Toxoplasma gondii жизненный цикл

Токсоплазма
Тахизоиты Toxoplasma gondii
Научная классификация

Международное научное название

Токсопла́зма (лат. Toxoplasma ) — монотипный род паразитических протистов, включающий, видимо, один вид — Toxoplasma gondii. Основные хозяева токсоплазм — представители семейства кошачьих. В качестве промежуточных хозяев выступают различные виды теплокровных животных, в том числе и люди. Токсоплазмоз, болезнь, вызываемая токсоплазмой, обычно протекает у человека легко. Однако для плода, в случае если мать заразилась токсоплазмозом во время беременности, а также для человека или кошки с пониженным иммунитетом эта болезнь может иметь серьёзные последствия, вплоть до летального исхода. Toxoplasma gondii принадлежит к типу Apicomplexa и является единственным описанным видом рода Toxoplasma. Тем не менее высказывалась гипотеза, что на самом деле может существовать несколько видов токсоплазм [1] .

Содержание

Жизненный цикл [ править | править код ]

Жизненный цикл Toxoplasma gondii состоит из двух фаз. Половая часть жизненного цикла проходит только в особях некоторых видов семейства кошачьих (дикие и домашние кошки), которые становятся первичным хозяином паразитов [2] . Бесполая часть жизненного цикла может проходить в любом теплокровном животном, например, в млекопитающих (и в кошках тоже) и в птицах. В настоящее время токсоплазма угрожает популяции гавайской казарки (нене): до 48 % птиц в некоторых популяциях может быть заражено этим паразитом, попадающим к ним от одичавших кошек [3] . Около 4 % птиц гибнет непосредственно от этого паразита, у прочих меняется поведение, что приводит к повышенному травматизму.

В этих промежуточных хозяевах паразит вторгается в клетки, формируя так называемые межклеточные паразитофорные вакуоли, содержащие брадизоиты, медленно воспроизводящиеся формы паразита [4] . Вакуоли формируют тканевые цисты, которые могут развиваться во внутренних органах, включая лёгкие, печень и почки, но при этом они более распространены в нервных и мышечных тканях — таких, как мозг, глаз, скелетная и сердечная мышца. Неповреждённые цисты не причиняют вреда и могут оставаться неизменными в течение жизни хозяина [5] . Так как паразит находится внутри клеток, то иммунная система хозяина не обнаруживает эти цисты. Сопротивляемость к антибиотикам различна, но цисты очень трудно вывести из организма полностью. Внутри этих вакуолей T. gondii размножается последовательностью делений на две части до тех пор, пока инфицированная клетка в конце концов не лопается и тахизоиты не выходят наружу. Тахизоиты подвижны и бесполым способом размножаются, производя новых паразитов. В отличие от брадизоитов, свободные тахизоиты легко устраняются иммунной системой хозяина, но при этом могут заразить клетки и сформировать брадизоиты, тем самым поддерживая инфекцию. Кошки начинают распространять ооцисты после проглатывания любой из трёх инфекционных стадий T. gondii — тахизоитов, брадизоитов (из тканевых цист) или спорозоитов (из ооцист) [6] .

Тканевые цисты проглатываются кошкой (например, когда она съедает заражённую мышь). Цисты выживают в желудке кошки, и паразиты заражают эпителиальные клетки тонкой кишки, где они приступают к половому размножению и формированию ооцист. Ооцисты выходят наружу с фекалиями. Период распространения ооцист кошками после первоначального заражения и частота отхождения ооцист варьируются в зависимости от инфекционной стадии T.gondi, которая была проглочена. Период распространения составляет 3-10 дней после проглатывания тканевой цисты и 18 дней и более после проглатывания тахизоитов или ооцист [6] .

Животные (в том числе люди) проглатывают ооцисты (например, поедая немытые овощи и т. д.) или тканевые цисты (в плохо приготовленном мясе) и заражаются. Паразиты внедряются в макрофаги в кишечном тракте и через кровь распространяются по телу.

Попадание кошачьих испражнений со сточными водами в прибрежные воды Тихоокеанского побережья США привело к сильному инфицированию обитающих там каланов, в результате чего численность популяций калана в Калифорнии с 1995 года за несколько лет сократилась на 10 % [2] .

Заражение токсоплазмой в острой стадии может быть бессимптомным, но часто вызывает симптомы гриппа на раннеострых стадиях, и, как и грипп, может в редких случаях привести к смерти. Острая стадия спадает за период от нескольких дней до месяцев, переходя в хроническую стадию. Хроническая инфекция обычно бессимптомна, но в случае пациентов с иммунодефицитом (например, пациентов, заражённых ВИЧ, или получающих иммунноподавляющую терапию, например, после пересадки органов) токсоплазмоз может развиваться. Наиболее частым проявлением токсоплазмоза у иммунноослабленных пациентов является токсоплазмозный энцефалит, который может привести к смерти. Если заражение T. gondii возникает впервые во время беременности, то паразит может проникнуть через плаценту, заразить плод, что может привести к гидроцефалии, внутричерепному обызвествлению или к хориоретиниту, а также к самопроизвольному аборту или внутриутробной смерти.

Эпидемиология [ править | править код ]

Инфекция у людей чаще всего является результатом проглатывания тканевых цист, содержащихся в сыром или недостаточно приготовленном мясе, поскольку T. gondii распространен у многих животных используемых в пищу, включая овец, свиней и кроликов. Тканевые цисты могут жить в тканях животных в течение многих лет [7] .

Культурные привычки также могут влиять на приобретение инфекции T. gondii: например, во Франции распространенность антител к T. gondii у людей очень высока. В Париже 84 % беременных женщин имеют антитела к T. gondii, 32 % в Нью-Йорке и 22 % в Лондоне. Высокая распространенность инфекции T. gondii у людей во Франции может быть связана с привычкой употреблять в пищу блюда с сырым мясом. А высокая распространенность инфекции в Центральной и Южной Америке, возможно, связана с высоким уровнем загрязнения окружающей среды ооцистами [7] . Следует, однако, отметить, что в настоящее время нет тестов, позволяющих отличить инфекцию, приобретенную из-за употребления в пищу мяса недостаточной термической обработки или из-за заражения окружающей среды (вода, овощи и фрукты и т. д.) ооцистами. Поэтому все заявления по этому вопросу не очень надежны [8] .

Изменение поведения хозяина [ править | править код ]

Было доказано, что паразит может влиять на поведение хозяина: заражённые крысы и мыши меньше боятся кошек; замечены факты того, что заражённые крысы сами ищут места, где мочилась кошка. Этот эффект благоприятен для паразита, который сможет размножаться половым способом, если его хозяин будет съеден кошкой [9] . Механизм этого изменения ещё до конца не изучен, но существуют доказательства того, что токсоплазмоз повышает уровень дофамина у заражённых мышей.

Изменения личности человека [ править | править код ]

Проводя биологические параллели между мышами и людьми, можно предположить, что поведение человека тоже меняется в некоторых случаях. Фактически наблюдаются взаимосвязи между скрытым заражением токсоплазмой и некоторыми из следующих характеристик [10] :

• повышение склонности к риску,
• снижение скорости реакции,
• бо́льшая вероятность попасть в аварию,
• чувство ненадёжности, тревоги и самосомнения,
• невротизм,
• среди мужчин наблюдался меньший интерес к новизне,
• среди женщин наблюдалась бо́льшая откровенность и чистосердечность.

В популяциях, где этот паразит очень распространён, массовые личностные изменения могут приводить к изменениям в их культуре. [Вариации в распространённости Toxoplasma gondii] могут объяснить реально существующие пропорции в различиях среди человеческих популяций, которые мы можем наблюдать с точки зрения культуры: эго, деньги, материальная собственность, работа и законы.

Роль токсоплазмы в шизофрении [ править | править код ]

Существует несколько независимых наблюдений, подтверждающих роль заражения токсоплазмой в случаях проявления шизофрении и паранойи [11] :

• Острая инфекция токсоплазмы иногда ведёт к психотическим симптомам, не отличающимся от шизофрении.
• Некоторые антипсихотические медицинские препараты, используемые для лечения шизофрении (например, галоперидол), также останавливают развитие токсоплазмы в клеточных культурах.
• Несколько исследований нашли значительно повышенные уровни антител к токсоплазме у пациентов, больных шизофренией, по сравнению со всем остальным населением [12] .
• Заражение токсоплазмой ведёт к повреждению астроцитов в головном мозге, точно такие же повреждения астроцитов наблюдаются при шизофрении.

Активным исследователем роли токсоплазмы и других инфекций при шизофрении является американский психиатр Фуллер Тори.

Распространённость заболевания у людей [ править | править код ]

Инфекция T. gondii у людей широко распространена и встречается во всем мире. Уровень инфекционной заболеваемости у людей и других животных отличается от одного географического района страны к другому. Условия окружающей среды, культурные привычки людей и фауна животных являются некоторыми из факторов, которые могут определять уровень инфекции, которая более распространена в жарких и влажных районах, чем в сухом и холодном климате. Лишь небольшая часть (менее 1 процента) людей заражается врожденно [7] .

У 33,1 % жителей США старше 12 лет были найдены специфичные для токсоплазмы антитела IgG, указывающие на то, что они были когда-либо заражены токсоплазмой (данные из исследований 1999—2000 годов) [13] .

Предполагают, что во всём мире до 65 % всего человечества заражено паразитами Toxoplasma gondii. Но при этом процент заражения сильно различается в разных странах, от 22 % в Великобритании до более 88 % (или 45 %, в зависимости от исследования) во Франции [14] , при этом в Южной Корее уровень заражения лишь 4,3 %, а в Бразилии — свыше 66,9 % [10] .

Toxoplasma gondii – представитель класса Споровики, отряда Кокцидии. Она является возбудителем токсоплазмоза. Заболевание распространено повсеместно. От 6 до 90% людей в различных регионах имеют антитела к токсоплазме, в среднем инвазировано 30% жителей Земли.

Морфологические особенности (рис.16): трофозоит (вегетативная стадия) имеет полулунную форму, размеры 4-7 х 2-4 мкм. Один его конец заострен, другой закруглен. Тело покрыто двумя мембранами. Цитоплазма гомогенна, в ней расположены органоиды. Ядро крупное. На заостренном конце токсоплазмы есть коноид, служащий для прикрепления паразита к клетке хозяина.

Рис. 16. Морфология T. gondi. А – схема, Б – трофозоит (7х40), В – ооциста (7х40)

Цикл развития : основные хозяева – представители семейства Кошачьих (домашняя кошка, рысь и др.). Промежуточные хозяева – все млекопитающие (включая человека), птицы и рептилии (рис.17).

Основные хозяева заражаются при поедании пораженных мышевидных грызунов. Трофозоиты проникают в эпителиальные клетки пищеварительного тракта, где происходит шизогония с образованием мерозоитов. Часть мерозоитов преобразуется в микрогаметы и макрогаметы. В результате слияния гамет (копуляция) образуются ооцисты (истинные цисты). Ооцисты выделяются с фекалиями во внешнюю среду, где при благоприятных условиях через 1-5 дней в каждой ооцисте образуются две спороцисты с четырьмя

спорозоитами. Они становятся инвазионными и могут сохранять жизнеспособность во внешней среде несколько лет.

Ооцисты со спорозоитами попадают в организм промежуточного хозяина через рот (так чаще всего заражаются дети дошкольного и младшего школьного возраста). В нижних отделах тонкого кишечника спорозоиты внедряются в эпителиальные клетки, где превращаются в трофозоиты и размножаются путем деления надвое. С током лимфы они попадают в кровь и проникают в клетки печени, селезенки, лимфатических узлов, нервной системы, глаз, скелетных мышц, миокарда и др. Здесь они интенсивно размножаются, заполняя почти всю цитоплазму клетки. Скопление трофозоитов, покрытых клеточной мембраной, образует тканевую цисту (псевдоцисту ). Оболочка этих цист может разрываться, и трофозоиты, выходя из них, внедряются в соседние клетки. В тканевых цистах трофозоиты жизнеспособны десятки лет и при хроническом течении заболевания цисты могут покрываться дополнительной соединительнотканной оболочкой.

Рис. 17. Жизненный цикл T. gondii

Такое же образование цист, помимо полового процесса, происходит и у основного хозяина (кошки). Поэтому инвазионной стадией, помимо спорозоита, может быть и трофозоит находящийся в тканевой цисте. В этом случае заражение человека (промежуточного хозяина) может произойти алиментарным или контактно-бытовым путями от другого промежуточного хозяина (крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, куры, утки и др.).

Источники инвазии : 1) кошки, выделяющие во внешнюю среду ооцисты со спорозоитами; 2) дикие и домашние животные, птицы и человек, выделяющие тканевые цисты с трофозоитами в слюне, носовой слизью, околоплодных водах, сперме, фекалиях, молоке; 3) мясо домашних и диких животных и птиц.

Механизмы и пути передачи .

1) алиментарный – через загрязненную пищу животного происхождения (мясо, молоко, яйца).

2) контактный – при контактах с кошками (загрязнение рук ооцистами), через поврежденную кожу и слизистые при обработке шкур инвазированных животных.

3) аэрозольный или воздушно-капельный (токсоплазмы обнаруживаются в носоглоточной слизи, слюне, есть легочные формы заболевания).

4) трансплацентарный; частота передачи токсоплазм плоду составляет около 27%; частота врожденного токсоплазмоза составляет 0,7-7,5 на 1000 новорожденных.

Механическое (повреждение клеток, кровоизлияния в серозные оболочки, некротические очаги в печени, селезенке, головном мозге).

Токсико-аллергическое (отравление организма продуктами жизнедеятельности).

Характерные симптомы. Приобретенный токсоплазмоз протекает доброкачественно, чаще бессимптомно.

Клиническое проявление встречается у людей с ослабленным иммунитетом.

Заболевание протекает с симптомами хронической интоксикации

(длительное повышение температуры до 37,3-37,5 о С, слабость, вялость, снижение аппетита, головная боль, снижение памяти и др.), увеличиваются периферические лимфатические узлы (шейные, затылочные, паховые).

Клиника острого токсоплазмоза характеризуется выраженной общей интоксикацией, лихорадкой, увеличением печени и селезенки, развитием миокардита. Появляются сыпь и тяжелые поражения центральной нервной системы (энцефалит).

Врожденный токсоплазмоз. При заражении в первые месяцы беременности часто наблюдаются самопроизвольные выкидыши или мертворождения. При более позднем заражении нарушается развитие головного мозга плода (гидроцефалия), развиваются менингоэнцефалиты, иногда – воспаление оболочек глаза, желтуха, увеличение печени и селезенки.

Лабораторная диагностика: иммунологические методы

(определение антител в крови больных людей). Иногда удается обнаружить паразитов в мазках крови, пунктатах лимфатических узлов и спинномозговой жидкости.

Профилактика: личная – соблюдение правил гигиены после контактов с кошками, употребление только хорошо термически обработанного мяса животных и птицы, кипяченого молока, соблюдение правил разделки и переработки туш животных. Общественная – защита окружающей среды и водоисточников от загрязнения выделениями животных, санитарнопросветительная работа.

Для профилактики врожденного токсоплазмоза необходимо своевременное обследование беременных женщин и при необходимости проводить специфическое лечение.

Чтобы завершить свой сложный жизненный цикл и попасть в конечного носителя, паразиты умело манипулируют поведением своих промежуточных хозяев. А что если таким промежуточным хозяином оказался человек? Недавно было показано, что широко распространенный в человеческой популяции паразит Toxoplasma gondii влияет на поведение не только конкретного человека, на котором он паразитирует, но и определяет особенности культуры целой нации, в той или иной степени зараженной этим паразитом.

Toxoplasma gondii — это паразитическое простейшее, жизненный цикл которого проходит через двух хозяев: промежуточного (любое теплокровное позвоночное, например мышь) и конечного (любой представитель семейства кошачьих, например домашняя кошка). Находясь в промежуточном хозяине, паразит способен к бесполому размножению. Чтобы кошка с большей вероятностью съела зараженную мышку, Toxoplasma gondii изменяет поведение мышей — они становятся более активными и смелыми, не боящимися ни кошек, ни их запаха, а также в них пробуждается интерес исследования новых территорий. В результате кошки съедают зараженных смельчаков, и паразит достигает своей цели — попадая в конечного хозяина, он приступает к половому размножению.

В современном мире кошки редко едят людей, однако зараженность токсоплазмозом в человеческой популяции в среднем около 35%. Если токсоплазма в небольшом количестве попадает в здорового человека, она покрывается оболочкой (превращается в цисту) и более для человека не опасна. Наибольший вред токсоплазма может принести эмбриону, если мать заразилась в первом или втором триместре беременности. При таком врожденном токсоплазмозе увеличивается вероятность поражения токсоплазмой центральной нервной системы, глаз и других внутренних органов, что может даже привести к внутриутробной гибели плода.

Помимо чисто физического вреда, наносимого токсоплазмой при инцистировании в тканях организма, существует и другой вред, определяемый взаимодействием паразита с иммунной системой организма-хозяина. Например, при инцистировании в головном мозге, токсоплазма вызывает локальный иммунный ответ хозяйского организма, в результате которого увеличивается уровень дофамина — нейромодулятора, влияющего на активность некоторых отделов лимбической системы — отдела головного мозга, отвечающего за эмоциональный настрой. У крыс, например, эта связь четко изучена, и показано, что зараженные токсоплазмой особи имеют повышенный уровень дофамина. Более того, обработка зараженных крыс антагонистом дофамина или специфичными лекарствами против токсоплазмы нормализует их поведение — они снова боятся кошек и у них угасает интерес к исследованию новых территорий. У человека искусственно вызванный избыток дофамина (при принятии стимулирующих веществ, таких как производные амфетамина) приводит к психозам, проявления которых практически не отличаются от симптомов шизофрении, или же обостряет латентную или уже начавшуюся шизофрению. Таким образом, потенциальное влияние токсоплазмы на поведение человека, скорее всего, обусловлено специфическим ответом нашей иммунной системы — а именно, увеличенным синтезом дофамина.

Интересно отметить, что паразит по-разному влияет на женщин и мужчин. Так, зараженные женщины становятся более интеллигентными, уравновешенными, сознательными, теплыми и отзывчивыми, а вот мужчины становятся менее интеллигентными и более грубыми. В чем причина такого различия — не ясно. Может быть, без влияния паразита обнажается истинная сущность мужского и женского начала? Вряд ли. Скорее всего, это просто результат действия токсоплазмы на организмы с разным гормональным фоном, и здесь нет никаких эволюционных механизмов, приводящих к тому, что интеллигентную женщину и неинтеллигентного мужчину проще съесть кошке. Однако оба зараженных пола — и мужчины и женщины — предрасположены к повышенному чувству вины (guilt proneness), неуверенности и беспокойству. Вот именно эти изменения в эмоциональном настрое «жертвы» могут быть эволюционным механизмом выживания токсоплазмы, ведь проблемы с эмоциональной регуляцией понижают способность к четкому и логичному мышлению, мешают бороться со стрессом и принимать правильные решения (убегать от голодной злой кошки, вместо того чтобы гладить ее).

Поскольку чувство вины и связанные с ним симптомы также коррелируют с невротизмом (neurotiсism) — одной из основных психологических характеристик разных культур человечества, — Кевин Лафферти (Kevin D. Lafferty) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре заметки выдвинул предположение о зависимости между средней зараженностью разных национальностей токсоплазмозом и их невротизмом. Работа Кевина Лафферти опубликована в Трудах Королевского общества.

Описание культурного пространства разных национальностей — очень интересная область науки. В ней изучаются факторы, формирующие особенности культур, и ищутся те характеристики, которые могут наиболее адекватно отображать эти различия между национальностями. Одним из наиболее признанных подходов сейчас является выделение пяти персональных признаков (один из них невротизм), из которых и складывается культурное пространство (более подробно см. Big Five personality traits или McCrae et al. 2005, Personality Profiles of Cultures: Aggregate Personality Traits, Pdf, 910 Кб).

Невротизм обратен эмоциональной стабильности и высокие его значения наблюдаются у народностей, которые по небольшим поводам долго и глубоко переживают негативные эмоции и стрессы. Например, наиболее высокие значения невротизма наблюдаются в Венгрии, Бразилии, Китае, Франции, Италии и Аргентине, тогда как наиболее низкие (более толерантные к стрессам) значения в Норвегии, Австрии, Швеции, Швейцарии, Германии и США.

Для проверки своей гипотезы Лафферти нашел опубликованные данные о значении невротизма в 39 странах, а также значения средней зараженности токсоплазмозом (она определялась по зараженности молодых беременных женщин). Статистический анализ подтвердил положительную корреляцию между этими двумя величинами: то есть чем больше процент зараженных токсоплазмозом людей, тем выше значения невротизма в данной стране. Таким образом, выше перечисленные страны классифицируются примерно также по степени зараженности токсоплазмой, как и по значениям невротизма. Если поверить, что эта зависимость описывает причинно-следственную связь между присутствием паразита и его влиянием на человека, то мы придем к неутешительному выводу, что одна из основных психологических осей культуры человека определяется паразитом!

Много ли смысла в этой положительной корреляции? Возможно, что прямой причинно-следственной связи нет совсем — например, более переживающие народы (с высоким уровнем невротизма) привыкли снимать частый и долгий стресс путем общения с домашними животными, в том числе и с кошками. При этом повышенный уровень зараженности паразитом является просто следствием обилия кошек, а настоящая причина повышенного невротизма некоторых национальностей остается неясной (например, генетически обусловленный повышенный уровень синтеза дофамина в головном мозге).

Но не исключено, что на наше поведение большое влияние действительно оказывают паразиты. Ведь влияют же на нашу культуру окружающие нас растения и животные? Так что нам пора отдавать себе отчет в том, что доброй половиной наших негативных эмоций мы обязаны паразиту Toxoplasma gondii, рассчитывающему на то, что, пока мы будем злиться, притаившийся в ближайшем зоопарке тигр сможет нас съесть.

Источник: K. D. Lafferty. Can the common brain parasite, Toxoplasma gondii, influence human culture? // Proceedings of the Royal Society B: Biological science (2006). DOI:10.1098/rspb.2006.3641 (FirstCite Early Online Publishing).