Brugia malayi — филяриозная ( переносимая членистоногими ) нематода (круглый червь), один из трех возбудителей лимфатического филяриатоза у человека. Лимфатический филяриоз, также известный как слоновость , представляет собой заболевание, характеризующееся отеком нижних конечностей. Двумя другими филяриатозными причинами лимфатического филяриатоза являются Wuchereria Bancrofti и Brugia timori , которые отличаются от B. malayi морфологически, симптоматически и по географическому распространению. [1]
B. malayi передается комарами Mansonia и встречается только в Южной и Юго-Восточной Азии. Это одна из тропических болезней, которую Всемирная организация здравоохранения планирует ликвидировать к 2020 году , что стимулировало разработку вакцин и лекарств , а также новых методов борьбы с переносчиками.
B. malayi является одним из возбудителей лимфатического филяриатоза , заболевания, характеризующегося инфекцией и отеком лимфатической системы. Заболевание в первую очередь вызвано присутствием червей в лимфатических сосудах и возникающей воспалительной реакцией хозяина. Признаки инфекции обычно соответствуют тем, которые наблюдаются при филяриозе Банкрофта, — лихорадка, лимфаденит , лимфангит , лимфедема и вторичная бактериальная инфекция — за некоторыми исключениями. [ нужна цитата ]
Лимфаденит , увеличение лимфатических узлов, является общепризнанным симптомом многих заболеваний. Это раннее проявление филяриатоза, обычно возникает в паховой области при заражении B. malayi и может возникнуть до созревания червей. [2]
Лимфангит – это воспаление лимфатических сосудов в ответ на инфекцию. Это происходит на ранних стадиях инфекции в ответ на развитие червей, линьку, смерть или бактериальную и грибковую инфекцию. Пораженные лимфатические сосуды становятся растянутыми и болезненными, а кожа над ними становится эритематозной и горячей. При инфекции B. malayi иногда , чаще, чем при филяриозе Банкрофта, возникает абсцесс и изъязвление пораженного лимфатического узла . В отделяемом язвы иногда можно обнаружить остатки взрослых глистов. [2]
Наиболее очевидным признаком инфекции, слоновости, является увеличение конечностей, обычно ног. Позднее осложнение инфекции, слоновость, представляет собой форму лимфедемы и вызывается повторным воспалением лимфатических сосудов. Повторяющиеся воспалительные реакции вызывают расширение и утолщение пораженных лимфатических сосудов, что может привести к нарушению их функции. Лимфатическая система обычно функционирует для поддержания баланса жидкости между тканями и кровью и служит неотъемлемой частью иммунной системы. Закупорка этих сосудов из-за воспалительного фиброза, мертвых червей или гранулематозных реакций может нарушать нормальный баланс жидкости, что приводит к отекам конечностей. [3] Слоновость, возникающая в результате инфекции B. malayi , обычно поражает дистальные части конечностей. В отличие от филяриоза Банкрофта, B. malayi редко поражает гениталии и не вызывает фуникулит, орхит, эпидидимит, гидроцеле или хилурию - состояния, которые чаще наблюдаются при инфекции Банкрофта. [2]
Вторичная бактериальная инфекция часто встречается у больных филяриатозом. Нарушение иммунной функции из-за повреждения лимфатических узлов в дополнение к изъязвлениям лимфатических узлов и обнажению абсцессов, а также нарушение кровообращения из-за слоновости может вызвать вторичную бактериальную или грибковую инфекцию. Слоновость, помимо физического бремени опухшей конечности, может быть серьезно изнурительным состоянием при бактериальной инфекции. Часть «Стратегии ВОЗ по ликвидации лимфатического филяриатоза» направлена на программы пропаганды гигиены с целью облегчить страдания заболевших людей (см. Стратегии профилактики). [2] [4]
Однако клинические проявления инфекции различны и зависят от нескольких факторов, включая иммунную систему хозяина, инфекционную дозу и различия штаммов паразитов. Большинство инфекций протекают бессимптомно, но варьируются от человека к человеку. У лиц, живущих в эндемичных по микрофиляремии районах, явные симптомы могут никогда не проявляться, тогда как в других случаях лишь несколько червей могут усугубить тяжелую воспалительную реакцию. [2]
Однако развитие заболевания у человека до конца не изучено. У взрослых симптомы обычно развиваются хуже, учитывая длительное время воздействия, необходимое для заражения. Заражение может произойти в детстве, но для проявления болезни требуется много лет. Инкубационный период инфекции составляет от 1 месяца до 2 лет, и микрофилярии обычно появляются до появления явных симптомов. Лимфедема может развиться в течение шести месяцев, а развитие слоновости сообщалось в течение года после заражения среди беженцев, которые более иммунологически наивны. У мужчин симптомы, как правило, хуже, чем у женщин. [4]
Хозяевами B. malayi являются кошки Юго-Восточной Азии . [5]
Развитие и репликация B. malayi происходит в две отдельные фазы: у комара-переносчика и у человека. Обе стадии необходимы для жизненного цикла паразита. [ нужна цитата ]
Комар: Комар служит биологическим переносчиком и промежуточным хозяином – он необходим для цикла развития и передачи B. malayi .
4. Комар питается кровью человека и заглатывает микрофилярии (яйца с червеобразной оболочкой), которые циркулируют в кровотоке человека. [ нужна ссылка ]
5-7 У комаров микрофилярии сбрасывают оболочки, проникают в среднюю кишку и мигрируют в грудные мышцы, где микрофилярии увеличиваются в размерах, линяют и развиваются в инфекционных личинок (L1 и L3) в течение 7 лет. –21 день. У комара не происходит размножения и полового размножения микрофилярий. [ нужна цитата ]
8-1 Инфекционные личинки (L3) мигрируют в слюнные железы, проникают в хоботок и попадают на кожу человека, когда комар снова принимает кровь. [6]
Человек: B. malayi подвергается дальнейшему развитию у человека, а также половому размножению и производству яиц.
1-2 Инвазионные личинки (L3) активно проникают в кожу через укусное отверстие и развиваются во взрослых особей в лимфатической системе в течение 6 месяцев. Взрослые черви могут выжить в лимфатической системе в течение 5–15 лет [7]
3. Взрослые самцы и самки червей спариваются, и самки производят в среднем 10 000 яиц с оболочкой (микрофилярий) ежедневно [7] Микрофилярии попадают в кровоток и проявляют ночная периодичность и субпериодичность. [ нужна цитата ]
4. Другой комар питается кровью и заглатывает микрофилярии. Заражение зависит от того, что комар питается кровью во время периодического эпизода, когда в кровотоке присутствуют микрофилярии. [6]
Взрослые черви напоминают типичных круглых червей-нематод. Длинные и нитевидные, B. malayi и другие нематоды обладают только продольными мышцами и совершают S-образные движения. [8] Взрослые особи обычно меньше взрослых особей W. Bancrofti , хотя изолировано лишь несколько взрослых особей. Взрослые самки червей (50 мм) крупнее самцов (25 мм). [9]
Микрофилярии B. malayi имеют длину 200–275 мкм, круглый передний конец и заостренный задний конец. Микрофилярии имеют оболочку, которая сильно окрашивается Гимзой. Оболочка на самом деле представляет собой яичную скорлупу: тонкий слой, который окружает яичную скорлупу, когда микрофилярии циркулируют в кровотоке. Микрофилярии сохраняют оболочку до тех пор, пока не переварятся в средней кишке комара. [2]
Микрофилярии B. malayi напоминают микрофилярии W. Bancrofti и Loa loa с небольшими различиями, которые могут помочь в лабораторной диагностике. Микрофилярии B. malayi можно отличить по прерывистому ряду ядер, обнаруженному на кончике хвоста. В хвосте имеются два терминальных ядра, четко отделенных от остальных ядер, тогда как у W. Bancrofti хвост не содержит ядер, а ядра микрофилярий Loa loa образуют в хвосте сплошной ряд. Микрофилярии B. malayi также имеют характерное соотношение головного пространства 2:1. [10]
B. malayi передается комарами-переносчиками. Основными переносчиками комаров являются комары Mansonia , Anopheles и Aedes . [11] [2] Таким образом, географическое распространение заболевания зависит от подходящей среды размножения комаров. [ нужна цитата ]
Для установления инфекции необходимо накопление большого количества инфекционных укусов комаров – от нескольких сотен до тысяч. Это связано с тем, что компетентный комар обычно передает лишь несколько инфекционных личинок L3 (см. Жизненный цикл), и менее 10% этих личинок проходят все необходимые стадии линьки и развиваются во взрослых червей, которые могут спариваться. [13] Таким образом, наибольшему риску заражения подвергаются люди, живущие в эндемичных районах: у краткосрочных туристов вряд ли заболеет лимфатический филяриатоз. [14]
Болезненные или увеличенные паховые лимфатические узлы или отеки конечностей могут сигнализировать врачам или представителям здравоохранения об инфекции. [ нужна цитата ]
При наличии соответствующего лабораторного оборудования микроскопическое исследование дифференциальных морфологических особенностей микрофилярий в окрашенных мазках крови может помочь в диагностике, в частности, исследование хвостовой части, наличия оболочки и размера головного пространства. [2] Окрашивание по Гимзе однозначно окрашивает оболочки B. malayi в розовый цвет. [10] Однако обнаружение микрофилярий в мазках крови может быть затруднено из-за ночной периодичности некоторых форм B. malayi . [ нужна цитата ]
Анализы на основе ПЦР обладают высокой чувствительностью и могут использоваться для мониторинга инфекций как у людей, так и у комаров-переносчиков. Однако ПЦР-анализы отнимают много времени, трудозатратны и требуют лабораторного оборудования. Лимфатический филяриатоз в основном поражает бедных слоев населения, живущих в районах, где нет таких ресурсов. [15]
Тест на антигенную карту ICT широко используется для диагностики W. Bancrofti , но коммерческие антигены B. malayi не получили широкого распространения. Однако новые научные разработки выявили рекомбинантный антиген (BmR1), который одновременно специфичен и чувствителен при обнаружении антител IgG4 против B. malayi и B. timori с помощью иммуноферментного анализа и иммунохроматографического экспресс-теста (Brugia Rapid). . Однако оказывается, что иммунореактивность к этому антигену варьирует у людей, инфицированных другими филяриозными нематодами. [16] Это исследование привело к разработке двух новых быстрых иммунохроматографических кассетных тестов IgG4 – WB Rapid и PanLF Rapid – которые выявляют филяриоз Банкрофта и все три вида лимфатического филяриоза соответственно с высокой чувствительностью и селективностью. [15]
В настоящее время не существует лицензированной вакцины для профилактики лимфатического филяриатоза. Однако недавние исследования показали, что вакцины-кандидаты показали хорошие результаты на экспериментальных животных. Глутатион-S-трансфераза, фермент детоксикации паразитов, выделенных из Setaria cervi , бычьего филяриатозного паразита, снизила нагрузку взрослых паразитов B. malayi более чем на 82% в течение 90 дней после лечения. [17]
Борьба с переносчиками заболевания оказалась эффективной в практической ликвидации лимфатического филяриатоза в некоторых регионах, но борьба с переносчиками в сочетании с химиотерапией дает наилучшие результаты. Предполагается, что 11–12 лет эффективной борьбы с переносчиками могут устранить лимфатический филяриатоз. [18] Успешные методы борьбы с переносчиками B. malayi включают опрыскивание помещений ДДТ и надкроватные сетки, обработанные инсектицидами. Личинки мансонии прикрепляют свои дыхательные трубки к подводным корням и растениям, чтобы выжить. Хотя химические ларвициды обеспечивают лишь частичную борьбу, удаление растений может предотвратить развитие переносчиков, а также потенциальное неблагоприятное воздействие на водную среду. Борьбе с переносчиками лимфатического филяриоза пренебрегают по сравнению с гораздо более устоявшимися усилиями по борьбе с переносчиками малярии и денге. Комплексные методы борьбы с переносчиками следует применять в районах, где один и тот же вид комаров является переносчиком нескольких патогенов. [19]
Глобальный альянс по ликвидации лимфатического филяриатоза был создан Всемирной организацией здравоохранения в 2000 году с двумя основными целями: 1) прервать передачу инфекции и 2) облегчить страдания пострадавших людей. Программы массового лечения от наркозависимости являются основной стратегией прекращения передачи паразитов, а управление заболеваемостью с упором на гигиену улучшает качество жизни инфицированных людей. [20]
Целью усилий сообщества является устранение микрофилярий из крови инфицированных людей, чтобы предотвратить передачу инфекции комарам. В первую очередь это достигается за счет употребления наркотиков. Лечение инфекции B. malayi такое же, как и при филяриозе Банкрофта. Диэтилкарбамазин использовался в программах массового лечения в качестве эффективного микрофилярицидного препарата в нескольких местах, включая Индию. [21] Хотя диэтилкарбамазин имеет тенденцию вызывать побочные реакции, такие как немедленная лихорадка и слабость, неизвестно, что он вызывает какие-либо долгосрочные побочные эффекты препарата. Было показано, что он убивает как взрослых червей, так и микрофилярий. В Малайзии дозы диэтилкарбамазина (6 мг/кг еженедельно в течение 6 недель; 6 мг/кг ежедневно в течение 9 дней) снижали количество микрофилярий на 80% в течение 18–24 месяцев после лечения при отсутствии борьбы с комарами. [2] Численность микрофилярий медленно возвращается в течение многих месяцев после лечения, поэтому для достижения долгосрочного контроля требуется несколько доз препарата с течением времени. Однако неизвестно, сколько лет массового применения лекарств потребуется для ликвидации передачи. по состоянию на 2007 год не было подтвержденных случаев устойчивости к диэтилкарбамазину. [21]
Было показано, что однократные дозы двух препаратов (альбендазол-диэтилкарбамазин и альбендазол-ивермектин) удаляют 99% микрофилярий в течение года после лечения и помогают улучшить слоновость на ранних стадиях заболевания. [20] Ивермектин, хотя и не смертелен для взрослых червей Brugia malayi, действует как эффективный, менее токсичный микрофилярицид. Он нарушает функцию экскреторно-секреторного аппарата микрофилярий, необходимую для их выживания и уклонения от иммунитета. [2] [22]
С момента открытия важности бактерий Wolbachia в жизненном цикле B. malayi и других нематод новые разработки в области лекарств были нацелены на эндобактерии. Тетрациклины, рифампицин и хлорамфеникол эффективны in vitro, препятствуя линьке личинок и развитию микрофилярий. Было показано, что тетрациклины вызывают нарушения репродуктивной функции и эмбриогенеза у взрослых червей, что приводит к их стерильности. Клинические испытания продемонстрировали успешное снижение количества Wolbachia и микрофилярий у пациентов, инфицированных онхоцеркозом и W. Bancrofti . Эти антибиотики, хотя и действуют несколько более непрямым путем, являются многообещающими противофиляриатными препаратами. [23]
Вторичная бактериальная инфекция часто наблюдается при лимфатическом филяриатозе. Строгие правила гигиены, включая ежедневное мытье водой с мылом и дезинфекцию ран, могут помочь излечить инфицированные поверхности, а также замедлить и потенциально обратить вспять существующие повреждения тканей. Соблюдение гигиены имеет важное значение для пациентов с лимфатическим филяриатозом, учитывая ослабленный иммунитет и повреждение лимфатической системы, и может помочь предотвратить страдания и инвалидность. [14] [20]
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует профилактическую химиотерапию в качестве ключевой стратегии ликвидации лимфатического филяриатоза. [24] Это предполагает массовое введение лекарств (MDA), при котором все группы населения, находящиеся в группе риска, ежегодно лечатся безопасными комбинациями лекарств. Лекарства, используемые при MDA, в первую очередь эффективны против микрофилярий, незрелых личинок паразита, и имеют ограниченное воздействие на взрослых червей. [25]
B. malayi инфицирует 13 миллионов человек в Южной и Юго-Восточной Азии и является причиной почти 10% всех случаев лимфатического филяриатоза в мире. [18] [19] Инфекция B. malayi является эндемической или потенциально эндемической в 16 странах, где она наиболее распространена в южном Китае и Индии, но также встречается в Индонезии, Таиланде, Вьетнаме, Малайзии, на Филиппинах и в Южной Корее. [11] Распространение B. malayi перекрывается с W. Bancrofti в этих регионах, но не сосуществует с B. timori . [2] Региональные очаги эндемичности частично определяются комарами - переносчиками .
B. malayi был открыт в 1927 г. голландским паразитологом Штеффеном Ламбертом Бругом (1879–1946) (известным в научной литературе как С.Л. Бруг) во время работы в Индонезии. Он был похож на другого филяриозного круглого червя Wuchereria Bancrofti (тогда называвшегося Filaria (Microfilaria) Bancrofti ). Но новый вид человеческих филярий на Северной Суматре физиологически и морфологически отличался от микрофилярий W. Bancrofti, обычно встречающихся в Джакарте. На основании их сходства и различий новый вид получил название Filaria malayi . [26] Несмотря на эпидемиологические исследования, выявляющие Filaria malayi в Индии, Шри-Ланке, Китае, Северном Вьетнаме и Малайзии в 1930-х годах, гипотеза Лихтенштейна и Брюга не была принята до 1940-х годов, когда Рао и Мейпелстон идентифицировали двух взрослых червей в Индии. [27]
На основании сходства с W. Bancrofti Рао и Мейпелстоун предложили назвать паразита Wuchereria malayi. [26] После открытия новых видов, таких как W. pahangi (ныне B. pahangi ) в 1956 году и W. patei (ныне B. patei ) в 1958 году, научная классификация была пересмотрена в 1960 году. Бакли предложил разделить старые род Wuchereria , на два рода, Wuchereria , и представил новую Brugia в честь первооткрывателя. Тогда Wuchereria содержит только W. Bancrofti , который, как было установлено, заражает только людей, а род Brugia содержит B. malayi , который заражает людей и животных, а также другие зоонозные виды. [12]
В 1957 году Тернер и Эдесон в Малайзии обнаружили два подвида человека, заражающих B. malayi , на основе наблюдения за различными закономерностями периодичности микрофилярий. [26] Периодичность означает выраженный пик количества микрофилярий в течение 24-часового интервала, когда микрофилярии присутствуют и обнаруживаются в циркулирующей крови. [12] Причины этого явления остаются в значительной степени неизвестными. [2]
В 2007 году учёные секвенировали геном Brugia malayi . [28] Идентификация генов этого организма может привести к разработке новых лекарств и вакцин . [29]
Чтобы расшифровать геном, было проведено «полное секвенирование генома». Было обнаружено, что размер генома составляет примерно 90-95 мегабаз. Результаты секвенирования затем сравнивались с результатами эталонной нематоды Caenorhabditis elegans , а также ее прототипа Caenorhabditis briggsae . Эти две свободноживущие нематоды были включены в исследование и были важны по нескольким причинам :
Сравнение последовательностей двух геномов позволяет картировать ортологи C. elegans с генами B. malayi . Используя ортологические сопоставления (между C. elegans и B.malayi ) и объединяя обширные геномные и функциональные геномные данные, включая полногеномные скрининги РНКи, которые уже существуют для C. elegans , можно идентифицировать потенциально важные гены у B. malayi . Ученые надеются, что смогут использовать эти гены в качестве потенциальных новых мишеней для медикаментозного лечения. Продолжительность жизни этого паразита усложняет лечение, поскольку большинство существующих лекарств нацелены на личинки и, следовательно, не убивают взрослых червей. Лекарства часто приходится принимать периодически в течение многих лет, а глисты могут вызвать массивную иммунную реакцию, когда они умирают и выделяют в организм чужеродные молекулы. Лекарственные методы лечения филяриатоза существенно не изменились за более чем 20 лет, и с учетом роста риска возникновения резистентности существует острая необходимость в разработке новых противофиляриатных лекарственных препаратов. Из последовательности генома было идентифицировано несколько метаболических путей, содержащих десятки генных продуктов, которые могут быть полезны в открытии более таргетных и эффективных лекарственных препаратов. [ нужна цитата ]
Эти потенциальные новые мишени для лекарств и вакцин могут предоставить новые возможности для понимания, лечения и профилактики слоновости. [ нужна цитата ]
Связь между бактериями Wolbachia и B. malayi до конца не изучена. Экстраполируя результаты исследований, проведенных с Wuchereria Bancrofti , еще одной нематодой, вызывающей филяриатоз, Wolbachia может способствовать эмбриогенезу червя, быть ответственной за мощные воспалительные реакции со стороны макрофагов и филяриозных заболеваний, а также быть связана с возникновением лимфедемы и слепоты, иногда связанных с B. малайские инфекции. В исследовании, проведенном Боннским университетом в Гане, доксициклин эффективно истощал запасы Wolbachia W. Bancrofti . Вероятно, механизм действия доксициклина аналогичен таковому у других видов филярий, т.е. преобладающая блокада эмбриогенеза, приводящая к снижению численности микрофилярий в соответствии с периодом их полураспада. Это может сделать лечение доксициклином дополнительным инструментом для лечения заболеваний, связанных с микрофиляриями, при филяриозе Банкрофта, наряду с фиариазом B. malayi . Курс лечения доксициклином может быть намного короче, поскольку он сделает взрослого червя стерильным за один прием, вместо того, чтобы неоднократно нацеливаться на пополнившиеся личинки, которые убивают современные методы лечения, и будет меньше побочных эффектов для инфицированного человека. [ нужна цитата ]
Еще одно многообещающее применение этого исследования — в области трансплантологии. Поскольку геном B. malayi является первым секвенированным геномом паразита, крайне важно понять значение механизма паразитизма у людей. По словам Алана Л. Скотта, доктора философии, сотрудника Университета Джонса Хопкинса, понимание того, как конкретный паразит, такой как B. malayi , может адаптироваться к человеку, может принести медицинскую пользу, выходящую далеко за рамки лечения слоновости. По словам автора: «Этот червь может жить в организме хозяина годами и не обязательно вызывать заболевание. На самом деле, чем меньше у человека заболеваний, тем больше червей находится в обращении. Теперь, когда мы знаем, что эти гены не существуют у людей мы можем нацелить их на борьбу с болезнями». [ нужна цитация ] Некоторые из предсказанных белков для этих новых генов кажутся похожими на известные белки-иммуномодуляторы, регуляторы иммунной системы, что позволяет предположить, что они участвуют в дезактивации иммунной системы хозяина, чтобы гарантировать, что паразит остается незамеченным. Знания об этих ранее неизвестных иммуносупрессорах также могут быть полезны при трансплантации органов и для лечения аутоиммунных заболеваний. [ нужна цитата ]
Согласно проекту генома филярий, реализуемому Специальной программой исследований и обучения тропическим болезням, ген MIF Brugia malayi экспрессируется на всех стадиях жизненного цикла паразита, и результаты показывают, что MIF B. malayi может взаимодействовать с человеком. иммунную систему во время инфекции путем изменения функции макрофагов у инфицированного человека. В настоящее время исследования проверяют гипотезу о том, что MIF может участвовать в снижении иммунного ответа хозяина на микрофилярии. Понимание того, как этот конкретный паразит адаптировался к человеку, может помочь исследователям трансплантации органов, выяснив, как предотвратить атаку иммунной системы на пересаженную ткань. [ нужна цитата ]