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原虫

1 拼音

yuán chóng

2 英文参考

tozoon(protozoa)

原虫为单细胞真核动物,属于原生动物亚界( Subkingdom Protozoa),迄今已发现约65000余种,其中大部分营自由生活,分布在海洋、土壤、水体或腐败物内。医学原虫约40余种,寄生人体管腔、体液组织或细胞内,一些虫种为共栖( commensals)性的,而另一些是致病性的。寄生原虫感染的结果依赖于虫种的毒力宿主的抵抗力,从无症状到威胁生命

由于缺乏有效的疫苗和可靠的药物以及传播媒介控制的困难,寄生原虫感染仍然是世界性的公共卫生问题。

3 原虫的形态

原虫的结构与单个动物细胞一样,由胞膜、胞质和胞核组成。

3.1 胞膜

包裹虫体,也称表膜( pellicle)或质膜( plasma membrane),电镜下可见为一层或一层以上的单位膜结构,其外层由蛋白质和脂质双分子层与多糖分子结合形成细胞被( cell coat)或糖萼( glycocalyx),内层由紧贴的微管微丝支撑,使虫体保持一定的形状。原虫表膜是其与宿主和外环境直接接触的界面并具有配体、受体、酶类和抗原等成分,参与原虫营养排泄、运动、侵袭,以及逃避宿主免疫效应生物学功能,对保持虫体的自身稳定和参与宿主的相互作用具有重要的意义。

3.2 胞质

主要由基质细胞器和内含物组成。基质均匀透明,含有肌动蛋白组成的微丝和管蛋白组成的微管,用以支持原虫的形态并与运动有关。大多数原虫有内、外质之分。外质透明,呈凝胶状 ,具有运动、摄食、营养、排泄和保护等功能;内质为溶胶状,含各种细胞器和内含物,也是细胞核所在处,为细胞代谢和营养存储的主要场所。

原虫细胞器的类型多样,有膜质细胞器,如线粒体、高尔基复合体、溶酶体和动基体(kinetoplast)等,主要参与能量合成代谢,动基体是一种特殊类型的线粒体;运动细胞器,如伪足(pseudopodium)、鞭毛(flagellum)、波动膜(undulating membrane)和纤毛(cilia)等,与原虫的运动有关,也是原虫分类的重要标志;营养细胞器:有些原虫有胞口( cytosome)、胞咽(cytopharynx)和胞肛等帮助摄食、排废;有些原虫,如纤毛虫有伸缩泡(contractile vacuole),具有调节虫体内渗透压的功能。

原虫胞质内有时可见多种内含物,如食物泡、糖原和拟染色体(营养储存小体)以及虫体代谢产物(如疟色素)等。特殊的内含物也可作为虫种的鉴别标志。

3.3 胞核

核膜、核质、核仁染色质组成。核膜为两层单位膜,具微孔沟通核内外。核仁富含RNA,染色质含蛋白质、DNA 和少量RNA。寄生的原虫多数为泡状核( vesicular nucleus),染色质少而呈颗粒状,分布于核质或核膜内缘,只含1个核仁。少数纤毛虫为实质核 (compact nucleus),核大而不规则,染色质丰富,常具1个以上核仁。

4 原虫的生活史

医学原虫的生活史包括原虫生长发育和繁殖等不同发育阶段以及虫体从一个宿主传播到另一个宿主的全过程。

原虫的生活史一般都含有结构和活力都不同的几个阶段或期( stage )。滋养体( trophozoite)是大多数原虫的活动、摄食和增殖阶段。在寄生的原虫中该阶段通常与致病作用有关。在血鞭毛虫中,无鞭毛体( amastigote )、前鞭毛体( promastigote )、上鞭毛体( epimastigote )和锥鞭毛体( trypomastigote )以及刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)的速殖子( tachyzoite )和缓殖子( bradyzoite )都归属滋养体阶段。在顶复门原虫中,还有裂殖子( merozoite )、配子体( gametocytes )、配子( gametes )和卵囊( oocysts )等生活史阶段。某些原虫的生活史中具有包囊阶段。包囊不能运动和摄食。在包囊阶段可有或没有核的分裂。随宿主粪便排出的包囊有较厚的壁,因而能在外界环境中存活较长时间。在组织中形成的包囊依赖肉食者传播。

根据医学原虫的传播方式,可将其生活史分为以下三种类型。

1.简单型

此类原虫生活史简单,借直接接触或传播媒介的机械携带而传播。有的原虫整个生活史中只有一个发育阶段,即滋养体,一般以直接接触的方式传播,如阴道毛滴虫;有的原虫生活史中有滋养体和包囊两个阶段。前者具运动和摄食功能,为原虫的生长、发育和繁殖阶段,后者则处于静止状态,为原虫的感染阶段,一般通过饮水或食物进行传播,如溶组织内阿米巴蓝氏贾第鞭毛虫

2.循环传播型

该型原虫生活史较复杂,完成生活史需要一种以上的脊椎动物宿主分别进行有性和无性生殖,其中之一为终宿主,其他的为中间宿主,但不需要无脊椎动物宿主。如刚地弓形虫以猫为终末宿主,以人、鼠或猪等为中间宿主。

3.昆虫传播型

此类原虫完成生活史需经在吸血昆虫体内进行有性或无性繁殖,再通过叮咬传播给人或其他动物,如利什曼原虫和疟原虫

5 原虫的生理

医学原虫的生理过程包括运动、生殖、营养和代谢。

5.1 运动

原虫的运动主要由运动细胞器完成。运动方式主要取决于其所具有的运动细胞器的类型,包括伪足运动、鞭毛运动纤毛运动。没有运动细胞器的原虫则以扭动或滑行的方式进行运动。

5.2 生殖

原虫的主要生殖方式有无性生殖和有性生殖两种。

(1)无性生殖( asexual reproduction ):

包括二分裂,多分裂和出芽生殖。二分裂是细胞核先分裂为二,然后胞质分裂,最后形成两个独立的虫体。鞭毛虫以纵向分裂为二,而纤毛虫以横向分裂为二。多分裂是细胞核首先进行多次分裂,达到一定数量后,细胞质再分裂,使一个虫体一次增殖为多个子代。如疟原虫红细胞内期和红细胞外期的裂体增殖( schizogony )。出芽生殖是母体先经过不均等的细胞分裂,产生一个或多个芽体,再分化发育成新的个体。出芽生殖可分为“内出芽”(endogenous budding )和“外出芽”(exogenous budding )两种方式,如疟原虫在蚊体内的成孢子细胞(sporoblast)是以外出芽法进行增殖,即先从成孢子细胞表面长出子孢子芽(sporozoite buds),逐渐发育为子孢子(sporozoite),然后脱离母体;而弓形虫滋养体则以内出芽法进行增殖,即两个子细胞先在母细胞内形成新个体,然后随母细胞破裂,释放更小的子代并发育为新的滋养体。

(2) 有性生殖( sexual reproduction )

原虫的有性生殖包括结合生殖(conjugation)和配子生殖( gametogony )。结合生殖是较低级的有性生殖方式,仅见于纤毛虫纲,两个虫体在胞口处互相连接,结合处胞膜消失,经过各自体内的核分裂并互相交换后,两者又分离,继续进行二分裂形成新个体。配子生殖是原虫在发育过程中先分化出有雌雄性别的配子,雌雄配子受精后形成合子( zygote ),然后形成卵囊(oocyst ),传染性的子孢子( sporozoites )在卵囊内形成。如疟原虫在蚊体内的配子生殖。

有些原虫的生活史具有世代交替现象,即无性生殖和有性生殖两种方式交替进行,如疟原虫在人体内行无性生殖,而在蚊体内行有性生殖。

3.营养与代谢

寄生原虫生活在富有营养的宿主内环境,一般可通过表膜的渗透和扩散吸收小分子养料。大分子物质则经胞饮(pinocytosis)通过摄取液体食物,如阿米巴以伪足获取营养的方式;多数原虫具有胞口( cytosome )或微胞口( micropore )摄取食物,以吞噬(phagocytosis)方式摄取固体食物,如疟原虫和纤毛虫的滋养体。被摄入的食物先通过胞膜内陷,形成食物泡,在胞质中食物泡与溶酶体结合,然后再经各种水解酶的作用将养料消化分解和吸收。

原虫一般是利用葡萄糖获取能量。无氧糖代谢是原虫能量代谢的主要途径。大多数原虫营兼性厌氧代谢,尤其肠内寄生原虫;血液内寄生原虫可利用适量氧而行有氧代谢。原虫所需蛋白质、氨基酸主要从宿主摄取。原虫可利用各种酶类将其摄入体内的蛋白质分解为游离的氨基酸。原虫的多种生物合成途径中需要辅助因子,如四氢叶酸(THFA)和对氨基苯甲酸(PABA)等。

6 原虫的致病作用

寄生原虫的致病作用与虫种、株系、寄生部位及宿主的抵抗力有关。

6.1 宿主抵抗力

宿主本身对原虫所具有的抵抗力,主要涉及三个方面,即非特异因素、细胞免疫和体液免疫。

与对寄生原虫抵抗力有关的非特异性因素包括红细胞对疟原虫入侵或生长的限制,例如带有镰状细胞血红蛋白异合子或纯合子的个体对恶性疟有抵抗作用。同样,缺乏Duffy因子的红细胞对间日疟原虫不敏感流行病学的证据提示另一些遗传性的红细胞异常,如地中海贫血葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺陷患者对疟原虫具有先天性抵抗力。此外,发热、宿主性别等非特异性因素也可能影响宿主对各种原虫的抵抗力。虽然非特异因素在宿主抵抗力中发挥重要作用,但是,通常它们与宿主的免疫系统联合起作用。

不同的原虫感染可诱导不同的体液和/或细胞免疫应答。在疟疾锥虫感染中,抗体显然在免疫中起关键的作用。对疟原虫、利什曼原虫和弓形虫等原虫抵抗力可能与特异的体液和/或细胞免疫机制有关。因此,原虫侵入宿主后必须战胜机体的防御功能,增殖到相当数量后才表现出明显的损害或临床症状,如疟原虫在红细胞内进行裂体增殖,当虫体增殖到一定数量时导致红细胞的周期性破裂,产生临床症状。

有些原虫感染免疫功能正常宿主并不表现临床症状,暂时处于隐性感染状态。但当机体抵抗力下降或免疫功能不全时,如艾滋病患者、长期接受免疫抑制剂治疗或晚期肿瘤病人,这些原虫的繁殖能力和致病力增强,患者出现明显的临床症状和体征,甚至危及生命。这类原虫称为机会性致病原虫(opportunistic protozoa)。常见的机会性致病原虫有卡氏肺孢子虫、弓形虫和隐孢子虫

6.2 原虫致病机

宿主感染原虫后所产生的免疫应答,一方面表现为对再感染的抵抗力,另一方面可诱导宿主产生有害的超敏反应(hypersensitivity),引起组织损伤和免疫病理变化。此外,虫体产生的毒性产物和/或机械损伤也可能是其致病机制之一(见表8-1)。

表1  原虫的主要致病机制

致病机制

寄生虫的毒性产物

  高分子

  低分子量

 

所有原虫

非洲锥虫

速发型超敏反应

疟原虫

非洲锥虫

迟发型超敏反应

利什曼原虫

阿米巴

弓形虫

自身免疫

美洲锥虫

免疫抑制

疟原虫

非洲锥虫

机械性损伤

疟原虫

7 原虫的分类

原虫在生物学分类上属于原生生物界(Kingdom Protista),原生动物亚界 ( Subkingdom Protozoa)下的6个门,其中三个门,即肉足鞭毛门( Phylum Sarcomastigophora )、顶复门( Phylum Apicomplexa )和纤毛门( Phylum Ciliophora ),包含了引起人体疾病的重要虫种。常见的医学原虫及其生物学分类见表8-2。

随着科学技术的发展,染色体核型核酸序列构成、同功酶谱型或血清学谱型等分析技术已广泛应用于医学原虫的分类研究,从分子水平重新认识,达到种群乃至株系的判定。虽然分子分类学的研究已取得长足的进展,但目前形态学分类仍然是原虫种类鉴定最实用的技术。

表2 常见医学原虫及其分类

主要寄生部位

 

科(Family

目(Order

纲(Class

单核吞噬系统

杜氏利什曼原虫

Leishmania donovani

热带利什曼原虫

Leishmania tropica

巴西利什曼原虫

Leishmania braziliensis

锥虫科

Trypanosomatidae

动基体目

Kinetoplastida

动鞭纲

Zoomastigophora

血液

布氏冈比亚锥虫

Trypanosoma brucei gambiense

布氏罗得西亚锥虫

T.brucei rhodesiense

泌尿生殖道

阴道毛滴虫

Trichomonas vaginalis

毛滴虫科

Trichomonadidae

毛滴虫目

Trichomonadida

口腔

口腔毛滴虫

Trichomonas tenax

人毛滴虫

Trichomonas hominis

脆弱双核阿米巴

Dientamoeba fragilis

蓝氏贾第鞭毛虫

Giardia lamblia

六鞭毛科

Hexamitidae

双滴虫目

Diplomonadida

叶足纲

Lobosea

溶组织内阿米巴

Entamoeba histolytica

哈门氏内阿米巴

Entamoeba hartmanni

结肠内阿米巴

Entamoeba coli

布氏噬碘阿米巴

Iodamoeba butschlii

微小内蜒阿米巴

Endolimax nana

内阿米巴科

Entamoebidae

阿米巴目

Amoebida

口腔

齿龈内阿米巴

Entamoeba gingivalis

脑(等)

卡氏棘阿米巴

Acanthamoeba castellanii

棘阿米巴科

Acanthamoebidae

福氏耐格里阿米巴

Naegleria fowleri

双鞭阿米巴科

Dimastiamoebidiae

裂核目

Schizopyrenida

红细胞

间日疟原虫

Plasmodium vivax

三日疟原虫

Plasmodium malariae

恶性疟原虫

Plasmodium falciparum

卵形疟原虫

Plasmodium ovale

疟原虫科

Plasmodidae

真球虫目

Eucoccidiida

孢子纲

Sporozoea

肺泡

卡氏肺孢子虫

Pneumocystis carinii

未定

 

有核细胞

刚地弓形虫

Toxoplasma gondii

弓形虫科

Toxoploasmatidae

真球虫目

Eucoccidiida

组织

肉孢子虫

Sarcocystis hominis

肉孢子虫科

Sarcocystidae

小肠粘膜上皮细胞

贝氏等孢子虫

Isospora belli

爱美虫科

Eimeriidae

微小隐孢子虫

Cryptosporidium parvum

隐孢子虫科

Cryptosporidae

结肠

结肠小袋纤毛虫

Balantidium coli

小袋科

Balantidiidae

毛口目

Trichostomatida

动基裂纲

Kinetofragminophorea

 

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