第八章孢子虫

-1-第八章孢子虫孢子虫属顶复门(PhylumApicomplex)的孢子虫纲（ClassSporozoa），均营寄生生活。生活史较复杂，具有无性的裂体增殖和有性的配子生殖两种生殖方式。这两种生殖方式可以在一个宿主或分别在两个不同宿主体内完成。危害人体较严重的有疟原虫（Plasmodium）、弓形虫(Toxoplasmagondii）、隐孢子虫（Cryptosporidium）和卡氏肺孢子虫（Pneumocysiscarinii）；还有少数肉孢子虫（Sarcocystis）和等孢球虫（Isospora）寄生人体的报道。第一节疟原虫疟原虫是人体疟疾（malaria）的病原体，属于真球虫目（Eucoccidiida）疟原虫科（Plasmodidae）。疟原虫特异性地分别寄生于两栖类、爬行类、鸟类、哺乳动物和人类。寄生于人类的疟原虫有4种，即间日疟原虫[Plasmodiumvivax（GrassiandFelletti,1890）Labbe,1899]、恶性疟原虫[Plasmodiumfalciparum（Welch,1897）Schaudinn,1902]、三日疟原虫[Plasmodiummalariae（Laveran,1881）GrassiandFelletti,1890]和卵形疟原虫[PlasmodiumovaleStephens,1922]，分别引起间日疟、恶性疟、三日疟和卵形疟。间日疟原虫、卵形疟原虫和恶性疟原虫均专性寄生于人体,三日疟原虫可感染人及非洲猿类。此外，巴西疟原虫可能是引起拉丁美洲的多种猴三日疟虫种的起源。另外几种猴疟原虫也可偶尔感染人体，但非常罕见。例如作为动物源寄生虫病的诺氏疟原虫（Plasmodiumknowlesi）和吼猴疟原虫（Plasmodiumsimium）、食蟹猴疟原虫-2-(Plasmodiumcynomolgi)、许氏疟原虫（Plasmodiumschwetzi）、猪尾猴疟原虫（Plasmodiuminui）及其肖氏种(Plasmodiumshortti）。在我国主要是间日疟原虫和恶性疟原虫，三日疟原虫少见，卵形疟原虫罕见，近年偶见国外输入的病例。疟疾是一类很古老的疾病。远在公元前1401～1122年间在我国殷墟甲骨文中已有“疟”的字体。周代时期的《周礼》，秦汉时代的《黄帝内经》和《金匮要略》，隋代的《诸病源候论》，唐代的《千金方》和《外台秘要》，明代的《痎疟论》和《瘴疟指南》等书对于疟疾的症状、流行和治疗分别进行了阐述。古时以为疟疾是由恶浊之气所引起，此点中外不谋而合。真正引起疟疾的病原体-疟原虫直到1880年由法国学者Laveran在恶性疟病人血液中发现。是医学史上重要的里程碑。因此，他获得诺贝尔奖金。CharlesLouisAlphonseLaveran（1845~1922）曾任驻阿尔及利亚的法军军医，后在巴黎ValdeGrace医院任军事卫生学教授，1896年退役，在巴黎的巴斯德研究院继续从事他的研究。1880年11月6日，在他任阿尔及利亚君士坦丁陆军医院少校军医时，检查一名重症间歇热病青年士兵的血涂片，他用显微镜观察到红细胞边缘有含色素颗粒、呈圆形或新月形的小体；并有一些活动的丝状体干扰其它细胞。他立刻想到这些丝状体和圆形小体可能即是疾病的病原体。他是用放大约400倍的干镜头显微镜，所看到的是在盖玻片下未染色的新鲜血液内的虫体。Marchiafava与Celli在1882~1884年间以及Golgi在1885-1886年间也相继分别在他们自己的病人血液中查见疟原虫，并进一步观察了疟原虫在红细胞内发育过程（即裂体增殖）中的各个时期以及疟原虫内的疟色素（malariapigment）。Golgi则进一步观察到三日疟原虫与间日疟原虫在形态上的区别。1884年，Gerhardt经注射疟疾病人的血液而使健康人获得感染，并在受血者体内查到这种寄生虫。1892年，Marchiafava和Bignami发现恶性疟原虫。1922年，Stephens鉴定和描述了卵形疟原虫。疟疾的传播媒介，直至1897年，在印度工作的英国军医Ross最终阐明了疟原虫在按蚊体内的生活周期及通过叮咬进行传播，从而解决了这一基础的科学问题。并因而获诺贝尔奖。RonaldRoss（1857～1932）于1892年起在印度的英国军队中担任军医，1899年离开印度后任利物浦热带医学院热带医学教授。后在伦敦创建ROOS研究院，任热带医学顾问，1902年获诺贝尔奖金。1894年，Ross作为一名年轻的军官，受到Manson的鼓励在印度研究疟原虫的传播方式。他克服了许多技术和行政上的困难，终于在1897年8月在吸过有“新月体”的病人血的按蚊体内观察到卵囊。并于1898年在加尔各答用致倦库蚊传播鸟疟残疟原虫（P.relictum）成功，在几个月内连续观察到蚊虫体内疟原虫的所有发育期。但是，当时却还不能解释：为什么被携带有疟原虫子孢子的按蚊叮咬后必须经过一定时期后才能在血液中查见疟原虫？为何由输入含有疟原虫血液所引起的疟疾远较由按蚊叮咬所引起的疟疾易于根治？一直到二十世纪中叶分别在鸟（Raffaele等，1934）和猴（Shortt，Garnham等，1948）发现在疟原虫的生活史中除蚊体内孢子增殖与另一宿主的红细胞内裂体增殖之外，还有组织细胞内裂体增殖的一个时期，也就是红细胞外期。之后，恶性疟原虫、间日疟原虫（Shortt等，1949，1951）、卵形疟原虫（Garnham，Bray等1954）和三日疟原虫（Bray，1960）在肝细胞内的发育，也相继被证实。1977年，Lysenko等发现间日疟原虫子孢子进入肝细胞后发育速度不同，提出子孢子休眠学说；Krofoski等（1980，1982，1986）的研究，也证实了在受累猴疟原虫和间日疟原虫的灵长类动物肝细胞内存在休眠子。-3-经过一个世纪的研究，人体疟原虫生活史始获得基本阐明。【形态】在红细胞内发现疟原虫是确诊疟疾和鉴别虫种的依据，困此必须熟悉红细胞内原虫形态。疟原虫的基本构造为核、胞质和胞膜，环状体以后各期尚有消化分解血红蛋白后的终产物—疟色素。用瑞氏或姬氏染液染色后，核呈紫红色，胞质为天蓝至深蓝色，疟色素呈棕黄色、棕褐色或黑褐色。四种人体疟原虫的基本构造相同，但各期的形态又各有特征，可资鉴别。除了疟原虫本身的形态特征不同之外，被寄生的红细胞在形态上也可发生变化。被寄生红细胞的形态有无变化以及变化的特点，对鉴别疟原虫种类很有帮助。如间日疟原虫和卵形疟原虫寄生的红细胞可以变大，变形，颜色变浅，常有明显的红色薛氏点（Schüffner’sdots）；被恶性疟原虫寄生的红细胞有粗大的紫褐色茂氏点（Maurer’sdots）；被三日疟原虫寄生的红细胞可有齐氏点（Ziemann’sdots）。1．疟原虫在红细胞内的发育各期形态疟原虫在红细胞内生长、发育、繁殖，形态变化很大。一般分为三个主要发育期。（1）滋养体（trophozoite）：为疟原虫在红细胞内最早出现的摄食和生长的阶段。按发育先后，滋养体有早期与晚期之分。早期滋养体胞核小，胞质少，中间有空泡，虫体多呈环状，故又称之为环状体（ringform）。以后虫体长大，胞核亦增大，胞质增多，有时伸出伪足，胞质中开始出现疟色素（malarialpigment）。被间日疟原虫和三日疟原虫寄生的红细胞体积胀大，颜色变浅，开始出现薛氏小点。此时称为晚期滋养体，亦称大滋养体。（2）裂殖体（schizont）：晚期滋养体发育成熟，核开始分裂后即称为裂殖体。核经反复分裂，最后胞质随之分裂，每一个核被部分胞-4-质包裹，成为裂殖子（merozoite），早期的裂殖体称为未成熟裂殖体，晚期含有裂殖子而且疟色素已经集中成团的裂殖体称为成熟裂殖体。（3）配子体（gametocyte）：疟原虫经过数次裂体增殖后，部分裂殖子侵入红细胞中发育长大，核增大而不再分裂，胞质增多而无伪足，最后发育成为圆形、卵圆形或新月形的个体，称为配子体。配子体有雌雄（或大小）之分：虫体较大，胞质致密，疟色素多而粗大，核致密而偏于虫体一侧（P.v、P.m、P.o）或居中(P.f)为雌（大）配子体；虫体较小，胞质稀薄，疟色素少而细小，核疏松而位于虫体中央者为雄（小）配子体。2．薄血膜中4种疟原虫的形态比较见表8-1表8-1薄血膜中4种疟原虫的形态比较3．超微结构（1）裂殖子：(如图12-1所示)红内期裂殖子呈卵圆形，有表膜复合膜（pellicularcomplex）包绕。大小随虫种略有不同，平均长1．5μm，平均直径1μm。表膜（pellicle）由一质膜和两层紧贴的内膜组成。质膜厚约7.5nm，内膜厚约15nm，并有膜孔。紧靠内膜的下面是一排起于顶端极环（polarring）并向后部放散的表膜下微管（subpellicularmicrotubule）。内膜和表膜下微管可能起细胞骨架作用，使裂殖子有硬度。游离的裂殖子的外膜有一厚约20nm表被（surfacecoat）复盖。此表被是电子致密、坚实的纤丝，在性质上似是蛋白质，可能在疟原虫对宿主免疫反应的应答中起作用。在裂殖子侧面表膜有一胞口（cytostome），红内期各期原虫通过胞口摄取宿主细胞浆。裂殖子顶端是一截头的圆锥形突起称为顶突（apical-5-prominence），有三个极坏。在此区可见两个电子致密的棒状体（rhoptry）和数个微线体（micronemes）。棒状体和微线体可能在裂殖子侵入宿主细胞时起作用。裂殖子后部可见一线粒体。内质网很少，但胞浆内有丰富的核糖体。高尔基氏复合体不明显。裂殖子的核大而圆，位于虫体后半部，沿核膜可见核孔，未见有核仁。（2）红细胞膜的变化：在被疟原虫感染的红细胞膜上出现结节（knob）、疣突（knobprotrusion）或凹窝-小泡复合体（caveola-vesiclecomplex）相当于光镜下见到的间日疟原虫的薛氏点；或恶性疟原虫的茂氏点。图8-2疟原虫感染红细胞表面结节【生活史】寄生人体的疟原虫生活史基本相同，需要人和按蚊二个宿主。在人体内先后寄生于肝细胞和红细胞内，进行裂体增殖（schizogony）。在红细胞内，除进行裂体增殖外，尚可形成配子体，开始有性生殖的初期发育。在蚊体内，完成配子生殖（gametogony），继以孢子增殖（sporogony）。1．在人体内的发育分肝细胞内的发育和红细胞内的发育二个阶段：（1）红细胞外期（exo-erythrocyticcycle，简称红外期）：当唾腺中带有成熟子孢子（sporozoite）的雌性按蚊刺吸人血时，子孢子随唾液进入人体，约经30分钟随血流侵入肝细胞，摄取肝细胞内营养图8-1疟原虫裂殖子-6-进行发育并裂体增殖，形成红外期裂殖体。成熟的红外期裂殖体内含数以万计的裂殖子。肝细胞胀破，裂殖子释出，一部分裂殖子被巨噬细胞吞噬，其余部分侵入红细胞，开始红细胞内期的发育。间日疟原虫完成红外期的时间约8天，恶性疟原虫约6天，三日疟原虫为11~12天，卵形疟原虫为9天。目前认为间日疟原虫和卵形疟原虫的子孢子具有遗传学上不同的两种类型，即速发型子孢子（tachysporozoites，TS）和迟发型子孢子（bradysporozoites，BS）。当子孢子进入肝细胞后，速发型子孢子继续发育完成红外期的裂体增殖；而迟发型子孢子视虫株的不同，经过一段或长或短（数月至年余）的休眠期后，才完成红外期的裂体增殖。经休眠期的子孢子被称之为休眠子（hypnozoite）。恶性疟原虫和三日疟原虫无休眠子。（2）红细胞内期（erythrocyticcycle，简称红内期）：红外期的裂殖子从肝细胞释放出来，进入血流后很快侵入红细胞。裂殖子侵入红细胞的过程包括以下步骤：（1）裂殖子通过特异部位识别和附着于红细胞膜表面受体；（2）红细胞膜在环绕裂殖子处凹入形成纳虫空泡；（3）裂殖子入侵完成后纳虫空泡密封。在入侵过程中裂殖子的细胞表被脱落于红细胞中。侵入的裂殖子先形成环状体，摄取营养，生长发育，分裂增殖，经大滋养体、未成熟裂殖体，最后形成含有一定数量裂殖子的成