Leishmania donovani -Leishmania donovani
| Leishmania donovani | |
|---|---|
|
|
| Leishmania donovani v buňce kostní dřeně | |
Vědecká klasifikace 
|
|
| Doména: | Eukaryota |
| Kmen: | Euglenozoa |
| Třída: | Kinetoplastea |
| Objednat: | Trypanosomatida |
| Rod: | Leishmania |
| Druh: |
L. donovani
|
| Binomické jméno | |
|
Leishmania donovani |
|
| Synonyma | |
|
|
Leishmania donovani je druh intracelulárních parazitů rodu Leishmania , skupina hemoflagelátových kinetoplastidů, které způsobují leishmaniózu onemocnění. Je to lidský krevní parazit zodpovědný za viscerální leishmaniózu nebo kala-azar , nejtěžší formu leishmaniózy. Infikuje mononukleární fagocytový systém včetně sleziny , jater a kostní dřeně . Infekce se přenáší druhy Sandfly patřící do rodu Phlebotomus ve starém světě a Lutzomyia v Novém světě . Komplex druhů, který představuje, je převládající v tropických a mírných oblastech včetně Afriky (většinou v Súdánu ), Číny , Indie , Nepálu , jižní Evropy , Ruska a Jižní Ameriky . Tento druhový komplex je každoročně zodpovědný za tisíce úmrtí a rozšířil se do 88 zemí, přičemž 350 milionů lidí je neustále vystaveno riziku infekce a 0,5 milionu nových případů za rok.
L. donovani byl nezávisle objeven dva britské zdravotní úředníci William Boog Leishman v Netley , Anglii a Charles Donovan v Madrasu v Indii, v roce 1903. Nicméně, správné taxonomie byla poskytnuta Ronald Ross . Parazit vyžaduje dva různé hostitele pro celý životní cyklus , lidé jako konečný hostitel a sandflies jako mezihostitel . V některých částech světa působí jako zásobní hostitelé další savci , zejména špičáky . V lidské buňce existují jako malá, sférická a negelatinovaná amastigotová forma; zatímco jsou prodlouženy s bičíkem jako promastigotovou formou u pískovců. Na rozdíl od jiných parazitických prvoků nejsou schopni přímo proniknout do hostitelské buňky a jsou závislí na fagocytóze . Celá sekvence genomu z L. donovani získaný z jihovýchodní Nepálu byla zveřejněna v roce 2011.
L. donovani sensu stricto je v druhovém komplexu s blízce příbuzným L. infantum , které způsobuje stejnou nemoc. První se běžně vyskytuje ve východní Africe a na indickém subkontinentu, zatímco druhý se nachází v Evropě, severní Africe a Latinské Americe. Rozkol se provádí v roce 2007 a odkazy na L. donovani často stále odkazují na celý komplex ( sensu lato ).
Objev
Jedna z prvních známých epidemií infekce L. donovani ( kala-azar, jak se jí říkalo v hindštině ) byla v Indii známá hned po povstání Indů v roce 1857 . První lékařský záznam byl však až v roce 1870 britskými lékaři z Assamu . V roce 1900, anglický voják umístěný u Dum Dum , West Bengal , zemřel ve Army Medical School v Netley , Anglie . Pitva byla provedena William Boog Leishman . Byl zpracován vzorek tkáně z zvětšené sleziny pomocí barvení techniky (nyní známý jako Leishman je skvrna ), která se právě vyvinutý a objevil parazitické prvoky pomocí mikroskopie. Ale mylně považoval parazity za degenerované trypanosomy , již známé prvokové parazity v Africe a Jižní Americe. V roce 1903 Leishman publikoval svůj objev „trypanosomů v Indii“ v British Medical Journal , který vyšel 11. května. Další britský lékař Charles Donovan , který sloužil u indické lékařské služby , našel parazity v dubnu téhož roku ve vládní všeobecné nemocnici v Madrasu . Po přečtení Leishmanova listu Donovan 17. června potvrdil, že paraziti (do té doby známí jako „Leishmanova těla“) byli rozhodně původci kala-azaru . Napsal komentář svého objevu ve vztahu k Leishmanovi do stejného deníku, který vyšel 11. července 1903. Brzy se rozpoutala polemika o tom, komu by takový monumentální objev měl být připsán. Donovan poslal některé ze svých snímků Ronaldovi Rossovi , který byl v té době v Liverpoolu , a Alphonse Laveranovi v Pasteurově institutu v Paříži . Laveran a jeho kolega Félix Mesnil identifikovali prvoci (a přesto neprávem) jako členy Piroplasmida a dali vědecký název Piroplasma donovanii . Byl to Ross, kdo vyřešil konflikt priority při objevu a správně identifikoval tento druh jako člena nového rodu Leishmania . Dal populární jméno „Leishman-Donovanova těla“ a následně platnou binomickou Leishmania donovani , čímž oběma soupeřům připsal stejnou částku.
Struktura
Leishmania donovani je jednobuněčný eukaryot mající dobře definované jádro a další buněčné organely včetně kinetoplastu a bičíku . Tento druh má n = 36 chromozomů. V závislosti na svém hostiteli existuje ve dvou strukturálních variantách:
- Amastigotová forma se nachází v mononukleárních fagocytech a oběhových systémech lidí. Je to intracelulární a nepohyblivá forma bez vnějšího bičíku. Krátký bičík je vložen do předního konce, aniž by vyčníval. Má oválný tvar a měří 3–6 μm na délku a 1–3 μm na šířku. Kinetoplast a bazální tělo leží směrem k přednímu konci.
- Promastigote se tvoří v zažívacím traktu písečníka. Je to extracelulární a pohyblivá forma. Je podstatně větší a více protáhlý, měří 15–30 μm na délku a 5 μm na šířku. Je ve tvaru vřetena, zužuje se na obou koncích. Na přední konec se externě promítá dlouhý bičík (o délce těla). Jádro leží ve středu a před ním jsou kinetoplasty a bazální tělo.
Infekce a životní cyklus
Leishmania donovani je digenetický parazit procházející svým životním cyklem ve dvou různých hostitelích.
Definitivní hostitel
U lidí jsou metacyklické promastigoty injekčně aplikovány muškou přes kůži během její krevní moučky. Když moucha kousne pomocí proboscis, vysune parazity, kteří jsou uloženi uvnitř duté trubice. Některé promastigoty mohou vstoupit do krevního oběhu přímo, kde jsou některé zničeny makrofágovou cytolýzou . Ale mnoho z nich je také zachyceno fagocytózou mononukleárními fagocyty v játrech, slezině a kostní dřeni. Uvnitř buněk procházejí spontánní transformací na amastigoty oválného tvaru. Granulocyty selektivně zabíjejí promastigoty oxidačním mechanismem, zatímco amastigoty jsou odolné. Poté přeživší amastigoti podstoupí buněčné dělení pomocí jednoduchého binárního štěpení . Násobení pokračuje, dokud hostitelská buňka již nemůže držet a praskne. V plně přetížené buňce může být až 50 až 200 amastigotů, které se uvolňují do tkáňových dutin. Každý jednotlivý amastigot je pak schopen napadnout čerstvé buňky. Výsledkem je, že celá tkáň je postupně infikována a zničena. Řada volných amastigotů pak vstupuje do krevního oběhu, kde jsou mnohé fagocytovány makrofágy. Tyto volné a fagocytované amastigoty v periferní krvi jsou pak odsávány krevním krmivem.
Mezihostitel
L. donovani procházejí dalším vývojem pouze v trávicím traktu samice písečníka. Za přenos infekce jsou tedy zodpovědné pouze ženy. Jakmile jsou amastigoty spolknuty, dostanou se do středního střeva pískovce. Poté podstoupí strukturální modifikaci na bičíkovité promastigoty, které se zvětší a značně protáhnou. Přichytí se ke střevní epiteliální výstelce, kde se rychle množí binárním štěpením. (Jsou také schopni sexuální reprodukce genetickou hybridizací ve střevě sandfly.) Poté migrují zpět do přední části trávicího systému, jako je hltan a bukální dutina . Tento proces je známý jako vývoj předních stanic, což je v Leishmanii ojedinělé . Silnou infekci hltanu lze pozorovat do 6 až 9 dnů po počátečním krevním jídle. Promastigoti se do této doby stanou infekčními a tato událost se nazývá metacyklická fáze. Metacyklické promastigoty pak vstupují do dutého proboscis, kde se hromadí a zcela blokují průchod potravy. Ihned po kousnutí člověka se paraziti uvolní, což vždy vede k infekci. Fáze vývoje u mušle lze popsat následovně:
- Brzy po vstupu do střeva jsou amastigoty potaženy peritrofickou matricí, která je složena z komplexu chitinu a proteinu. To chrání parazity před trávicími enzymy hostitele.
- Amastigoty cestují až do břišního středního střeva a během 1–3 dnů se nejprve přemění na slabě pohyblivé „procyklické promastigoty“ na střevní stěně.
- Mladí promastigoti vylučují neuropeptid, který zastavuje peristaltiku střev. Povrchový lipofosfoglykan (LPG) promastigotu slouží jako úchyt na střevní epitel. Tyto faktory zabraňují vypuzení promastigotů během vylučování hmyzu.
- Během 4-7 dnů se peritrophic matrice degradován aktivitou z chitinas . Tím se uvolní aktivněji pohyblivé „nectomonad promastigotes“, které migrují vpředu, dokud nedosáhnou k otevření hrudního střeva.
- Probíhá další transformace, kterou se mění v „leptomonad promastigotes“. Ty jsou plně pohyblivé a schopné binárního štěpení. Násobení a migrace do hrudního středního střeva způsobují ucpání hltanu a bukální dutiny. Zde vylučují promastigotový sekreční gel (PSG), který je složen z rozpustné kyselé fosfatázy a fosfoglykoproteinu.
- Po 6–9 dnech se promastigoti stanou metacyklickými. Některé jsou také transformovány na nereplikující se promastigoty, které se také stávají metacyklickými. Sandfly je schopná při kousnutí regurgitovat a vysunout parazity ze svého proboscis pomocí PSG.
Host přehrady
Psi jsou známí jako náchylní k infekci L. donovani . Zejména v Novém světě je infekce zoonotická nemoc , která zahrnuje různé druhy psů, včetně domácích psů a dvou druhů lišek, Lycalopex vetulus a Cerdocyon tis . Ve středomořské oblasti jsou běžnými rezervoárovými hostiteli domácí psi a tři druhy lišek Vulpes vulpes , V. corsac a V. zerda . V Africe a Brazílii jsou někteří vačnatci a hlodavci také hlášeni v přístavu L. donovani.
Epidemiologie
Odhaduje se, že viscerální leishmanióza (VL) postihuje více než 100 milionů lidí na celém světě s 500 000 novými případy a více než 50 000 úmrtí každý rok. Ačkoli L. donovani je pouze druhou nejrozšířenější Leishmanií způsobující VL, je to nejnebezpečnější forma a přímo smrtelná pro člověka. Více než 90% hlášených případů pochází z Indie , Bangladéše , Nepálu , Súdánu a Brazílie . V Indii převládá ve východní oblasti, včetně Biharu , Západního Bengálska , východního Uttarpradéš , Assamu a podhůří Sikkimu . Je zodpovědný za desítky tisíc úmrtnosti mezi Afričany ve východních a jižních částech Súdánu. Během epidemie v letech 1984–1994 byl počet obětí v súdánské populaci až 70% . Navíc vzhledem ke vzniku rezistence vůči drogám prevalence neustupuje a ve skutečnosti se rozšířila do střední Evropy. Například koncem 90. let byly ve Švýcarsku hlášeny stovky případů .
Patogenita
L. donovani je původcem viscerální leishmaniózy, tradičně známé jako kala-azar („černá horečka“, zejména v Indii), kvůli svým charakteristickým symptomům. Nemoc je vysoce smrtelná, pokud není řádně léčena. Inkubační doba je obecně v rozmezí od 3 do 6 měsíců, a v některých případech mohou být více než rok. U indické leishmaniózy může inkubace trvat až 10 dní. Cílové buňky jsou buňky mononukleárního systému fagocytů . Dvě hlavní tkáně infekce jsou slezina a játra. Mezi klinické příznaky patří pyrexie (opakující se vysoká horečka, která může být spojitá nebo remitentní), zvětšení sleziny a jater a silná pigmentace kůže, která ztmavuje fyzický vzhled (důvod pojmenování „černá horečka“). V menší míře sliznice z tenkého střeva a lymfatických uzlin jsou napadena parazita. Morfologické příznaky jsou patrné zejména na obličejových a břišních oblastech. Kůže se stává hrubou a tvrdou. U afrických infekcí jsou bradavičnaté erupce běžné. V plně vyvinutém stádiu se u pacienta projevuje vyhublost a chudokrevnost . Tam, kde jsou zdravotnická zařízení chudá, může být úmrtnost až 75–95% do dvou let od epidemií. Onemocnění je často doprovázeno komplikacemi úplavice , tuberkulózy , septikémie a dokonce infekce HIV .
Buněčná invaze a imunologická odpověď
Amastigoty L. donovani vstupují do makrofágů procesem závislým na Rac1 - a Arf6 a nacházejí se ve fagocytárních vakuolách, které interagují s endozomy a lysozomy a získávají lysozomální rysy. Během fagocytózy makrofágy promastigoti inhibují tvorbu fagolysozomu , buněčného produktu, pomocí kterého se odstraňují napadající patogeny. Promastigot to dokáže pomocí svého glykolipidu lipofosfoglykanu (LPG) na buněčné membráně . LPG způsobuje dezorganizaci F-aktinu a narušení mikrodomén fagosomálních lipidů. Jsou schopné vyhnout se mikrobicidním účinkům makrofágů, které mohou zabíjet běžné patogeny pomocí reaktivních meziproduktů dusíku a kyslíku. Účinně rozvracejí produkci reaktivních forem kyslíku . Tímto způsobem jsou amastigoti schopni přežít a replikovat se uvnitř těchto primárních imunitních systémů. Parazité manipulovat buněčné signální dráhu makrofágů, jako jsou down-regulace z JAK / stat signalizace , NO a TNF-a produkci, a také tím, že blokuje NF-kB-závislou dráhu . Existují dva hlavní mechanismy vyhýbání se imunitnímu systému, jako je indukce imunitně supresivních reakcí IL-10 a tvorba špatných a funkčně narušených odpovědí CD8 (+) T-buněk .
Léčba
Konvenční způsob léčby je intravenózní injekce s antimonu sloučeninami, jako jsou pentostam . Bohužel jsou tato chemoterapeutika tak jedovatá, že přibližně 15% pacientů na léčbu zemře. Aby se situace ještě zhoršila, u parazitů se vyvinula rezistence vůči lékům proti tradičním antimoniálům. Podle hrubých odhadů je již asi 40% pacientů v Indii vůči této terapii rezistentních.
Běžně se také používá další antimikrobiální léčivo amfotericin B. Liposomální amfotericin B (L-AmB) je v Indii lékem první volby, ale v Africe je prakticky nepoužitelný kvůli nízké účinnosti afrického kmene parazita. Kromě toho má amfotericin B závažné nežádoucí účinky. Mezi jeho akutní účinky patří nevolnost , zvracení , ztuhlost , horečka , hypertenze nebo hypotenze a hypoxie a chronickým účinkem je nefrotoxicita .
V roce 1999 byl mezi indickými pacienty prokázán vysoce účinný (95% vyléčení) protirakovinný lék miltefosin . Bylo to poprvé, kdy byl orální lék účinný při viscerální leishmanióze. Klinické studie ukázaly, že nový lék je relativně neškodný. Nejvíce nežádoucími účinky bylo pouze zvracení a průjem u 20–28% pacientů, které byly spíše mírné. Droga byla oficiálně schválena v Indii. Doporučená dávka je 100 mg denně po dobu čtyř týdnů.
Vývoj
L. donovani je nyní považován za druhový komplex, jak naznačují různé patologické symptomy vyskytující se v různých geografických oblastech, kde se liší i druhy vektorového motýla. Žádný z parazitů však není morfologicky odlišitelný, s výjimkou molekulární analýzy, což z nich činí kryptické druhy. Molekulární data ukazují, že genotyp silně koreluje s geografickým původem. Sekvenování DNA různých geografických kmenů naznačuje, že komplex prvoků lze rozdělit na dva platné taxony , L. donovani a L. infantum . Rod Leishmania s největší pravděpodobností pochází z Jižní Ameriky , odkud migroval do Asie. L. donovani a L. infantum se rozdělily ~ 1 Mya, s další divergencí vnitrodruhových genetických skupin mezi 0,4 a 0,8 Mya.