Naegleria fowleri , также известная как амеба, поедающая мозг , является разновидностью рода Naegleria . Он принадлежит к типу Percolozoa и технически классифицируется как выкопанная амебофлагеллята [1] ,а не как настоящая амеба . Этот свободноживущий микроорганизм в основном питается бактериями , но может стать патогенным для человека, вызывая чрезвычайно редкую, внезапную, тяжелую и обычно смертельную инфекцию головного мозга, известную как неглериаз или первичный амебный менингоэнцефалит (ПАМ). [2]
Обычно он встречается в теплых пресноводных водоемах, таких как озера, [3] реки, горячие источники, [4] сбросы теплых вод промышленных или электростанций, [5] вода из геотермальных колодцев, [6] и плохо обслуживаемые или минимально хлорированные плавательные бассейны. с уровнем остаточного хлора менее 0,5 мг/м 3 , [7] [8] водонагреватели, [9] почва и трубы, подведенные к водопроводной воде. [10] Он может существовать либо на амебоидной, либо на временной стадии жгутиковых . [11]
Организм был назван в честь Малкольма Фаулера, австралийского патологоанатома из детской больницы Аделаиды , который был первым автором оригинальной серии описаний случаев ПАМ. [12] [13]
Naegleria fowleri , термофильная и свободноживущая амеба , в основном встречается в теплых и горячих пресноводных средах, таких как пруды, озера, реки, горячие источники и плохо обслуживаемые плавательные бассейны. [14] По мере повышения температуры его население имеет тенденцию к увеличению. Хотя амеба была первоначально обнаружена в Австралии в 1960-х годах, считается, что она эволюционировала в Соединенных Штатах. [15] N. fowleri существует в трех формах: циста , трофозоит (амебоид) и двужгутиковая . Хотя он не образует цист в твердых тканях человека, где присутствует только амебоидная стадия трофозоита, жгутиковая форма обнаружена в спинномозговой жидкости .
Чтобы выдержать суровые условия окружающей среды, трофозоиты трансформируются в микробные цисты , [16] сферические однослойные структуры диаметром около 7–15 мкм, заключающие в себе одно клеточное ядро . [17] Действуя как упругая капсула, киста позволяет амебе противостоять неблагоприятным обстоятельствам. Факторы, вызывающие образование кист, включают нехватку пищи, скученность, высыхание, накопление отходов и низкие температуры. Когда условия улучшаются, амеба может выйти через пору или устье в центре кисты. Было замечено, что N. fowleri инцистирует при температуре ниже 10 ° C (50 ° F). [17] [16]
Стадия трофозоита — это инфекционная фаза для человека, во время которой организм может активно питаться и размножаться . Трофозоит прикрепляется к обонятельному эпителию , следует по аксонам нейронов обонятельных рецепторов через решетчатую пластинку в полости носа и попадает в мозг. Эта репродуктивная стадия простейшего организма трансформируется при температуре около 25 ° C (77 ° F) и лучше всего развивается при температуре примерно 42 ° C (108 ° F), размножаясь посредством бинарного деления .
Трофозоиты характеризуются ядром, окруженным гибкой мембраной. Они передвигаются через псевдоподии , расширяя части своей клеточной мембраны (псевдоподии) и наполняя их протоплазмой для облегчения передвижения. Псевдоподии формируются по направлению движения. В свободноживущем состоянии трофозоиты питаются бактериями. В тканях они, по-видимому, фагоцитируют (заключают и переваривают) эритроциты и вызывают повреждение тканей либо за счет высвобождения цитолитических веществ, либо за счет прямого контакта между клетками с использованием цитолитических мембранных белков . [17]
Как трофозоиты, Naegleria fowleri могут развивать на своей мембране примерно от 1 до 12 структур, известных как амебастомы (аморфные цитостомы ), также называемые «присосками» или «чашками для еды», которые они используют для питания аналогично трогоцитозу . [18]
Жгутиковая стадия Naegleria fowleri грушевидная, двужгутиковая (с двумя жгутиками ) . На этой стадии можно вдыхать носовую полость, обычно во время таких занятий, как плавание или ныряние. Жгутиковая форма развивается, когда трофозоиты подвергаются изменению ионной силы в жидкости, в которой они находятся, например, при помещении в дистиллированную воду . Жгутиковая форма не существует в тканях человека, но может присутствовать в спинномозговой жидкости. Попав в полость носа, жгутиковая форма за несколько часов превращается в трофозоит. [17]
Naegleria fowleri , раскопанная , обитает в почве и воде. Он чувствителен к высыханию и кислой среде и не может выжить в морской воде. Амеба процветает при умеренно повышенных температурах, что повышает вероятность заражения в летние месяцы. N. fowleri - факультативный термофил, способный расти при температуре до 46 ° C (115 ° F). [11] Теплая пресная вода с достаточным количеством бактерий в качестве пищи обеспечивает подходящую среду обитания для амеб. Места, где произошло множество амебных инфекций, включают искусственные водоемы, нарушенную естественную среду обитания, участки с почвой, а также нехлорированную или нефильтрованную воду.
N. fowleri, по-видимому, процветает в периоды беспокойства. Гипотеза «пустых жгутиков» предполагает, что успех Naegleria может быть обусловлен снижением конкуренции , когда термочувствительная простейшая фауна не выдерживает изменений температуры. Другими словами, N. fowleri процветает, когда другие хищники, потребляющие его пищу, отсутствуют. Эта гипотеза подразумевает, что антропогенные воздействия, такие как тепловое загрязнение , увеличивают численность N. fowleri за счет устранения конкурентов по ресурсам. У амебофлагеллят есть подвижная стадия жгутиков, которая способствует распространению, что полезно в среде, очищенной от конкурирующих организмов.
N. fowleri может вызывать обычно смертельную инфекцию головного мозга, называемую неглериазом , первичным амебным менингоэнцефалитом (ПАМ), амебным энцефалитом/менингитом или просто инфекцией Naegleria . Инфекции чаще всего возникают при вдыхании воды, содержащей N. fowleri , через нос (аспирация), где она затем попадает в ткань носового и обонятельного нерва и попадает в мозг через решетчатую пластинку . [19] Проглатывание загрязненной воды не вызывает заражения N. fowleri . [20] Инфекции обычно возникают после купания в пресной воде с теплым климатом, хотя были случаи и в более прохладном климате, например, в Миннесоте, США. [21] В редких случаях инфекция была вызвана промыванием носа или пазух загрязненной водой с помощью устройства для промывания носа, такого как нети-пот . [10] На их долю приходится 9% случаев во всем мире. [22]
N. fowleri обычно поедают бактерии, но во время инфекций человека трофозоиты поедают астроциты и нейроны. Причина, по которой N. fowleri проходит через решетчатую пластинку, неизвестна, но нейротрансмиттер ацетилхолин был предложен в качестве стимула, ускоряющего действие, поскольку было показано, что структурный гомолог животного CHRM1 присутствует у Naegleria и Acanthamoeba . [23]
Заболевание представляет собой трудную задачу диагностики для медицинских работников, поскольку ранние симптомы могут быть легкими. В 16% случаев наблюдались только ранние гриппоподобные симптомы. [22] Симптомы могут также напоминать вирусный или бактериальный менингит, что может задержать правильную диагностику и лечение. [24] В большинстве случаев диагноз диагностируется посмертно после биопсии ткани головного мозга пациента. [25] Для появления симптомов после назального воздействия жгутиконосцев N. fowleri требуется от одного до двенадцати дней, в среднем пять . [26] Симптомы могут включать головную боль, лихорадку, тошноту, рвоту, потерю аппетита, изменение психического состояния, кому, опущение век, помутнение зрения и потерю вкуса. [27] Более поздние симптомы могут включать ригидность затылочных мышц, спутанность сознания, потерю внимания, потерю равновесия, судороги и галлюцинации. Как только симптомы начинают проявляться, пациент обычно умирает в течение двух недель. N. fowleri не заразен; инфицированный человек не может передать инфекцию.
Первичный амебный менингоэнцефалит классифицируется как редкое заболевание в США, поскольку им страдают менее 200 000 человек. [28] С 2013 по 2022 год в США было зарегистрировано 29 случаев заражения, что сопоставимо с примерно 4000 ежегодными случаями смерти от утопления. [29] Это настолько редко, что отдельные случаи часто регистрируются на международном уровне: во всем мире зарегистрирован 381 случай. [22] [30] Истинное число случаев, вероятно, будет выше зарегистрированного из-за проблем, связанных с диагностикой, доступом к диагностическому тестированию и отсутствием эпиднадзора. [22]
Животные могут быть заражены Naegleria fowleri . Такое наблюдается редко, хотя может произойти и остаться незамеченным. В ходе экспериментов были инфицированы мыши, морские свинки и овцы, а также были сообщения о заражении PAM южноамериканских тапиров и крупного рогатого скота. [31]
Основное антимикробное лечение состоит из противогрибкового препарата амфотерицина B , [32] который ингибирует возбудитель, связываясь со стеролами его клеточной мембраны, вызывая разрушение клеточной мембраны и гибель возбудителя; [33] однако даже при таком лечении уровень смертности превышает 97%. [29] [34] Изыскиваются новые методы лечения. [29] [35] Милтефозин , противопаразитарный препарат, который ингибирует патоген, нарушая его сигнальный путь выживания клеток PI3K/Akt/mTOR , [33] использовался в нескольких случаях с неоднозначными результатами. [36] Другие методы лечения включают дексаметазон и терапевтическую гипотермию , [37] которые можно использовать для уменьшения воспаления. Терапевтическая гипотермия снижает температуру тела до гипотермического состояния [38] для предотвращения дальнейшего повреждения головного мозга в результате гипервоспаления и повышения внутричерепного давления . [39]
Ключевым фактором эффективного лечения является скорость диагностики. Неглериаз встречается редко и часто не считается вероятным диагнозом; поэтому идентификация микроорганизма в клинической лаборатории может быть первым случаем рассмотрения амебной этиологии. Быстрая идентификация может помочь избежать задержек в диагностике и лечении. Культуры амеб и исследования полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени для N. fowleri служат диагностикой ПАМ, но они недоступны в большинстве учреждений, и их придется проводить в справочной лаборатории. Время обращения пациента также может повлиять на идентификацию микроорганизма, поскольку инкубационный период ПАМ составляет от 1 до 12 дней. [29] Клинические признаки ПАМ аналогичны бактериальным и вирусным менингитам , включая лихорадку, ригидность шеи и сильные головные боли. Симптомы могут прогрессировать до продолжительной тошноты, рвоты и даже судорог. Заболевание может прогрессировать до острого геморрагического некротизирующего менингоэнцефалита . После появления симптомов пациент обычно умирает в течение 1–18 дней, обычно около 5 дней. [29] Различная задержка в лечении может быть вторичной по отношению к временным интервалам на нескольких этапах оказания помощи, включая возникновение симптомов; прибытие на лечение в медицинское учреждение; уточнение диагноза (первоначальный диагноз вероятного бактериального менингита); и, наконец, от постановки диагноза до начала рекомендуемой терапии. Успешное лечение ПАМ встречается редко; лечение можно начинать только после правильного диагноза, который зависит от быстрого распознавания микроорганизма медицинскими технологами и патологами. Крайне важно, чтобы медицинские технологи постоянно проводили своевременную оценку ликвора , изучали диагноз ПАМ и искали амебы в условиях менингита, особенно летом. [40]
Большая часть зарегистрированных случаев заражения имела место в анамнезе воздействия воды: 58% - в результате плавания или дайвинга, 16% - в результате купания, 10% - в результате занятий водными видами спорта, такими как катание на гидроциклах, водных лыжах и вейкборде, и 9% - в результате промывания носа. [22] Поэтому методы профилактики инфекций сосредоточены на мерах предосторожности, которые следует принимать в отношении воды, чтобы предотвратить попадание воды в нос, особенно в теплую погоду. Ношение зажима для носа во время плавания может помочь предотвратить попадание загрязненной воды в полость носа. Держите голову над водой и не прыгайте и не ныряйте в теплую пресную воду, это также может предотвратить попадание загрязненной воды в нос. Пловцам также следует избегать рытья и взбалтывания отложений на дне озер, прудов и рек, поскольку именно здесь, скорее всего, обитают амебы. [41] [42]
При орошении пазух носа или участии в ритуальном очищении полости носа рекомендуется использовать кипяченую или дистиллированную воду. [43]
Случаи заражения в Пакистане составляют 11% зарегистрированных случаев во всем мире. [22] В Пакистане число зарегистрированных случаев превысило общемировой показатель из-за недостаточной инфраструктуры здравоохранения и ограниченной осведомленности о Naegleria fowleri . В результате лишь небольшая часть случаев правильно идентифицируется как первичный амебный менингоэнцефалит (ПАМ), при этом в большинстве случаев ошибочно диагностируется вирусный менингит.
Впервые в Пакистане генотип N. fowleri был идентифицирован как тип 2. Филогенетический анализ показал, что изолят N. fowleri из Пакистана относится к числу последних потомков, т. е. развился позже в жизни. [44]
