Токсоплазмоз - Причини та патогенез

Причини токсоплазмозу

Збудником токсоплазмозу є Toxoplasma gondii (підцарство Protozoa, тип Apicomplecxa, порядок Coccidia, підряд Eimeriina, родина Eimeriidae).

В організмі людини та тварин T. gondii проходить кілька стадій розвитку: трофозоїт (ендозоїт, тахізоїт), цисти (цистозоїт, брадизоїт) та ооцисти. Трофозоїти мають розмір 4-7x2-4 мкм та за формою нагадують півмісяць. Цисти покриті щільною оболонкою, розміром до 100 мкм. Ооцисти мають овальну форму, діаметром 10-12 мкм.

Згідно з даними генотипування, виділяють три групи штамів токсоплазм. Представники першої групи викликають вроджений токсоплазмоз у тварин. Штами другої та третьої груп токсоплазм виявляються у людей, а представники останньої групи частіше зустрічаються у пацієнтів з ВІЛ-інфекцією. Визначено антигенну структуру різних стадій розвитку токсоплазм і встановлено, що трофозоїти та цисти мають як спільні, так і специфічні антигени для кожного з них.

T. gondii – облігатний внутрішньоклітинний паразит, який проникає в епітеліальні клітини кишечника та розмножується в них шляхом ендодіогенезу. Потім з потоком крові та лімфи трофозоїти (тахізоїти) потрапляють в інші органи та тканини (лімфатичні вузли, печінку, легені тощо), де активно проникають у клітини. В уражених клітинах з'являються скупчення ендозоїтів одного покоління, оточені оболонкою паразитофорної вакуолі (так звані псевдоцисти). В результаті імунної відповіді хазяїна паразити зникають з крові, а в інфікованих клітинах-мішенях утворюються цисти, покриті щільною оболонкою. У хронічних випадках захворювання T. gondii у вигляді внутрішньоклітинних цист залишаються життєздатними необмежений час. Кісти локалізуються переважно в головному мозку, серцевих та скелетних м'язах, матці, очах.

Основними господарями T. gondii є представники родини котячих (кішки) і можуть одночасно бути проміжними господарями, оскільки в їх організмі токсоплазми здатні переміщатися з кишечника до клітин різних органів. За допомогою мерогонії паразит розмножується в епітеліальних клітинах кишечника; в результаті утворюються мерозоїти. Деякі з них дають початок чоловічим і жіночим статевим клітинам - гамонтам. Після виходу з ентероцитів чоловічі гамонти багаторазово діляться, утворюючи мікрогамети ("сперматозоїди"); макрогамети ("яйця") утворюються з жіночих гамонтів. Після запліднення утворюється незріла ооциста, яка виводиться в навколишнє середовище з калом. За сприятливих умов дозрівання ооцист (спорогонія) триває від 2 днів до 3 тижнів. Зрілі цисти стійкі до несприятливих факторів навколишнього середовища та можуть залишатися життєздатними до року і довше.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Патогенез токсоплазмозу

З місця впровадження (найчастіше – порожнисті органи травлення) токсоплазми з потоком лімфи потрапляють у регіонарні лімфатичні вузли, де розмножуються та викликають розвиток лімфаденіту. Потім паразити у великій кількості потрапляють у кров і розносяться по всьому організму, внаслідок чого виникають ураження нервової системи, печінки, селезінки, лімфатичних вузлів, скелетних м'язів, міокарда, очей. Внаслідок розмноження трофозоїтів інфіковані клітини руйнуються. Навколо вогнищ некрозу та накопичення токсоплазми утворюються специфічні гранульоми. При нормальній імунній відповіді організму трофозоїти зникають з тканин і починається процес утворення кіст (запальна реакція навколо них слабка). Токсоплазмоз переходить з гострої фази в хронічну, а ще частіше – в хронічне носійство зі збереженням кіст у тканинах органів. За несприятливих для організму умов (гострі захворювання та стресові ситуації, що мають імуносупресивну дію) оболонки кіст руйнуються; вивільнені паразити, розмножуючись, вражають неушкоджені клітини та потрапляють у кров, що клінічно проявляється загостренням хронічного токсоплазмозу. У скелетних м’язах, міокарді, легенях та інших органах виявляються запальні інфільтрати та некрози. У головному мозку з’являються запальні вогнища з подальшим некрозом, що іноді призводить до утворення петрифікатів. У сітківці та судинній оболонці виникає продуктивне некротичне запалення. Токсоплазмоз набуває злоякісного перебігу на тлі розгорнутої картини СНІДу, при цьому розвивається генералізована форма захворювання, що в деяких випадках спричиняє смерть пацієнтів.

У відповідь на антигени токсоплазми виробляються специфічні антитіла та розвивається імунна реакція, подібна до ГТГ.

При вродженому токсоплазмозі внаслідок паразитемії збудник впроваджується в плаценту, утворюючи первинне вогнище, а звідти з кровотоком потрапляє до плода. Плід інфікується незалежно від наявності клінічних проявів у вагітної, але результат залежить від терміну вагітності, на якому відбулося зараження. Інфікування на ранніх стадіях ембріогенезу закінчується спонтанним викиднем, мертвонародженням, викликає важкі, часто несумісні з життям, порушення розвитку (аненцефалію, анофтальмію тощо) або призводить до розвитку генералізованого токсоплазмозу. При зараженні в третьому триместрі вагітності переважають безсимптомні форми перебігу, пізні клінічні ознаки яких проявляються через місяці та роки.

Життєвий цикл токсоплазми

Збудник токсоплазмозу є облігатним внутрішньоклітинним паразитом; можливість внутрішньоядерного паразитизму токсоплазми доведена. Збудника було відкрито в 1908 році незалежно один від одного французами Ніколем і Мансо в Тунісі у гризунів породи гонді та італійцем Сплендором у Бразилії у кроликів. Родове позначення токсоплазми відображає серповидну форму безстатевої стадії паразита («таксон» – дуга, «плазма» – форма), видове позначення – назву гризунів (гонді).

З загальнобіологічної точки зору, T. gondii характеризується ознаками, які дозволяють вважати його паразитом з дуже глибокими адаптаціями. Він зустрічається на всіх континентах і на всіх географічних широтах, може паразитувати та розмножуватися у сотнях видів ссавців і птахів, а також здатний вражати широкий спектр тканин і клітин своїх господарів.

У 1965 році Хатчісон вперше експериментально продемонстрував, що коти беруть участь у передачі T. gondii. У 1970 році вчені з Англії, Данії та США майже одночасно та незалежно виявили ооцисти у фекаліях котів, заражених токсоплазмозом, дуже схожі на ооцисти кокцидій. Це довело, що токсоплазма належить до кокцидій, і незабаром життєвий цикл паразита був повністю розшифрований, що складається з двох фаз: кишкової та позакишкової, або нетканинної.

Кишкова фаза життєвого циклу токсоплазми включає розвиток у клітинах слизової оболонки кишечника остаточного хазяїна, яким є домашня кішка та інші котячі (дика кішка, рись, бенгальський тигр, оцелот, сніговий барс, ягуарунді, ейр).

Повний цикл розвитку (від ооцисти до ооцисти) T. gondii може здійснюватися лише в організмі представників родини котячих. Життєвий цикл токсоплазми включає 4 основні стадії розвитку: шизогонія, ендодіогенія (внутрішнє брунькування), гаметогонія, спорогонія. Ці стадії відбуваються в різних екологічних середовищах: шизогонія, гаметогонія та початок спорогонії відбуваються лише в кишечнику представників родини котячих (остаточних господарів токсоплазми), спорогонія завершується у зовнішньому середовищі, а ендодіогенія відбувається в клітинах тканин проміжного господаря (включаючи людину) та в клітинах основного господаря - кішки.

Перш ніж перейти до детального розгляду життєвого циклу токсоплазми, необхідно торкнутися питання термінології стадій паразита. Враховуючи, що цикл розвитку токсоплазми був розшифрований лише у 1970 році, і багато деталей досі залишаються неясними, питання термінології токсоплазми перебувають у процесі уточнення, і різні автори пропонують власні терміни для тих самих стадій паразита.

Таким чином, для позначення тканини (позакишкової фази розвитку токсоплазмозу, безстатевої стадії - ендодіогенезу) у разі гострої інвазії використовуються такі терміни: "проліферативна форма", "ендодізоїт", "ендозоїт", "трофозоїт", "тахіозоїт", а стадія, характерна для хронічного перебігу інвазії, позначається термінами - "кістозна форма", "зоїт", "цистозоїт" та "брадизоїт". На сучасному рівні знань про життєвий цикл токсоплазми, згідно з більшістю вітчизняних досліджень, найбільш прийнятними термінами є: ендозоїт - безстатева тканинна стадія токсоплазми, зазвичай швидко розмножується, локалізується в токсоплазмі або у клітинних вакуолях, характерна для гострої інфекції; початок цистозоїту - тканинні форми, локалізовані всередині кісти та характерні для хронічного перебігу інфекції.

Усі інші терміни, що використовуються для позначення тканинних стадій життєвого циклу токсоплазми, слід вважати синонімами термінів «ендозоїт» та «цистозоїт».

Термінологія стадій розвитку токсоплазми в кишковому епітелії основного хазяїна подібна до типової кокцидії.

Кишкова фаза розвитку токсоплазми

Кишкова фаза розвитку токсоплазми в організмі остаточного господаря. Кишкова стадія розвитку починається з інфікування (перорально) котячих – основних господарів паразита як ооцистами зі спорозоїтами, так і вегетативними формами – ендозоїтами та цистозоїтами, що проковтуються разом із тканинами проміжних господарів. Цистозоїти потрапляють у кишечник у тканинних цистах, оболонка яких швидко руйнується протеолітичними ферментами. Ендозоїти та цистозоїти, звільнені від оболонки, проникають у клітини слизової оболонки кишечника та інтенсивно розмножуються шляхом нестатевого розмноження (ендодіогенія та шизогонія).

Приблизно через 2 дні, в результаті повторюваних циклів безстатевого розмноження (шизогонії), утворюється особливий тип шизонтів – мерозоїти, які дають початок наступному етапу розвитку паразита – гаметогонії.

Коли зрілі ооцисти токсоплазми, звільнені від своїх оболонок, потрапляють у кишечник кішки, спорозоїти проникають у клітини війчастого епітелію кишечника та також починають розмножуватися шляхом шизогонії. В результаті безстатевого розмноження з одного шизонта утворюється від 4 до 30 мерозоїтів. Субмікроскопічні дослідження показали, що шизонт оточений пелікулою, яка складається з внутрішньої та зовнішньої мембран. Виявляються одна або кілька мітохондрій, рибосома, ядро, добре розвинений ендоплазматичний ретикулум та коноїд на передньому кінці. Субпелікулярні канальці відсутні.

На відміну від кокцидій, під час шизогонії токсоплазми мерозоїти утворюються поблизу ядра, а не на периферії шизонта. У кишечнику котів токсоплазма зазнає кількох послідовних шизогоній, після яких мерозоїти дають початок статевій стадії розвитку паразита (гаметогонії). Гаметоцити (незрілі статеві клітини) виявляються приблизно через 3-15 днів після зараження по всій тонкій кишці, але найчастіше в клубовій кишці кота. Гаметогонія починається з утворення мікрогаметоцитів, яке відбувається в нижній частині тонкої кишки та в товстій кишці основного хазяїна. Розвиток мікрогаметоцитів супроводжується серією послідовних поділів яйцеклітини. По периферії макрогаметоцита шляхом ексвагінації його мембрани утворюється 12-32 мікрогамети. Вони мають форму сильно витягнутого півмісяця з гострими кінцями та разом зі джгутиками досягають 3 мкм у довжину, а також мають 2 джгутики (третій — рудиментарний), за допомогою яких пересуваються в просвіті кишечника та переходять до макрогамету.

Розвиток макрогаметоцита відбувається без поділу ядра. У цьому випадку гаметоцит збільшується в розмірах (від 5-7 до 10-12 мкм у довжину), велике ядро з ядерцем стає компактним, у цитоплазмі накопичується велика кількість глікогену, виявляється багато рибосом, мітохондрій та ендоплазматичного ретикулуму.

Запліднення, тобто злиття макро- та мікрогамет, відбувається в епітеліальній клітині, в результаті чого утворюється зигота, яка утворює щільну оболонку та перетворюється на оокінету, а потім на ооцисту. Форма ооцист округло-овальна діаметром від 9-11 до 10-14 мкм. Деякий час ооцисти залишаються в епітеліальних клітинах, але потім потрапляють у просвіт кишечника, і токсоплазма вступає в наступну стадію розвитку – спорогонію, яка продовжується у фекаліях та у зовнішньому середовищі. Зрілі ооцисти мають щільну безбарвну двошарову оболонку, завдяки чому вони стійкі до впливу різних факторів навколишнього середовища, включаючи низку хімічних агентів. За достатньої вологості, температури та доступу кисню через кілька днів усередині ооцисти утворюються дві спороцисти з чотирма бананоподібними спорозоїтами в кожній. Спороцисти, у свою чергу, мають щільну двошарову оболонку. Їхні розміри в середньому від 6-7 x 4-5 до 8 x 6 мкм. Спорозоїти за будовою подібні до ендозоїтів та цистозоїтів – тканинних стадій токсоплазми. Зрілі ооцисти зі спорозоїтами є інвазивними стадіями паразита як для остаточного господаря (кішок), так і для проміжних господарів, включаючи людину. У вологих умовах спорозоїти в ооцистах залишаються інвазивними до 2 років.

Позакишкова (тканинна) фаза розвитку токсоплазми в організмі проміжних господарів

У клітинах різних тканин проміжних господарів, включаючи людину, безстатеве розмноження відбувається шляхом ендодіогенії, тобто утворення двох дочірніх клітин всередині материнської клітини. У 1969-1970 роках було відкрито метод множинного внутрішнього брунькування, для якого запропоновано термін ендополігенія. Ці два методи безстатевого розмноження, поряд із шизогонією, були виявлені також у кишечнику основного господаря паразита – кота.

Тканинна фаза розвитку токсоплазми починається, коли в кишечник тварин і людини (проміжних господарів) потрапляють або статеві стадії паразита - ооцисти зі спорозоонами, або безстатеві стадії (ендозоїти та цистозоїти) з тканинами інвазованих тварин. У тонкому кишечнику під впливом протеолітичних ферментів спорозоїти, що вивільняються з ооцист, або цистозоїти чи ендозоїти з цист, проникають в епітеліальні клітини слизової оболонки кишечника, де починається безстатеве розмноження - ендодіогенія та ендополігенія.

Ендозоїти з'являються в результаті розмноження. Протягом 2-10 годин з моменту введення спорозоїта (ендозоїта) в клітину зі зруйнованої клітини-хазяїна виходить 12-24-32 дочірніх ендозоїтів. Новоутворені ендозоїти активно проникають у сусідні клітини. У тонкому кишечнику хазяїна утворюються локальні некротичні вогнища, звідки ендозоїти можуть потрапляти в кровоносні та лімфатичні судини, а потім у різні тканини. Поширенню ендозоїтів по всьому тілу проміжного хазяїна також сприяє фагоцитоз паразита клітинами ретикулоендотеліальної системи. На цій стадії циклічно повторюється швидке безстатеве розмноження шляхом ендодіогенії. Ендозоїти знаходяться поза клітиною протягом періоду після виходу зі зруйнованої клітини і до проникнення в нову клітину. Вони розмножуються лише в живих клітинах, де їх скупчення нагадує кісту. Але ці скупчення ендозоїтів локалізуються безпосередньо в цитоплазмі або в цитоплазматичній вакуолі. Ніжна мембрана навколо таких скупчень паразитів утворюється клітиною-хазяїном у гострій стадії токсоплазми. Ці скупчення не мають власної мембрани, тому насправді вони є псевдоцистами. Якщо ендозоїти локалізовані в цитоплазматичних вакуолях, то такі вакуолі називають паразитофорними.

Поступово навколо скупчень ендозоїтів утворюється паразитична мембрана, і токсоплазма переходить у нову стадію – справжню тканинну кісту. Самі паразити беруть участь у формуванні складної оболонки кісти, і це відбувається при хронічному токсоплазмозі. Такі мембрани непроникні для антитіл і забезпечують життєздатність паразита протягом багатьох років, а іноді й довічно. Як правило, цисти розташовані всередині клітини, хоча доведена й позаклітинна локалізація. Діаметр цист становить від 50-70 до 100-200 мкм. З утворенням кісти ендозоїти в ній перетворюються на нову стадію – цистозоїти. Зріла кіста може містити кілька тисяч цистозоїтів.

Біологічне призначення тканинних цист дуже велике. Перш за все, цисти забезпечують виживання паразита в імунному організмі та тим самим збільшують шанси зараження токсоплазмозом як остаточних, так і нових особин проміжних господарів. Формування стадії цисти є важливим етапом життєвого циклу токсоплазми, оскільки стадія цисти - цистозоїти - набагато стійкіша до зовнішніх факторів. Так, якщо проковтнуті ендозоїти гинуть під дією шлункового соку через одну-дві хвилини, то цистозоїти залишаються життєздатними в цьому середовищі протягом 2-3 годин, хоча оболонка цисти руйнується майже миттєво під дією пепсину. Експериментально доведено, що з цистозоїтів у кишечнику кішки з більшою сталістю та швидше, тобто раніше, завершується кишкова фаза розвитку токсоплазми в організмі остаточного господаря.

Отже, з опису життєвого циклу токсоплазми випливає, що проміжні господарі (дикі та сільськогосподарські тварини, а також людина) є носіями вегетативних (тканинних) стадій паразита, якими є ендозоїти в цистах. Саме з ними доводиться мати справу лікарям, ветеринарам та паразитологам під час діагностики токсоплазмозу.

Ультраструктура ендозоїтів та цистозоїтів ідентична ультраструктурі мерозоїтів кокцидій. З точки зору паразитолога-епідеміолога та клініциста, дуже важливо знати низку особливостей біології токсоплазми. Перш за все, токсолазма – це паразит котів, в організмі яких вона здатна завершити як кишкову, так і позакишкову (тканинну) фази розвитку без участі інших господарів. Таким чином, коти можуть одночасно виконувати функції проміжного та остаточного господарів і забезпечувати фазовий розвиток токсоплазми від ооцисти до ооцисти. Але токсоплазма не є моноксенним паразитом: проміжні господарі беруть участь у її життєвому циклі, хоча їхня участь необов'язкова; тому токсоплазма характеризується факультативною гетерогенністю. Більше того, ендозоїти та цистозоїти – стадії від проміжних господарів – можуть інфікувати не лише остаточних господарів, а й нових проміжних господарів (м'ясоїдних тварин та людину). Тут відбувається своєрідний транзит або перенесення без участі остаточного господаря та без виходу токсоплазми у зовнішнє середовище.

У багатьох тварин (миші, щури, морські свинки, хом'яки, кролики, собаки, вівці, свині) та у людей відзначено трансплацентарну передачу токсоплазми на стадії ендозоїтів, що спричиняє вроджений токсоплазмоз.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]