Тема 3.7

КЛАСС КОКЦИДИЕОБРАЗНЫЕ (COCCIDIOMORPHA)

Кокцидиеобразные являются внутриклеточными паразитами. Жизненный цикл включает шизогонию, гамогонию и копуляцию и спорогонию. Копуляции в форме резкой анизогамии или оогамии. Макрогамета образуется из гамонта за счет роста, без деления. Микрогаметы формируются путем делений гамонта. Спорогония проходит или во внешней среде или в организме хозяина. В состав класса входят три отряда: Кокцидии, Кровяные споровики и Пироплазмиды. Общая численность группы составляет более 3600 видов.

Отряд Кокцидии (Сoccidiida). Представители отряда Кокцидий паразитируют у широкого круга хозяев: у позвоночных всех классов, а также у беспозвоночных (коралловые полипы, полихеты, пиявки, моллюски, многоножки и др.). Обычно для кокцидий характерна узкая специфичность к хозяину, то есть данный вид кокцидий паразитирует у одного вида хозяев или у немногих близких видов. Кокцидии - внутриклеточные паразиты. Обычной локализацией кокцидий являются клетки кишечника, но ряд видов поражает и клетки других органов. В некоторых случаях кокцидии в начале жизненненого цикла обитают в клетках различных органов, но следующие генерации приурочены к клеткам кишечника. Внутриклеточный паразитизм объясняет малые размеры кокцидий: в качестве примера можно указать, что ооцисты типового представителя рода Eimeria имеют размеры 16 – 31 х 11 – 17 мкм.

Жизненный цикл включает бесполое размножение шизогонию, половой процесс (эти два процесса происходят в организме хозяина) и спорогонию, которая у одних видов проходит во внешней среде, у других - в организме хозяина. Ооциста со спорозоитами должна быть проглочена хозяином.

Спорозоит, освободившись из ооцисты, проникает внутрь клетки хозяина. Этот процесс всегда начинается с инвагинации плазмалеммы клетки хозяина, после чего может происходить или не происходить перфорирование плазмалеммы. Если перфорирования не происходит, то паразит оказывается локализованном внутри так называемой паразитофорной вакуоли. Внутри клетки хозяина спорозоит теряет апикальный комплекс, а также кортикальный цитоскелет, округляется и превращается в трофозоита, который активно питается, причем трофозоит может иметь несколько микропор=ультрацитостомов. По окончании питания трофозоиты превращаются в шизонтов (меронтов).

Шизонт делится шизогонией. В результате этого процесса формируются мерозоиты, строение и поведение которых идентично спорозоитам. Мерозоиты внедряются в новые клетки той же особи хозяина, превращаясь в них в трофозоита. За счет последовательно осуществляющихся процессов шизогонии в организме данной особи хозяина увеличивается численность паразитов. Характерно, что количество бесполых генераций, предшествующих началу полового размножения, постоянно у каждого вида.

У некоторых видов кокцидий (в том числе и у токсоплазмы) бесполое размножение осуществляется несколько иначе - путем так называемой эндодиогении, в ходе которой формируется только 2 мерозоита. Процесс эндидиогении начинается с разделения ядра, параллельно делению ядра внутри материнской клетки закладываются апикальные комплексы, а затем другие структуры дочерних клеток. Пелликула материнской клетки инвагинирует, полностью разделяя два мерозоита.

После прохождения характерного числа циклов бесполого размножения часть мерозоитов, внедрившись в клетку, после недолгого питания становится гамонтами. Гамонты различаются: макрогамонты путем роста формируют макрогаметы, микрогамонты - сначала растут, а затем путем деления формируют микрогаметы, при этом число микрогамет различается в зависимости от видовой принадлежности и варьирует от 2 до нескольких сотен. Микрогаметы содержат ядро и митохондрию. В большинстве случаев микрогаметы кокцидий покрыты только одной мембраной и несут два или три жгутика. На переднем конце располагается специфическая органелла - перфораторий. Макрогаметы имеют овальную форму и сравнительно крупные размеры, в их цитоплазме запасено большое количество питательных веществ. Апикальный комплекс в некоторых случаях представлен в молодых макрогамонтах, но позднее всегда резорбируется. Поверхность макрогаметы одета единственной мембраной. По периферии макрогамонта накапливаются так называемые стенкообразующие тела, имеющие вид гранул. Происходит копуляция, зигота, покрываясь оболочкой (оболочка формируется из упомянутых ранее стенкообразующих тел и из мембран ЭПС), становится ооцистой. Далее в ооцисте происходит спорогония. В большинстве случаев спорогония происходит во внешней среде, но у части видов этот процесс происходит в организме хозяина. У кишечных кокцидий ооциста (до или после спорогонии) покидает кишечник хозяина естественным путем. Если кокцидии локализованы не в кишечнике, то выход ооцист происходит либо по протокам пораженных органов (почки, половые железы, матка), либо ооцисты попадают в кишечник (кокцидии печени, легких, желчного пузыря и др.) и выводятся из кишечника.

Первое деление процесса спорогонии представляет собой, как уже указывалось, редукционное деление в виде одноступенчатого мейоза. Далее следуют остальные два деления спорогонии: сначала формируются ячейки - спороцисты, затем внутри спороцист формируется спорозоиты. Соответственно количеству сформированных спороцист спорозоиты оказываются сгруппированными либо попарно, либо по четыре (есть немногочисленные виды кокцидий, у которых 8 спорозоитов лежат свободно или сгруппированы внутри одной спороцисты, имеются виды кокцидий с иным числом спорозиотов). Обычно и в спороцистах, и в ооцистах содержатся остаточные тела. На одном из полюсов ооцисты находится менее плотный участок оболочки, который называется микропиле. При попадании в нового хозяина микропиле открывается, и спорозоиты через него покидают ооцисту. Продолжительность спорогонии, естественно, варьирует у разных видов и, кроме того, зависит от температуры среды, но обычно продолжается 1 – 6 суток.

Кокцидии могут паразитировать в одном хозяине, например, Eimeria, такой жизненный цикл называют гомоксенным. Если в жизненном цикле представлены два или большее число хозяев, то жизненный цикл называется гетероксенным. В гетероксенном жизненном цикле кокцидий сменяют друг друга два хозяина, окончательный и промежуточный, причем оба хозяина являются позвоночными (например, у Toxoplasma или Sarcocystis). Известны гетероксенные жизненные циклы со сменой позвоночного и беспозвоночного хозяев, причем беспозвоночное является кровососом и в жизненном цикле выступает как окончательный хозяин.

В гомоксенных жизненных циклах, естественно, все стадии развития протекают в организме одной особи определенного вида, во внешней среде находится только спороциста. Выход спороцисты во внешнюю среду обеспечивает распространение паразита среди других особей хозяина. Заражение новой особи обеспечивается проглатыванием ооцисты. При гетероксенном цикле, в ходе которого паразиты обитают у позвоночного и кровососущего беспозвоночного (например, у представителей семейства Haemogregarinidae), окончательным хозяином выступают разные виды клещей, комаров, вшей, блох, мухи цеце. Кровососы заглатывают гамонтов, локализованных в клетках крови промежуточного хозяина (таковым могут быть собаки, крысы, лягушки и др.). В кишечнике окончательного хозяина формируются гаметы (можно отметить, что у кокцидий этой группы формируется сизигий, т.е. временное объединение двух гамонтов, именно поэтому семейство получило свое название), происходит копуляция, ооциста проходит через стенку кишки и оказывается локализованной в полости тела кровососа, где и происходит спорогония. Далее кровосос должен быть проглочен промежуточным хозяином. Это может происходить в ходе естественного питания хозяина (например, лягушки питаются комарами) или в ходе самоосвобождения хозяина от кровососов (например, собаки выкусывают клещей). В кишечнике промежуточного хозяина спорозоиты освобождаются, проникают из кишечника в кровь. Развитие бесполых поколений происходит в клетках крови, а также в клетках внутрениих органов (селезенке и других лимфатических и кроветворных органах, печени, легких, мышц, в том чиле и миокарда). 000

Примером гетероксенного жизненного цикла, когда оба хозяина представлены позвоночными, может служить жизненный цикл Toxoplasma gondii (родовое название происходит от двух греческих слов: toxon - арка, что связано с изогнутой формой спорозоита, и plasma - вылепленный, оформленный). Возбудитель токсоплазоза был описан в 1908 г. французскими исследователями Николем и Мансо от грызунов из Северной Африки, а токсоплазмоз человека был обнаружен в 1914 г. на Цейлоне.

Длина трофозоита токсоплазмы составляет 4 – 8 мкм а диаметр ооцисты - 9 -14 мкм. Окончательным хозяином токсоплазм являются кошки (домашние кошки и еще 17 представителей семейства кошачьих). В качестве промежуточных хозяев зарегистрировано 350 видов: млекопитающих (в том числе и человек), птиц, пресмыкающихся. Токсоплазма и токсоплазмоз имеют всесветное распространение. Важность токсоплазмоза определяется его ведущим положением в развитии пренатальной патологии (см. ниже), а также тем, что это заболевание часто встречается у лиц, зараженных вирусом иммунодефицита человека.

В жизненном цикле токсоплазм представлены те же процессы, что и были описаны ранее: бесполое размножение, гамогония и копуляция и спорогония. Бесполое размножение происходит в организме как окончательного, так и промежуточного хозяина, половое размножение - только в организме окончательного хозяина. Спорогония происходит во внешней среде, число спорозоитов равно 8, они сгруппированы внутри двух спороцист. Можно привести некоторые размерные и временные характеристики токсоплазм: ооцисты округло-овальные, их диаметр 10 – 12 мкм; спороцисты имеют диаметр около 6 мкм; спорогония продолжается 1 – 5 суток (но продолжительность зависит от температуры и влажности среды); длина спорозоита составляет 4 – 7 мкм, а ширина -2 -4 мкм; размеры мерозоитов практически не отличаются от размеров спорозоитов; срок развития гамонтов составляет 3 - 4 суток, ооцисты формируются на 4 - 5 сутки после заражения, а начинают выделяться во внешнюю среду на 4 – 7 сутки после заражения.

Если ооциста будет проглочена промежуточным хозяином, то в его кишечнике спорозоиты освобождаются, проходят через стенку кишечника и внедряются в клетки различных органов, где размножаются (эндодиогенией). У зараженных животных идет массовое и быстрое размножение токсоплазм. При этом в цитоплазме пораженных клеток скапливается большое количество мерозоитов. Такие временные скопления мерозоитов называются псевдоцисты. Мерозоиты после гибели клетки высвобождаются из псевдоцист и заселяют новые клетки. Постепенно интенсивность процесса затухает, болезнь становится хронической. В этот период токсоплазмы формируют так называемые тканевые цисты, которые покрыты оболочкой и локализовыаны в мышцах и головном мозгу.При поедании окончательным хозяином промежуточного хозяина с тканевыми цистами мерозоиты освобождаются и внедряются в клетки кишечного эпителия кошки, проходят в них несколько циклов шизогонии, затем происходит гамогония и копуляция.

Таким образом, жизненный цикл токсоплазмы демонстрирует еще один способ заражения - алиментарный, в этом случае инвазионная стадия находится в теле какого-либо крупного животного, которое является объектом пищи промежуточного или окончательного хозяина.

Кроме отмеченных особенностей жизненный цикл токсоплазмы характеризуется еще несколькими:

1) промежуточные хозяева могут заражаться при употреблении в пищу другого промежуточного хозяина, то есть при хищничестве (каннибализме);

2) если токсоплазмой заражена беременная самка промежуточного хозяина, то при раселении мерозоитов возможно пренатальное заражение развивающегося эмбриона;

3) окончательные хозяева могут заражаться путем проглатывания ооцист, в этом случае жизненный цикл происходит только в теле этого хозяина, причем несколько первых циклов шизогонии происходят во внекишечных органах кошки, клетки кишечника заселяются паразитами на более поздних этапах. Можно отметить, что в этом случае процесс длится около 20 суток, в то время, как при поедании промежуточных хозяев - только 2-5 суток.

4) обнаружено, что ооцисты токсоплазм, проглоченные копрофагами, не разрушаются в их кишечнике, так что различные копрофаги выступают "транспортными" хозяевами токсоплазм, способствуя их распространению во внешней среде, возможно заражение птиц и мелких млекопитающих при поедании этих транспортных хозяев.

Несколько слов о человеке как хозяние токсоплазмы. Основными путями заражения человека являются: употребление в пищу мяса, не прошедшего необходимой термической обработки, и пренатальное заражение. Заражение за счет проглатывания ооцист наблюдается сравнительно редко, так как кошки после первого заражения становятся иммунными, и только у 1% кошек высеваются ооцисты. Пренатальное заражение отмечается примерно для 30-40% женщин, зараженных токсоплазмозом. Этот путь заражения реализуется только, если женщина впервые заразилась токсоплазмозом во время беременности. Заражение плода может быть генерализованным (поражаются все органы) или частичным (поражается только нервная система и органы зрения). Заражение плода может привести к выкидышам или рождению слабых детей, часть которых почти сразу же умирает (около 24%). У взрослых заражение может протекать бессимптомно, но при различных инфекциях, в том числе при иммунодефиците, начинается массовое размножение мерозоитов и поражение глаз и головного мозга. Главным осложнением токсоплазмоза у больных СПИДом является менингоэнцефалит. У иммунокомпетентых лиц большинство мерозоитов разрушается иммунными силами организма.

Задание для самостоятельной работы: определить способы заражения токсоплазмой а) окончательного хозяина; б) промежуточных хозяев (назвать и описать способ заражения).

ОТРЯД КРОВЯНЫЕ СПОРОВИКИ (HAEMOSPORIDIA)

Этимология. Название происходит от двух греческих слов: haima - кровь, и spora - семя, посев, смотри также этимологию к названию "споровики", тема 3.4

К этому отряду относится, вероятно, самые практически значимые виды паразитических простейших - возбудители малярии, которая являлась и до сих пор является одной из самых распространных паразитарных болезней человека. По оценкам ВОЗ (цитируется по В.Вестхайде и Р.Ригеру) ежегодно в мире болеет малярией 250 млн человек, причем около 2.3 млн. - со смертельным исходом. Малярия сыграла очень важную, но не всегда оцениваемую роль в истории человечества. Другие представители отряда Кровяные споровики паразитируют у птиц и рептилий, а представители одного рода изредка встречаются у амфибий.

Возбудитель малярии человека - Plasmodium (от греческого слова - plasma - вылепленный, оформленный) был открыт в 1880 г. французским врачом Луи Лавераном. Жизненный цикл малярийного плазмодия был почти одновременно раскрыт английским исследователем Д.Россом (1897 – 1898 гг.) и итальянскими учеными Грассини, Бастинелли и Биньями (1898 г.).

Для представителей отряда Кровяные споровики характерно, что зоиты не имеют коноида, но эта органелла присутствует у оокинет. В жизненном цикле кровяных споровиков два хозяина - кровососущие комары определенных видов и теплокровные позвоночные, то есть их жизненный цикл гетероксенный. В организме комаров происходит половой процесс и спорогония (окончательный хозяин), в организме позвоночных - бесполый процесс (промежуточный хозяин). Спорозоиты, попашие в организм позвоночного животного, сначала внедряются в клетки печени и превращаются в трофозоитов. После некоторого периода питания они приступают к шизогонии, этот процесс называется экзоэритроцитарной шизогонией. Экзоэритроцитарная шизогония порвторяется несколько раз, наконец, очередное поколение мерозоитов внедряется в эритроциты, где они сначала превращаются в трофозоитов, потом в шизонтов, после чего следует шизогония (эндоэритроцитарная). Эндоэритроцитарная шизогония так же, как и экзоэритроцитарная повторяется несколько. В период прохождения эндоэритроцитарной шизогонии у промежутоного хозяина наблюдаются тяжелые патогенгные явления, приуроченные к синхронному выходу мерозоитов из разрушающихся эритроцитов.

Часть мерозоитов, внедрившись в эритроциты, превращается в макро- и микрогамонты. В желудке комара, насосавшегося крови больного малярией, мерозоиты и шизонты перевариваются, гамонты продолжают развиваться, превращаясь в микро- и макрогаметы. Стимулом к началу гаметогенза является изменение концентрации кислорода и углекислого газа при изменении среды обитания - переходу из крови позвоночного в пищеварительный тракт окончательного хозяина. Макрогамонт формирует одну макрогамету, микрогамонт формирует 8 микрогамет. За формированием гамет следует копуляция (оогамия), проходящая также в желудке комара. Весь процесс созщревания гамет и оплодотворения занимает 1 -2 часа. Сформировавшаяся зигота не формирует оболочки, так как не выходит во внешнюю среду. Для зиготы кровяных споровиков характерна уникальная особенность - она подвижна, поэтому получает особое название - оокинета. Оокинета, как уже указывалось, имеет коноид и проникает сквозь стенку желудка комара и инцистируется на его поверхности. Ооциста окружается капсулой, которая строится из ткани хозяина. Первое деление представляет собой одноступенчатый мейоз. Спорогония у этой группы споровиков включает не три, а значительно большее количество делений, вследствие чего формируется несколько тысяч спорозоитов. Последние попадают в полость тела комара, а оттуда - в его слюнные железы. Наконец, жизненный цикл кровяных споровиков характеризуется инокулятивным способ заражения позвоночного и трансмиссивным механизмом распространения инвазии.

Задание для самостоятельной работы: определить механизм распространения кровяных споровиков, определить и описать способ заражения промежуточного хозяина кровяными споровиками, определить и описать способ заражения окончательного хозяина кровяными споровиками.

Некоторые дополнительные материалы к характеристике отдельных видов малярийных плазмодиев, паразитирующих у человека. В этом разделе - для конкретизации представлений студентов о споровиках - в таблице 3.7.1 приведены некоторые сведения по морфологии и биологии четырех видов малярийных плазмодиев, паразитирующих у человека. Изучение жизненных циклов отнесчено к самостоятельной работе студентов. При отсутствии данных в доступной нам литературе соответствующие ячейки таблицы не заполнены.

Табл. 3.7.1

Некоторые дополнительные материалы к характеристике некоторых видов малярийных плазмодиев, паразитирующих у человека

Признаки	Plasmodium vivax	Plasmodium malariae		Plasmodium falciparum		Plasmodium ovale
Название заболевания	трехдневная малария	четерыхдневная малярия		тропическая малярия		малярия типа трехдневной
Размеры спорозоитов	длина - 15 мкм, ширина – 1 - 1.5 мкм
Циркуляция спорозоитов в крови после инокуляции продолжается	30 – 45 мин.
Продолжительность развития в печени	8 суток			5.5 - 6 суток		9 суток
Количество генераций мерозоитов в печени	несколько			1		несколько
Количество мерозоитов, образующихся при развитии плазмодия в печени (от одного шизонта)	10000			40000 – 50000
Шизогония происходит в капиллярах	периферической крови			внутренних органов		периферической крови
Продолжительность эндоэритроцитарной шизогонии	48 часов	72 часа		48 часов		48 часов
Количество мерозоитов, образующихся при шизогонии	от 14 до 22, в среднем 16 -18	от 6 до 12, в среднем 8		12 – 24		от 6 до 12, в среднем 8
Продолжительность периода от начала заболевания до появления гамонтов				на 8 - 10 день
Размеры ооцисты	в начальный период 6 – 8 мкм в диаметре, в конце - 50 – 60 мкм в диаметре
Количество ооцист на стенке желудка комара	от нескольких до 200 – 500 единиц (зависит от дозы заражения)
Продолжительность спорогонии в сутках: при температуре 200C	22	не происходит		26
при температуре 25 0C	10	16		12
при температуре 30 0C	6.5	не происходит		8
Положительные температуры, при которых спорозоиты гибнут	35 0C
Отрицательные температуры, при которых спорозоиты гибнут	ниже 0 0C
Продолжительность жизни спорозоитов в организме комара при температурном оптимуме	около 30 дней
Продолжительность инкубациионого периода	возможны два типа инкубационного периода: короткий 10 -14 дней, и длительный - 7 -14 месяцев		14 -25 дней		8 -16 дней

ОТРЯД ПИРОПЛАЗМИДЫ (PIROPLASMIDA)

Этимология. Название происходит от двух слов: латинского pirum - груша (плод груши) по характерной форме стадии внутри клеток хозяина и plasma - вылепленный, оформленный.

Эти споровики характеризуются гетероксеннным жизненным циклом. Промежуточные хозяева представлены позвоночными (часто - млекопитающими), окончательные хозяева - кровососущие клещи. В организме позвоночных пироплазмиды размножаются бесполым путем и заселяют эритроциты и клетки лимфатической системы. Клещи при питании поглощают клетки крови позвоночного с пироплазмидами. Гамогония и копуляция происходят в кишечнике клеща. Зиготы пироплазмид подвижны (кинеты), они выходят из кишечника и заселяют различные органы клеща, в том числе слюнные железы и - у части видов клещей - яйцеклетки. Кинеты, поселившиеся в слюнных железах, формируют спорозоиты (в одной авльвеоле слюнной железы - до 10 тысяч). Эти спорозоиты при питании клеща инокулятивно поступают в кровь позвоночного. В яйцеклетках формируются особые стадии - спорокинеты, они инвазируют следующее поколение клещей. Такая передача возбудителя заболевания следующему поколению через цитоплазму яйцеклетки называется трансовариальной передачей.

Пироплазмиды вызывают тяжело протекающие заболевания сельскохозяйственных животных (крупного рогатого скота, овец), собак. В некоторых случаях смертность достигает 50 – 90%. Известны отдельные случаи обнаружения пироплазмид у человека. С исторической точки зрения пироплазмиды интересны еще и тем, что именно для этих простейщих (Babesia bigemina), паразитирующих у крупного рогатого скота, в 1893 г. впервые было доказано распространение инвазии кровососущими членистоногими (клещами), авторами этого открытия были Т. Смит и Ф.Л. Килборн.

ПРИМЕЧАНИЯ. В большинстве современных источников, в том числе и в руководстве И.Х.Шаровой выделяют тип Апикомплекса - Apicomplexa: по признаку наличия апикального комплекса органелл. Однако в новейшем руководстве "Протисты" (часть 2, 2007) за этим типом простейших сохранено название Споровики. Во всех случаях к этому типу относят споровиков, то есть грегарин, кокцидий, провяных споровиков, пироплазмид. Кроме того, в состав этого типа включают то класс Perkinsеmorpha, то класс Colpodellea или оба эти класса. Colpodellea являются хищными свободноживущими видами, имеют 2 жгутика. Perkinsеmorpha являются паразитами, но имеют свободноживущую жгутиконосную стадию.