Toksoplazmoza - Vzroki in patogeneza

Vzroki toksoplazmoze

Povzročitelj toksoplazmoze je Toxoplasma gondii (podkraljestvo Protozoa, vrsta Apicomplecxa, red Coccidia, podred Eimeriina, družina Eimeriidae).

V telesu ljudi in živali gre T. gondii skozi več razvojnih stopenj: trofozoit (endozoit, tahizoit), ciste (cistozoit, bradizoit) in oociste. Trofozoiti so veliki 4-7x2-4 µm in po obliki spominjajo na polmesec. Ciste so prekrite z gosto membrano, velike do 100 µm. Oociste so ovalne oblike, premera 10-12 µm.

Glede na podatke genotipizacije ločimo tri skupine sevov toksoplazme. Predstavniki prve skupine povzročajo prirojeno toksoplazmozo pri živalih. Sevi druge in tretje skupine toksoplazme so odkriti pri ljudeh, predstavniki zadnje skupine pa so pogostejši pri bolnikih z okužbo z virusom HIV. Določena je bila antigenska struktura različnih stopenj razvoja toksoplazme in ugotovljeno je bilo, da imajo trofozoiti in ciste tako skupne kot specifične antigene za vsakega od njih.

T. gondii je obvezni znotrajcelični parazit, ki prodre v črevesne epitelijske celice in se v njih razmnožuje z endodiogenezo. Nato trofozoiti (tahizoiti) s krvjo in limfo vstopijo v druge organe in tkiva (bezgavke, jetra, pljuča itd.), kjer aktivno prodirajo v celice. V prizadetih celicah se pojavijo skupki endozoitov ene generacije, obdani z membrano parazitoforne vakuole (tako imenovane psevdociste). Zaradi imunskega odziva gostitelja paraziti izginejo iz krvi, v okuženih ciljnih celicah pa se oblikujejo ciste, prekrite z gosto membrano. V kroničnih primerih bolezni T. gondii v obliki znotrajceličnih cist ostanejo sposobni preživetja za nedoločen čas. Ciste so lokalizirane predvsem v možganih, srčnih in skeletnih mišicah, maternici in očeh.

Glavni gostitelji T. gondii so predstavniki družine Felidae (mačke) in so lahko hkrati vmesni gostitelji, saj se toksoplazme v njihovih telesih lahko premikajo iz črevesja v celice različnih organov. S pomočjo merogonije se parazit razmnožuje v epitelijskih celicah črevesja; posledično nastanejo merozoiti. Iz nekaterih nastanejo moške in ženske reproduktivne celice - gamonti. Po odhodu iz enterocitov se moški gamonti večkrat delijo in tvorijo mikrogamete ("spermiji"); iz ženskih gamontov pa nastanejo makrogameti ("jajčeca"). Po oploditvi nastane nezrela oocista, ki se z blatom izloči v okolje. V ugodnih pogojih zorenje oocist (sporogonija) traja od 2 dni do 3 tednov. Zrele ciste so odporne na neugodne okoljske dejavnike in lahko ostanejo sposobne preživetja do enega leta ali dlje.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Patogeneza toksoplazmoze

Z mesta vnosa (najpogosteje - votle prebavne organe) toksoplazma z limfnim tokom vstopi v regionalne bezgavke, kjer se razmnoži in povzroči razvoj limfadenitisa. Nato paraziti v velikih količinah vstopijo v kri in se prenašajo po telesu, zaradi česar se pojavijo lezije v živčnem sistemu, jetrih, vranici, bezgavkah, skeletnih mišicah, miokardu in očeh. Zaradi razmnoževanja trofozoitov se okužene celice uničijo. Okoli žarišč nekroze in kopičenja toksoplazme se tvorijo specifični granulomi. Z normalnim imunskim odzivom telesa trofozoiti izginejo iz tkiv in začne se proces nastajanja cist (vnetna reakcija okoli njih je šibka). Toksoplazmoza prehaja iz akutne faze v kronično, še pogosteje pa v kronično nosilstvo z ohranjanjem cist v tkivih organov. V neugodnih pogojih za telo (akutne bolezni in stresne situacije, ki imajo imunosupresivni učinek) se membrane cist uničijo; sproščeni paraziti, ki se razmnožujejo, prizadenejo nepoškodovane celice in vstopijo v krvni obtok, kar se klinično kaže kot poslabšanje kronične toksoplazmoze. V skeletnih mišicah, miokardu, pljučih in drugih organih se pojavljajo vnetni infiltrati in nekroza. V možganih se pojavijo vnetna žarišča s poznejšo nekrozo, kar včasih vodi do nastanka petrifikacij. V mrežnici in žilnici se pojavi produktivno nekrotično vnetje. Toksoplazmoza na ozadju podrobne slike aidsa dobi maligni potek, medtem ko se razvije generalizirana oblika bolezni, ki v nekaterih primerih povzroči smrt bolnikov.

Kot odgovor na antigene toksoplazme se proizvajajo specifična protitelesa in razvije se imunska reakcija, podobna DTH.

Pri prirojeni toksoplazmozi se patogen zaradi parazitemije vnese v posteljico, kjer tvori primarno žarišče, od tam pa s krvnim obtokom vstopi v plod. Plod se okuži ne glede na prisotnost kliničnih manifestacij pri nosečnici, vendar je izid odvisen od faze nosečnosti, v kateri je prišlo do okužbe. Okužba v zgodnjih fazah embriogeneze se konča s spontanim splavom, mrtvorojenostjo, povzroči hude, pogosto z življenjem nezdružljive razvojne motnje (anencefalija, anoftalmija itd.) ali vodi do razvoja generalizirane toksoplazmoze. Pri okužbi v tretjem trimesečju nosečnosti prevladujejo asimptomatske oblike poteka, katerih pozni klinični znaki se pojavijo mesece in leta kasneje.

Življenjski cikel toksoplazme

Povzročitelj toksoplazmoze je obvezni znotrajcelični parazit; možnost intranuklearnega parazitizma toksoplazme je dokazana. Povzročitelja sta leta 1908 neodvisno drug od drugega odkrila Francoza Nicoll in Manso v Tuniziji pri glodavcih gondi ter Italijan Splendore v Braziliji pri kuncih. Generična oznaka toksoplazme odraža obliko polmeseca nespolnega stadija parazita ("takson" - lok, "plazma" - oblika), oznaka vrste pa ime glodavcev (gondi).

S splošnega biološkega vidika je T. gondii značilen po značilnostih, zaradi katerih ga lahko štejemo za parazita z zelo globokimi prilagoditvami. Najdemo ga na vseh celinah in na vseh geografskih širinah, lahko parazitira in se razmnožuje v stotinah vrst sesalcev in ptic ter je sposoben vplivati na širok spekter tkiv in celic svojih gostiteljev.

Leta 1965 je Hutchison prvič eksperimentalno dokazal, da mačke sodelujejo pri prenosu T. gondii. Leta 1970 so znanstveniki iz Anglije, Danske in ZDA skoraj istočasno in neodvisno odkrili oociste v blatu mačk, okuženih s toksoplazmozo, zelo podobne oocistam kokcidij. To je dokazalo, da toksoplazma spada med kokcidije, in kmalu je bil življenjski cikel parazita popolnoma dešifriran, sestavljen iz dveh faz: črevesne in zunajčrevesne oziroma netkivne.

Črevesna faza življenjskega cikla toksoplazme vključuje razvoj v celicah črevesne sluznice dokončnega gostitelja, ki je domača mačka in druge mačke (divja mačka, ris, bengalski tiger, ocelot, snežni leopard, jaguarundi, eir).

Celoten razvojni cikel (od oociste do oociste) T. gondii se lahko izvede le v telesu predstavnikov družine mačk. Življenjski cikel toksoplazme vključuje 4 glavne razvojne faze: shizogonijo, endodiogenijo (notranje brstenje), gametogonijo, sporogonijo. Te faze se pojavljajo v različnih ekoloških okoljih: shizogonija, gametogonija in začetek sporogonije se pojavljajo le v črevesju predstavnikov družine mačk (končnih gostiteljev toksoplazme), sporogonija se zaključi v zunanjem okolju, endodiogenija pa se pojavlja v celicah tkiv vmesnega gostitelja (vključno z ljudmi) in v celicah glavnega gostitelja - mačk.

Preden se lotimo podrobne preučitve življenjskega cikla toksoplazme, se je treba dotakniti vprašanja terminologije stopenj parazita. Glede na to, da je bil razvojni cikel toksoplazme dešifriran šele leta 1970 in so številne podrobnosti še vedno nejasne, so vprašanja terminologije toksoplazme v postopku razjasnjevanja, različni avtorji pa ponujajo svoje lastne izraze za iste stopnje parazita.

Za označevanje tkiva (zunajčrevesna faza razvoja toksoplazmoze, nespolna faza - endodiogeneza) v primeru akutne invazije se torej uporabljajo naslednji izrazi: "proliferativna oblika", "endodizoit", "endozoit", "trofozoit", "tahiozoit", faza, značilna za kronični potek invazije, pa se označuje z izrazi - "cistična oblika", "zoit", "cistozoit" in "bradizoit". Na trenutni ravni znanja o življenjskem ciklu toksoplazme so po večini domačih študij najbolj sprejemljivi izrazi: endozoit - nespolna tkivna faza toksoplazme, ki se običajno hitro razmnožuje, lokalizirana v toksoplazmi ali v celičnih vakuolah, značilna za akutno okužbo; pojav cistozoita - tkivne oblike, lokalizirane znotraj ciste in značilne za kronični potek okužbe.

Vse druge izraze, ki se uporabljajo za označevanje tkivnih stopenj življenjskega cikla toksoplazme, je treba obravnavati kot sinonime za "endozoit" in "cistozoit".

Terminologija stopenj razvoja toksoplazme v črevesnem epiteliju glavnega gostitelja je podobna terminologiji tipičnih kokcidij.

Črevesna faza razvoja toksoplazme

Črevesna faza razvoja toksoplazme v telesu končnega gostitelja. Črevesna faza razvoja se začne z okužbo (oralno) mačk - glavnih gostiteljev parazita tako z oocistami s sporozoiti kot z vegetativnimi oblikami - endozoiti in cistozoiti, ki jih pogoltnejo s tkivi vmesnih gostiteljev. Cistozoiti vstopijo v črevesje v tkivnih cistah, katerih membrano proteolitični encimi hitro uničijo. Endozoiti in cistozoiti, osvobojeni membrane, prodrejo v celice črevesne sluznice in se intenzivno razmnožujejo z nespolnim razmnoževanjem (endodiogenija in shizogonija).

Po približno 2 dneh se zaradi ponavljajočih se ciklov nespolnega razmnoževanja (shizogonije) oblikuje posebna vrsta shizontov - merozoiti, ki povzročijo naslednjo stopnjo razvoja parazita - gametogonijo.

Ko zrele oociste toksoplazme, osvobojene membran, vstopijo v mačje črevesje, sporozoiti prodrejo v celice črevesnega ciliarnega epitelija in se začnejo razmnoževati tudi s shizogonijo. Zaradi nespolnega razmnoževanja se iz enega shizonta tvori od 4 do 30 merozoitov. Submikroskopske študije so pokazale, da je shizont obdan s pelikulom, ki je sestavljen iz notranje in zunanje membrane. Najdemo enega ali več mitohondrijev, ribosom, jedro, dobro razvit endoplazemski retikulum in konoid na sprednjem koncu. Subpelikularni tubuli so odsotni.

Za razliko od kokcidij se med toksoplazmozno shizogonijo merozoiti tvorijo v bližini jedra, ne na obodu shizonta. V črevesju mačk toksoplazma doživi več zaporednih shizogonij, nakar merozoiti povzročijo spolno fazo razvoja parazita (gametogonija). Gametocite (nezrele spolne celice) najdemo približno 3–15 dni po okužbi po celotnem tankem črevesu, najpogosteje pa v ileumu mačke. Gametogonija se začne z nastankom mikrogametocitov, ki se pojavi v spodnjem delu tankega črevesa in v debelem črevesu glavnega gostitelja. Razvoj mikrogametocitov spremlja vrsta zaporednih delitev jajčeca. Ob obodu makrogametocita se z iztrebljanjem njegove membrane tvori 12–32 mikrogamet. Imajo obliko močno podolgovatega polmeseca z ostrimi konci in skupaj z flagelami dosežejo dolžino 3 µm, imajo pa tudi 2 flagela (tretja je rudimentarna), s pomočjo katerih se premikajo v lumnu črevesja in se premaknejo v makrogameto.

Razvoj makrogametocita poteka brez delitve jedra. V tem primeru se velikost gametocita poveča (od 5-7 do 10-12 µm v dolžino), veliko jedro z nukleolusom postane kompaktno, v citoplazmi se kopiči velika količina glikogena, najdemo veliko ribosomov, mitohondrijev in endoplazemskega retikuluma.

Oploditev, tj. zlitje makro- in mikrogamet, poteka v epitelijski celici, kar povzroči nastanek zigote, ki tvori gosto membrano in se spremeni v ookineto, nato pa v oocisto. Oblika oocist je okroglo-ovalna s premerom od 9-11 do 10-14 μm. Oociste nekaj časa ostanejo v epitelijskih celicah, nato pa padejo v lumen črevesja in toksoplazma vstopi v naslednjo fazo razvoja - sporogonijo, ki se nadaljuje v blatu in v zunanjem okolju. Zrele oociste imajo gosto brezbarvno dvoslojno membrano, zaradi katere so odporne na učinke različnih okoljskih dejavnikov, vključno s številnimi kemičnimi snovmi. Ob zadostni vlažnosti, temperaturi in dostopu kisika se po nekaj dneh znotraj oociste tvorita dve sporocisti s štirimi sporozoiti v obliki banane. Sporociste pa imajo gosto dvoslojno membrano. Njihove velikosti so v povprečju od 6-7 x 4-5 do 8 x 6 µm. Sporozoiti so po strukturi podobni endozoitom in cistozoitom - tkivnim stadijem toksoplazme. Zrele oociste s sporozoiti so invazivni stadiji parazita tako za končnega gostitelja (mačke) kot za vmesne gostitelje, vključno z ljudmi. V vlažnih razmerah ostanejo sporozoiti v oocistah invazivni do 2 leti.

Zunajčrevesna (tkivna) faza razvoja toksoplazme v telesu vmesnih gostiteljev

V celicah različnih tkiv vmesnih gostiteljev, vključno s človekom, se nespolno razmnoževanje odvija z endodiogenijo, torej z nastankom dveh hčerinskih celic znotraj matične celice. V letih 1969–1970 so odkrili metodo večkratnega notranjega brstenja, za katero so predlagali izraz endopoligenija. Ta dva načina nespolnega razmnoževanja so skupaj s shizogonijo odkrili tudi v črevesju glavnega gostitelja parazita – mačke.

Tkivna faza razvoja toksoplazme se začne, ko v črevesje živali in ljudi (vmesni gostitelji) vstopijo bodisi spolne stopnje parazita - oociste s sporozooti, bodisi nespolne stopnje (endozoiti in cistozoiti) s tkivi okuženih živali. V tankem črevesu pod vplivom proteolitičnih encimov sporozoiti, ki se sproščajo iz oocist, ali cistozoiti ali endozoiti iz cist, prodrejo v epitelijske celice črevesne sluznice, kjer se začne nespolno razmnoževanje - endodiogenija in endopoligenija.

Endozoiti se pojavijo kot posledica razmnoževanja. V 2-10 urah od trenutka vnosa sporozoita (endozoita) v celico se iz uničene gostiteljske celice pojavi 12-24-32 hčerinskih endozoitov. Novo nastali endozoiti aktivno prodirajo v sosednje celice. V tankem črevesu gostitelja se tvorijo lokalna nekrotična žarišča, od koder lahko endozoiti vstopijo v krvne in limfne žile ter nato v različna tkiva. Razširjanje endozoitov po telesu vmesnega gostitelja olajša tudi fagocitoza parazita s strani celic retikuloendotelijskega sistema. V tej fazi se hitro nespolno razmnoževanje z endodiogenijo ciklično ponavlja. Endozoiti so v obdobju po zapustitvi uničene celice in pred prodorom v novo celico zunaj celice. Razmnožujejo se le v živih celicah, kjer njihovo kopičenje spominja na cisto. Toda ti skupki endozoitov so lokalizirani neposredno v citoplazmi ali v citoplazemski vakuoli. Nežno membrano okoli takšnih skupkov parazitov tvori gostiteljska celica v akutni fazi toksoplazme. Ti skupki nimajo lastne membrane, zato so v resnici psevdociste. Če so endozoiti lokalizirani v citoplazemskih vakuolah, se take vakuole imenujejo parazitoforne.

Postopoma se okoli skupkov endozoitov oblikuje parazitska membrana in toksoplazma preide v novo stopnjo - pravo tkivno cisto. Paraziti sami sodelujejo pri tvorbi kompleksne cistične membrane, kar se zgodi pri kronični toksoplazmozi. Takšne membrane so neprepustne za protitelesa in zagotavljajo sposobnost preživetja parazita več let, včasih pa tudi vse življenje. Ciste se praviloma nahajajo znotraj celice, čeprav je dokazana tudi zunajcelična lokalizacija. Premer cist je od 50-70 do 100-200 µm. Z nastankom ciste se endozoiti v njej spremenijo v novo stopnjo - cistozoite. Zrela cista lahko vsebuje več tisoč cistozoitov.

Biološki namen tkivnih cist je zelo velik. Najprej ciste zagotavljajo preživetje parazita v imunskem organizmu in s tem povečajo možnosti okužbe s toksoplazmozo tako končnih kot novih osebkov vmesnih gostiteljev. Nastanek ciste je pomembna faza v življenjskem ciklu toksoplazme, saj je cista - cistozoiti - veliko bolj odporna na zunanje dejavnike. Če torej pogoltnjeni endozoiti poginejo pod delovanjem želodčnega soka po eni ali dveh minutah, potem cistozoiti v tem okolju ostanejo sposobni preživetja 2-3 ure, čeprav se membrana ciste pod delovanjem pepsina skoraj v trenutku uniči. Eksperimentalno je bilo dokazano, da se iz cistozoitov v črevesju mačke z večjo konstantnostjo in hitreje, tj. prej, zaključi črevesna faza razvoja toksoplazme v telesu končnega gostitelja.

Iz opisa življenjskega cikla toksoplazme torej sledi, da so vmesni gostitelji (divje in domače živali ter ljudje) nosilci vegetativnih (tkivnih) stopenj parazita, ki so endozoiti v cistah. Prav z njimi se morajo zdravniki, veterinarji in parazitologi ukvarjati pri diagnosticiranju toksoplazmoze.

Ultrastruktura endozoitov in cistozoitov je identična ultrastrukturi kokcidijskih merozoitov. Z vidika parazitologa-epidemiologa in klinika je zelo pomembno poznati številne značilnosti biologije toksoplazme. Toksolazma je predvsem parazit mačk, v katerih je sposobna dokončati tako črevesno kot zunajčrevesno (tkivno) fazo razvoja brez sodelovanja drugih gostiteljev. Tako lahko mačke hkrati opravljajo funkcije vmesnih in dokončnih gostiteljev ter zagotavljajo fazni razvoj toksoplazme od oociste do oociste. Vendar toksoplazma ni monoksenozni parazit: v njenem življenjskem ciklu sodelujejo vmesni gostitelji, čeprav je njihovo sodelovanje neobvezno; zato je za toksoplazmo značilna fakultativna heterogenost. Poleg tega lahko endozoiti in cistozoiti – stopnje iz vmesnih gostiteljev – okužijo ne le dokončne gostitelje, temveč tudi nove vmesne gostitelje (mesojedce in ljudi). Tukaj poteka nekakšen tranzit ali prenos brez sodelovanja končnega gostitelja in brez sproščanja toksoplazme v zunanje okolje.

Pri mnogih živalih (miši, podgane, morski prašički, hrčki, kunci, psi, ovce, prašiči) in pri ljudeh je bil opažen transplacentalni prenos toksoplazme v endozoitni fazi, kar povzroča prirojeno toksoplazmozo.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]