Лямблии двенадцатиперстной кишки , также известные как лямблии кишечника и лямблии лямблий , представляют собой жгутиковые паразитические простейшие микроорганизмы рода Giardia , которые колонизируют тонкий кишечник , вызывая диарейное состояние, известное как лямблиоз . [1] [2] [3] Паразит прикрепляется к эпителию кишечника с помощью адгезивного диска или присоски и размножается посредством бинарного деления . [4] Лямблиоз не распространяется на другие отделы желудочно -кишечного тракта , а ограничивается просветом тонкой кишки. [5] Микроорганизм имеет внешнюю мембрану, которая позволяет ему выживать даже вне хозяина и делает его толерантным к определенным дезинфицирующим средствам . Трофозоиты лямблий анаэробныи поглощают питательные вещества из просвета кишечника . Если организм окрашен , его характерный рисунок напоминает знакомый символ « смайлик ». [6]
Основные пути заражения человека включают употребление неочищенной питьевой воды (что является наиболее распространенным способом передачи этого паразита), [3] пищу, почву, загрязненную человеческими фекалиями, и сточные воды – явление, особенно распространенное во многих развивающихся странах . [7] [3] Загрязнение природных вод также происходит в водоразделах , где происходит интенсивный выпас скота .
Заражение лямблиями встречается во всем мире. Это наиболее часто выявляемый кишечный паразит среди детей в детских садах, туристов, взрослых с ослабленным иммунитетом и членов их семей в США и Канаде. Сообщается о 20 000 случаев в год в Соединенных Штатах. [8]
G. duodenalis в течение своего жизненного цикла принимает две морфологически различные формы. Репликативная форма представляет собой подвижную грушевидную жгутиковую клетку, выживающую только в тонком кишечнике хозяина, называемую трофозоитом . [9] Трофозоиты плавают через кишечную слизь, пока в конечном итоге не прикрепляются к кишечному эпителию. [10] [9] Прикрепившиеся трофозоиты затем делятся путем бинарного деления, образуя либо большее количество трофозоитов, либо стадию нерепликационной кисты . [9] Цисты и трофозоиты проходят через толстый кишечник хозяина и выделяются с фекалиями. [9] Хотя трофозоиты не могут выжить вне хозяина, цисты могут выжить в течение нескольких месяцев вне хозяина, особенно в холодной воде, потому что у них более медленный метаболизм, чем у трофозоитов. [11] Цисты остаются в состоянии покоя до тех пор, пока не будут проглочены животным-хозяином. Когда новый потенциальный хозяин глотает воду или пищу, загрязненную фекалиями, цисты попадают в желудочно-кишечный тракт нового хозяина. [12] У нового хозяина условия окружающей среды заставляют кисту производить два трофозоита, которые затем прикрепляются к эпителиальным клеткам , начиная цикл заново. [9]
Трофозоит имеет сложную структуру с двумя ядрами и четырьмя парами жгутиков , которые позволяют ему плавать в просвете кишечника хозяина. На его вентральной поверхности также имеется клейкий диск, который позволяет ему прикрепляться к эпителию кишечника. В организме отсутствует Гольджи или митохондрии , но есть митосомы , которые, вероятно, произошли от митохондрий. [13] В митосомах отсутствуют митохондриальные геномы , но они содержат белки из бывших митохондриальных генов, которые мигрировали в ядро клетки. Трофозоит превращается в форму кисты, когда он вступает в контакт с определенными факторами стресса окружающей среды, такими как высокий уровень pH . Форма кисты в основном содержит ядро и лишена большинства структур трофозоитной формы, таких как жгутики и адгезивные диски. Это позволяет кисте оставаться в спящем состоянии до тех пор, пока она не будет проглочена новым хозяином. В этот момент он снова трансформируется в форму трофозоита. [14]
Паразита Giardia duodenalis можно встретить по всему миру, как в развивающихся, так и в промышленно развитых странах. Однако чаще всего он встречается в тропическом и умеренном климате. [15] Giardia duodenalis распространена во всем мире, поскольку паразит обитает в водоемах; обычно это реки, озера и рекреационные бассейны. [16] Кроме того, случаи лямблиоза, как правило, чаще встречаются в развивающихся странах, где санитария и общая гигиена хуже, по сравнению со странами, которые более развиты и имеют более совершенные санитарные правила и процедуры. [17] В развитых странах распространенность лямблиоза составляет 2–5%, а в развивающихся странах распространенность лямблиоза составляет 20–30%. [18] Лямблиоз является наиболее распространенной кишечной инфекцией, вызываемой паразитами, как в США [19], так и в Великобритании. [20] В Соединенных Штатах было обнаружено, что большинство из тех, кто инфицирован паразитом Giardia duodenalis, как правило, проживают в более городских районах, а инфицированные пациенты с большей вероятностью живут на юге Соединенных Штатов. [21]
G. duodenalis вызывает инфекцию, называемую лямблиозом. Это заболевание является причиной как эндемических, так и эпидемических заболеваний во всем мире и является наиболее часто выявляемым кишечным паразитом в США и Канаде. По оценкам, ежегодно им заражаются более 280 миллионов человек в мире [22] , что приводит к более чем 500 000 смертей. Наиболее пострадавшей группой населения являются дети в возрасте от 0 до 4 лет. Во всем мире G. duodenalis является наиболее часто выявляемым протозойным кишечным паразитом. В странах с высоким уровнем дохода уровень заражения составляет 2–5%, а в странах с низким и средним уровнем дохода уровень заражения составляет 20–30%. [23] У лямблий есть общие сезонные закономерности в распределении показателей заболеваемости с самыми высокими пиками в конце лета – начале осени. [24]
Киста может сохраняться в холодной воде от недель до месяцев, [11] поэтому может присутствовать в загрязненных колодцах и водных системах, особенно в источниках застойной воды, таких как естественные пруды, системы хранения ливневых вод и даже чистые на вид горные ручьи. . Цисты также можно обнаружить на поверхностях, почве, пище или воде, которые были загрязнены фекалиями инфицированных людей или животных. [25] Они также могут встречаться в городских водоемах и сохраняться после очистки воды, поскольку цисты устойчивы к традиционным методам очистки воды, таким как хлорирование и озонолиз . [11] Возможна также зоонозная передача, поэтому заражение лямблиозом вызывает беспокойство у людей, живущих в палатках в дикой местности или купающихся в загрязненных ручьях или озерах, особенно в искусственных озерах, образованных бобровыми плотинами (отсюда и популярное название лямблиоза, «бобровая лихорадка»). . [ нужна цитата ]
Помимо источников, передающихся через воду, инфекции лямблий чаще встречаются у детей, чем у взрослых; считается, что это связано с фекально-оральной передачей цист. В зависимости от географического региона могут быть инфицированы от 1 до 68% детей. Риску заражения подвергаются также те, кто работает с детьми, а также члены семей инфицированных. У 7% детей в возрасте от 1 до 3 лет и у 11% младенцев и детей раннего возраста, прошедших тестирование при поступлении в детские сады, была обнаружена инфекция. [26] Не все инфекции лямблий являются симптоматическими, и многие люди могут неосознанно служить переносчиками паразита. Возможно повторное заражение и хроническое заражение паразитом. [27] [ нужна ссылка ]
Лямблии заражают людей, но также являются одним из наиболее распространенных паразитов, поражающих кошек, собак и птиц. Млекопитающие-хозяева также включают десятки видов, [28] включая крупный рогатый скот , овец , [29] и коз . [29]
Кошек легко вылечить, а ягнята обычно просто теряют вес, но у телят паразиты могут быть смертельными и часто не реагируют на антибиотики или электролиты. Носители среди телят также могут протекать бессимптомно. Этот паразит смертельно опасен для шиншилл , поэтому необходимо проявлять особую осторожность и обеспечивать их безопасной водой. У собак высокий уровень заражения: известно, что 30% поголовья в возрасте до одного года заражаются в вольерах . Инфекция более распространена у щенков, чем у взрослых собак. Зараженных собак можно изолировать и лечить, или предположительно лечить всю стаю в питомнике. Питомники и места, используемые для прогулок, следует считать зараженными в течение как минимум одного месяца после того, как у собак появятся признаки инфекции, поскольку цисты могут сохраняться в окружающей среде в течение длительного периода времени. Профилактика может быть достигнута путем карантина инфицированных собак на срок не менее 20 дней, а также тщательного обращения и поддержания запасов чистой воды. [ нужна цитата ]
Трофозоиты G. duodenalis представляют собой клетки грушевидной формы длиной от 10 до 20 мкм , поперечником от 7 до 10 мкм и толщиной от 2 до 4 мкм. [9] [10] Они подвижны благодаря четырем парам жгутиков , которые продвигают трофозоитов через кишечник. [10] Примечательно, что каждая клетка G. duodenalis имеет два ядра , оба из которых активно транскрибируют гены. [9] Рядом с ядром клетки G. duodenalis имеют эндоплазматический ретикулум , который простирается через большую часть клетки. [30] Трофозоиты, которые вот-вот дифференцируются в кисты, также содержат заметные везикулы, называемые везикулами, специфичными для инцистации, которые исчезают, как только начинается строительство стенки кисты. [30] В отличие от большинства других эукариот, клетки G. duodenalis не содержат видимых митохондрий , но вместо этого содержат существенно уменьшенную метаболическую органеллу, называемую митосомой . [10] Кроме того, клетки, по-видимому, не содержат телец Гольджи , а вместо этого секреторная система полностью состоит из эндоплазматического ретикулума и многочисленных везикул, рассеянных по всей клетке, называемых периферическими везикулами. [30] Периферические везикулы отвечают как за поглощение внеклеточных питательных веществ, так и за выведение отходов за пределы клетки. [31] Каждая клетка также содержит пару жестких структур, называемых срединными телами, которые составляют часть цитоскелета G. Lamblia . [9] Трофозоиты прикрепляются к эпителиальным клеткам хозяина через специализированную дискообразную органеллу, называемую вентральным диском. [9]
Цисты представляют собой клетки овальной формы, немного мельче трофозоитов. [10] У них отсутствуют жгутики, и они покрыты гладкой и прозрачной стенкой кисты. [10] Каждая циста содержит органеллы двух трофзоитов: четырех ядер, двух вентральных дисков и т. д. [10]
G. duodenalis в первую очередь генерирует свою энергию путем расщепления глюкозы посредством гликолиза , а также с помощью аргининдеиминазного пути. Он не способен синтезировать нуклеотиды самостоятельно, а вместо этого забирает их у своего хозяина. Синтез железо-серных кластеров осуществляется в связанном с двойной мембраной компартменте, называемом митосомой, который, вероятно, является остатком митохондрий. [13] Каждая клетка содержит от 25 до 100 митосом, разделенных на две категории - периферические митосомы, которые разбросаны по всей клетке, и центральные митосомы, которые собираются в центре клетки по неизвестным причинам. [32] Как и в митохондриях, белки с определенной сигнальной последовательностью пептида транспортируются и импортируются в митосому. В отличие от митохондрий, митосомы не имеют собственного генома. Все митосомальные гены кодируются ядерным геномом лямблий . [13]
Лямблии и другие дипломонады уникальны тем, что имеют два ядра клеток , которые схожи по внешнему виду, содержанию ДНК, транскрипции и времени репликации. Лямблии — это полиплоидный организм, имеющий как минимум четыре, а возможно, восемь или более копий каждой из пяти хромосом на организм. [33] Геном был секвенирован и опубликован в 2007 году, хотя последовательность содержит несколько пробелов. Последовательность составляет около 12 миллионов пар оснований и содержит около 5000 генов, кодирующих белок. [34] Содержание GC составляет 46%. Трофозоиты имеют плоидность четыре, а плоидность цист — восемь, что, в свою очередь, ставит вопрос о том, как лямблии поддерживают гомогенность между хромосомами одного и противоположного ядра. Современные технологии секвенирования использовались для повторного секвенирования различных штаммов. [35]
Заражение лямблиями проходит самостоятельно у иммунокомпетентных лиц, тогда как у людей с иммунодефицитными состояниями может развиться хронический лямблиоз. [ нужна цитация ] Во время инфекции активируются различные механизмы врожденной и адаптивной иммунной системы. Первым физическим барьером является слой слизи, где организм взаимодействует с эпителиальными, иммунными клетками и некоторыми антимикробными пептидами, высвобождаемыми этими клетками, а также с оксидом азота и воспалительными цитокинами, такими как интерлейкин 6 . TLR2 и TLR4 также могут быть активированы Giardia . [36] Т-клеточный ответ при лямблиозе включает Т-хелперные клетки и цитотоксические Т-клетки , а выработка IgA В -клетками также помогает устранить инфекцию. [37]
Считалось, что лямблии примитивно бесполы и не имеют средств для переноса ДНК между ядрами. Эти предположения сделали объяснение удивительно низкого уровня аллельной гетерозиготности (<0,01%) в геномном изоляте WB очень трудным, но все эти предположения об асексуальности теперь находятся под сомнением, поскольку популяционная генетика предоставляет доказательства рекомбинации [38] и идентификацию мейотических генов, доказательства рекомбинации между изолятами и доказательства обмена генетическим материалом между ядрами в процессе инцистации. [39]
Эти данные о сексуальности лямблий , приведенные выше, имеют важное значение для понимания происхождения полового размножения у эукариот. Хотя половое размножение широко распространено среди современных эукариот, до недавнего времени казалось, что пол не является изначальным и фундаментальным признаком эукариот. Вероятной причиной мнения о том, что пол не может быть фундаментальным для эукариот, было то, что ранее половое размножение отсутствовало у некоторых патогенных для человека одноклеточных эукариот (например, лямблий ), которые разошлись с ранними предками эукариотической линии. [ нужна цитата ]
В дополнение к приведенным выше доказательствам рекомбинации у Giardia , Malik et al. [40] сообщили, что многие гены, специфичные для мейоза, встречаются в геноме Giardia , и, кроме того, гомологи этих генов также встречаются у другого одноклеточного эукариота, Trichomonas vaginalis . Поскольку эти два вида являются потомками линий, которые сильно расходятся среди эукариот, Малик и др. [40] предположили, что эти мейотические гены присутствовали у общего предка всех эукариот. Таким образом, с этой точки зрения самый ранний предок эукариотов, вероятно, был способен к половому размножению. Более того, Дакс и Роджер [41] на основе филогенетического анализа предположили, что факультативный пол присутствовал у общего предка всех эукариот. Бернштейн и др. также рассмотрел доказательства в поддержку этой точки зрения. [42]
На сегодняшний день выявлено восемь ансамблей генотипов G. duodenalis (AH). [28] Генотипирование G. duodenalis , выделенного от различных хозяев, показало, что совокупности A и B заражают самый широкий круг видов-хозяев и, по-видимому, являются основными (или, возможно, единственными) совокупностями G. duodenalis , которые, несомненно, заражают людей. [28]
Фрэнсис Гиллин из Калифорнийского университета в Сан-Диего и ее коллеги культивировали весь жизненный цикл этого паразита в лаборатории и определили биохимические сигналы в пищеварительной системе хозяина, которые запускают трансформации жизненного цикла лямблий . [43] [44] Они также обнаружили несколько способов, с помощью которых паразит уклоняется от защиты инфицированного организма. Одним из них является изменение белков на его поверхности, что нарушает способность иммунной системы инфицированного животного обнаруживать паразита и бороться с ним (так называемая антигенная вариация ). Работа Гиллина показывает, почему инфекции Giardia чрезвычайно стойки и склонны к рецидивам. Кроме того, эти знания о его биологии и методах выживания могут позволить ученым разработать более эффективные стратегии для понимания, предотвращения и лечения инфекций лямблий . [ нужна цитата ]
В декабре 2008 года журнал Nature опубликовал статью, показывающую открытие механизма РНК-интерференции, который позволяет Giardia переключать специфичные для варианта поверхностные белки, чтобы избежать иммунного ответа хозяина. [45] Открытие было сделано командой, работающей в лаборатории биохимии и молекулярной биологии медицинского факультета Католического университета Кордовы, Аргентина, под руководством доктора Уго Лухана. [ нужна цитата ]
Основным конгрессом по лямблиям является Международная конференция по лямблиям и криптоспоридиям. Доступно краткое изложение результатов, представленных на последнем издании (2019 г., Руан , Франция). [46]
Первое вероятное описание лямблий было сделано в 1681 году Антони ван Левенгуком , который в письме Роберту Гуку описал «животных», напоминающих трофозоиты лямблий, в его стуле. [9] [47] Следующее известное описание лямблий было сделано только в 1859 году, когда чешский врач Вилем Ламбл опубликовал описание стадий трофозоитов, которые он видел в кале педиатрического пациента. Ламбль назвал организм Cercomonas интестиналис . [48] В 1888 году Рафаэль Бланшар переименовал паразита в Lamblia кишечную в честь Ламбля. [48] В 1915 году Чарльз Стайлз переименовал организм в Giardia Lamblia в честь Ламбля и профессора Альфреда Матье Жиара из Парижа. [48] [49] В 1921 году Чарльз Э. Саймон опубликовал подробное описание морфологии паразита. [9]
{{cite report}}
: Внешняя ссылка |title=
( помощь ) [ неработающая ссылка ]