Акантамеба — род амеб , которые обычно обнаруживаются в почве, пресной воде и других средах обитания . Род Acanthamoeba имеет две стадии жизненного цикла: метаболически активную стадию трофозоита и стадию спящей, устойчивой к стрессу кисты . В природе виды Acanthamoeba обычно являются свободноживущими бактериоядными животными . Однако они также являются условно-патогенными микроорганизмами, способными вызывать серьезные, а иногда и смертельные инфекции у людей и других животных. [1]
виды Acanthamoeba . являются одними из наиболее распространенных простейших, встречающихся в окружающей среде. [1] Они распространены по всему миру и были выделены из почвы, воздуха, сточных вод, морской воды, хлорированных плавательных бассейнов, бытовой водопроводной воды, бутилированной воды, стоматологических отделений, больниц, кондиционеров и контейнеров для контактных линз. Кроме того, они были выделены из кожи человека, носовой полости, горла и кишечника, а также растений и других млекопитающих. [2]
Заболевания, вызываемые Acanthamoeba, включают кератит и гранулематозный амебный энцефалит (ГАЭ). [3] Последнее часто, но не всегда наблюдается у пациентов с иммуносупрессией. [4] GAE вызывается попаданием амеб в организм через открытую рану и последующим распространением в мозг. [5] Сочетание иммунных реакций хозяина и секретируемых амебных протеаз вызывает массивный отек головного мозга [6], что приводит к смерти примерно 95% инфицированных.
Гранулематозный амебный энцефалит (ГАЭ) вызывается амебной инфекцией центральной нервной системы (ЦНС). Он характеризуется неврологическими симптомами, включая головную боль, судороги и нарушения психического статуса. [1] Состояние прогрессивно ухудшается в течение недель или месяцев, что приводит к смерти большинства пациентов. [1] Инфекция обычно связана с такими заболеваниями, как иммунодефицит , диабет, злокачественные новообразования, недоедание, системная красная волчанка и алкоголизм. [1] Паразит попадает в организм через порезы на коже или при вдыхании в верхние дыхательные пути. [1] Затем паразит через кровь распространяется в ЦНС. Акантамеба проникает через гематоэнцефалический барьер способами, которые еще не изучены. Последующее вторжение в соединительную ткань и индукция провоспалительных реакций приводит к повреждению нейронов, которое может привести к летальному исходу в течение нескольких дней. Чистые гранулематозные поражения редки у пациентов со СПИДом и другими связанными с ним состояниями иммунодефицита, поскольку у пациентов нет достаточного количества CD+ve Т-клеток для формирования гранулематозного ответа на акантамебную инфекцию в ЦНС и других органах и тканях. [4] Периваскулярные манжетки с амебами в некротической ткани являются обычным явлением при СПИДе и связанных с ним состояниях Т-клеточного иммунодефицита.
Биопсия головного мозга обычно выявляет сильный отек и геморрагический некроз . [7] У пациента, заразившегося этим заболеванием, обычно проявляются подострые симптомы, включая изменение психического состояния, головные боли, лихорадку, ригидность шеи, судороги и очаговые неврологические симптомы (такие как паралич черепных нервов и кома), которые приводят к смерти в течение одной недели. до нескольких месяцев. [8] Из-за редкости этого паразита и отсутствия знаний в настоящее время не известны хорошие диагнозы и методы лечения инфекции Acanthamoeba . В прошлом случаи акантамебного кератита разрешались благодаря терапии, состоящей из атропина и некоторых других препаратов, не оказывающих противомикробного действия. Недавние публикации показывают, что атропин влияет на рецептор CHRM1 простейших , вызывая гибель клеток. [9]
Инфекция обычно имитирует бактериальный лептоменингит , туберкулезный менингит или вирусный энцефалит. Неправильный диагноз часто приводит к ошибочному и неэффективному лечению. В случае, если акантамеба диагностирована правильно, современные методы лечения, такие как амфотерицин В , рифампицин , триметоприм - сульфаметоксазол , кетоконазол , флуконазол , сульфадиазин или альбендазол , эффективны лишь с предположительной целью. Правильная и своевременная диагностика, а также усовершенствованные методы лечения и понимание паразита являются важными факторами улучшения исхода заражения акантамебой . В статье, опубликованной в 2013 году, показано существенное воздействие некоторых одобренных FDA препаратов с уровнем уничтожения in vitro , превышающим 90%. [4] Эти результаты были эффектами in vitro , но, поскольку лекарства уже одобрены, инфекции у людей могут быть целенаправленными после расчета доз в клинических испытаниях, проводимых с этими разнообразными группами лекарств.
При попадании в глаза штаммы Acanthamoeba могут вызывать акантамебный кератит , который может привести к язвам роговицы или даже слепоте. [10] Это состояние чаще всего возникает среди тех, кто носит контактные линзы , которые не дезинфицируют свои линзы должным образом, и усугубляется тем, что вы не моете руки перед тем, как взяться за линзы. Многоцелевые растворы для контактных линз в значительной степени неэффективны против Acanthamoeba , тогда как растворы на основе перекиси водорода обладают хорошими дезинфицирующими свойствами. [11] [12]
Первое излечение от инфекции роговицы было достигнуто в 1985 году в глазной больнице Мурфилдс . [13]
В мае 2007 года компания Advanced Medical Optics, производитель продуктов Complete Moisture Plus для контактных линз, объявила о добровольном отзыве своих решений Complete Moisture Plus. Высказывались опасения, что те, кто пользовался их раствором, подвергались более высокому риску развития акантамебного кератита, чем те, кто пользовался другими растворами. Производитель отозвал продукт после того, как Центры по контролю заболеваний в США обнаружили, что 21 человек, возможно, заразился акантамебной инфекцией после использования Complete Moisture Plus за месяц до постановки диагноза. [14]
Некоторые виды бактерий, которые могут вызывать заболевания человека, также способны заражать и размножаться внутри видов Acanthamoeba . [1] К ним относятся Legionella pneumophila , Pseudomonas aeruginosa и некоторые штаммы Escherichia coli и Staphylococcus aureus . [1] [15] Для некоторых из этих бактерий репликация внутри Acanthamoeba была связана с усиленным ростом макрофагов и повышенной устойчивостью к некоторым антибиотикам. [1] Кроме того, из-за высокой распространенности акантамебы в окружающей среде предполагается, что эти амебы служат экологическим резервуаром для некоторых патогенов человека. [1]
A. castellanii можно встретить при высокой плотности в различных почвенных экосистемах. Он питается бактериями, а также грибами и другими простейшими.
Этот вид способен лизировать бактерии и продуцировать широкий спектр ферментов, таких как целлюлазы или хитиназы, [16] и, вероятно, способствует расщеплению органических веществ в почве, внося свой вклад в микробную петлю .
Поскольку акантамеба не сильно отличается на ультраструктурном уровне от клетки млекопитающих, она является привлекательной моделью для исследований клеточной биологии; это важно в клеточной микробиологии, биологии окружающей среды, физиологии, клеточных взаимодействиях, молекулярной биологии, биохимии и эволюционных исследованиях из-за разносторонней роли организмов в экосистеме и способности захватывать добычу путем фагоцитоза , выступать в качестве векторов и резервуаров для микробных патогенов. и вызывать серьезные человеческие инфекции. Кроме того, акантамеба широко использовалась для понимания молекулярной биологии подвижности клеток [17] и покоя раковых клеток путем углубленного изучения процесса инцистации. [18]
Недавно доступная последовательность генома акантамебы выявила несколько ортологов генов, участвующих в мейозе половых эукариот . Эти гены включали Spo11 , Mre11 , Rad50 , Rad51 , Rad52 , Mnd1, Dmc1 , Msh и Mlh . [19] Это открытие предполагает, что акантамеба способна к той или иной форме мейоза и может подвергаться половому размножению. Более того, поскольку акантамеба рано отошла от генеалогического древа эукариот, эти результаты позволяют предположить, что мейоз присутствовал на ранних этапах эволюции эукариот.
Благодаря простоте и экономичности культивирования штамм Neff A. castellanii , обнаруженный в пруду в парке Золотые Ворота в 1960-х годах, эффективно использовался в качестве классического модельного организма в области клеточной биологии. Всего лишь из 30 л простой среды, инокулированной A. castellanii , после нескольких дней аэрированной культуры при комнатной температуре можно получить около 1 кг клеток. Впервые в лаборатории Эдварда Д. Корна в Национальных институтах здравоохранения (NIH) было обнаружено множество важных биологических молекул, а их пути выяснены с использованием модели акантамебы . Томас Дин Поллард применил эту модель в НИЗ, Гарвардской медицинской школе , Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса и Институте биологических исследований Солка , чтобы обнаружить и охарактеризовать множество белков, которые необходимы для подвижности клеток не только у амеб, но и у многих других животных. другие эукариотические клетки, особенно клетки нервной и иммунной систем человека, развивающегося эмбриона и раковые клетки. Акантамеба также послужила моделью для изучения эволюции некоторых G-белков. Этот одноклеточный эукариот экспрессирует на своей клеточной мембране небольшое количество GPCR, которые играют жизненно важную роль для микроорганизма. Инструменты биоинформатики структурной гомологии были использованы для демонстрации присутствия гомолога человеческого M1-мускаринового рецептора у A. castellanii . [20] Блокирование этих мускариновых рецепторов в прошлых исследованиях оказалось амебицидным для Acanthamoeba spp. [5] Совсем недавно потенциалзависимые кальциевые каналы у Acanthamoeba spp. Сообщается, что (CavAc) имеет сходство с потенциал-управляемыми кальциевыми каналами человека, такими как TPC-1 и кальциевые каналы L-типа, и реагирует на блокаторы Ca-каналов, такие как лоперамид. [21] Этот модельный микроб был изучен для понимания сложных нейродегенеративных состояний, включая болезнь Альцгеймера. Ученые выделили нейротрансмиттер ацетилхолин из акантамебы и ферментативный механизм, необходимый для его синтеза. [22]
виды Acanthamoeba . содержат разнообразные бактериальные эндосимбионты , похожие на патогены человека, поэтому они считаются потенциальными новыми патогенами человека. [23] Точная природа этих симбионтов и польза, которую они приносят амебному хозяину, еще предстоит выяснить. К ним относятся легионеллы и легионеллоподобные патогены. [24]
Гигантские вирусы Мимивирус , Мегавирус и Пандоравирус поражают Акантамебу . [25]
Представители рода Acanthamoeba необычно служат хозяевами для множества гигантских вирусов (которые имеют более 1000 генов, кодирующих белки; например, Pandoravirus , в геноме которого около 2500 генов, кодирующих белки).
Акантамебу можно отличить от других родов амеб по морфологическим характеристикам. [26] Однако отличить один вид Acanthamoeba от другого по морфологии оказалось сложно. На основании секвенирования 18S рДНК известные штаммы Acanthamoeba можно разделить на 12 групп, обозначенных T1-T12. [26] Большинство болезнетворных изолятов относятся к типу Т4. [26]
Ниже приведен список описанных видов Acanthamoeba с указанием типов последовательностей, если они известны. Виды, выявленные у больных пациентов, отмечены *.
От греческого аканта (шип/шип), которое было добавлено перед словом «амёба» (изменение), чтобы описать этот организм как имеющий структуру, похожую на шип ( акантоподии ). Этот организм теперь хорошо известен как Acanthamoeba , амфизойное, условно-патогенное и неоппортунистическое простейшее простейшее, широко распространенное в окружающей среде. [27]
цитируя текст, являющийся общественным достоянием, из CDC