Acanthamoeba — род амеб , которые обычно обнаруживаются в почве, пресной воде и других местах обитания . Род Acanthamoeba имеет две стадии жизненного цикла: метаболически активную стадию трофозоита и стадию покоящейся, устойчивой к стрессу цисты . В природе виды Acanthamoeba, как правило, являются свободноживущими бактериофагами . Однако они также являются условно-патогенными микроорганизмами, способными вызывать серьезные, а иногда и смертельные инфекции у людей и других животных. [1]
Acanthamoeba spp. 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 бассейнов, домашней водопроводной воды, бутилированной воды, стоматологических установок, больниц, кондиционеров и контейнеров для контактных линз. Кроме того, они были выделены из кожи человека, носовых полостей, горла и кишечника, а также из растений и других млекопитающих. [2]
Заболевания, вызываемые Acanthamoeba, включают кератит и гранулематозный амебный энцефалит (GAE). [3] Последний часто, но не всегда, наблюдается у пациентов с ослабленным иммунитетом. [4] GAE вызывается проникновением амеб в организм через открытую рану, а затем распространением в мозг. [5] Сочетание иммунных реакций хозяина и секретируемых амебных протеаз вызывает массивный отек мозга [6], что приводит к смерти примерно у 95% инфицированных.
Гранулематозный амебный энцефалит (ГАЭ) вызывается амебной инфекцией центральной нервной системы (ЦНС). Он характеризуется неврологическими симптомами, включая головную боль, судороги и нарушения психического состояния. [1] Они постепенно ухудшаются в течение недель или месяцев, что приводит к смерти большинства пациентов. [1] Инфекция обычно связана с такими фоновыми 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 распространяется через кровь в ЦНС. Акантамеба пересекает гематоэнцефалический барьер способами, которые пока не изучены. Последующее проникновение в соединительную ткань и индукция провоспалительных реакций приводит к повреждению нейронов, которое может быть фатальным в течение нескольких дней. Чистые гранулематозные поражения редко встречаются у пациентов со СПИДом и другими связанными с ним состояниями иммунодефицита, поскольку у пациентов нет достаточного количества CD+ Т-клеток для формирования гранулематозного ответа на инфекцию Acanthamoeba в ЦНС и других органах и тканях. [4] Периваскулярные скопления амеб в некротической ткани являются обычной находкой при СПИДе и связанных с ним состояниях иммунодефицита Т-клеток.
Биопсия мозга обычно выявляет сильный отек и геморрагический некроз . [7] У пациента, заразившегося этой болезнью, обычно проявляются подострые симптомы, включая измененное психическое состояние, головные боли, лихорадку, скованность шеи, судороги и очаговые неврологические признаки (такие как паралич черепных нервов и кома), все это приводит к смерти в течение от одной недели до нескольких месяцев. [8] Из-за редкости этого паразита и отсутствия знаний в настоящее время не известны хорошие диагнозы или методы лечения инфекции Acanthamoeba . Случаи кератита Acanthamoeba в прошлом разрешались с помощью терапии, состоящей из атропина и некоторых других препаратов без антимикробного эффекта. Недавние публикации показывают, что атропин взаимодействует с рецептором CHRM1 простейших , вызывая гибель клеток. [9]
Инфекция обычно имитирует бактериальный лептоменингит , туберкулезный менингит или вирусный энцефалит. Неправильный диагноз часто приводит к ошибочному, неэффективному лечению. В случае, если Acanthamoeba диагностирована правильно, текущие методы лечения, такие как амфотерицин B , рифампицин , триметоприм - сульфаметоксазол , кетоконазол , флуконазол , сульфадиазин или альбендазол , являются лишь условно успешными. Правильная и своевременная диагностика, а также улучшенные методы лечения и понимание паразита являются важными факторами в улучшении исхода заражения Acanthamoeba . Статья, опубликованная в 2013 году, показала существенные эффекты некоторых одобренных FDA препаратов с показателем уничтожения in vitro выше 90%. [4] Эти результаты были эффектами in vitro , но поскольку препараты уже одобрены, человеческие инфекции могут быть целевыми после расчетов доз в клинических испытаниях, проведенных с этими различными группами препаратов.
При наличии в глазу штаммы Acanthamoeba могут вызывать акантамебный кератит , который может привести к язвам роговицы или даже слепоте. [10] Это состояние чаще всего встречается у пользователей контактных линз , которые не дезинфицируют свои линзы должным образом, усугубляясь невыполнением требования мытья рук перед контактом с линзами. 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 инфекции роговицы было достигнуто в 1985 году в глазной больнице Мурфилдс . [13]
В мае 2007 года Advanced Medical Optics, производитель продукции Complete Moisture Plus Contact Lens Solution, объявил о добровольном отзыве своих растворов Complete Moisture Plus. Опасения были связаны с тем, что пользователи контактных линз, которые использовали их раствор, подвергались более высокому риску акантамебного кератита, чем пользователи контактных линз, которые использовали другие растворы. Производитель отозвал продукт после того, как Центры по контролю и профилактике заболеваний в США обнаружили, что 21 человек, возможно, получил инфекцию Acanthamoeba после использования Complete Moisture Plus в течение месяца до постановки диагноза. [14]
Несколько видов бактерий, которые могут вызывать заболевания у человека, также способны инфицировать 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 в макрофагах и повышенной устойчивостью к некоторым антибиотикам. [1] Кроме того, из-за высокой распространенности Acanthamoeba в окружающей среде, эти амебы были предложены в качестве экологического резервуара для некоторых человеческих патогенов. [1]
A. castellanii можно обнаружить в высокой плотности в различных почвенных экосистемах. Он охотится на бактерии, а также на грибы и других простейших.
Этот вид способен лизировать бактерии и продуцировать широкий спектр ферментов, таких как целлюлазы или хитиназы [16] , и, вероятно, способствует расщеплению органического вещества в почве, внося вклад в микробный цикл .
Поскольку Acanthamoeba не сильно отличается на ультраструктурном уровне от клетки млекопитающего, она является привлекательной моделью для исследований клеточной биологии; она важна в клеточной микробиологии, биологии окружающей среды, физиологии, клеточных взаимодействиях, молекулярной биологии, биохимии и эволюционных исследованиях из-за универсальной 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, Acanthamoeba широко использовалась для понимания молекулярной биологии подвижности клеток [17] и покоя раковых клеток путем углубленного изучения процесса инцистирования. [18]
Недавно полученная последовательность генома Acanthamoeba выявила несколько ортологов генов, используемых в мейозе половых эукариот . Эти гены включали Spo11 , Mre11 , Rad50 , Rad51 , Rad52 , Mnd1, Dmc1 , Msh и Mlh . [19] Это открытие предполагает, что Acanthamoeba способна к некоторой форме мейоза и может быть способна к половому размножению. Кроме того, поскольку Acanthamoeba рано отделилась от генеалогического древа эукариот, эти результаты предполагают, что мейоз присутствовал на ранней стадии эволюции эукариот.
Благодаря простоте и экономичности выращивания штамм Neff A. castellanii , обнаруженный в пруду в парке Golden Gate в 1960-х годах, эффективно использовался в качестве классического модельного организма в области клеточной биологии. Из всего лишь 30 л простой среды, инокулированной A. castellanii , можно получить около 1 кг клеток после нескольких дней аэрируемой культуры при комнатной температуре. Впервые в лаборатории Эдварда Д. Корна в Национальном институте здравоохранения (NIH) было обнаружено много важных биологических молекул и объяснены их пути с использованием модели Acanthamoeba . Томас Дин Поллард применил эту модель в NIH, 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 во многих других эукариотических клетках, особенно в клетках нервной и иммунной систем человека, развивающегося эмбриона и раковых клеток. Acanthamoeba также послужила моделью для изучения эволюции некоторых G-белков. Этот одноклеточный эукариот экспрессирует несколько GPCR на своей клеточной мембране, которые играют жизненно важную роль для микроорганизма, структурные гомологические биоинформатические инструменты были использованы для того, чтобы показать наличие гомолога человеческого M1-мускаринового рецептора в A. castellanii . [20] Блокирование этих мускариновых рецепторов в прошлых исследованиях оказалось амебоцидным в Acanthamoeba spp. [5] Совсем недавно сообщалось, что потенциалзависимые кальциевые каналы в Acanthamoeba spp. (CavAc) имеют сходство с потенциалзависимыми кальциевыми каналами человека, такими как TPC-1 и кальциевые каналы L-типа, и реагируют на блокаторы Ca-каналов, такие как лоперамид. [21] Этот модельный микроб изучался для понимания сложных нейродегенеративных состояний, включая болезнь Альцгеймера. Ученые выделили нейромедиатор ацетилхолин у акантамебы и ферментативный аппарат, необходимый для его синтеза. [22]
Acanthamoeba spp. содержат разнообразные бактериальные эндосимбионты , которые похожи на патогены человека, поэтому их считают потенциальными новыми патогенами человека. [23] Точная природа этих симбионтов и польза, которую они представляют для амебного хозяина, еще не выяснены. К ним относятся Legionella и патогены, подобные Legionella . [24]
Гигантские вирусы Mimivirus , Megavirus и Pandoravirus поражают Acanthamoeba . [25]
Представители рода Acanthamoeba необычны тем, что служат хозяевами для множества гигантских вирусов (которые имеют более 1000 генов, кодирующих белки; например, Pandoravirus , в геноме которого содержится около 2500 генов, кодирующих белки).
Acanthamoeba можно отличить от других родов амеб на основе морфологических характеристик. [26] Однако дифференциация одного вида Acanthamoeba от другого по морфологии оказалась сложной. На основе секвенирования 18S рДНК известные штаммы Acanthamoeba можно организовать в 12 групп, обозначенных T1-T12. [26] Большинство болезнетворных изолятов относятся к типу T4. [26]
Ниже приведен список описанных видов Acanthamoeba , с указанием типов последовательностей, где они известны. Виды, которые были идентифицированы у больных пациентов, отмечены *.
От греческого akantha (шип/шип), который был добавлен перед "амебой" (изменение), чтобы описать этот организм как имеющий структуру, похожую на шип ( acanthopodia ). Этот организм теперь хорошо известен как Acanthamoeba , амфизойный, условно-патогенный и неоппортунистический простейший протист, широко распространенный в окружающей среде. [27]
цитируется общедоступный текст изCDC