Life Cycle

Yhteystiedot:

Lily Cheng ’06, [email protected]

Stanford University

Parasites and Pestilence: Infectious Public Health Challenges

Prof. Dr. Scott Smith, [email protected]

Ylläoleva kuva : Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva, jossa näytetään Bohuslavia asterias -mikrosporidiumin itiöryhmiä ja

heijastettuja polaarisia filamentteja.

Kuva osoitteestahttp://www.biol.lu.se/cellorgbiol/microsporidia/index.html

Esittely

Mikrosporidiatovat eukaryoottisia, yksisoluisia organismeja, jotka kuuluvat heimoon Microspora. Kaikki mikrosporidiat ovat pakollisia, itiöitä muodostavia, solunsisäisiä loisia, jotka valloittavat selkärangattomia ja selkärangattomia. Mikrosporidioosille ominainen piirre on itiössä oleva polaarinen putki tai polaarinen säie, jota käytetään isäntäsolujen soluihin tunkeutumiseen.Mikrosporidioosia esiintyy luonnossa laajalti, ja niitä on luonnehdittu yli 1200 lajia.Mikrosporidioosien on kuitenkin vasta hiljattain todettu loisivan ihmisiin, ja lisätutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan ymmärtää tätä nousevaa tarttuvaa tautia.Mikrosporidioosi-infektiota ihmisillä esiintyy ensisijaisesti potilailla, joilla on heikentynyt immuunijärjestelmä, erityisesti niillä, jotka ovat saaneet tartunnan HIV:llä tai joille on tehty elintensiirto. Joidenkin lajien on kuitenkin myös tiedetty loisivan ihmisiä, joilla on terve immuunijärjestelmä. Ihmisten lisäksi mikrosporidiat ovat tärkeitä loisia kalastuksessa, eläinlääkinnässä ja tuholaistorjunnassa.

Luokittelu ja taksonomia

Microsporidioiden tieteellinen luokittelu on kehittynyt aikojen kuluessa alaa koskevan tieteellisen tutkimuksen kasvaessa, ja sen erityispiirteistä kiistellään edelleen. Viimeaikaiset tutkimukset, joissa on käytetty DNA-tekniikoita, ovat osoittaneet, että Microspora-suku olisi luokiteltava sienien valtakuntaan tai ainakin sienien sisarkuntaan.Microspora-suvun luokkaa, järjestystä ja sukua tarkistetaan ja niistä keskustellaan usein (perinteinen taksonomia, joka on annettu suvun tasolla bloew).Perinteisesti lajit on tunnistettu tarkastelemalla itiön fyysisiä ominaisuuksia, elinkaarta ja suhdetta isäntäsoluun.Viimeaikaiset tieteelliset tutkimukset, joissa on käytetty geneettisiä välineitä (nimittäin ribosomaalista RNA-sekvensointia), ovat kuitenkin kyseenalaistaneet tämän lähestymistavan, ja geneettiset merkkiaineet ovat tieteellisen luokittelun kannalta oikeampi menetelmä. Tarvitaan vielä lisätutkimuksia, jotta mikrosporan ja yksittäisten lajien alkuperää voidaan ymmärtää paremmin. Kaikesta huolimatta nyt on tunnistettu yli 1200 lajia 143 suvussa. Tällä hetkellä ainakin 14 lajia 8 suvusta tiedetään tartuttavan ihmisiä.

Suku

Suvut

Lajit

Nosematidea

Brachiola

B. algerae, B. vesicularum

Encephalitozoonidea

Encephalitozoon

E. cuniculi, E. hellem, E. intestinalis (syn. Septata intestinalis).

Enterocytozoonidea

Enterocytozoon

Enterocytozoon bieneusi,

Microsporidea

Microsporidium

M. ceylonensis, M. africanum

Nosematidea

Nosema

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Pleistophoridea

Pleistophora

Sp.

Pleistophoridea

Trachipleistophora

T. hominis, T. anthropophthera,

Nosematidea

Vittaforma

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Synonyymejä microsporidia ovat muun muassa: microspora,microsporan, microsporidea.

Löytöhistoria

Suvun Microspora löydettiin 1800-luvun loppupuolella, mutta ensimmäinen ihmistapauskuvailtiin vasta vuonna 1959 japanilaislapsella. Mikrosporidioosin yleistyminen liittyy HIV:n tuloon ja leviämiseen; mikrosporidaasia esiintyy ensisijaisesti aids-potilailla tai muuten immuunipuutteisilla potilailla (kuten elinsiirtopotilailla). Ainakin kolme Nosema-lajia ja yksi Brachiola-lajin laji on kuitenkin todettu immunokompetenttipotilailla. Mikrosporidioita pidetään satunnaisina, satunnaisina tai opportunistisina tekijöinä ihmisillä.

Agenttien morfologia

Mikrosporidiat ovat primitiivisiä eukaryooteja, joilla on tarkoin määritellyt tumat ja plasmakalvo, mutta joistain tyypillisistä organelleista tyypillisimmissä eukaryooteissa esiintyvistä, pääasiallisesti mitokondrioista, puuttuu ne,pinotut golgit ja peroksisumit. Mikrosporidiumien itiöt ovat pyöreitä ja pitkulaisia, ja ihmisen tartuntaan liittyvät itiöt ovat yleensä noin 1-4 µm:n kokoisia (tärkeä piirre diagnoosin kannalta, koska joitakin lajeja luullaan usein bakteereiksi). Kaikilla on tyypillinen kierteinen polaariputki, -putki tai -säie, kerroksellinen polaariplast, takimmainen tyhjiö (jonka ajatellaan toimivan golgina) ja proteiineista ja kitiinistä koostuva suojaava eksospori. Kitiini on vastuussa itiöiden korkeasta ympäristökestävyydestä. Jäljempänä on kaksi kaaviota (3D ja 2 D), jotka kuvaavat tyypillisiä mikrosporioita.

Viety osoitteesta: http://www.palaeos.com/Eukarya/Units/Microsporidia/Microsporidia.000.html

Infektion aikana itiön solukalvot (jota kutsutaan myös itiöplasmaksi) ruiskutetaan isäntäsolun solukalvojen sisään osmoosin paineen avulla. Tartunnan jälkeen mikrosporidium tarvitsee energiaa isäntäsolusta ja alkaa lisääntyä isäntäsolun sytoplasman sisällä. Lajit eroavat toisistaan suhteissaan isäntäsoluun; jotkin lajit muuttavat isäntäsolun toimintaa siten, että ne saavat aikaan enemmän ravinteiden imeytymistä ja solun kasvua, jotta se voisi majoittaa taudinaiheuttajan. Mikrosporidia voi lisääntyä suvullisesti tai suvuttomasti. Sukupuolettomassa lisääntymisessä ydin jakautuu ja muodostaa yhden tai useamman parin ytimiä, ja solunjakautuminen voi eristää ytimet toisistaan tai parittaa ne adiplokaryoniksi. Seksuaalista lisääntymistä ei tunneta hyvin, mutta siihen oletetaan sisältyvän autogaminen fuusio ja geneettisen materiaalin uudelleenjärjestely.

Mikrosporidioiden elinkierto vaihtelee lajeittain, mutta se voidaan yleistää seuraavassa kaaviossa.

Viety lähteestä http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.html

Ensiksi(1) ympäristöresistenssinen, tartuntavaarallinen itiö nielaistiin tai muutoin sairastettiin. Tämäympäristöärsyke aktivoi itiön itämisen itiössä, jolloin polartubuli vapautuu eversiolla. (2) Tämän jälkeen itiöt pistävät polaariputken isäntäsoluun ja (3) vapauttavat sporoplasmansa isäntäsoluihin. Tässä vaiheessa itiöplasmat muuttuvat yleensä meroniteiksi, soluiksi, joissa on löyhästi järjestäytyneitä organelleja yksinkertaisen plasmakalvon ympäröimänä. (4) Tämän jälkeen mikrosporidien merontit lisääntyvät joko kosketuksissa isännän sytoplasman kanssa (kuten E. bieneusilla) tai loisevassa tyhjiössä (E.interstinalisilla). (5) Sen jälkeen ne käyvät läpi sporogonian jakautuakseen edelleen ja muodostaakseen sporoblasteja, jotka valmistelevat solua kypsille itiöille ominaista paksua eksosporakerrosta varten. Itiöt voivat joko levitä vapaasti isäntäsolun sytoplasmassa tai pakkautua sporofoorisiin vesikkeleihin (tai sporoblastikalvoihin). Tällä ominaisuudella voi olla taksonominen merkitys lajien erottamisessa toisistaan. (6) Kun itiöt täyttävät isäntäsolun kokonaan, plasmakalvo vahingoittuu ja vapauttaa itiöt ympäristöönsä. Tämän jälkeen itiöt voivat tartuttaa muita ympäröiviä soluja, siirtyä uusiin paikkoihin isännän sisällä tai erittyä ulosteeseen tai virtsaan tartuttaakseen muita isäntiä.

Mikrosporojen tarkkaa itämisaikaa ei tunneta, mutta itiöitä pidetään erittäin kestävinä, ja siksi niiden oletetaan säilyvän ympäristössä pitkiä aikoja.

Mikrosporidiasporat ovat kaikkialla esiintyviä ja kykenevät infektoimaan minkä tahansa eläinsolun, mukaan lukien hyönteisten, kalojen, nisäkkäiden ja jopa muiden loisten solut! Ne tarttuvat tavallisimmin ihmiseläimiin. Monia 14:stä ihmistä infektoivasta lajista esiintyy myös useissa luonnonvaraisissa ja kotieläiminä pidetyissä nisäkkäissä (esim. kaneissa, hiirissä, pennuissa, kissanpennuissa jne.). Itse asiassa ensimmäinen E. cuniculi -tartuntatapaus kuvattiin kaneilla vuonna 1923. Mikrosporidioosiin tavanomaisessa merkityksessä on olemassa uusia tartuttajia (tartunnan saaneet hyönteiset voivat tartuttaa ihmisen, jos ne nautitaan, mutta tämä ei ole välttämätöntä eikä yleistä).

Transmissio

Mikrosporidioosien leviäminen on edelleen epäselvää, mutta yleisimmän tavan uskotaan sisältävän itiöiden hengittämisen, nielemisen tai muunlaisen tartunnan (esimerkiksi silmä- tai sukupuoliteitse). Mikrosporidioiden itiöt voivat levitä myös vedessä, sillä Encephalitozoon-, Enterocytozoon- ja Vittaforma-lajin itiöitä on havaittu vesilähteissä (Dowd ym. 1998).Merkittävä kosketus tartunnan saaneisiin eläimiin voi myös levittää tautia (zoonoosi-infektio), mutta tapaukset ovat harvinaisia.

Kliininen esitys ihmisillä

Krooninen ripuli ja kuihtuminen ovat mikrosporidioosin yleisimpiä oireita, muttaerilaiset lajit tunkeutuvat erilaisiin paikkoihin, mukaan lukien sarveiskalvoon, kaksoiskappaleiden rataan jalihaksiin. Näin ollen mikrosporidioosin oireet vaihtelevat suuresti tartuntakohdasta riippuen.

o Suolistossa tai sappiteissä yhteisoireita ovat krooninen ripuli (usein löysä, vetinen ja veretön), laihtuminen tai kuihtuminen, vatsakipu, pahoinvointi ja oksentelu.

o Levinneelle infektiolle on ominaista kolekystiitin (sappirakon tulehdus), munuaisten vajaatoiminnan, hengitystieinfektion, päänsäryn, nenän tukkoisuuden, silmäkivun ja poskiontelotulehduksen oireet.

o Hengitystieinfektio voi aiheuttaa yskää, hengenahdistusta (vaikeutunut hengitys) ja hengityksen vinkumista.

o Silmätulehduksessa oireet vaihtelevat vierasesineistä, silmäkivusta, valoherkkyydestä, punoituksesta, liiallisesta kyynelehtimisestä tai näön hämärtymisestä.

o Virtsatieinfektioita sairastavat eivät yleensä oireile.

o Lihasinfektiot aiheuttavat yleistä lihasheikkouttaja kipua.

o Lopuksi aivojen tai muun hermokudoksen infektiot aiheuttavat kouristuksia, päänsärkyä ja muita oireita, jotka riippuvat tarkasta infektioalueesta.

Seuraavassa taulukossa kuvataan eri mikrosporidiainfektioiden kliinisiä ilmenemismuotoja ihmisillä.

Laji

Kliininen esitys

B. algerae, B. vesicularum

Keratokonjunktiviitti (silmätulehdus), iho- ja syvälihastulehdus

E. cuniculi*, E. hellem*

Keratokonjunktiviitti, hengitystie- ja virtsateiden infektio ja disseminoitunut infektio

Enterocytozoon bieneusi*

Ripuli, akalkulaarinen kolekystiitti (sappirakon tulehdus) ja hengitystieinfektio (harvinainen)

E. intestinalis (syn. Septata intestinalis)*

GI-infektio, ripuli, leviäminen silmä-, virtsa- ja sukuelin- ja hengitysteihin

M. ceylonensis, M. africanum

Cornea infektio

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Silmätulehdus

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Silmätulehdus, virtsatieinfektio

Pleistophora Sp.

Muskulaarinen infektio

T. hominis,

Muskulaarinen infektio, stroomakeratiitti ja disseminoitunut infektio

T. hominis. anthropophthera,

Disseminoitunut infektio

Mukailtu lähteestä http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

*Oheinen kaavio havainnollistaa havainnollistavasti näiden lajien tartuntapaikkoja.

Imagetaken rom http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

Diagnostiset testit

Diagnostiikkamenetelmiin kuuluu tyypillisesti huokosten tunnistaminen ulosteesta, virtsassa, muussa kehon nesteessä tai kehon kudoksissa. Transmissioelektronimikroskopia (TEM) on kultainen standardi tiettyjen lajien tunnistamiseksi ja mikrosporidioosin diagnosoimiseksi, mutta se on usein liian kallista ja aikaa vievää. Vaihtoehtoina ovat valomikroskopia, jossa käytetään erilaisia värjäyksiä, kuten gramvärjäyksiä (mikrosporidiasporit ovat grampositiivisia ja värjäytyvät tumman violetisti ja tulevat helposti näkyviin mikroskoopin alla), modifioituja trikromivärjäyksiä (esim. trikromi-sininen), Warthin-Starrysilver -värjäyksiä, Giemsaa ja sytostaatteja, kuten Calcoflur. E. bieneusi on mikroskoopissa 0,8-1,5 µm, kun taas B. algerae, Encephalitozoon spp, V.corneae ja Nosema spp. ovat mikroskoopissa 1,5-4 µm. Immunofluoresenssimääritykset (IFA) ja molekyylitekniikat ovat uusia diagnoosimenetelmiä.

Hoito, terapia ja hoito

Hoito albendatsolilla on yleisin kaikille lajeille, ja siihen yhdistetään paikallisesti käytettävä fumagilliini silmäinfektioiden hoidossa (ks. alla oleva taulukko tärkeimmistä lääkkeellisistä hoitomenetelmistä) Useimmilla lääkehoidoilla loiset eivät kuitenkaan täysin tuhoudu. Uusia, tehokkaampia mikrosporidioosilääkkeitä keksitään ja testataan edelleen. Esimerkiksi kitiinisynteesiä estävän NikkomycinZ-lääkkeen (NIK-Z) on osoitettu olevan tehokas monia sienipatogeeneja vastaan. Se osoittautui menestyksekkääksi laboratoriokokeissa Encephalitozoon-lajeilla, mutta sitä ei ole vielä testattu in vivo.

Taudin jatkohoito on usein tarpeen. Yleensä oireita olisi hoidettava, jos mahdollista. Potilaiden, joilla on krooninen tai vaikea ripuli, on huolehdittava siitä, että elektrolyyttejä ja nesteitä täydennetään säännöllisesti ja että ravinnonsaanti säilyy.

Lääkekategoria

Lääke

Lääkehoito

.

annos

Varotoimet

Anthelmiinilääkkeet

Albendatsoli

Mahansuoj, lihas-, disseminoituneet ja silmätulehdukset.

400mg PO kerta-annoksena 2-4 viikkoa

Vältä raskautta

Antibiootit

Fumagillin – paikallisesti

Oraalinen

Keratokonjunktiviitti ja silmävauriot (Encephalitozoon spp. B. algarae, E. hellum, E. cuniculi, V. corneae)

E. bieneusi

3 mg/ml tippoja 1 viikko ajankohtainen käyttö + hoito

Tuntematon

Ei ole FDA:n hyväksymä mikrosporidioosiin.

Trombosytopenia

Antiprotozoals

Metronidatsoli

E. bieneusi ja muut.

500mg PO bid 2 viikon ajan.

Immunomoduloiva

Thalidomidi

Ripuli, kun muut lääkkeet eivät ole tehonneet

Tuntematon

Toksinen, Vain viimeisenä keinona.

Vaikeat synnynnäiset epämuodostumat; vältä raskautta.

Epidemiologiaa

Esitten mainittu, mikrosporidioosi on erittäin yleinen. Ne tarttuvat lähes kaikkiin maapallon organismeihin hunajamehiläisistä ja silkkiäistoukista nisäkkäisiin ja lintuihin. Mikrosporidioiden epidemiologiasta tiedetään suhteellisen vähän, koska tartunta- ja infektioreitit ovat vielä jokseenkin epäselviä. Vaikka aktiivisia mikrosporidiasporeita on löydetty vesilähteistä kehittyneissä maissa ja kehitysmaissa, mikrosporidioosi on edelleen pääasiassa HIV- ja AIDS-potilaiden sairaus. Mikrosporidioiden on raportoitu tartuttavan 39 prosenttia AIDS-potilaista, joilla on ripuli, ja 30 prosenttia AIDS-potilaista, joilla on kryptosporidium. Huolimatta siitä, että tämä taudinaiheuttaja on löydetty suhteellisen hiljattain, AIDS-potilaiden infektio on huomattava, ja loisen merkitys kasvaa tulevaisuudessa, kun HIV:n leviäminen jatkuu ja mikrosporidioosien merkitystä ihmisten terveydelle tutkitaan yhä enemmän.

Maantiede

Mikrosporidia on levinnyt maailmanlaajuisesti, ja se vaikuttaa sekä kehittyviin että kehittyneisiin maihin,mutta asianmukainen diagnosointi on edelleen vaikeaa erityisesti kehittyvissä maissa. Alla on kartta, joka kuvaa niitä harvoja maita, joissa mikrosporidioosi on virallisesti dokumentoitu.

Kartan on tehnyt Lily Cheng, 21. toukokuuta 2006

Väestöterveydenhuolto ja ennaltaehkäisystrategiat

Viime vuosina, Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) on sisällyttänyt mikrosporidiat EPA:n Candidate Contaminate List (CCL) -luetteloon pitäen niitä uusina vedessä syntyvinä patogeeneinä, jotka vaativat seurantaa. Vesivarastojen suodattaminen on edelleen paras käytettävissä oleva ennaltaehkäisevä strategia. Mikrosporidia-itiöiden mittaus- ja suodatustekniikat ovat edelleen alkeellisia ja kehittymättömiä, vaikka tiedeyhteisö yrittääkin aktiivisesti korjata tätä tietovajetta.

Mikrosporidiainfektiota vastaan ei ole tällä hetkellä saatavilla tai tutkittavana rokotteita.

Vaikka mikrosporidia-infektioita esiintyy ihmisillä useimmiten potilailla, joiden immuunijärjestelmä on heikentynyt, AIDSin leviäminen edelleen maailmanlaajuisesti lisää tarvetta ymmärtää ja hallita mikrosporidioita lähitulevaisuudessa. Kun tätä organismiluokkaa tutkitaan yhä enemmän, huomaamme niiden esiintyvyyden lisääntyvän ihmispotilailla. Kyseessä on todellakin uusi tartuntatauti.

Hyödyllisiä www-linkkejä

CDC:n verkkosivut mikrosporidioosista

E-medicine Website on Microsporidia

Microsporidia by The Microbial Biorealm

Website on Microsporidiosis

Website on Microsporidiosis for AIDS Patients

Bigliarid, Elisa; Bernuzzi, Anna Maria; Corona, Silvia; Gatti, Simonetta; Scaglia, Massimo; Sacchi, Luciano. 2000. ”Nikkomysiini Z:n in vitro teho Encephalitozoon hellem -mikrosporidilajin ihmisisolaattia vastaan. ” Antimicrob Agents Chemother, 44(11):3012-3016., American Society for Microbiology.

Cama R.I., U.D. Parashar, D.N. Taylor, T. Hickey, D.Figueroa, Y.R. Ortega, S. Romero, J. Perez, C.R. Sterling, J.R. Gentsch, R.H.Gilman ja R.I. Glass. Enteropatogeenit ja muut tekijät, jotka liittyvät vakavaan tautiin lapsilla, joilla on akuutti vesiripuli Limassa, Perussa. J. Infect.Dis., 179:1139-1144, 1999.

Canning, Elizabeth U.; Lom, Jiri. 1986. The Microsporidia ofVertebrates, Systematicsof the Microsporidia,and Biology of the Microsporidia.

London: Academic Press, 1986.

Chijide, Valda M. 28 Mar 2006. ”Microsporidiosis.” E-medicine by Web-MD. Käytetty toukokuussa 2006.

Dowd, Scot E., Gerba, Charles P.,Pepper, Ian L. ”Confirmation of the Human-Pathogenic MicrosporidiaEnterocytozoon bieneusi, Encephalitozoon intestinalis, and Vittaforma corneaein Water.” Applied Environmental Microbiology. 1998 64: 3332-3335

Illinois Natural History Survey,Systematics of Microsporidia, Centerfor Ecological Entomology. Käytetty toukokuussa 2006.

Joseph J, VemugantiGK, Sharma S. Microsporidia: Emerging Ocular Pathogens. Indian J Med Microbiol 2005 ;23:80-91.

Larsson, Ronny. 12. toukokuuta 2004. Mikrosporidioiden sytologia ja taksonomia. <Kuva: 1bohuslavis.jpg> Viitattu toukokuu 2006.

Miller, Jeff D. 1997. Microsporidia (alkueläimet): A Handbook of Biology and Research Techniques. Viitattu toukokuu 2006.

Whipple, Allison; Levine, Zeva, Damon-Moore, Laural; Kahrl, Ariel; Sacks, Hannah; Stulberg, Michael; Smith, Casey M.; Scogin, Shana. 2004. ”Microsporidia.”

The Microbial BioRealm. Accessed May 2006.

White, Toby. 2006. ”Microsporidia” Palaeos: The Trace of Life on Earth. Accessed May 2006.

Leave a Reply

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.