Toxoplazmóza - Príčiny a patogenéza

Príčiny toxoplazmózy

Pôvodcom toxoplazmózy je Toxoplasma gondii (podkráľa Protozoa, typ Apicomplecxa, rad Coccidia, podrad Eimeriina, čeľaď Eimeriidae).

V tele ľudí a zvierat prechádza T. gondii niekoľkými vývojovými štádiami: trofozoit (endozoit, tachyzoit), cysty (cystozoit, bradyzoit) a oocysty. Trofozoity majú veľkosť 4-7x2-4 µm a tvarom pripomínajú polmesiac. Cysty sú pokryté hustou membránou, dosahujú veľkosť až 100 µm. Oocysty majú oválny tvar s priemerom 10-12 µm.

Podľa údajov genotypizácie sa rozlišujú tri skupiny kmeňov toxoplazmy. Zástupcovia prvej skupiny spôsobujú vrodenú toxoplazmózu u zvierat. Kmene druhej a tretej skupiny toxoplazmy sa detegujú u ľudí a zástupcovia poslednej skupiny sa častejšie vyskytujú u pacientov s HIV infekciou. Bola stanovená antigénová štruktúra rôznych štádií vývoja toxoplazmy a zistilo sa, že trofozoity a cysty majú pre každý z nich spoločné aj špecifické antigény.

T. gondii je obligátny intracelulárny parazit, ktorý preniká do črevných epitelových buniek a rozmnožuje sa v nich endodyogenézou. Následne trofozoity (tachyzoity) vstupujú krvným a lymfatickým tokom do iných orgánov a tkanív (lymfatických uzlín, pečene, pľúc atď.), kde aktívne prenikajú do buniek. V postihnutých bunkách sa objavujú zhluky endozoitov jednej generácie, obklopené membránou parazitofornej vakuoly (tzv. pseudocysty). V dôsledku imunitnej odpovede hostiteľa parazity z krvi miznú a v infikovaných cieľových bunkách sa tvoria cysty pokryté hustou membránou. V chronických prípadoch ochorenia zostávajú T. gondii vo forme intracelulárnych cýst životaschopné na neurčito. Cysty sú lokalizované najmä v mozgu, srdcových a kostrových svaloch, maternici a očiach.

Hlavnými hostiteľmi T. gondii sú zástupcovia čeľade Felidae (mačky) a môžu byť zároveň aj medzihostiteľmi, pretože v ich telách sa toxoplazmy dokážu presúvať z čriev do buniek rôznych orgánov. Prostredníctvom merogónie sa parazit rozmnožuje v epitelových bunkách čreva, v dôsledku čoho vznikajú merozoity. Z niektorých z nich vznikajú samčie a samičie reprodukčné bunky - gamonty. Po opustení enterocytov sa samčie gamonty opakovane delia a tvoria mikrogaméty („spermie“); zo samičích gamontov sa tvoria makrogaméty („vajíčka“). Po oplodnení sa vytvorí nezrelá oocysta, ktorá sa vylučuje do prostredia stolicou. Za priaznivých podmienok trvá dozrievanie oocýst (sporogónia) od 2 dní do 3 týždňov. Zrelé cysty sú odolné voči nepriaznivým faktorom prostredia a môžu zostať životaschopné až rok alebo dlhšie.

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

Patogenéza toxoplazmózy

Z miesta zavedenia (najčastejšie - duté tráviace orgány) sa toxoplazmy s prúdom lymfy dostávajú do regionálnych lymfatických uzlín, kde sa množia a spôsobujú rozvoj lymfadenitídy. Potom sa parazity vo veľkom množstve dostávajú do krvného obehu a sú roznášané po celom tele, v dôsledku čoho dochádza k léziám v nervovom systéme, pečeni, slezine, lymfatických uzlinách, kostrovom svalstve, myokarde a očiach. V dôsledku rozmnožovania trofozoitov sú infikované bunky zničené. Okolo ložísk nekrózy a akumulácie toxoplazmy sa tvoria špecifické granulómy. Pri normálnej imunitnej odpovedi tela trofozoity miznú z tkanív a začína sa proces tvorby cýst (zápalová reakcia okolo nich je slabá). Toxoplazmóza prechádza z akútnej fázy do chronickej a ešte častejšie do chronického nosičstva so zachovaním cýst v tkanivách orgánov. Za nepriaznivých podmienok pre organizmus (akútne ochorenia a stresové situácie, ktoré majú imunosupresívny účinok) sa membrány cýst ničia; uvoľnené parazity sa množia a ovplyvňujú neporušené bunky a dostávajú sa do krvného obehu, čo sa klinicky prejavuje exacerbáciou chronickej toxoplazmózy. Zápalové infiltráty a nekróza sa nachádzajú v kostrovom svalstve, myokarde, pľúcach a iných orgánoch. V mozgu sa objavujú zápalové ložiská s následnou nekrózou, čo niekedy vedie k tvorbe petrifikácií. V sietnici a cievovke dochádza k produktívnemu nekrotickému zápalu. Toxoplazmóza nadobúda malígny priebeh na pozadí detailného obrazu AIDS, pričom sa vyvíja generalizovaná forma ochorenia, ktorá v niektorých prípadoch spôsobuje smrť pacientov.

V reakcii na antigény toxoplazmy sa produkujú špecifické protilátky a vyvíja sa imunitná reakcia podobná DTH.

Pri vrodenej toxoplazmóze sa v dôsledku parazitémie patogén zavádza do placenty, kde vytvára primárne ohnisko, a odtiaľ sa krvným obehom dostáva do plodu. Plod sa nakazí bez ohľadu na prítomnosť klinických prejavov u tehotnej ženy, ale výsledok závisí od štádia tehotenstva, v ktorom k infekcii došlo. Infekcia v skorých štádiách embryogenézy končí spontánnym potratom, mŕtvo narodeným dieťaťom, spôsobuje závažné, často so životom nezlučiteľné vývojové poruchy (anencefália, anoftalmia atď.) alebo vedie k rozvoju generalizovanej toxoplazmózy. Pri infekcii v treťom trimestri tehotenstva prevládajú asymptomatické formy priebehu, ktorých neskoré klinické príznaky sa objavujú o mesiace a roky neskôr.

Životný cyklus toxoplazmy

Pôvodca toxoplazmózy je obligátny intracelulárny parazit; možnosť intranukleárneho parazitizmu toxoplazmy bola dokázaná. Pôvodcu objavili v roku 1908 nezávisle od seba Francúzi Nicoll a Manso v Tunisku u hlodavcov gondi a Talian Splendore v Brazílii u králikov. Rodové označenie toxoplazmy odráža kosáčikovitý tvar nepohlavného štádia parazita („taxón“ - oblúk, „plazma“ - forma), druhové označenie - názov hlodavca (gondi).

Z všeobecného biologického hľadiska sa T. gondii vyznačuje znakmi, ktoré ho umožňujú považovať za parazita s veľmi hlbokými adaptáciami. Vyskytuje sa na všetkých kontinentoch a vo všetkých zemepisných šírkach, môže parazitovať a rozmnožovať sa v stovkách druhov cicavcov a vtákov a je schopný postihnúť širokú škálu tkanív a buniek svojich hostiteľov.

V roku 1965 Hutchison prvýkrát experimentálne preukázal, že mačky sa podieľajú na prenose T. gondii. V roku 1970 vedci z Anglicka, Dánska a USA takmer súčasne a nezávisle objavili oocysty vo výkaloch mačiek infikovaných toxoplazmózou, veľmi podobné oocystám kokcidií. To dokázalo, že toxoplazma patrí ku kokcidiám a čoskoro bol životný cyklus parazita úplne dešifrovaný, pozostávajúci z dvoch fáz: črevnej a extraintestinálnej alebo netkanivovej.

Črevná fáza životného cyklu Toxoplazmy zahŕňa vývoj v bunkách črevnej sliznice definitívneho hostiteľa, ktorým je domáca mačka a iné mačkovité šelmy (divá mačka, rys ostrovid, bengálsky tiger, ocelot, snežný leopard, jaguarundi, eir).

Kompletný vývojový cyklus (od oocysty po oocystu) T. gondii sa môže uskutočniť iba v tele zástupcov čeľade mačiek. Životný cyklus toxoplazmy zahŕňa 4 hlavné štádiá vývoja: schizogóniu, endodyogenézu (vnútorné pučanie), gametogóniu, sporogóniu. Tieto štádiá sa vyskytujú v rôznych ekologických prostrediach: schizogónia, gametogónia a začiatok sporogónie sa vyskytujú iba v črevách zástupcov čeľade mačiek (konečných hostiteľov toxoplazmy), sporogónia sa dokončuje vo vonkajšom prostredí a endodyogenéza prebieha v bunkách tkanív medzihostiteľa (vrátane človeka) a v bunkách hlavného hostiteľa - mačky.

Predtým, ako prejdeme k podrobnému skúmaniu životného cyklu toxoplazmy, je potrebné dotknúť sa otázky terminológie štádií parazita. Vzhľadom na to, že vývojový cyklus toxoplazmy bol dešifrovaný až v roku 1970 a mnohé detaily sú stále nejasné, otázky terminológie toxoplazmy sú v procese objasňovania a rôzni autori ponúkajú vlastné termíny pre tie isté štádiá parazita.

Na označenie tkaniva (extraintestinálna fáza vývoja toxoplazmózy, nepohlavné štádium - endodiogénia) v prípade akútnej invázie sa teda používajú nasledujúce termíny: „proliferačná forma“, „endodizoit“, „endozoit“, „trofozoit“, „tachyozoit“ a štádium charakteristické pre chronický priebeh invázie sa označuje termínmi „cystická forma“, „zoit“, „cystozoit“ a „bradyzoit“. Pri súčasnej úrovni poznatkov o životnom cykle toxoplazmy sú podľa väčšiny domácich štúdií najprijateľnejšie termíny: endozoit - nepohlavné tkanivové štádium toxoplazmy, zvyčajne sa rýchlo množiace, lokalizované v toxoplazme alebo v bunkových vakuolách, charakteristické pre akútnu infekciu; nástup cystozoitu - tkanivové formy lokalizované vo vnútri cysty a charakteristické pre chronický priebeh infekcie.

Všetky ostatné termíny používané na označenie tkanivových štádií životného cyklu Toxoplasmy by sa mali považovať za synonymá pre výrazy „endozoit“ a „cystozoit“.

Terminológia vývojových štádií Toxoplazmy v črevnom epiteli hlavného hostiteľa je podobná ako u typických kokcidií.

Črevná fáza vývoja toxoplazmy

Črevná fáza vývoja toxoplazmy v tele konečného hostiteľa. Črevná fáza vývoja začína infekciou (orálne) mačiek - hlavných hostiteľov parazita oocystami so sporozoitmi a vegetatívnymi formami - endozoitmi a cystozoitmi, prehltnutými s tkanivami medzihostiteľov. Cystozoity vstupujú do čreva v tkanivových cystách, ktorých membrána je rýchlo zničená proteolytickými enzýmami. Endozoity a cystozoity uvoľnené z membrány prenikajú do buniek črevnej sliznice a intenzívne sa množia nepohlavným rozmnožovaním (endodyogenéza a schizogónia).

Približne po 2 dňoch sa v dôsledku opakovaných cyklov nepohlavného rozmnožovania (schizogónie) vytvorí špeciálny typ schizontov - merozoity, ktoré dávajú vznik ďalšiemu štádiu vývoja parazita - gametogónii.

Keď zrelé oocysty toxoplazmy zbavené membrán vstúpia do čreva mačky, sporozoity preniknú do buniek črevného riasinkového epitelu a tiež sa začnú rozmnožovať schizogóniou. V dôsledku nepohlavného rozmnožovania sa z jedného schizontu vytvorí 4 až 30 merozoitov. Submikroskopické štúdie ukázali, že schizont je obklopený pelikulou, ktorá pozostáva z vnútornej a vonkajšej membrány. Nachádza sa jedna alebo viac mitochondrií, ribozóm, jadro, dobre vyvinuté endoplazmatické retikulum a konoid na prednom konci. Subpelikulárne tubuly chýbajú.

Na rozdiel od kokcidií sa počas schizogónie Toxoplasma tvoria merozoity v blízkosti jadra, nie na okraji schizontu. V čreve mačiek Toxoplasma prechádza niekoľkými po sebe nasledujúcimi schizogóniami, po ktorých merozoity dávajú vzniknúť pohlavnému štádiu vývoja parazita (gametogónii). Gametocyty (nezrelé pohlavné bunky) sa nachádzajú približne 3 – 15 dní po infekcii v celom tenkom čreve, ale najčastejšie v ileu mačky. Gametogónia začína tvorbou mikrogametocytov, ku ktorej dochádza v dolnej časti tenkého čreva a v hrubom čreve hlavného hostiteľa. Vývoj mikrogametocytov je sprevádzaný sériou postupných delení vajíčka. Pozdĺž okraja makrogametocytu sa vytvorí 12 – 32 mikrogamét exvagináciou jeho membrány. Majú tvar silne predĺženého polmesiaca s ostrými koncami a spolu s bičíkom dosahujú dĺžku 3 µm a majú tiež 2 bičíky (tretí je rudimentárny), pomocou ktorých sa pohybujú v lúmene čreva a presúvajú sa do makrogamety.

Vývoj makrogametocytu prebieha bez delenia jadra. V tomto prípade sa gametocyt zväčšuje (z 5-7 na 10-12 µm na dĺžku), veľké jadro s jadierko sa stáva kompaktným, v cytoplazme sa hromadí veľké množstvo glykogénu, nachádza sa veľa ribozómov, mitochondrií a endoplazmatického retikula.

Oplodnenie, teda splynutie makro- a mikrogamét, prebieha v epitelovej bunke, výsledkom čoho je vznik zygoty, ktorá vytvorí hustú membránu a zmení sa na ookinetu a následne na oocystu. Tvar oocýst je okrúhlo-oválny s priemerom 9-11 až 10-14 μm. Oocysty určitý čas zostávajú v epitelových bunkách, potom však spadajú do lúmenu čreva a toxoplazma vstupuje do ďalšieho štádia vývoja - sporogónie, ktorá pokračuje vo výkaloch aj vo vonkajšom prostredí. Zrelé oocysty majú hustú bezfarebnú dvojvrstvovú membránu, vďaka ktorej sú odolné voči účinkom rôznych faktorov prostredia vrátane množstva chemických látok. Pri dostatočnej vlhkosti, teplote a prístupe kyslíka sa po niekoľkých dňoch vo vnútri oocysty vytvoria dve sporocysty so štyrmi banánovitým sporozoitmi v každej. Sporocysty majú zase hustú dvojvrstvovú membránu. Ich veľkosť je v priemere od 6-7 x 4-5 do 8 x 6 µm. Sporozoity majú podobnú štruktúru ako endozoity a cystozoity - tkanivové štádiá toxoplazmy. Zrelé oocysty so sporozoitmi sú invazívnymi štádiami parazita pre konečného hostiteľa (mačky) aj pre medzihostiteľov vrátane ľudí. Vo vlhkých podmienkach zostávajú sporozoity v oocystách invazívne až 2 roky.

Extraintestinálna (tkanivová) fáza vývoja toxoplazmy v tele medzihostiteľov

V bunkách rôznych tkanív medzihostiteľov, vrátane človeka, dochádza k nepohlavnému rozmnožovaniu endodyogenézou, teda tvorbou dvoch dcérskych buniek vo vnútri materskej bunky. V rokoch 1969-1970 bola objavená metóda viacnásobného vnútorného pučania, pre ktorú bol navrhnutý termín endopolygénia. Tieto dve metódy nepohlavného rozmnožovania spolu so schizogóniou boli objavené aj v črevách hlavného hostiteľa parazita - mačky.

Tkaninová fáza vývoja toxoplazmy začína, keď sa do čriev zvierat a ľudí (medzihostiteľov) dostanú buď pohlavné štádiá parazita - oocysty so sporozoónmi, alebo nepohlavné štádiá (endozoity a cystozoity) s tkanivami invadovaných zvierat. V tenkom čreve pod vplyvom proteolytických enzýmov sporozoity uvoľnené z oocýst, alebo cystozoity či endozoity z cýst prenikajú do epitelových buniek črevnej sliznice, kde začína nepohlavné rozmnožovanie - endodyogenéza a endopolygenéza.

Endozoity sa objavujú v dôsledku rozmnožovania. Do 2-10 hodín od okamihu zavedenia sporozoitu (endozoitu) do bunky sa zo zničenej hostiteľskej bunky vynorí 12-24-32 dcérskych endozoitov. Novovytvorené endozoity aktívne prenikajú do susedných buniek. V tenkom čreve hostiteľa sa tvoria lokálne nekrotické ložiská, odkiaľ sa endozoity môžu dostať do krvných a lymfatických ciev a potom do rôznych tkanív. Šírenie endozoitov v tele medzihostiteľa je tiež uľahčené fagocytózou parazita bunkami retikuloendotelového systému. V tomto štádiu sa cyklicky opakuje rýchle nepohlavné rozmnožovanie endodyogenézou. Endozoity sa nachádzajú mimo bunky počas obdobia po opustení zničenej bunky a pred preniknutím do novej bunky. Rozmnožujú sa iba v živých bunkách, kde ich akumulácia pripomína cystu. Tieto zhluky endozoitov sú však lokalizované priamo v cytoplazme alebo v cytoplazmatickej vakuole. Jemnú membránu okolo takýchto zhlukov parazitov tvorí hostiteľská bunka v akútnom štádiu toxoplazmy. Tieto zhluky nemajú vlastnú membránu, takže v skutočnosti ide o pseudocysty. Ak sú endozoity lokalizované v cytoplazmatických vakuolách, potom sa takéto vakuoly nazývajú parazitoforické.

Postupne sa okolo zhlukov endozoitov vytvára parazitická membrána a toxoplazma prechádza do nového štádia - skutočnej tkanivovej cysty. Samotné parazity sa podieľajú na tvorbe komplexnej cystovej membrány, čo sa vyskytuje pri chronickej toxoplazmóze. Takéto membrány sú nepriepustné pre protilátky a zabezpečujú životaschopnosť parazita po mnoho rokov a niekedy aj po celý život. Cysty sa spravidla nachádzajú vo vnútri bunky, hoci bola preukázaná aj extracelulárna lokalizácia. Priemer cýst je od 50-70 do 100-200 µm. S vytvorením cysty sa endozoity v nej menia na nové štádium - cystozoity. Zrelá cysta môže obsahovať niekoľko tisíc cystozoitov.

Biologický účel tkanivových cýst je veľmi veľký. Cysty v prvom rade zabezpečujú prežitie parazita v imunitnom organizme a tým zvyšujú šance na infekciu toxoplazmózou konečných aj nových jedincov medzihostiteľov. Vznik štádia cysty je dôležitým štádiom v životnom cykle toxoplazmy, pretože štádium cysty - cystozoity - je oveľa odolnejšie voči vonkajším faktorom. Ak teda prehltnuté endozoity uhynú pôsobením žalúdočnej šťavy po jednej alebo dvoch minútach, cystozoity zostávajú v tomto prostredí životaschopné 2-3 hodiny, hoci membrána cysty sa takmer okamžite ničí pôsobením pepsínu. Experimentálne sa dokázalo, že z cystozoitov v čreve mačky s väčšou stálosťou a rýchlejšie, t. j. skôr, sa dokončí črevná fáza vývoja toxoplazmy v tele konečného hostiteľa.

Z opisu životného cyklu toxoplazmy teda vyplýva, že medzihostitelia (divé a hospodárske zvieratá, ako aj ľudia) sú nositeľmi vegetatívnych (tkanivových) štádií parazita, ktorými sú endozoity v cystách. Práve s nimi sa musia lekári, veterinári a parazitológovia zaoberať pri diagnostikovaní toxoplazmózy.

Ultraštruktúra endozoitov a cystozoitov je identická s ultraštruktúrou kokcidiových merozoitov. Z pohľadu parazitológa-epidemiológa a klinického lekára je veľmi dôležité poznať množstvo biologických znakov Toxoplazmy. Toxollasma je v prvom rade parazit mačiek, v ktorých organizme je schopná dokončiť črevnú aj extraintestinálnu (tkanivovú) fázu vývoja bez účasti iných hostiteľov. Mačky teda môžu súčasne vykonávať funkcie medzihostiteľov a definitívnych hostiteľov a zabezpečiť fázový vývoj Toxoplazmy od oocysty k oocyste. Toxoplazma však nie je monoxenózny parazit: medzihostitelia sa zúčastňujú jej životného cyklu, hoci ich účasť je voliteľná; preto sa Toxoplazma vyznačuje fakultatívnou heterogenitou. Okrem toho endozoity a cystozoity - štádiá od medzihostiteľov - môžu infikovať nielen definitívnych hostiteľov, ale aj nových medzihostiteľov (mäsožravce a ľudí). Tu dochádza k akémusi tranzitu alebo prenosu bez účasti konečného hostiteľa a bez uvoľnenia toxoplazmy do vonkajšieho prostredia.

U mnohých zvierat (myší, potkanov, morčiat, škrečkov, králikov, psov, oviec, ošípaných) a u ľudí bol zaznamenaný transplacentárny prenos toxoplazmy v štádiu endozoitu, čo spôsobuje vrodenú toxoplazmózu.

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