紅素單元添加到生長中的晶體上。小而迅速增長的晶面是抑制劑被認為與之結合的晶面。