Onchocerca volvulus — это филяриозная ( переносимая членистоногими ) нематода (круглый червь), которая вызывает онхоцеркоз (речную слепоту) и является второй по значимости причиной слепоты из-за инфекции во всем мире после трахомы . Это одна из 20 забытых тропических болезней , перечисленных Всемирной организацией здравоохранения , ликвидация которой ожидается в некоторых странах к 2025 году. [2]
Джон О'Нил, ирландский хирург, впервые описал Onchocerca volvulus в 1874 году, когда обнаружил, что он является возбудителем «зоба-зоба», кожного заболевания, обнаруженного в Западной Африке . [3] Гватемальский врач Родольфо Роблес впервые связал это с нарушением зрения в 1917 году. [4]
O. volvulus в основном встречается в странах Африки к югу от Сахары , а также в некоторых странах Южной Америки, а также в Йемене (см. глобальную карту внизу справа). Он передается от человека к человеку через укусов самок мошек рода Simulium , и единственным известным окончательным хозяином является человек . [5]
Паразиты O. volvulus получают питательные вещества от человека-хозяина, заглатывая кровь или путем диффузии через кутикулу . Они могут вызвать образование кровеносных сосудов , поскольку вокруг червей часто обнаруживаются плотные сосудистые сети . [6] Их отличает от других филяриозных нематод , заражающих человека , наличие глубоких поперечных полос. [7]
Это раздельнополый вид, состоящий из отдельных самцов и самок, которые у человека образуют узелки под кожей. Зрелые самки червей постоянно обитают в этих фиброзных узелках, тогда как самцы червей могут свободно перемещаться по подкожной клетчатке . Самцы мельче самок: длина самцов червей составляет 23 мм по сравнению с 230–700 мм у самок. [7]
Выпуск ооцитов (яиц) у самок червей не зависит от присутствия самцов червей, хотя они могут привлекать самцов червей с помощью неопознанных феромонов. [8] Первая личиночная стадия, микрофилярии , имеет длину 300 мкм и не покрыта оболочкой. Это означает, что, когда они созревают в микрофилярии, они выходят из оболочки яйца. [9]
Средняя продолжительность жизни взрослых червей составляет 15 лет, а зрелые самки могут производить от 500 до 1500 микрофилярий в день. Нормальная продолжительность жизни микрофилярий составляет от 1,0 до 1,5 лет; однако их присутствие в кровотоке практически не вызывает иммунного ответа до гибели или деградации микрофилярий или взрослых червей. [10]
O. volvulus вызывает онхоцеркоз , вызывающий сильный зуд. Длительная инфекция может вызвать кератит — воспаление роговицы глаза и в конечном итоге привести к слепоте . [9] Симптомы вызваны микрофиляриями и иммунным ответом на инфекцию, а не самими взрослыми особями. Наиболее эффективное лечение предполагает использование ивермектина , хотя сообщалось о развитии устойчивости к этому препарату. [12] Ивермектин не дает самкам червей выделять микрофилярии в течение нескольких месяцев, тем самым облегчая симптомы и временно предотвращая передачу инфекции. Однако это не убивает взрослых червей, поэтому его необходимо принимать один раз в год, пока присутствуют взрослые черви. [13]
O. volvulus был предложен в качестве одного из возбудителей синдрома кивания , состояния, которое поражает детей в возрасте от 5 до 15 лет и в настоящее время наблюдается только в Южном Судане , Танзании и северной Уганде . Хотя причина заболевания неизвестна, O. volvulus все чаще изучается как возможная причина из-за его повсеместного распространения в районах, где обнаружено это заболевание. [14]
По оценкам, 187 миллионов человек подвергаются риску заражения O. volvulus , при этом 17–25 миллионов человек инфицированы, а у 0,8 миллиона наблюдаются некоторые нарушения зрения. O. volvulus напрямую не стал причиной ни одной смерти, но стоил 1,1 миллиона лет жизни с поправкой на инвалидность , которые измеряют количество лет здоровой жизни, потерянных из-за конкретного заболевания, и показывают бремя болезни. [16]
Взрослым особям мошки Simulium для размножения требуется движущаяся вода, и яйца остаются в воде до тех пор, пока они не выйдут из куколки и не вступят во взрослую стадию своего жизненного цикла. Из-за этого ограничения O. volvulus встречается только вокруг ручьев и рек. Искусственные водные системы , такие как гидроэлектростанции , построенные в Африке, круглый год обеспечивают идеальные условия для развития мошки и затрудняют контроль ее распространения. [17]
Около 99% случаев онхоцеркоза обнаруживаются в 31 стране Африки к югу от Сахары, хотя области ограниченной передачи встречаются в Бразилии , Венесуэле и Йемене . [15] Считается, что болезнь была завезена в Латинскую Америку в результате работорговли. [18] Онхоцеркоз был ликвидирован в Колумбии в 2013 году, Эквадоре в 2014 году, Мексике в 2015 году и Гватемале в 2016 году [16] благодаря программам контроля , в которых использовалось массовое введение препаратов с ивермектином. [15]
Общий размер генома O. volvulus составляет 1,5x10 8 пар оснований и содержит около 4000 генов , при этом гены коллагена и кутикулярных белков высоко экспрессируются у зрелых взрослых особей. [19] O. volvulus имеет четыре пары хромосом , которые включают одну пару половых хромосом . Большая половая Х-хромосома и меньшая половая Y-хромосома определяют самцов червей, а две Х-хромосомы определяют самок червей. [20]
Считается, что одна из трех неполовых хромосом образовалась в результате слияния двух меньших хромосом. [19]
(Упрощенное филогенетическое древо рода Onchocerca . [21] )
O. volvulus имеет низкую генетическую изменчивость между людьми. Это говорит о том, что в прошлом возникло узкое место в численности населения , которое привело к быстрому сокращению численности населения. [19] Он также демонстрирует высокое разнообразие гаплотипов , которое является показателем того, насколько уникальна группа связанных генов. Этот образец низкой генетической изменчивости и высокого разнообразия гаплотипов предполагает быстрое расширение популяции после узкого места и привел к теории о том, что смена хозяина от крупного рогатого скота позволила O. volvulus заразить людей. [22] Это также подтверждается генетическими данными, согласно которым O. ochengi (штамм, заражающий крупный рогатый скот) является сестринской группой O. volvulus . [21]
Взрослые черви встречаются в узелках и скрыты от большинства компонентов иммунной системы человека . Микрофилярии более уязвимы для атак иммунных клеток, поскольку они покидают узелки, чтобы завершить свой жизненный цикл. O. volvulus может быть обнаружен иммунной системой по высвобождению растворимых антигенов и антигенов, обнаруженных на поверхности микрофилярий и инфекционных молоди J 3 . Эти антигены позволяют иммунной системе обнаружить присутствие чужеродного организма в организме и вызвать иммунный ответ для устранения инфекции. [23]
Иммунный ответ включает выработку антител ( типа IgG , IgM и IgE ), которые могут реагировать с растворимыми антигенами, выделяемыми Onchocerca volvulus . [24] Опсонизирующие антитела , которые метят клетки для разрушения, также обнаруживаются против инфекционной стадии J 3 и микрофилярий, но на данный момент недостаточно доказательств, чтобы сказать, является ли это защитным действием. [25]
Антигены O. volvulus очень сложны и проявляют перекрестную реактивность с некоторыми другими филяриатозными червями. Мало данных указывает на то, что полученные антитела специфичны к O. volvulus . Однако после 40 лет количество переносимых паразитов (интенсивность заражения) снижается, что позволяет предположить, что со временем развивается своего рода защитный иммунный ответ. [23]
Микрофилярии также могут модулировать иммунную систему, чтобы избежать разрушения. Система комплемента используется для усиления действия антител и фагоцитирующих клеток , которые поглощают и разрушают другие клетки. Микрофилярии блокируют этот путь, расщепляя C3b — важный белок в этом процессе — с образованием iC3b . iC3b не может перейти к активации следующего этапа пути и позволяет микрофиляриям оставаться в организме практически без атаки со стороны иммунной системы. [26]
O. volvulus , наряду с большинством филяриозных нематод , находится в эндосимбиотических отношениях со штаммами бактерии Wolbachia . В отсутствие Wolbachia развитие личинок O. volvulus нарушается или прекращается. [27] Предполагается, что эти бактерии усиливают симптомы и тяжесть онхоцеркоза, вызывая воспалительные реакции у хозяина. [28]