Малярийный плазмодий

Малярийные плазмодии Plasmodium (кл.Споровики, Sporozoa) отряд Haematosporidia(кровяные споровики)— возбудители малярии. Известны следующие виды малярийных плазмодиев, паразитирующие у человека: Р. vivax — возбудитель трехдневной малярии, Р. falciparum — возбудитель тропической малярии, Р. malariae — возбудитель четырехдневной малярии, Р. ovale— возбудитель овале-малярии, близкой к трехдневной. Три первых вида широко распространены в тропических и субтропических климатических поясах, последний — только в тропической Африке. Все виды сходны морфологически и жизненными циклами, отличаясь друг от друга деталями строения и некоторыми особенностями цикла развития, проявляющимися в основном продолжительностью его отдельных периодов.

Жизненный цикл малярийных плазмодиев типичен для споровиков, включая стадии бесполого размножения в виде шизогонии, полового процесса и спорогонии. Окончательным хозяином паразитов является комар р. Anopheles, а промежуточным — только человек. Комар является одновременно и переносчиком. Поэтому малярия — типичное антропонозное трансмиссивное заболевание.

Со слюной зараженного комара при укусе плазмодии попадают в кровь человека (рис. 19.10). Развитие паразитов в организме человека происходит синхронно. С током крови они разносятся по организму и поселяются в клетках печени. Здесь они растут и размножаются шизогонией таким образом, что один паразит делится на тысячи дочерних особей. Клетки печени при этом разрушаются и паразиты, называющиеся на этой стадии мерозоитами, поступают в кровь и внедряются в эритроциты. С этого момента начинается эритроцитарная часть цикла развития плазмодия. Паразит питается гемоглобином, растет и размножается шизогонией. При этом каждый плазмодий делится на 8—24 мерозоита. После разрушения эритроцита мерозоиты попадают в плазму крови и оттуда в новые эритроциты, после чего весь цикл эритроцитарной шизогонии повторяется.

Жизненный цикл малярийного плазмодия:

1 — преэритроцитарная шизогония в клетках печени, 2 — эритроцитарная шизогония, 3 — образование гаметоцитов, 4 — оплодотворение, 5 — спорогония в стенке желудка комара, 6 — овоциста со споромитами, 7 — проникновение спорозоита в слюнные железы комара, 8— заражение человека

Из части мерозоитов в эритроцитах образуются незрелые половые клетки — мужские и женские гаметоциты. Они являются инвазионной стадией для комара. Дальнейшее их развитие возможно только в его пищеварительной системе. При укусе больного человека комаром гаметоциты попадают в желудок последнего, где из них образуются зрелые гаметы. В результате оплодотворения в желудке комара образуется подвижная зигота, которая перемещается на наружную поверхность стенки желудка и покрывается оболочкой, формируя ооцисту. С этого момента начинается период спорогонии, когда содержимое ооцисты многократно делится, образуя около 10000 спорозоитов — тонких серповидных клеток, которые после разрыва оболочки поступают в слюнные железы комара. При кровососанииспорозоиты поступают в кровяное русло человека.

Таким образом, в организме человека плазмодий размножается только бесполым путем — шизогонией, человек является его промежуточным хозяином. В организме комара проходят две другие стадии цикла развития паразита: половой процесс — гаметогония и образование спорозоитов за счет деления под оболочкой ооцисты — спорогония. Поэтому малярийный комар является окончательным хозяином этого паразита.

Выход большого количества мерозоитов из эритроцитов сопровождается выбросом в плазму крови значительной массы токсических продуктов жизнедеятельности. Их воздействие на организм приводит к резкому повышению температуры, ознобу, слабости и головным болям. Такое состояние возникает внезапно и длится в среднем 1,5—2 ч. Вслед за этим наступает чувство жара, сухость во рту, жажда. Температура тела достигает 40—41°С. Через несколько часов все перечисленные симптомы исчезают, и больные обычно засыпают. Весь приступ может продолжаться от 6 до 12 ч. При трехдневной и овале-малярии промежутки между приступами составляют 48 ч, число таких приступов может достигать 10—15, после чего они прекращаются за счет повышения уровня специфического иммунитета, но паразиты в крови еще могут обнаруживаться. В таком случае человек становится паразитоносителем и продолжает представлять опасность для окружающих как возможный источник заражения.

Естественный отбор приводит к возникновению новых антигенных вариантов возбудителя, которые обеспечивают возможность наступления рецидивов заболевания. Рецидивы могут повторяться несколько раз, но постепенно популяция эритроцитарных паразитов полностью погибает. Однако в течение 3—5 лет инвазия может вновь активизироваться за счет находящихся в латентном состоянии в печени экзоэритроцитарныхшизонтов, которые могут выходить из печеночных клеток и внедряться в эритроциты. Таким образом, весь процесс болезни может начаться снова.

При малярии, вызываемой Р. malariae, приступы повторяются через 72 ч. Часто встречается и бессимптомное носительство. Экзоэритро-цитарной стадии в цикле развития этого паразита нет, поэтому поздние рецидивы невозможны, хотя инвазия характеризуется упорным течением и длится до 40 лет.

При тропической малярии вначале приступы развиваются через разные промежутки времени, а позже — через 24 ч. От осложнений со стороны центральной нервной системы или почек возможна смерть больного. Шизонты в клетках печени не сохраняются, а заболевание может продолжаться до 18 мес. Все виды малярийных плазмодиев могут инвазировать человека и при гемотрансфузии (переливание крови). В этом случае ни у одного из паразитов не формируется экзоэритроцитарной стадии. Поэтому поздних рецидивов в этом случае не бывает. Гемотрансфузионный способ заражения наиболее часто встречается при четырехдневной малярии в связи с тем, что при этой форме болезни шизонты в эритроцитах находятся в очень малом количестве и могут не обнаруживаться при исследовании крови доноров. Иногда человек может быть инвазирован одновременно двумя или тремя видами плазмодиев. В таком случае малярийные приступы не имеют четкой периодичности и клинический диагноз затруднен.

Лабораторный диагноз малярии можно поставить только в период, соответствующий стадии эритроцитарной шизогонии, когда в крови удается обнаружить паразитов. Плазмодий, недавно проникший в эритроцит, имеет кольцевидную форму. Его цитоплазма выглядит как ободок, окружающий крупную вакуоль с продуктами диссимиляции. Ядро паразита смещено к краю клетки. Следующая стадия называется амебовидным шизонтом. У паразита появляются ложноножки, а вакуоль увеличивается. Наконец плазмодий занимает почти весь эритроцит. Следующая стадия развития паразита — фрагментация шизонта. На фоне деформированного эритроцита обнаруживаются множественныемерозоиты, в каждом из которых лежит ядро. Кроме бесполых клеток в эритроцитах можно увидеть и гаметоциты. Они отличаются крупными размерами, не имеют псевдоподий и вакуолей.

Малярийные плазмодии. Стадии развития в эритроцитах:

I—стадия кольца, II—стадия амебовидного шизонта, III—стадия фрагментации, IV—гаметоциты

Профилактика малярии — раннее выявление и лечение больных, профилактическое лечение в зонах широкого распространения малярии. Как и при любых трансмиссивных заболеваниях, необходима прицельная борьба с переносчиками.

Чтобы малярийному плазмодию было легче проникнуть в красные кровяные клетки, он делает их мембрану более податливой и эластичной.

В ХХI веке малярия все еще остается серьезной проблемой: по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в 2015 году было зарегистрировано 212 млн случаев заболевания в мире, а умерли от нее 429 000. Вакцины от малярии до сих так и не создали, поэтому любителям путешествовать приходится принимать профилактические медикаменты и защищаться от укусов комаров всеми возможными способами.

Малярийный комар – это не обычный комар, подцепивший заразу, а тот, что принадлежит роду Anopheles. В пищеварительной системе анофелесов живет паразит-простейшее – малярийный плазмодий. Когда комар пьет кровь, плазмодий переходит в человека.

В новом хозяине (то есть в нас) он размножается способом под названием шизогония, чья суть отражена в названии (схизо- или шизо- в переводе с греческого – расщеплять, раскалывать): в плазмодии появляется много ядер, а затем он быстро распадается на тьму-тьмущую одноядерных клеток. Первый раз он проделывает это в печени, куда его приносит ток крови – клетки печени разрушаются и расплодившиеся паразиты выходят в кровяное русло. Здесь они повторяют несколько циклов шизогонии, но уже в эритроцитах, которые тоже разрушаются при выходе паразита. Каждый раз, когда эритроцит лопается и паразиты выходят в кровь вместе с токсинами, что происходит раз в 2–3 дня, у человека случается лихорадка.

Для внедрения в клетки у плазмодия есть специальный молекулярный аппарат на основе белков актина и миозина (они же обеспечивают сокращение мышц). До сих пор считалось, что этого аппарата плазмодию и достаточно. Однако исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили, что у паразита есть еще одна уловка: оказалось, он способен еще и изменять биофизические свойства мембран эритроцитов, делая их более податливыми для внедрения.

Проникая в эритроцит, плазмодий прикрепляется к определенным рецепторам на его мембране. Исследователи обратили внимание, что эти рецепторы похожи на те, что использует иммунная система для управления клетками. Возникло предположение, что эритроцитарные рецепторы плазмодий использует подобным же образом, то есть для изменения свойств эритроцитов. И действительно, после того, как на красные кровяные тельца подействовали молекулами плазмодия, которыми он «трогает» рецепторы, мембрана эритроцитов стала значительно податливей.

Сквозь более гибкую, более эластичную мембрану плазмодию легче проникнуть в клетку. Любопытно здесь то, что паразит, действуя через рецепторы, полагается на собственные молекулярные механизмы эритроцита. Результаты экспериментов полностью опубликованы в журнале PNAS.

Можно предположить, что, выбирая клетку для проникновения, плазмодий как-то оценивает, легко ли у него это получится; также можно предположить, что легкость заражения зависит от возраста эритроцита, от состава его мембраны и т. д. Так оно или не так, покажут следующие исследования.

Пока же можно надеяться, что в будущем удастся создать лекарство, которое, действуя на эритроциты, не будет пускать в них плазмодия – поскольку он успешно приспосабливается к обычным лекарствам против него, то такой альтернативный подход, возможно, окажется более эффективным.

Малярийный плазмодий относится к типу Apicomplexa, классу Sporozoea, отряду Eucoccidiida, подотряду Haemosporina. Внутриклеточное паразитирование в эритроцитах, смена хозяев. В отличие от типичных кокцидий – нет коноида. При паразитировании в эритроцитах – побочный продукт гемозоин. Не просто продукт переваривания гемоглобина, а содержит еще белки плазмодия. Нерастворимый продукт выделения. Макро- и микрогаметы развиваются независимо. Зигота подвижна – оокинета.

Род Плазмодий (Plasmodium)

• P.vivax – легкая трехдневная малярия – примерно 43% случаев;
• P.falciparum – злокачественная (тропическая) трехдневная малярия – примерно 50% случаев;
• P.malariae – четырехдневная малярия – примерно 7% случаев;
• P.ovale – легкая (спокойная) трехдневная малярия – менее 1% случаев.

Всесветное распространение, тропические области (в прежние климатические эры – более широкое распространение). До 400 млн. человек заражается ежегодно, примерно 1-1,5 млн. смертей ежегодно. Высокий процент смертности у детей. Во многих регионах – до 50% детей в возрасте до 5 лет инфицированы.

Жизненный цикл малярийного плазмодия

Инфекционная стадия – спорозоит – во время укуса–в кровь позвоночного из слюнных желез комара. В течение 3-х часов исчезает из периферической кровеносной системы – проникают и поражают паренхиматозные клетки печени (у млекопитающих; у птиц – клетки ретикуло-эндотелиальной системы). В течение примерно 2-х недель – рост и созревание, подготовка к делению – пре-эритроцитарный (экзоэритроцитарный) шизонт.

Шизогония. Множественное деление ядер в спорозоите (криптозоит — «скрытый»). В завершение – под внешней мембраной формируются апикальные комплексы – формируются мерозоиты. Обычно после попадания в кровь мерозоиты поражают эритроциты. Но у P.vivax и P.ovale часть мерозоитов опять заражают клетки печени и могут оставаться там в дремлющем состоянии – гипнозоиты (фанерозоиты).

Трофозоит переваривает гемоглобин эритроцита, формируя обширную пищевую вакуоль в своей клетке – характерная стадия «кольца» внутри эритроцита. По мере созревания мерозоита вакуоль исчезает – амебовидный шизонт (подвижен), и трофозоит приступает к шизогонии. Все развитие этой стадии занимает 1-4 дня, после чего происходит разрыв эритроцита с высвобождением большого числа новых мерозоитов, и поражение новых эритроцитов. Этот цикл повторяется неопределенное число раз.

Насекомое-вектор (переносчик). Ограниченное число видов комаров группы Anopheline – но их аж 60! В каждом регионе – свои виды. Anopheles gambiae – основной в тропической Африке; в этом же регионе – A.funestus. В С.Америке – A.pharoensis, A.stephensi и A.culifacies – в Индии.

Малярия. Виды плазмодиев

4 вида плазмодия – разные формы и симптомы заболевания. Можно различить паразита и по стадиям в крови. Вариации вирулентности и сроков развития между штаммами.

P.vivax – легкая трехдневная малярия.

P.falciparum – злокачественная (тропическая) трехдневная малярия.

P.malariae – четырехдневная малярия.

P.ovale – легкая (спокойная) трехдневная малярия.

Патология малярии

Синхронизация приступов происходит под воздействием иммунной системы хозяина – по мере развития иммунного ответа — уничтожение небольших партий мерозоитов —> постепенно все более и более синхронно. Два основных фактора, определяющие клинические проявления при малярии: • воспалительный ответ хозяина – озноб и лихорадка; • анемия в результате потери эритроцитов. 3-х дневная лихорадка: приступы начинаются с ощущения интенсивного охлаждения из-за резкого повышения температуры до 40-41°С, сопровождающегося интенсивным дрожанием (лихорадкой), часто с тошнотой и рвотой. Это продолжается в течение часа, за чем следует горячая фаза, включающая головную боль и часто состояние бреда.

Лихорадка заканчивается обильным потовыделением (обильной испариной). Температура тела снижается до нормальной в течение 2-3 часов. Пациент может далее спать в течение 8-12 часов и иметь нормальное самочувствие до следующего приступа. Лихорадка – иммунный ответ. + увеличение печени и селезенки – необходимо для увеличения числа лимфоцитов и ретикулярных клеток. Прогрессирующее малокровие – разрушение эритроцитов + аутоиммунный ответ.

Диагностика малярии

Обнаружение в мазках крови, характерные приступы лихорадки.

Методы ДНК-гибридизаци для выявления P.falciparum – быстрый диагноз необходим для выживания зараженного пациента.