Microsporidium

Bevezetés

A Microsporidia az egyedi, eukarióta, kötelező, intracelluláris paraziták szokatlanul nagy csoportja, amelyet a biológusok több mint 150 éve tanulmányoztak. A Microsporidia jól alkalmazkodó kórokozó és fontos mezőgazdasági parazita, amely megfertőzi a méheket, a selyemhernyókat és más rovarokat. A szervezet a halak, rágcsálók, nyulak, főemlősök és emberek parazitája is. Ez a cikk a Microsporidia-t tekinti át a legújabb biológiai felfedezések hangsúlyozásával.

Etiológia

A biológusok több mint 150 éve tanulmányozzák a Microsporidia-t. A Microsporidia 187 nemzetséget tartalmaz, körülbelül 1500 fajjal. A Microsporidia mindenütt jelen van a környezetben; egyedülálló és kifinomult módon fejlődtek, így nemcsak a környező környezetben maradnak életben, hanem képesek más sejtekben is élni. [1]

A Microsporidia osztályozása a mikroszkopikus morfológián és az ultrastrukturális spórák jellemzőin alapul. A gazdaszervezet sok esetben nem egyeztethető össze azzal a filogenetikai kapcsolattal, amelyet molekuláris módszerekkel tovább feltárnak rRNS genetikai szekvenálás útján, amelyet jelenleg a taxonómia meghatározásának fő módszereként használnak. [2]

Járványtan

Microsporidia az állatokban

A Microsporidia, más néven microsporidiosis fertőzés világszerte előfordul. A fertőzés a mezőgazdaságban általánosan ismert kórokozókon keresztül történik, és elveszíti az erőforrásokat. A klasszikus fajok közé tartozik a méheket megfertőző Nosema apis és Nosema ceranae. Tanulmányok kimutatták, hogy az N. ceranae-vel fertőzött méhek halálozási aránya közel 94%, és a fertőzött populációk általában 8 napon belül elpusztulnak. A fertőzés után három nappal a megfigyelt érett spórák a gazdasejtekben jelzik, hogy a parazita életciklusa befejeződött. A parazita behatol mind a redők hegyébe, mind a méh hámjának bazális sejtjeibe, és a fertőzés gyorsan terjed a hámsejtek között. [3]

A mikrosporidia fertőzésének további példái a Loma lazmonae, amely a lazacot fertőzi, és a Thelohania fajok, amelyek a garnélarákot. A Loma salmonae fertőzés szisztémás tüneteket válthat ki, beleértve a kopoltyúk jelentős változását. A parazita fertőzött tengeri vagy édesvízi halak szívét, lépét, veseit és álágát is megfertőzi.

Microsporidia az embereknél

Emberekben ennek az opportunista kórokozónak a fertőzését a század elején még nem ismerték el nagyon. 1924-ben a kutatók először azt sugallták, hogy a Microsporidia megfertőzte az embereket, és 1985-ig csak néhány jelentést tettek közzé az emberi mikrosporidiosisról. Ezt követően a Microsporidia világszerte egyre inkább elismert opportunista fertőző ágensként, és jelenleg a Microsporidia fejlődő és fejlődő országok számos területén feltörekvő organizmusként ismerhető el. [4] A Microsporidia világszerte széles körben elterjedt gyermekek, utazók, szerv befogadók, idősek, rosszindulatú betegségben és cukorbetegségben szenvedő betegek és HIV-betegek között. [4] A fejlett országokban a mikrosporidiosis előfordulása a HIV-betegeknél fokozatosan csökkent az antiretrovirális kezelés és a jobb higiénia miatt.

A leírt csaknem 1500 faj közül csak 17 patogén az emberre, és közülük néhány az Enterocytozoon bieneusi, Encephalitozoon, Anncaliia, Enterocytozoon, Tubulinosema, Microsporidium africanum és Trachipleistophora hominis. Az esetek többségében az E. bieneusi és az Encephalitozoon colonis volt a 2 faj, amelyet leggyakrabban fertőzött embereknél mutattak ki. [5]

A fejlett országokban a Microsporidia fertőzés prevalenciája a hasmenést mutató HIV-szeropozitív személyeknél 2% és 78% között mozog, az immunszuppresszió és a kezelés mértékétől függően. Hasmenés nélküli HIV-szeropozitív személyeknél a fertőzések 1,4% és 4,3% között mozognak. [6] A HIV-vel nem fertőzött egyéneknél a szeroprevalencia gyakorisága 1,3% és 22% között mozog a véradók, a terhes nők, a vágóhídi dolgozók és a hasmenés ismeretlen okaival (esetleg Microsporidia fertőzés okozta) szenvedők körében. [7]

Kórélettan

Klinikai megnyilvánulása

A microsporidia fertőzés klinikai megnyilvánulása a tünetektől a tüneti fertőzésig terjed, amely magában foglalja a hasmenést, a myositist, a keratitist és a bronchitist. Bár ritka, encephalitis is előfordulhat. [8] Az étkezés útján történő átvitel során a betegség átlagos inkubációs ideje a tünetek dátuma és a betegség kezdete között körülbelül 7 nap (3-15 nap). HIV-fertőzött betegeknél a microsporidia fertőzést a morbiditás egyre fontosabb okaként ismerik el, és felelős a jelentős gyomor-bélrendszeri (GI) és disszeminált betegségért. Ritka esetekben az E. bieneusi tüdőfertőzéseket okoz, vagy megfertőzi az epevezetékeket, amelyek kolecisztitiszhez és kolangitiszhez vezetnek. [7] Mikrosporidiumokkal okozott szemfertőzések ritkák, de gyakoribbak immunhiányos, mint immunokompetens személyeknél.

Továbbra sem ismert, hogy a spóratiter mekkora része szükséges az emberek fertőzéséhez, de úgy tűnik, hogy a különböző alfajok között eltér. Az embert megfertőző spórák általában 1–4 mikrométerek, és a tünetmentes képpel rendelkező gyermekeknél 1,2 x 10 spóra E. bieneusi/gramm széklet. Míg a HIV-fertőzött betegeknél az E. bieneusi spórák koncentrációja 4,5 x 10 és 4,4 x 10 között változik per hasmenéses ürülék milliliterénként, 24 óra alatt összesen 10 spóra.

Kockázati tényezők

A microsporidia fertőzés kockázati tényezői közé tartozik a férfi-férfi szexuális találkozás, az intravénás drogfogyasztás, a mocsárvíz vagy a növényi öntözési terület kitettsége, ürülékkel való víz, az uszoda és a pezsgőfürdők használata vagy a vízzel való foglalkozás [7].

Terjedés

A Microsporidia betegség terjedése főként táplálék útján történik (élelmiszer-eredetű betegség), ideértve a halak és rákok (többek között garnélarák, homár, kagyló) globális élelmiszerlánc-iparát is. Az átvitel vízen keresztül is megtörténik, ideértve a növények öntözését, tengervizet, ivóvizet, talajvizet, szennyvizet, a környezetben lévő ürüléket és az iszapot. [9] Az anyától az utódokig terjedő függőleges transzmissziót nyulakban, juhokban és főemlősökben is megfigyelték. Egyes vizsgálatokban a tározóként működő állatokon keresztüli zoonózis-átvitel is felmerült. [10] [9] Bár ritka, a széklet-orális és az aeroszolok útján történő átvitel emberi fertőzés esetén is előfordulhat [11].

Történelem és fizikai

1838-ban Gluge leírta a legkorábbi jelentést a microsporidia létezéséről, amikor a parazita megfertőzte a halakat. Ezt később Glugea anomala névre keresztelték. 1857-ben Carl Wilhelm von Nageli professzor felismerte az első microsporidia Nosema bombycis-t. [12] [1] Az N. bombycis mind a Lepidopterákat, mind a Hymenopterákat megfertőzte, pebrine/borsbetegséget okozva, amelyet Jean Louis Armand de Quatrefages de Breau professzor nevezett el Párizsban. A betegség megfertőzte a selyemhernyó petesejteket, aminek következtében a lárvákat feketés foltok borították. Az N. bombycis által okozott betegség súlyos volt, és szinte tönkretette az európai selyemipart Franciaországban, Olaszországban és Németországban. Nageli először ezt az élősködőt élesztőszerű szervezetnek tekintette, és Schizomycetes néven osztályozta, az élesztő és baktériumok konszenzusos csoportjaként.

A további mikrosporidia-kutatás magában foglalta Louis Pasteurét az N. bombycis nevezetes tanulmányával. Javasolta a pebrin betegség elleni védekezést és megelőzést, amely nemcsak jelentősen megmentette az európai selyemipart, hanem Pasteur betegségcsíra-elméletének elsődleges hatása is lett. A mikrosporidiumok taxonómiai meghatározása évek óta ellentmondásos volt, és sok kutató azt javasolta, hogy egysejtű algák, élesztőspórák, gombákkal kapcsolatos organizmusok, sőt daganatos sejtek vagy lebomlott eritrociták. [1] [12]

A selyemhernyó-kórokozóval végzett vizsgálatok után Balbiani felismerte, hogy a szervezetnek számos Schizomycetes-jellemzője nincs, de hasonlóságot mutat a Sporozoákkal. Következésképpen 1882-ben Balbiani először javasolta a különálló Microsporidia taxont az N. bombycis számára, amely abban az időben az egyetlen megnevezett microsporidium volt. 1977-ben Sprague kijelölte a Microspora menedékjogot, amelyet 1992-ben frissítettek. [13] Később a Microsporidia primitív protozoonának számított, de a molekuláris filogenetikai elemzés elmagyarázta, hogy ezek az organizmusok nem primitívek, hanem degeneráltak.

2008-ban úgy gondolták, hogy a Microsporidia rokon a gombákkal, mint testvércsoport vagy bazális ág. [14] A biológusok a selyemhernyókban lévő Microsporidia-ra figyeltek fel, és megállapították, hogy hasonló organizmusok világszerte elterjedtek különféle állatok, általában gerinctelenek és halak, de emberek között is.

A legutóbbi, 2012-es osztályozás szerint a Microsporidia egysejtű eukarióta (protista) parazita, amely a SAR-t magában foglaló osztályba vagy szupercsoportba tartozik. [2] Ennek a csoportnak a tagjai közé tartozik a Stramenopila, az Alveolata, a Foraminifera, a Cercozoa és a Polycystinea. [2]

Morfológia és életciklus

A mikrosporidiumok eukarióta kötelező intracelluláris organizmusok, ovális megjelenésűek mikroszkóp alatt, magburok intracitoplazmatikus membránrendszerrel és kromoszóma elválasztással a mitotikus orsón. A mikrosporidiumok nem rendelkeznek peroxiszómákkal, viszont vezikuláris Golgi-testekkel és primitív mitokondriális szerű szervellel rendelkeznek, amelyből hiányzik a genom, mitoszómának nevezik. [15] A spórákra jellemző, hogy alakjuk és méretük változó, és ezt a tulajdonságot használják ma taxonjaik meghatározására. A spórák refraktilak és elektronsűrű, fehérjetartalmú exospórával, elektron-lucens endospórával és belső membránnal vagy plazmalemmával vannak bevonva. [12]

A Microsporidia a csőszerű alakjának köszönhetően környezetvédelmi szempontból ellenálló spórát termel, amely lehetővé teszi számukra a tekercselt belső poláris cső extrudálását, ezzel oltva annak tartalmát a közeli gazdaszervezetbe. [8] Elektronsűrű, glikoprotein-összetételű és kitinos sejtszerkezetének köszönhetően a mikrosporidium spórák viszonylag érzéketlenek a hőmérsékletre, túlélik a széles körű vízszikesedést, a vegyi anyagok pedig a hosszú dehidratáció ellenére is fennállnak.

A Microsporidia életciklusa 2 különálló szakaszból áll, amelyek meronónia vagy szaporodási szakasz, valamint sporogónia vagy fertőző vagy érett szakasz. Röviden: a Microsporidia életciklusa:

Értékelés

A mikrosporidiumokat nehéz felismerni kis méretük, lassan fertőző tulajdonságaik és néha tünetmentes fertőzésük miatt. Ezért világszerte számos meghatározatlan hasmenés fordul elő. A szervezetet speciális technikák alkalmazásával kell szemléltetni, speciális laboratóriumi létesítmények és képzett személyzet bevonásával, a fertőzés jellemzésére.

A Microsporidia kimutatása a széklet mikroszkópos megfigyelésen alapuló vizsgálatán alapul. Hasznosak lehetnek azonban az új festési módszerek, ideértve a trikróm festést és a fluoreszcencia festést optikai fehérítők alkalmazásával. A Microsporidia festhető Gram-festékkel, karbol-fuchsin-festéssel és ezüstfoltokkal. [8]

A monoklonális és poliklonális antitestet alkalmazó immunoblot, az enzimhez kapcsolt immunszorbens assay (ELISA) és az immunofluoreszcencia assay (IFA) szintén hasznos szerológiai vizsgálat a mikrosporidia jellemzésében. [8] A szerológiai tesztek azonban megbízhatatlanok HIV-fertőzötteknél az immunhiány miatt. [6]

A molekuláris jellemzés, beleértve a polimeráz láncreakciót (PCR) és a nukleotid szekvenálást, ígéretes, nagyon érzékeny vizsgálatok, 90% -nál nagyobb érzékenységgel az ember által fertőzött mikrosporidiumok gyors jellemzésére. A tömb egyszerre képes kimutatni a Microsporidia mind a 4 fajt 10 spóra érzékenységgel 100 mikroliter székletmintában. [8] Órákon belül a klinikus értelmezni tudja az eredményt a Microsporidia genetikai/nukleáris anyagának izolálásával és a termikus ciklikus állapotban enzimatikus amplifikációval, majd összehasonlíthatja a kontrollal. A fertőző gazdaszervezetben lévő mikrosporidiumok genotípusának meghatározásához az rRNS szekvencia a további jellemzés arany standardja.

Az in vitro és az in vivo vizsgálatokat a mikrosporidiumok tanulmányi célú szaporítására is kifejlesztették. A Microsporidia általában a rovarsejtekben vagy szövetekben terjed, vagy in vivo oltással amplifikálódik, például N. bombycis növekedése a Bombyx mori petefészekszövetében és N. ceranae Apis fajokba beoltva vagy a mézelő méh. [3] Tanulmányok azt mutatják, hogy a mintákból származó mikrosporidiumok, köztük vizelet, köpet, bronchoalveoláris mosás, ürülék, nyombél aspirátumok, kötőhártya kaparás, szaruhártya biopsziák, cerebrospinális folyadékok, izombiopsziák és agyszövetek növekedhetnek emlős sejtvonalakban. [16] Paraziták, mint például a Nosema algerae, a szúnyogok mikrosporid parazitája laboratóriumi kolóniákban nevelhetők és in vitro körülmények között szaporíthatók a sertés vesesejtvonalában. Halak in vitro tenyészeteit, a Microsporidia-t sikeresen bizonyították az Aedes albopictus hámsejt tenyészeteinek felhasználásával 28 ° C-on. In vivo és in vitro vizsgálatok egyaránt hasznosak; ezekhez a technikákhoz azonban képzett személyzetre, megfelelő felszerelésre és megfelelő felszerelésre van szükség.

Kezelés/kezelés

Állatban és emberben a Microsporidia fertőzés kezelésére gyakran alkalmazott gyógyszerek közé tartozik az albendazol és a fumagillin. Korábban olyan szerves higanyvegyületeket is teszteltek, mint a Nosemack. A Nosemack azonban kevésbé volt hatékony a parazita ellen, és mérgezőbb a mezőgazdasági méhekre, mint a fumagillin. A fumagilin amoebicid tulajdonságokkal rendelkezik, és az in vivo vizsgálatok azt mutatják, hogy a fumagillin gátolja a Nosema apis fejlődését a mézelő méhben. Az albendazol hatékony és eredményes az embereket és az állatokat megfertőző Encephalitozoon fajok ellen, de az Enterocytozoon bieneusi ellen változó hatékonyságú. Az albendazol gátolja a tubulin polimerizációját, továbbá féreghajtó és gombaellenes szerként is alkalmazzák. [7]

Megkülönböztető diagnózis

Bakteriális gastroenteritis

Cryptosporidiosis

Cystoisosporiasis

Citomegalovírus

Giardiasis

Gyulladásos bélbetegség

Trópusi folyadék

Vírusos gasztroenteritis

Az egészségügyi csoport eredményeinek javítása

A többi kórokozóhoz és a fertőzés elleni védekezéshez hasonlóan a Microsporidia kezelését és javított higiéniával kell megakadályozni. A vízforrások jobb szabályozása, valamint a talaj és a víz ürülékének figyelemmel kísérése fontos a vízi úton terjedő betegségek terjedésének csökkentése érdekében. A szigorú szabályozási és higiéniai javítási eljárás az élelmiszerlánc-termelésben vagy az iparban, ideértve a tenyésztést, a feldolgozást, a tárolást és a csomagolást az élelmiszer-szennyeződés és a kórokozó terjedésének megakadályozása érdekében, kulcsfontosságú.