Cykl życia

Informacje kontaktowe:

Lily Cheng ’06, [email protected]

Stanford University

Parasites and Pestilence: Infectious Public Health Challenges

Prof. Dr. Scott Smith, [email protected]

Above Image : Scanning electron micrographshowing spory groups and

ejected polar filaments from the microsporidium Bohuslavia asterias.

Image fromhttp://www.biol.lu.se/cellorgbiol/microsporidia/index.html

Wprowadzenie

Mikrosporydia są eukariotycznymi, jednokomórkowymi organizmami należącymi do azylu Microspora. Wszystkie mikrosporidia są obligatoryjnymi, przetrwalnikującymi, wewnątrzkomórkowymi pasożytami, które atakują bezkręgowce i kręgowce. Charakterystyczną cechą mikrosporydiów jest rurka biegunowa lub włókno biegunowe znajdujące się w zarodniku, wykorzystywane do przenikania do komórek gospodarza.Są one szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, z ponad 1200 scharakteryzowanymi gatunkami.Jednakże, mikrosporydia dopiero niedawno zostały udokumentowane jako pasożyty ludzkie i potrzebne są dalsze badania w celu zrozumienia tej nowo powstającej choroby zakaźnej.Zakażenia u ludzi, mikrosporydiozy, występują głównie u pacjentów z osłabionym układem odpornościowym, szczególnie u tych zakażonych ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) lub u tych, którzy przeszli przeszczepy narządów. Niektóre gatunki pasożytują jednak również na osobach ze zdrowym układem odpornościowym. Poza sferą ludzką, Microsporidia są ważnymi pasożytami w rybołówstwie, medycynie weterynaryjnej i zarządzaniu szkodnikami.

Klasyfikacja i taksonomia

Klasyfikacja naukowa Microsporidia ewoluowała w czasie wraz z rozwojem badań naukowych w tej dziedzinie, a jej szczegóły są nadal przedmiotem dyskusji. Początkowo uważano, że są pierwotniakami (królestwo Protista), ostatnie badania z wykorzystaniem technik DNA wskazują, że azyl Microspora powinien być klasyfikowany w królestwie Fungi lub przynajmniej jako królestwo siostrzane do Fungi.Klasa, rząd i rodzina w obrębie azylu Microspora są również często weryfikowane i dyskutowane (tradycyjna taksonomia podawana na poziomie rodziny kwitnie).Tradycyjnie, gatunki były identyfikowane poprzez obserwację fizycznych cech zarodników, cyklu życiowego i relacji z komórką gospodarza. Jednak ostatnie badania naukowe wykorzystujące narzędzia genetyczne (mianowicie sekwencjonowanie rybosomalnego RNA) podważyły to podejście i sugerują, że markery genetyczne są bardziej poprawną metodą klasyfikacji naukowej. Wciąż potrzeba więcej badań, aby lepiej zrozumieć pochodzenie mikrospor i poszczególnych gatunków. Pomimo tego, obecnie istnieje ponad 1200 gatunków zidentyfikowanych w 143 rodzajach. Obecnie, co najmniej 14 gatunków w 8 rodzajach jest znanych z zakażania ludzi.

Rodzina

Genera

.

Gatunki

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)

Synonimy dla microsporidia obejmują: microspora,microsporan, microsporidea.

Historia odkrycia

Phylum Microspora został odkryty pod koniec 1800 roku, ale pierwszy przypadek u człowieka został opisany dopiero w 1959 roku u japońskiego dziecka. Wzrost zachorowań na mikrosporydiozy jest związany z pojawieniem się i rozprzestrzenianiem się wirusa HIV; mikrosporydiozy występują głównie u pacjentów z AIDS lub u osób z obniżoną odpornością (np. pacjenci po przeszczepach narządów). Jednakże, co najmniej trzy gatunki Nosema i jeden Brachiola zostały udokumentowane u pacjentów z obniżoną odpornością. Microsporidia są uważane za przypadkowe, przypadkowe lub oportunistyczne czynniki chorobotwórcze u ludzi.

Morfologia patogenów

Mikrosporidia są prymitywnymi eukariotami z dobrze zdefiniowanymi jądrami i błoną plazmatyczną, ale brakuje im typowych organelli występujących u bardziej typowych eukariotów, głównie mitochondriów,ułożonych w stos Golgiego i peroksysomów. Zarodniki Microsporidia są okrągłe i podłużne, a te związane z zakażeniem człowieka mają zwykle wielkość około 1-4 µm (cecha ważna dla diagnozy, ponieważ niektóre gatunki są często mylone z bakteriami). Wszystkie mają charakterystyczną zwiniętą rurkę biegunową, kanalik lub włókno, warstwowy polarplast, wakuolę tylną (uważaną za wakuolę golgiego) oraz ochronną egzosporę zbudowaną z białek i chityny. Chityna jest odpowiedzialna za wysoką odporność zarodników na warunki środowiskowe. Poniżej znajdują się dwa schematy (3D i 2 D) ilustrujące typowe zarodniki mikrosporydiów.

Taken from: http://www.palaeos.com/Eukarya/Units/Microsporidia/Microsporidia.000.html

Podczas infekcji błona komórkowa zarodnika (zwana również sporoplazmą) jest wtłaczana do komórki gospodarza poprzez ciśnienie osmozy. Po zakażeniu mikrosporydium czerpie energię z komórki gospodarza i zaczyna się rozmnażać wewnątrz cytoplazmy komórki gospodarza. Gatunki różnią się w swoich relacjach z komórką gospodarza; niektóre gatunki zmieniają funkcjonowanie komórki gospodarza, aby wywołać większe wchłanianie składników odżywczych i wzrost komórek w celu dostosowania się do czynnika. Microsporidia mogą rozmnażać się płciowo lub bezpłciowo. W rozmnażaniu bezpłciowym ma miejsce podział jądrowy, który tworzy jedną lub więcej par jąder, a podział komórkowy może izolować jądra lub łączyć je w pary w układzie adiplokarionowym. Rozmnażanie płciowe nie jest dobrze poznane, ale uważa się, że obejmuje autogamiczną fuzję i reorganizację materiału genetycznego.

Cykl życiowy mikrosporidiów różni się w zależności od gatunku, ale może być uogólniony w poniższym schemacie.

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

Początkowo,(1) odporny na środowisko, zakaźny zarodnik zostaje połknięty lub w inny sposób zakontraktowany. Ten bodziec środowiskowy aktywuje kiełkowanie w zarodniku, uwalniając polartubulę poprzez ewersję. (2) Następnie zarodnik wstrzykuje rurkę polarną do komórki gospodarza i (3) uwalnia swoje sporoplazmy do komórek gospodarza. Na tym etapie sporoplazmy zwykle stają się merontami, komórkami o luźno zorganizowanych organellach zamkniętych w prostej błonie plazmatycznej. (4) Następnie meronty mikrosporydiów namnażają się albo w kontakcie z cytoplazmą żywiciela (jak w przypadku E. bieneusi) albo wewnątrz wakuoli parazytoforowej (u E. interstinalis). (5) Następnie ulegają sporogonii, aby dalej dzielić się i tworzyć sporoblasty, przygotowując komórkę do powstania grubych warstw egzospor charakterystycznych dla dojrzałych zarodników. Zarodniki mogą być albo swobodnie rozproszone w cytoplazmie komórki gospodarza, albo zapakowane w sporoforowe pęcherzyki (lub błony sporoblastów). Cecha ta może być taksonomicznie ważna przy rozróżnianiu gatunków. Wreszcie, (6) gdy zarodniki całkowicie wypełnią komórkę gospodarza, błona plazmatyczna zostaje naruszona i uwalnia zarodniki do otoczenia. Zarodniki mogą następnie zainfekować inne otaczające komórki, zostać przetransportowane do nowych miejsc wewnątrz gospodarza, lub zostać wydalone z kałem lub moczem w celu zainfekowania innych gospodarzy.

Dokładny okres inkubacji dla zarodników mikrospor jest nieznany, ale zarodniki są uważane za wyjątkowo odporne i dlatego zakłada się, że utrzymują się w środowisku przez długi okres czasu.

Zarodniki mikrosporydiów są wszechobecne i są zdolne do infekowania każdej komórki zwierzęcej, w tym komórek owadów, ryb, ssaków, a nawet innych pasożytów! Są one najczęściej znajdowane w celu zarażenia antropodów. Wiele z 14 gatunków zarażających ludzi występuje również u wielu dzikich i udomowionych ssaków (np. królików, myszy, szczeniąt, kociąt, itp.). W rzeczywistości, pierwszy przypadek E. cuniculi został opisany u królików w 1923 roku. Nie istnieją novektory dla mikrosporydiozy w standardowym znaczeniu (zainfekowane owady mogą zainfekować ludzi, jeśli zostaną połknięte, ale nie jest to ani konieczne, ani powszechne).

Przenoszenie

Przenoszenie mikrosporydiów jest nadal niejasne, ale uważa się, że najczęstszym sposobem jest wdychanie, spożywanie lub w inny sposób zarażanie się zarodnikami (na przykład przez oczy lub drogą płciową). Zarodniki mikrosporydiów mogą być również przenoszone w wodzie, ponieważ gatunki Encephalitozoon, Enterocytozoon i Vittaforma zostały udokumentowane w źródłach wody (Dowd et al. 1998).Znaczący kontakt z zakażonymi zwierzętami może również przenosić chorobę (zakażenie zoonoiczne), ale przypadki są rzadkie.

Objawy kliniczne u ludzi

Przewlekła biegunka i wyniszczenie organizmu są najczęstszymi objawami mikrosporydiozy, ale różne gatunki atakują różne miejsca, w tym rogówkę, drogi żółciowe i mięśnie. Tak więc, objawy mikrosporydiozy różnią się znacznie w zależności od miejsca zakażenia.

o W jelitach lub drogach żółciowych, wspólne objawy obejmują przewlekłą biegunkę (często luźną, wodnistą i niekrwawą), utratę masy ciała lub wyniszczenie, ból brzucha, nudności i wymioty.

o Zakażenie rozsiane charakteryzuje się objawami zapalenia pęcherzyka żółciowego (zapalenie pęcherzyka żółciowego), niewydolnością nerek, zakażeniem układu oddechowego, bólem głowy, przekrwieniem nosa, bólem oczu i zajęciem zatok.

o Zakażenie układu oddechowego może powodować kaszel, duszność (utrudnione oddychanie) i świszczący oddech.

o W przypadku zakażenia oczu, objawy mogą obejmować uczucie obcego ciała, ból oczu, wrażliwość na światło, zaczerwienienie, nadmierne łzawienie lub niewyraźne widzenie.

o Osoby z zakażeniem dróg moczowych zazwyczaj nie mają objawów.

o Infekcje mięśni powodują ogólne osłabienie mięśni i ból.

o Wreszcie, infekcje mózgu lub innych tkanek nerwowych powodują drgawki, ból głowy i inne objawy w zależności od dokładnego obszaru infekcji.

Następujący schemat opisuje prezentacje kliniczne różnych zakażeń mikrosporydiami u ludzi.

Gatunek

Prezentacja kliniczna

B. algerae, B. vesicularum

Keratoconjunctivitis (zapalenie oka), zakażenie skóry i mięśni głębokich

E. cuniculi*, E. hellem *

Zapalenie rogówki i spojówek, zakażenie dróg oddechowych i moczowo-płciowych oraz zakażenie rozsiane

Enterocytozoon bieneusi*

Biegunka, akalcystyczne zapalenie pęcherzyka żółciowego (zapalenie pęcherzyka żółciowego) i zakażenie układu oddechowego (rzadko)

E. intestinalis (syn. Septata intestinalis)*

Zakażenie jelit, biegunka, rozsiew do oczu, układu moczowo-płciowego i oddechowego

M. ceylonensis, M. africanum

Zakażenie rogówki

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

Zakażenie oczu

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Zakażenie oczu, zakażenie dróg moczowych

Pleistophora Sp.

Zakażenie mięśni

T. hominis,

Zakażenie mięśni, stromalne zapalenie rogówki i zakażenie rozsiane

T. anthropophthera,

Zakażenie rozsiane

Adaptacja z http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

*Poniższy schemat obrazowo przedstawia miejsca zakażenia tych gatunków.

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

.

Testy diagnostyczne

Metody diagnozowania obejmują zazwyczaj identyfikację zarodników w kale, moczu, innych płynach ustrojowych lub tkankach ciała. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) jest złotym standardem dla identyfikacji specyficznych gatunków i diagnozowania mikrosporydiozy, ale często jest zbyt droga i czasochłonna. Alternatywy obejmują mikroskopię świetlną z użyciem różnych barwników, w tym barwników Grama (mikrospory są Gram-dodatnie, barwią się na ciemno i stają się łatwo widoczne pod mikroskopem), zmodyfikowanych barwników trichromowych (np. błękit trichromowy), barwników Warthina-Starrysilvera, Giemsy i środków chemofluorescencyjnych, takich jak Calcoflur. E. bieneusi mierzy od 0,8 do 1,5 µm, podczas gdy B. algerae, Encephalitozoon spp, V. corneae i Nosema spp. mierzą pod mikroskopem 1,5-4 µm. Testy immunofluorescencyjne (IFA) i techniki molekularne są nowymi metodami diagnostycznymi.

Leczenie, terapia i postępowanie

Leczenie albendazolem jest najczęstsze w przypadku wszystkich gatunków i jest połączone z miejscowym stosowaniem Fumagiliny w przypadku inwazji ocznych (patrz tabela kluczowych metod leczenia poniżej). Nowe, bardziej skuteczne leki na mikrosporydiozę są wciąż odkrywane i testowane. Na przykład, NikkomycynaZ (NIK-Z), lek, który hamuje syntezę chityny, okazał się skuteczny w walce z wieloma patogenami grzybiczymi. Okazał się on skuteczny w badaniach laboratoryjnych na gatunkach Encephalitozoon, ale nie został jeszcze przetestowany in vivo.

Często konieczne jest dalsze leczenie choroby. Ogólnie rzecz biorąc, objawy należy leczyć, jeśli jest to możliwe. Pacjenci z przewlekłą lub ciężką biegunką powinni dbać o regularne uzupełnianie elektrolitów i płynów oraz utrzymywać spożycie substancji odżywczych.

.

Kategoria leków

Leczenie dla

.

Dawkowanie

Środki ostrożności

Anthelmintics

Albendazol

Gastro, zakażenia mięśni, zakażenia rozsiane i oczne.

400mg PO bid przez 2.4 tygodnie

Unikać ciąży

Antybiotyki

Fumagilina – miejscowo

.

Oral

Keratoconjunctivitis i zmiany oczne (Encephalitozoon spp. B. algarae, E. hellum, E. cuniculi, V. corneae)

E. bieneusi

3 mg/ml krople 1 tydzień stosowanie miejscowe + postępowanie

.

Nieznany

Niezatwierdzony przez FDA dla mikrosporydiozy.

Thrombocytopenia

Antyprotozoals

Metronidazol

E. bieneusi i inne.

500mg PO bid przez 2 tygodnie.

Immunomodulatory

Thalidomid

.

Biegunka, gdy inne leki zawiodły

Nieznany

Toksyczny, tylko w ostateczności.

Szerokie wady wrodzone; unikać ciąży.

Epidemiologia

Wspomniane wyżej, mikrosporydia są niezwykle rozpowszechnione. Zarażają prawie wszystkie organizmy na ziemi, od pszczół miodnych i jedwabników po ssaki i ptaki. Stosunkowo niewiele wiadomo na temat epidemiologii mikrosporydiów, ponieważ drogi przenoszenia i zakażania są nadal nieco niejasne. Chociaż aktywne zarodniki mikrosporydiów zostały znalezione w źródłach wody w krajach rozwiniętych i rozwijających się, mikrosporydioza pozostaje głównie chorobą pacjentów zakażonych HIV i chorych na AIDS. Stwierdzono, że Microsporidia infekują 39% pacjentów z AIDS z biegunką i 30% pacjentów z AIDS z Cryptosporidium. Pomimo stosunkowo niedawnego odkrycia tego patogenu, zakażenie wśród pacjentów z AIDS jest niezwykłe i pasożyt ten będzie miał coraz większe znaczenie w przyszłości, ponieważ HIV nadal się rozprzestrzenia i podejmowane są dalsze badania w celu zrozumienia roli, jaką mikrosporydia odgrywają w zdrowiu człowieka.

Geografia

Mikrosporydia występują na całym świecie, dotykając zarówno kraje rozwijające się jak i rozwinięte, ale właściwa diagnoza pozostaje trudna, szczególnie w krajach rozwijających się. Poniżej znajduje się mapa ilustrująca nieliczne kraje, w których mikrosporydioza została formalnie udokumentowana.

Mapa wykonana przez Lily Cheng, May 21th, 2006

Strategie zdrowia publicznego i zapobiegania

W ostatnich latach, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) umieściła mikrosporydia na Liście Zanieczyszczeń (CCL) EPA, uznając je za pojawiający się patogen pochodzący z wody, wymagający monitorowania. Filtracja zasobów wodnych pozostaje najlepszą z dostępnych strategii zapobiegawczych. Techniki pomiaru i filtracji zarodników mikrosporydiów pozostają podstawowe i słabo rozwinięte, chociaż społeczność naukowa aktywnie stara się uzupełnić tę lukę w wiedzy.

Nie ma obecnie dostępnych ani badanych szczepionek przeciwko zakażeniom mikrosporydiami.

Althoughmicrosporidia infection in humans mostly occur in patients with compromisedimmune systems, the further spread of AIDS worldwide increases our need tounderstand and manage microsporidia for the near future. W miarę jak coraz więcej badań jest prowadzonych nad tą klasą organizmów, ich częstość występowania u ludzi wzrasta. Jest to rzeczywiście wyłaniająca się choroba zakaźna.

Przydatne linki internetowe

Strona internetowa CDC na temat mikrosporydiozy

E-.Medycyna Strona internetowa na temat mikrosporydiozy

Microsporidia by The Microbial Biorealm

Strona internetowa na temat mikrosporydiozy for AIDS Patients

Bigliarid, Elisa; Bernuzzi, Anna Maria; Corona, Silvia; Gatti, Simonetta; Scaglia, Massimo; Sacchi, Luciano. 2000. „In Vitro Efficacy of Nikkomycin Z against the Human Isolate of theMicrosporidian Species Encephalitozoon hellem. ” 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 and R.I. Glass. Enteropathogens and other factors associated with severedisease in children with acute watery diarrhea in Lima, Peru. 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. Dostęp maj 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. Dostęp maj 2006.

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

Larsson, Ronny. 12 May 2004. Cytologia i taksonomia mikrosporidiów. <Image: 1bohuslavis.jpg> Dostęp maj 2006.

Miller, Jeff D. 1997. Microsporidia (Protozoa): A Handbook of Biology and Research Techniques. Accessed May 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” The Palaeos: The Trace of Life on Earth. Accessed May 2006.

Leave a Reply

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.