Амебная дизентерия: Entamoeba histolytica и амебиаз

Введение

Анаэробный паразитический простейший

Entamoeba histolytica – анаэробный паразитический амебозоан, относящийся к роду Entamoeba. В основном заражая людей и других приматов, вызывая амебиаз, E. histolytica, по оценкам, инфицирует около 35-50 миллионов человек во всем мире. Ранее считалось, что 10% населения мира инфицировано, но эти данные были получены до того, как было установлено, что по крайней мере 90% этих инфекций вызываются другим видом – E. dispar. Млекопитающие, такие как собаки и кошки, могут заражаться временно, но не считаются значимыми переносчиками инфекции. Слово "гистолиз" буквально означает распад и растворение органических тканей.

Трансмиссия

Активная (трофозоитная) стадия существует только в организме хозяина и в свежих рыхлых фекалиях; кисты выживают вне организма хозяина в воде, в почве и на продуктах питания, особенно во влажных условиях. Инфекция может возникнуть, когда человек помещает в рот что-либо, соприкасавшееся с фекалиями инфицированного E. histolytica, проглатывает что-либо, например воду или пищу, загрязненные E. histolytica, или проглатывает кисты (яйца) E. histolytica, собранные с загрязненных поверхностей или пальцев. Кисты легко уничтожаются нагреванием и замораживанием; вне организма хозяина они выживают лишь несколько месяцев. При проглатывании кисты вызывают инфекцию, превращаясь в трофозоиты (выходя из кисты) в пищеварительном тракте. Патогенные свойства E. histolytica впервые были описаны Федором А. Лёшем в 1875 году. Симптомы могут включать тяжелую дизентерию, кровавую диарею, потерю веса, усталость, боли в животе и амебому. Амеба может проникать в стенку кишечника, вызывая поражения и кишечные симптомы, а также может достигать кровотока или брюшной полости. Оттуда она может распространяться в жизненно важные органы человека, обычно в печень, но иногда в легкие, мозг и селезенку. Распространенным исходом такого вторжения в ткани является абсцесс печени, который без лечения может быть смертельным.

Факторы риска

Известно, что плохие санитарные условия повышают риск заражения амебиазом, вызываемым E. histolytica. В Соединенных Штатах значительно более высокий уровень смертности от амебиаза наблюдается в Калифорнии и Техасе (это может быть связано с близостью этих штатов к эндемичным районам E. histolytica, таким как Мексика), а также в некоторых странах Латинской Америки и Азии. E. histolytica также признана новым патогеном, передающимся половым путем, особенно при мужских гомосексуальных контактах, что приводит к вспышкам заболевания в неэндемичных регионах. В связи с этим, рискованное сексуальное поведение также является потенциальным источником заражения. Хотя причинно-следственная связь не установлена, исследования показывают, что вероятность заражения E. histolytica выше у людей, инфицированных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).

Геном

Геном E. histolytica был секвенирован, собран и автоматически аннотирован в 2005 году. В 2010 году геном был пересобран и повторно аннотирован. Геном, состоящий из 20 миллионов пар оснований, содержит 8160 предсказанных генов; известные и новые транспозируемые элементы были картированы и охарактеризованы, функциональные назначения были пересмотрены и обновлены, а также была включена дополнительная информация, включая метаболические пути, аннотации Gene Ontology, курация транспортеров и создание генных семейств. Основной группой транспозируемых элементов в E. histolytica являются не-LTR ретротранспозоны. Они были разделены на три семейства, называемые EhLINE и EhSINE (EhLINE1,2,3 и EhSINE1,2,3). EhLINE1 кодирует эндонуклеазный (EN) белок (в дополнение к обратной транскриптазе и ORF1, связывающему нуклеотиды), который проявляет сходство с бактериальной рестрикционной эндонуклеазой. Это сходство с бактериальным белком указывает на то, что транспозируемые элементы были приобретены от прокариот посредством горизонтального переноса генов у этого протозойного паразита. В геноме E. histolytica были обнаружены snoРНК с характеристиками, свойственными опистоконтам. E. histolytica U3 snoРНК (Eh U3 snoРНК) демонстрирует сходство в последовательности и структуре с U3 snoРНК Homo sapiens.

Взаимодействие с патогеном

E. histolytica может модулировать вирулентность определенных человеческих вирусов и сама является хозяином для собственных вирусов. Например, синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) усугубляет повреждение и патогенность E. histolytica. Активный рост исследований вирусов E. histolytica начался с серии публикаций Diamond и соавторов с 1972 по 1979 год. В 1972 году они предположили существование двух различных полиэдрических и нитевидных вирусных штаммов внутри E. histolytica, вызывающих лизис клеток. Наиболее примечательным наблюдением было то, что существовало два типа вирусных штаммов, и что в одном типе амебы (штамм HB 301) полиэдрический штамм не оказывал негативного воздействия, но вызывал лизис клеток в другом (штамм HK 9). Несмотря на попытки Mattern и соавторов исследовать возможность функционирования этих протозойных вирусов подобно бактериофагам, они не обнаружили значительных изменений в вирулентности Entamoeba histolytica при заражении вирусами.

Иммунопатогенез

E. histolytica вызывает разрушение тканей, что приводит к клиническому заболеванию. E. histolytica индуцирует повреждение тканей тремя основными механизмами: прямая гибель клеток хозяина, воспаление и инвазия паразитов. После выхода из просвета подвздошной кишки трофозоиты колонизируют толстую кишку, оставаясь на поверхности слизистого слоя и питаясь бактериями и частицами пищи. Периодически, и в ответ на неизвестные стимулы, трофозоиты проникают сквозь слизистый слой, контактируя с эпителиальными клетками и запуская патологический процесс. E. histolytica обладает лектином, который связывается с галактозой и N-ацетилгалактозамином на поверхности эпителиальных клеток. Обычно лектин используется для связывания бактерий с целью их поглощения. Паразит имеет ряд ферментов, таких как белки, образующие поры, липазы и цистеиновые протеазы, которые обычно служат для переваривания бактерий в пищевых вакуолях, но могут вызывать лизис эпителиальных клеток, индуцируя клеточный некроз и апоптоз при контакте трофозоита с ними и связывании через лектин. Выделяемые ферменты обеспечивают проникновение в стенку кишечника и кровеносные сосуды, иногда в печень и другие органы. Затем трофозоиты поглощают эти мертвые клетки. Это повреждение эпителиального слоя привлекает иммунные клетки человека, которые, в свою очередь, могут быть лизированы трофозоитом, высвобождающим собственные литические ферменты иммунных клеток в окружающие ткани, создавая своего рода цепную реакцию и приводя к разрушению тканей. Это разрушение проявляется в виде "язвы" в ткани, обычно описываемой как колбовидная из-за ее формы в поперечном сечении. Повреждение тканей может также затрагивать кровеносные сосуды, вызывая кровавую диарею и амебную дизентерию. Иногда трофозоиты попадают в кровоток, где они транспортируются, как правило, в печень через портальную вену. В печени развивается аналогичная патологическая последовательность, приводящая к амебным абсцессам печени. Трофозоиты также могут попадать в другие органы, иногда через кровоток, иногда через разрыв абсцесса печени или образование свищей. Аналогично, при попадании трофозоитов в мозг они могут вызывать амебный абсцесс мозга.

E. histolytica causes tissue destruction which leads to clinical disease. E. histolytica induces tissue damage by three main events: direct host cell death, inflammation, and parasite invasion. Once the trophozoites are excysted in the terminal ileum region, they colonize the large bowel, remaining on the surface of the mucus layer and feeding on bacteria and food particles. Occasionally, and in response to unknown stimuli, trophozoites move through the mucus layer where they come in contact with the epithelial cell layer and start the pathological process. E. histolytica has a lectin that binds to galactose and N acetylgalactosamine sugars on the surface of the epithelial cells, The lectin normally is used to bind bacteria for ingestion. The parasite has several enzymes such as pore forming proteins, lipases, and cysteine proteases, which are normally used to digest bacteria in food vacuoles but which can cause lysis of the epithelial cells by inducing cellular necrosis and apoptosis when the trophozoite comes in contact with them and binds via the lectin. Enzymes released allow penetration into intestinal wall and blood vessels, sometimes on to liver and other organs. The trophozoites will then ingest these dead cells. This damage to the epithelial cell layer attracts human immune cells and these in turn can be lysed by the trophozoite, which releases the immune cell's own lytic enzymes into the surrounding tissue, creating a type of chain reaction and leading to tissue destruction. This destruction manifests itself in the form of an 'ulcer' in the tissue, typically described as flask shaped because of its appearance in transverse section. This tissue destruction can also involve blood vessels leading to bloody diarrhea, amebic dysentery. Occasionally, trophozoites enter the bloodstream where they are transported typically to the liver via the portal system. In the liver a similar pathological sequence ensues, leading to amebic liver abscesses. The trophozoites can also end up in other organs, sometimes via the bloodstream, sometimes via liver abscess rupture or fistulas. Similarly, when the trophozoites travel to the brain, they can cause amoebic brain abscess.

Диагноз

Диагноз подтверждается микроскопическим исследованием фекальных образцов (свежих или правильно сохраненных) для выявления трофозоитов или кист, мазков аспиратов или соскобов, полученных при проктоскопии, а также аспиратов абсцессов или других образцов тканей. Доступен также анализ крови, но его рекомендуется проводить только при подозрении врача на распространение инфекции за пределы кишечника в другие органы, например, в печень. Однако этот анализ крови может быть неинформативным для диагностики текущего заболевания, поскольку он может быть положительным даже при перенесенном в прошлом амебиазе, даже если в момент исследования пациент не инфицирован. Для диагностики также доступны методы выявления антигенов в кале и ПЦР, которые обладают большей чувствительностью и специфичностью, чем микроскопия. Далее представлены другие варианты лечения.

Кишечная инфекция

Обычно используются производные нитроимидазола (такие как метронидазол), так как они обладают высокой эффективностью в отношении трофозоитов амебы. Поскольку они оказывают незначительное воздействие на кисты амеб, после этого лечения обычно назначают препарат (например, паромомицин или дилоксанид фуроат), который действует на организм в просвете кишечника.

Люди без симптомов

Для людей без симптомов (также известных как бессимптомные носители) в неэндемичных районах следует проводить лечение паромомицином; другие варианты лечения включают дилоксанид фуроат и йодохинол. Возникали проблемы при использовании йодохинола и йодохлоргидроксихина, поэтому их применение не рекомендуется. Дилоксанид фуроат также может быть использован пациентами с умеренными симптомами, выделяющими только цисты. Род и вид – Entamoeba histolytica. Этиологический агент: амебиаз; амебная дизентерия; внекишечный амебиаз, обычно амебный абсцесс печени ("анчоусный соус"); амебный кожный поражение; амебный абсцесс легких ("мокрота цвета печени"). Инфекционная стадия – тетрануклеарная циста (имеющая 2–4 ядра). Окончательный хозяин – человек. Путь проникновения – рот. Способ передачи – употребление зрелых цист с загрязненной пищей или водой. Место обитания – толстая кишка и слепая кишка. Патогенная стадия – трофозоит. Локомоторный аппарат – псевдоподии ("ложные ножки"). Подвижность – активная, прогрессивная и направленная. Ядро – внешний вид "кольцо и точка": периферический хроматин и центральная кариосома. Способ размножения – бинарное деление. Патогенез – литический некроз (выглядит как "колбообразные" полости в срезах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)). Тип образования цист – защитный и репродуктивный. Лабораторная диагностика – наиболее распространенным является прямое микроскопическое исследование фекалий (ПМФ) с окрашиванием (но не позволяет идентифицировать вид); иммуноферментный анализ (ИФА); непрямая гемагглютинация (НГА); определение антигена – моноклональные антитела; ПЦР для идентификации вида. Иногда эффективным для обнаружения цист является только использование фиксатора (формалина). Культивирование: из образцов фекалий – среда Робинсона, среда Джонса. Лечение – метронидазол для инвазивных трофозоитов ПЛЮС луменный амебицид для тех, кто все еще находится в кишечнике. Паромомицин (Humatin) является препаратом выбора для лечения просвета кишечника, поскольку дилоксанид фуроат (Furamide) не доступен в продаже в Соединенных Штатах или Канаде (доступен только в Центрах по контролю и профилактике заболеваний). Прямое сравнение эффективности показало, что паромомицин имеет более высокую частоту излечения. Паромомицин (Humatin) следует использовать с осторожностью у пациентов с колитом, поскольку он обладает нефротоксичностью и ототоксичностью. Всасывание через поврежденную стенку кишечника может привести к необратимой потере слуха и повреждению почек. Рекомендуемая доза: метронидазол 750 мг три раза в день внутрь в течение 5–10 дней, затем паромомицин 30 мг/кг/день внутрь в 3 равных дозах в течение 5–10 дней или дилоксанид фуроат 500 мг 3 раза в день внутрь в течение 10 дней для эрадикации люменальных амеб и предотвращения рецидива. Стадия трофозоита – патогномоничная/диагностическая особенность: поглощенные эритроциты; характерное ядро. Стадия цисты – хроматоидные тельца, тела в форме "сигар" (состоящие из кристаллических рибосом). Количество ядер – 1 на ранних стадиях, 4 при созревании. Патогномоничная/диагностическая особенность – ядро "кольцо и точка" и хроматоидные тельца.

For people without symptoms (otherwise known as asymptomatic carriers), non endemic areas should be treated by paromomycin; other treatments include diloxanide furoate, and iodoquinol. There have been problems with the use of iodoquinol and iodochlorhydroxyquin, so their use is not recommended. Diloxanide furoate can also be used by mildly symptomatic persons who are just passing cysts. Genus and species Entamoeba histolytica Etiologic agent of: Amoebiasis; amoebic dysentery; extraintestinal amoebiasis, usually amoebic liver abscess; "anchovy sauce"); amoeba cutis; amoebic lung abscess ("liver colored sputum") Infective stage Tetranucleated cyst (having 2–4 nuclei) Definitive host Human Portal of entry Mouth Mode of transmission Ingestion of mature cyst through contaminated food or water Habitat Colon and cecum Pathogenic stage Trophozoite Locomotive apparatus Pseudopodia ("false foot”") Motility Active, progressive and directional Nucleus 'Ring and dot' appearance: peripheral chromatin and central karyosome Mode of reproduction Binary fission Pathogenesis Lytic necrosis (it looks like “flask shaped” holes in Gastrointestinal tract sections (GIT) Type of encystment Protective and Reproductive Lab diagnosis Most common is direct fecal smear (DFS) and staining (but does not allow identification to species level); enzyme immunoassay (EIA); indirect hemagglutination (IHA); Antigen detection – monoclonal antibody; PCR for species identification. Sometimes only the use of a fixative (formalin) is effective in detecting cysts. Culture: From faecal samples – Robinson's medium, Jones' medium Treatment Metronidazole for the invasive trophozoites PLUS a lumenal amoebicide for those still in the intestine. Paromomycin (Humatin) is the luminal drug of choice, since Diloxanide furoate (Furamide) is not commercially available in the United States or Canada (being available only from the Centers for Disease Control and Prevention). A direct comparison of efficacy showed that Paromomycin had a higher cure rate. Paromomycin (Humatin) should be used with caution in patients with colitis, as it is both nephrotoxic and ototoxic. Absorption through the damaged wall of the intestinal tract can result in permanent hearing loss and kidney damage. Recommended dosage: metronidazole 750 mg three times a day orally, for 5 to 10 days followed by paromomycin 30 mg/kg/day orally in 3 equal doses for 5 to 10 days or Diloxanide furoate 500 mg 3 times a day orally for 10 days, to eradicate lumenal amoebae and prevent relapse. Trophozoite stage Pathognomonic/diagnostic feature Ingested RBC; distinctive nucleus Cyst Stage Chromatoidal body 'Cigar' shaped bodies (made up of crystalline ribosomes) Number of nuclei 1 in early stages, 4 when mature Pathognomonic/diagnostic feature 'Ring and dot' nucleus and chromatoid bodies

Мейоз

У половозрелых эукариот гомологическая рекомбинация (ГР) обычно протекает во время мейоза. Для эффективной мейотической ГР необходима мейоз-специфическая рекомбиназа Dmc1, и Dmc1 экспрессируется в E. histolytica. Очищенный Dmc1 из E. histolytica формирует пресинаптические филаменты и катализирует АТФ-зависимое гомологичное спаривание ДНК и обмен ДНК-нитей на протяжении как минимум нескольких тысяч пар оснований. ГР усиливается в стрессовых условиях роста (депривация сыворотки) одновременно с повышением экспрессии генов, связанных с ГР. Кроме того, УФ-излучение вызывает повреждение ДНК в трофозоитах E. histolytica и активирует путь рекомбинационного восстановления ДНК. В частности, экспрессия белка Rad51 (рекомбиназы) увеличивается примерно в 15 раз под воздействием УФ-излучения.