Toksoplazmoza - przyczyny i patogeneza

Przyczyny toksoplazmozy

Przyczyną toksoplazmozy jest Toxoplasma gondii (podkrólestwo Protozoa, typ Apicomplecxa, rząd Coccidia, podrząd Eimeriina, rodzina Eimeriidae).

W organizmie człowieka i zwierząt T. gondii przechodzi przez kilka stadiów rozwoju: trofozoit (endozoit, tachyzoit), cysty (cystozoit, bradyzoit) i oocysty. Trofozoity mają rozmiar 4-7x2-4 µm i przypominają kształtem półksiężyc. Cysty są pokryte gęstą błoną o rozmiarze do 100 µm. Oocysty mają kształt owalny, o średnicy 10-12 µm.

Na podstawie danych genotypowych wyróżnia się trzy grupy szczepów toksoplazmy. Przedstawiciele pierwszej grupy wywołują u zwierząt toksoplazmozę wrodzoną. Szczepy drugiej i trzeciej grupy toksoplazmy wykrywane są u ludzi, a przedstawiciele ostatniej grupy częściej występują u pacjentów zakażonych wirusem HIV. Określono strukturę antygenową różnych stadiów rozwoju toksoplazmy i ustalono, że trofozoity i cysty mają zarówno antygeny wspólne, jak i swoiste dla każdego z nich.

T. gondii jest obligatoryjnym pasożytem wewnątrzkomórkowym, który wnika do komórek nabłonka jelit i rozmnaża się w nich przez endodyogenezę. Następnie trofozoity (tachyzoity) przedostają się z krwią i przepływem limfy do innych narządów i tkanek (węzłów chłonnych, wątroby, płuc itp.), gdzie aktywnie wnikają do komórek. W zaatakowanych komórkach pojawiają się skupiska endozoitów jednego pokolenia, otoczone błoną pasożytniczej wakuoli (tzw. pseudocysty). W wyniku odpowiedzi immunologicznej gospodarza pasożyty znikają z krwi, a w zakażonych komórkach docelowych tworzą się cysty pokryte gęstą błoną. W przewlekłych przypadkach choroby T. gondii w postaci cyst wewnątrzkomórkowych pozostaje żywotny bezterminowo. Cysty lokalizują się głównie w mózgu, mięśniach sercowych i szkieletowych, macicy i oczach.

Głównymi żywicielami T. gondii są przedstawiciele rodziny Felidae (koty) i mogą być jednocześnie żywicielami pośrednimi, ponieważ w ich organizmach toksoplazmy są zdolne do przemieszczania się z jelita do komórek różnych narządów. Za pomocą merogonii pasożyt rozmnaża się w komórkach nabłonkowych jelita; w wyniku tego powstają merozoity. Niektóre z nich dają początek męskim i żeńskim komórkom rozrodczym - gamontom. Po opuszczeniu enterocytów męskie gamonty dzielą się wielokrotnie, tworząc mikrogamety („plemniki”); makrogamety („jaja”) powstają z żeńskich gamontów. Po zapłodnieniu powstaje niedojrzała oocysta, która jest wydalana do środowiska z kałem. W sprzyjających warunkach dojrzewanie oocyst (sporogonia) trwa od 2 dni do 3 tygodni. Dojrzałe cysty są odporne na niekorzystne czynniki środowiskowe i mogą zachować żywotność nawet przez rok lub dłużej.

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

Patogeneza toksoplazmozy

Z miejsca wprowadzenia (najczęściej - pustych narządów trawienia) toksoplazma z przepływem limfy przedostaje się do regionalnych węzłów chłonnych, gdzie się rozmnaża i powoduje rozwój zapalenia węzłów chłonnych. Następnie pasożyty w dużych ilościach przedostają się do krwi i są przenoszone po całym organizmie}, w wyniku czego powstają zmiany w układzie nerwowym, wątrobie, śledzionie, węzłach chłonnych, mięśniach szkieletowych, mięśniu sercowym, oczach. Na skutek rozmnażania się trofozoitów, zakażone komórki ulegają zniszczeniu. Wokół ognisk martwicy i gromadzenia się toksoplazmy tworzą się specyficzne ziarniniaki. Przy prawidłowej odpowiedzi immunologicznej organizmu trofozoity znikają z tkanek i rozpoczyna się proces tworzenia cyst (reakcja zapalna wokół nich jest słaba). Toksoplazmoza przechodzi z fazy ostrej w przewlekłą, a jeszcze częściej - w przewlekłe nosicielstwo z zachowaniem cyst w tkankach narządów. W niekorzystnych dla organizmu warunkach (ostre choroby i sytuacje stresowe, które mają działanie immunosupresyjne) błony torbieli ulegają zniszczeniu; uwolnione pasożyty, rozmnażając się, atakują nieuszkodzone komórki i przedostają się do krwiobiegu, co klinicznie objawia się zaostrzeniem przewlekłej toksoplazmozy. Nacieki zapalne i martwica występują w mięśniach szkieletowych, mięśniu sercowym, płucach i innych narządach. Ogniska zapalne z następczą martwicą pojawiają się w mózgu, co czasami prowadzi do powstawania skamieniałości. Wydajne zapalenie martwicze występuje w siatkówce i naczyniówce. Toksoplazmoza nabiera złośliwego przebiegu na tle szczegółowego obrazu AIDS, podczas gdy rozwija się uogólniona postać choroby, w niektórych przypadkach powodując śmierć pacjentów.

W odpowiedzi na antygeny toksoplazmozy wytwarzane są specyficzne przeciwciała i rozwija się reakcja immunologiczna podobna do DTH.

W przypadku toksoplazmozy wrodzonej, w wyniku pasożytnictwa, patogen przedostaje się do łożyska, tworząc ognisko pierwotne, a stamtąd wraz z krwią przedostaje się do płodu. Płód zostaje zarażony niezależnie od obecności objawów klinicznych u kobiety ciężarnej, ale wynik zależy od etapu ciąży, w którym doszło do zakażenia. Zakażenie we wczesnych stadiach embriogenezy kończy się poronieniem samoistnym, urodzeniem martwego dziecka, powoduje ciężkie, często niezgodne z życiem zaburzenia rozwojowe (bezmózgowie, anoftalmia itp.) lub prowadzi do rozwoju uogólnionej toksoplazmozy. W przypadku zakażenia w trzecim trymestrze ciąży przeważają postacie bezobjawowe przebiegu, których późne objawy kliniczne pojawiają się miesiącami i latami później.

Cykl życia toksoplazmy

Czynnikiem wywołującym toksoplazmozę jest obligatoryjny pasożyt wewnątrzkomórkowy; udowodniono możliwość wewnątrzjądrowego pasożytnictwa toksoplazmy. Czynnik wywołujący toksoplazmozę został odkryty w 1908 roku niezależnie od siebie przez Francuzów Nicoll i Manso w Tunezji u gryzoni gondi oraz przez Włocha Splendore w Brazylii u królików. Nazwa rodzajowa toksoplazmy odzwierciedla półksiężycowaty kształt bezpłciowego stadium pasożyta („takson” – łuk, „plazma” – forma), nazwa gatunkowa – nazwę gryzoni (gondi).

Z ogólnego biologicznego punktu widzenia T. gondii charakteryzuje się cechami, które pozwalają uznać go za pasożyta o bardzo głębokich adaptacjach. Występuje na wszystkich kontynentach i na wszystkich szerokościach geograficznych, może pasożytować i rozmnażać się u setek gatunków ssaków i ptaków, a także jest zdolny do wpływania na szeroką gamę tkanek i komórek swoich żywicieli.

W 1965 roku Hutchison po raz pierwszy eksperymentalnie wykazał, że koty uczestniczą w przenoszeniu T. gondii. W 1970 roku naukowcy z Anglii, Danii i USA niemal równocześnie i niezależnie odkryli oocysty w kale kotów zakażonych toksoplazmozą, bardzo podobne do oocyst kokcydiów. Udowodniło to, że toksoplazma należy do kokcydiów, a wkrótce cykl życiowy pasożyta został całkowicie rozszyfrowany, składający się z dwóch faz: jelitowej i pozajelitowej, czyli pozatkankowej.

Faza jelitowa cyklu życiowego Toxoplasma obejmuje rozwój w komórkach błony śluzowej jelit żywiciela ostatecznego, którym jest kot domowy i inne kotowate (żbik, ryś, tygrys bengalski, ocelot, irbis, jaguarundi, eir).

Pełny cykl rozwojowy (od oocysty do oocysty) T. gondii może przebiegać wyłącznie w organizmie przedstawicieli rodziny kotowatych. Cykl życiowy toksoplazmy obejmuje 4 główne stadia rozwojowe: schizogonia, endodyogenia (pączkowanie wewnętrzne), gametogonia, sporogonia. Stadia te występują w różnych środowiskach ekologicznych: schizogonia, gametogonia i początek sporogoni występują wyłącznie w jelitach przedstawicieli rodziny kotowatych (żywicieli ostatecznych toksoplazmy), sporogonia kończy się w środowisku zewnętrznym, a endodyogenia zachodzi w komórkach tkanek żywiciela pośredniego (w tym człowieka) i w komórkach żywiciela głównego - kotów.

Zanim przejdziemy do szczegółowego badania cyklu życiowego toksoplazmy, należy poruszyć kwestię terminologii stadiów pasożyta. Biorąc pod uwagę, że cykl rozwojowy toksoplazmy został rozszyfrowany dopiero w 1970 r., a wiele szczegółów nadal pozostaje niejasnych, kwestie terminologii toksoplazmy są w trakcie wyjaśniania, a różni autorzy proponują własne terminy dla tych samych stadiów pasożyta.

Tak więc do oznaczenia tkanki (pozajelitowej fazy rozwoju toksoplazmozy, stadium bezpłciowe - endodiogenia) w przypadku ostrej inwazji stosuje się następujące terminy: „postać proliferacyjna”, „endodizoit”, „endozoit”, „trofozoit”, „tachyozoit”, a stadium charakterystyczne dla przewlekłego przebiegu inwazji oznacza się terminami - „postać torbielowata”, „zoit”, „cystozoit” i „bradyzoit”. Na obecnym poziomie wiedzy o cyklu życiowym toksoplazmy, według większości krajowych badań, najbardziej akceptowalnymi terminami są: endozoit - bezpłciowe stadium tkankowe toksoplazmy, zwykle szybko się rozmnażające, zlokalizowane w toksoplazmie lub wakuolach komórkowych, charakterystyczne dla ostrego zakażenia; początek cystozoitu - formy tkankowe zlokalizowane wewnątrz cysty i charakterystyczne dla przewlekłego przebiegu zakażenia.

Wszystkie inne terminy używane do określenia stadiów tkankowych cyklu życiowego Toxoplasma należy uważać za synonimy określeń „endozoit” i „cystozoit”.

Terminologia dotycząca stadiów rozwoju Toxoplasma w nabłonku jelitowym głównego żywiciela jest podobna do tej stosowanej w przypadku typowych kokcydiów.

Faza jelitowa rozwoju toksoplazmy

Faza jelitowa rozwoju toksoplazmy w organizmie żywiciela ostatecznego. Etap jelitowy rozwoju rozpoczyna się od zakażenia (doustnie) kotów - głównych żywicieli pasożyta zarówno oocystami ze sporozoitami, jak i formami wegetatywnymi - endozoitami i cystozoitami, połykanymi wraz z tkankami żywicieli pośrednich. Cystozoity dostają się do jelita w cystach tkankowych, których błona ulega szybkiemu zniszczeniu przez enzymy proteolityczne. Uwolnione z błony endozoity i cystozoity wnikają do komórek błony śluzowej jelita i intensywnie się rozmnażają poprzez rozmnażanie bezpłciowe (endodyogeneza i schizogonia).

Po upływie około 2 dni, w wyniku powtarzających się cykli rozmnażania bezpłciowego (schizogonii), powstaje szczególny rodzaj schizontów – merozoity, które dają początek kolejnej fazie rozwoju pasożyta – gametogonii.

Gdy dojrzałe oocysty toksoplazmy uwolnione z błon dostaną się do jelita kota, sporozoity wnikają do komórek nabłonka rzęskowego jelit i zaczynają się rozmnażać przez schizogonię. W wyniku rozmnażania bezpłciowego z jednego schizontu powstaje od 4 do 30 merozoitów. Badania submikroskopowe wykazały, że schizont jest otoczony błonką, która składa się z błony wewnętrznej i zewnętrznej. Znaleziono jedno lub więcej mitochondriów, rybosom, jądro, dobrze rozwinięte siateczki śródplazmatycznej i konoid na przednim końcu. Kanaliki podbłonkowe są nieobecne.

W przeciwieństwie do kokcydiów, podczas schizogonii Toxoplasma merozoity powstają w pobliżu jądra, a nie na obwodzie schizontu. W jelicie kotów Toxoplasma przechodzi kilka kolejnych schizogonii, po których merozoity dają początek płciowemu stadium rozwoju pasożyta (gametogonia). Gametocyty (niedojrzałe komórki płciowe) znajdują się około 3-15 dni po zakażeniu w całym jelicie cienkim, ale najczęściej w jelicie krętym kota. Gametogonia rozpoczyna się od powstania mikrogametocytów, co następuje w dolnej części jelita cienkiego i w jelicie grubym głównego żywiciela. Rozwój mikrogametocytów towarzyszy serii kolejnych podziałów jaja. Wzdłuż obwodu makrogametocytu powstaje 12-32 mikrogamet przez wyłuszczenie jego błony. Mają kształt mocno wydłużonego półksiężyca o ostrych końcach i wraz z wiciami osiągają długość 3 µm, a także posiadają 2 wici (trzecia jest szczątkowa), za pomocą których poruszają się w świetle jelita i przechodzą do makrogamety.

Rozwój makrogametocytu następuje bez podziału jądra. W tym przypadku gametocyt zwiększa swoje rozmiary (z 5-7 do 10-12 µm długości), duże jądro z jąderkiem staje się zwarte, w cytoplazmie gromadzi się duża ilość glikogenu, znajduje się wiele rybosomów, mitochondriów i siateczki śródplazmatycznej.

Zapłodnienie, czyli połączenie makro- i mikrogamet, zachodzi w komórce nabłonkowej, w wyniku czego powstaje zygota, która tworzy gęstą błonę i przekształca się w ookinetę, a następnie w oocystę. Kształt oocyst jest okrągło-owalny o średnicy od 9-11 do 10-14 μm. Oocysty przez pewien czas pozostają w komórkach nabłonkowych, ale następnie wpadają do światła jelita, a toksoplazma wchodzi w kolejny etap rozwoju - sporogonię, która trwa w kale i w środowisku zewnętrznym. Dojrzałe oocysty mają gęstą bezbarwną dwuwarstwową błonę, dzięki czemu są odporne na działanie różnych czynników środowiskowych, w tym szeregu czynników chemicznych. Przy wystarczającej wilgotności, temperaturze i dostępie tlenu, po kilku dniach wewnątrz oocysty powstają dwie sporocysty z czterema sporozoitami w kształcie banana w każdej. Sporocysty z kolei mają gęstą dwuwarstwową błonę. Ich rozmiary wynoszą średnio od 6-7 x 4-5 do 8 x 6 µm. Sporozoity są podobne w budowie do endozoitów i cystozoitów - stadiów tkankowych toksoplazmy. Dojrzałe oocysty ze sporozoitami są inwazyjnymi stadiami pasożyta zarówno dla żywiciela ostatecznego (kota), jak i pośrednich, w tym dla człowieka. W wilgotnych warunkach sporozoity w oocystach pozostają inwazyjne nawet do 2 lat.

Faza pozajelitowa (tkankowa) rozwoju toksoplazmy w organizmie żywicieli pośrednich

W komórkach różnych tkanek żywicieli pośrednich, w tym człowieka, rozmnażanie bezpłciowe zachodzi na drodze endodyogenii, czyli powstawania dwóch komórek potomnych wewnątrz komórki macierzystej. W latach 1969-1970 odkryto metodę wielokrotnego pączkowania wewnętrznego, dla której zaproponowano termin endopolygenii. Te dwie metody rozmnażania bezpłciowego, obok schizogonii, odkryto również w jelitach głównego żywiciela pasożyta - kota.

Faza tkankowa rozwoju toksoplazmy rozpoczyna się, gdy do jelit zwierząt i ludzi (żywicieli pośrednich) przedostają się albo stadia płciowe pasożyta - oocysty ze sporozoonami, albo stadia bezpłciowe (endozoity i cystozoity) z tkankami zaatakowanych zwierząt. W jelicie cienkim, pod wpływem enzymów proteolitycznych, sporozoity uwolnione z oocyst, albo cystozoity lub endozoity z cyst wnikają do komórek nabłonkowych błony śluzowej jelita, gdzie rozpoczyna się rozmnażanie bezpłciowe - endodyogenia i endopolygenia.

Endozoity pojawiają się w wyniku rozmnażania. W ciągu 2-10 godzin od momentu wprowadzenia sporozoitu (endozoitu) do komórki, z zniszczonej komórki żywiciela wyłania się 12-24-32 potomnych endozoitów. Nowo powstałe endozoity aktywnie wnikają do sąsiednich komórek. Miejscowe ogniska martwicze tworzą się w jelicie cienkim żywiciela, skąd endozoity mogą przedostać się do naczyń krwionośnych i limfatycznych, a następnie do różnych tkanek. Rozprzestrzenianie się endozoitów w całym ciele żywiciela pośredniego ułatwia również fagocytoza pasożyta przez komórki układu siateczkowo-śródbłonkowego. Na tym etapie cyklicznie powtarza się szybka reprodukcja bezpłciowa przez endodyogenię. Endozoity znajdują się poza komórką w okresie po opuszczeniu zniszczonej komórki i przed wniknięciem do nowej komórki. Rozmnażają się tylko w żywych komórkach, gdzie ich nagromadzenie przypomina cystę. Ale te skupiska endozoitów są zlokalizowane bezpośrednio w cytoplazmie lub w wakuoli cytoplazmatycznej. Delikatna błona wokół takich skupisk pasożytów jest formowana przez komórkę gospodarza w ostrej fazie toksoplazmozy. Te skupiska nie mają własnej błony, więc w rzeczywistości są pseudocystami. Jeśli endozoity są zlokalizowane w wakuolach cytoplazmatycznych, to takie wakuole nazywane są pasożytniczymi.

Stopniowo wokół skupisk endozoitów tworzy się błona pasożytnicza, a toksoplazma przechodzi w nowe stadium - prawdziwą cystę tkankową. W formowaniu złożonej błony cysty uczestniczą same pasożyty, a to ma miejsce w przewlekłej toksoplazmozie. Takie błony są nieprzepuszczalne dla przeciwciał i zapewniają żywotność pasożyta przez wiele lat, a czasami przez całe życie. Z reguły cysty znajdują się wewnątrz komórki, chociaż udowodniono również lokalizację pozakomórkową. Średnica cyst wynosi od 50-70 do 100-200 µm. Wraz z powstaniem cysty, endozoity w niej przekształcają się w nowe stadium - cystozoity. Dojrzała cysta może zawierać kilka tysięcy cystozoitów.

Biologiczne przeznaczenie cyst tkankowych jest bardzo duże. Przede wszystkim cysty zapewniają pasożytowi przeżycie w organizmie odpornościowym, a tym samym zwiększają szanse zarażenia toksoplazmozą zarówno ostatecznych, jak i nowych osobników żywicieli pośrednich. Powstawanie stadium cysty jest ważnym etapem w cyklu życiowym toksoplazmy, ponieważ stadium cysty - cystozoity - jest znacznie bardziej odporne na czynniki zewnętrzne. Tak więc, jeśli połknięte endozoity giną pod wpływem soku żołądkowego po jednej lub dwóch minutach, to cystozoity pozostają żywe w tym środowisku przez 2-3 godziny, chociaż błona cysty ulega zniszczeniu niemal natychmiast pod wpływem pepsyny. Doświadczalnie udowodniono, że z cystozoitów w jelicie kota z większą stałością i szybciej, tj. wcześniej, kończy się jelitowa faza rozwoju toksoplazmy w organizmie żywiciela ostatecznego.

Zatem z opisu cyklu życiowego toksoplazmy wynika, że żywicielami pośrednimi (zwierzęta dzikie i gospodarskie, a także ludzie) są nosiciele stadiów wegetatywnych (tkankowych) pasożyta, którymi są endozoity w cystach. To właśnie z nimi mają do czynienia lekarze, weterynarze i parazytolodzy przy diagnozowaniu toksoplazmozy.

Ultrastruktura endozoitów i cystozoitów jest identyczna jak merozoitów kokcydiów. Z punktu widzenia parazytologa-epidemiologa i klinicysty bardzo ważne jest poznanie szeregu cech biologii Toxoplasma. Przede wszystkim Toxollasma jest pasożytem kotów, w których organizmie jest zdolny do ukończenia zarówno jelitowej, jak i pozajelitowej (tkankowej) fazy rozwoju bez udziału innych żywicieli. W ten sposób koty mogą jednocześnie pełnić funkcje żywicieli pośrednich i ostatecznych oraz zapewnić rozwój fazowy Toxoplasma od oocysty do oocysty. Ale Toxoplasma nie jest pasożytem monoksenicznym: w jego cyklu życiowym biorą udział żywiciele pośredni, chociaż ich udział jest opcjonalny; dlatego Toxoplasma charakteryzuje się fakultatywną heterogenicznością. Ponadto endozoity i cystozoity - stadia z żywicieli pośrednich - mogą zakażać nie tylko żywicieli ostatecznych, ale także nowych żywicieli pośrednich (drapieżniki i ludzi). Tutaj następuje swoisty tranzyt lub transfer bez udziału żywiciela końcowego i bez uwalniania toksoplazmy do środowiska zewnętrznego.

U wielu zwierząt (myszy, szczury, świnki morskie, chomiki, króliki, psy, owce, świnie) oraz u ludzi odnotowano transmisję toksoplazmy przez łożysko w stadium endozoitu, powodującą wrodzoną toksoplazmozę.

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