Саркоцистоз - широко распространенное заболевание животных и человека
Т.В. Бейер, д.б.н., проф., ведущий н.с. Института цитологии РАН
Саркоцистоз - широко распространенное и в то же время еще мало изученное протозойное заболевание животных и человека, при котором поражается мышечная ткань хозяина. Его возбудителями являются саркоспоридии, или мясные споровики, история изучения которых насчитывает уже более 150 лет. В 1843 году немецкий ученый Мишер (Miescher) впервые описал характерные внутримышечные образования в скелетной мускулатуре домашней мыши, полагая, что это были скопления паразитов неизвестной природы. Впоследствии сходные образования в мышцах других животных стали описываться под разными названиями: "мишеровы мешочки", "рейновские тела", "псороспермии" (т.е. чесоточные спермии). И лишь в 1882 году Ланкестер стал называть их мясными цистами, или саркоцистами, и предложил для их обозначения соответствующее родовое название - Sarcocystis; видовое название miescheri имело целью увековечить имя первооткрывателя этих паразитов.
Несмотря на очевидное разнообразие саркоцист, их объединяло определенное морфологическое сходство: по периферии каждая циста окружена плотной стенкой, а ее внутреннее содержимое заполнено многочисленными банановидными одноклеточными организмами (рис. 1).
Рис. 1. Sarcocystis miescheriana из мышц свиньи; нативный препарат.
а - стенка спороцисты (цс); б - отдельные цистные стадии; с - септы (перегородки) внутри цисты; цме - цистные мерозоиты; я - ядро.
До начала 60-х годов ХХ века ошибочно полагали, что один хозяин может быть заражен только одним видом Sarcocystis. Недостаточный уровень знаний о саркоспоридиях в то время не давал ответа и на вопрос о путях и способах передачи мышечных цист от одного хозяина к другому. Правда, уже с середины 50-х годов род Sarcocystis стали сближать с родом Toxoplasma не только из-за формирования этими паразитами тканевых цист (см. наш очерк о биологии возбудителя токсоплазмоза в №№ 4 и 5 журнала "Практик" за 1999 год), но и из-за значительного ультраструктурного сходства внутрицистных организмов. Эти наблюдения, в свою очередь, стимулировали интерес к изучению жизненного цикла саркоспоридий, который был успешно расшифрован в 1972 году Рональдом Фэйером.
Оказалось, что, как и токсоплазма, саркоспоридии относятся к подотряду эймериидных кокцидий в классе споровиков Sporozoa, т.е. являются организмами со сложными жизненными циклами. Но в отличие от гомоксенных (однохозяинных) классических кокцидий рода Eimeria, гетероксенные жизненные циклы обсуждаемых паразитов включают смену хозяев - промежуточного и окончательного, между которыми складываются отношения, соответственно, жертвы и хищника. В промежуточном хозяине (жертве) формируются тканевые цисты с многочисленными "зоитами". При поедании промежуточного хозяина окончательным зоиты высвобождаются из саркоцист и продолжают свое развитие в его кишечнике, где происходит образование и копуляция гамет, в результате чего формируется следующая стадия развития - зигота, или ооциста (рис. 2). Вопрос о возможности заражения одного промежуточного хозяина от другого (например, при каннибализме) все еще остается открытым, равно как и вопрос о передаче возбудителя от матери к плоду.
Рис. 2. Схема жизненного цикла Sarcocystis bovicanis (по: Dubey, 1976)
1 - спорозоит, проходящий через стенку кишки промежуточного хозяина; 2 - предцистный меронт (пцм); 3 - мышечная циста (саркоциста); 4 - цистный мерозоит (гамонт), внедряющийся в эпителиальную клетку кишечника окончательного хозяина; 5-7 - микрогаметогенез; 8 - микрогамета; 9 - макрогамета; 10 - спорулированная ооциста; 11 - отдельные спороциста. Стрелки - направление развития.
Особенность ооцист Sarcocystis состоит в том, что они спорулируют и становятся инвазионными, in situ, т.е. в кишечнике окончательного хозяина, еще до выделения во внешнюю среду (рис. 3, 1), в отличие от того, что имеет место у подавляющего большинства эймериидных кокцидий . Хрупкая наружная оболочка спорулированной ооцисты Sarcocystis почти сразу разрушается, в результате чего высвобождается две толстостенные спороцисты (рис. 3, 2), выделение которых из кишечника происходит не всегда синхронно с дефекацией хозяина. Спороцисты видов Sarcocystis, развивающихся в собаках и кошках, имеют средние размеры, соответственно, 14х10 и 12х10 мкм. К настоящему времени собаки зарегистрированы в качестве хозяев 22 видов Sarcocystis, а кошки 12 видов.. Но ни форма, ни размеры спороцист Sarcocystis не могут использоваться в целях диагностики видовой принадлежности этих паразитов.
Рис. 3. Ооцисты/спороцисты Sarcocystis spp.
а - свободные спороцисты S. dispersa (стрелки) в кишке кошки (фото Z. Cerna); б - схематическое изображение спорулированной ооцисты Sarcocystis spp.
Расшифровка полного жизненного цикла Sarcocystis заставила пересмотреть целый ряд прежних представлений о мясных споровиках. Поскольку саркоциста (тканевая циста) оказалась лишь одной из многих стадий их цикла развития, было бы неправильно и далее называть этих паразитов "саркоцистами". Действительно, нелепо было бы говорить об обнаружении саркоцист у "саркоцист" или гамонтов у "саркоцист". В равной степени заболевание окончательного хозяина, в кишечнике которого паразит завершает свое развитие и где отсутствует стадия цисты (саркоцисты), также некорректно более называть "саркоцистозом". Для этой фазы цикла развития был предложен термин "кишечный саркоспоридиоз". Итак, цистообразующих кокцидий рода Sarcocystis правильно называть саркоспоридиями ( не саркоцистами!), а вызываемые ими заболевания - саркоцистозом (в промежуточном хозяине) или кишечным саркоспоридиозом ( в окончательном).
Несмотря на очевидное сходство между саркоспоридиями и другими цистообразующими кокцидиями рода Toxoplasma, между ними имеются и существенные различия. Так, в отличие от единственного вида рода Toxoplasma - T. gondii, род Sarcocystis состоит из ряда хорошо очерченных видов, каждый из которых имеет одного или более окончательных хозяев. Для удобства запоминания было предложено сочетать в видовом названии паразита названия промежуточного и окончательного хозяев. Например, виды Sarcocystis, имеющие в качестве промежуточного и окончательного хозяев, соответственно, овцу и кошку, стали называть S. ovifelis, овцу и собаку - S. ovicanis, корову и собаку - S. bovicanis, свинью и человека - S. suihominis. Однако при всем внешнем удобстве такая номенклатура не получила широкого распространения, поскольку она стала постепенно приходить в противоречие с Международным кодом зоологической номенклатуры.
В отличие от токсоплазмы, развитие саркоспоридий внутри тканевой цисты идет только в одном направлении и завершается на стадии гамонта, т.е. предполовой стадии, не способной к бесполому размножению в том же самом хозяине. Однако, как и у токсоплазмы, образованию тканевых цист Sarcocystis предшествует острая, или предцистная, фаза, которая у разных видов может длиться от 2 недель до полутора месяцев. Именно в этот период нередко наблюдается болезненное состояние животных, которое может прогрессировать вплоть до летального исхода. Обычными проявлениями острого периода являются аборты, анорексия, резкое снижение продуктивности, менингоэнцефалиты. Существует связь между саркоцистозной инвазией и возникновением эозинофильного миозита овец и крупного рогатого скота. При визуальном патологоанатомическом обследовании у телят, экспериментального зараженных большими дозами спороцист S. bovicanis, на 25-е сут после заражения наблюдали сильное увеличение всех наружных и внутренних лимфатических узлов (Вершинин, 1996). Такие узлы были отечны и имели многочисленные точечные кровоизлияния. Кровоизлияния выявлялись также в мочевом пузыре, почках, поджелудочной железе, надпочечниках, эндокарде и эпикарде и даже в легких. Мышцы таких телят имели темнокоричневый цвет с мраморным рисунком. Из-за повышенной проницаемости стенок кровеносных сосудов и обширных массовых кровоизлияний у телят развилась анемия.
Сокращение числа эритроцитов и, как следствие, снижение содержания гемоглобина при саркоцистозе приводит к кислородной недостаточности в организме зараженных животных. Чтобы компенсировать возникший в организме дефицит кислорода, усиливается работа сердца и легких, и у больных животных отмечается тахикардия. Геморрагическое воспаление кишечника приводит к расстройству пищеварения, а кровоизлияние головного мозга может стать причиной различных нервных проявлений, отмечаемых при саркоцистозе.
В острый период болезни спорозоиты Sarcocytstis, вышедшие из заглоченных спороцист, приступают к бесполому размножению (мерогонии) в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов внутренних органов. Массовая пролиферация возбудителя, наряду с токсическим и механическим воздействием на организм хозяина, вызывают в нем изменения, развивающиеся по типу аллергических реакций вследствие сенсибилизациии организма продуктами обмена паразитов.
Предцистные мерозоиты последней (чаще всего второй) генерации проникают в мышцы того же хозяина, где приступают к формированию тканевых цист. В отличие от цист T. gondii, основное вещество саркоцисты оказывается разделенным перегородками на отдельные ячейки (рис. 1 а, 4 а-в), внутри которых лежат цистные стадии, имеющие разную морфо-функциональную организацию.
Рис. 4. Цисты Sarcocystis в мышцах человека (по: Beaver et al., 1979). а-в - цисты из мышц колена левой ноги взрослого мужчины (при разных увеличениях); г - саркоциста из сердечной мышцы 8-летнего мальчика.
Сравнительные электронномикроскопические исследования А.И. Радченко (1999) по изучению S. muris с использовнием экспериментально зараженных лабораторных животных, показали, что в ранний период развития саркоцисты в соединительнотканном пространстве вблизи зараженного мышечного волокна происходит скопление коллагеновых волокон. Это свидетельствует о наличии воспалительной реакции в организме хозяина, которая может сохраняться в течение нескольких месяцев. Позднее в зараженных мышечных волокнах наблюдается дезорганизация клеточных органелл с образованием многочисленных вакуолей вследствие отека самой мышечной клетки. Несколько позже происходит разрушение не только зараженной клетки, но и прилежащих соединительнотканных элементов эндомизия. Далее воспалительная реакция сменяется отмиранием капилляров, окончаний аксонов и разных структур эндомизия. В результате укорочения или отмирания окончаний аксонов наступает денервация мышечного волокна, которая в терминах цитопатологии квалифицируется как денервационная атрофия.
Стенки саркоцист разных видов Sarcocystis различаются по строению. Наиболее сложное строение имеет стенка саркоцисты S. ovifelis, имеющая вторичную оболочку, чем отчасти объясняются достаточно крупные размеры таких цист (рис. 5).
Рис. 5. Пищевод овцы, пораженной многочисленными саркоцистами ("макроцистами") S. gigantea (=S. ovifelis), имеющие вид овальных беловатых мешочков. Фото Я.С. Грикенене.
В настоящее время наиболее детально изучены виды Sarcocystis домашних животных, что объясняется большой практической значимостью саркоцистоза вследствие наносимого им значительногом экономического ущерба. В качестве примера упомянем, что у крупного рогатого скота паразитируют три хорошо очерченных вида, окончательными хозяевами которых служат, соответственно, собака, кошка и человек. Саркоспоридии овец включают четыре вида, развитие которых завершается через кошек и собак. Три вида Sarcocystis выявлены у свиней, при этом окончательным хозяином одного из них, S. suihominis, является человек.
Прижизненная диагностика саркоцистоза до сих пор еще весьма трудоемка. С помощью серологических методов можно констатировать лишь сам факт наличия паразитов рода Sarcocystis у обследованных хозяев; однако определение до вида оказывается невозможным. Точную видовую принадлежность можно установить методом прижизненной биопсии. Но и в этом случае не всегда достигается поставленная цель: ведь саркоциста или ее фрагмент могут случайно не попасть в обследуемый биоптат, и в результате будет сделан ложный вывод о действительной зараженности обследуемого животного. Именно поэтому статистика заражения животных саркоспоридиями ведется в основном по данным исследования убойного материала. Было показано, что в ряде стран мира, в том числе и в бывшем СССР, экстенсивность заражения Sarcocystis крупного рогатого скота, овец и свиней достигает 70-100% (Вершинин, 1999).
Многие виды Sarcocystis паразитируют также и в мышцах диких птиц: воробьев, канареек, голубей. Такие саркоцисты могут достигать в длину до 3.2 мкм. В качестве окончательных хозяев видов Sarcocystis из рептилий выступают змеи. Весьма необычным оказался цикл развития S. galoti, саркоцисты которого локализуются в мышцах хвоста ящерицы. Известно, что после отбрасывания ящерицей части своего хвоста оторванный фрагмент продолжает шевелиться еще некоторое время. Будучи хищником, ящерица принимает шевелящийся конец хвоста за движущуюся жертву, на которую она немедленно нападет, пытаясь ее проглотить. Вместе с проглоченными мышцами хвоста в кишечник такой ящерицы попадают мышечные цисты (саркоцисты), которые после переваривания высвобождают цистных гамонтов. Далее, как обычно, в клетках кишечника происходит копуляция гамет и образование ооцист (спороцист). Таким образом, в данном случае одна и та же ящерица выполняет роль и промежуточного, и окончательного хозяина.
Змеи служат окончательными хозяевами многих видов Sarcocystis, паразитирующих не только у рептилий (ящериц), но и у мелких млекопитающих.
Размеры саркоцист разных видов Sarcocystis весьма вариируют. На первых этапах знакомства с этими паразитами их дифференциальная диагностика сводилась к обнаружению либо "макроцист", либо "микроцист". Так, примером микроцист могут быть саркоцисты S. bovicanis (500 мкм) или S. bovifelis (8 мм в длину). Типичным представителем макроцист является S. gigantea (=S. ovifelis), достигающая 1 см и более в длину (рис. 5). Есть данные о роли насекомых-копрофагов в деле механического переноса ооцист (спороцист) Sarcocystis и загрязнения ими пищи животных и человека.
Окончательный хозяин Sarcocystis, у которого после поедания саркоцист с инвазионными цистными стадиями (гамонтами) наступает кишечный саркоспоридиоз, также нередко тяжело переболевает. Особенно чувствительными к этой инвазии оказываются молодые животные (например, щенки), среди которых часто регистрировались случаи массового падежа. На отдельных участках кишки, инвазированных саркоспоридиями, наблюдается отчетливо выраженная гиперемия сосудов в строме ворсинок. Эпителий ворсинок подвергается частичной или полной десквамации. Все это серьезно нарушает нормальное пищеварение. Кроме того, через оголенные ворсинки в кровь могут проникать энтерококки, кишечные палочки, дрожжевые грибки и другие патогены, приводящие к интоксикации организма. Диарея, тошнота, а также слабость - характерные симптомы энтерального саркоспоридиоза.
Это особенно важно подчеркнуть потому, что человек также может быть окончательным хозяином Sarcocystis, заражаясь этим патогеном при поедании непроваренного или непрожаренного мяса (мышц) крупного рогатого скота и свиней. В этом случае человек выступает в роли хищника по отношению к этим животным.
Случаи заболевания человека кишечным саркоспоридиозом нередко могут проходить под другим диагнозом и даже "списываться" в категорию так называемых КИНЭ, т.е. кишечных инфекций неизвестной этиологии. Это, в частности, поднимает вопрос о важности пропаганды знаний о паразитарных заболеваниях среди населения. Методы лечения кишечного саркоспоридиоза, впрочем, как и мышечного саркоцистоза, до сих пор еще не разработаны сколько-нибудь удовлетворительно. Вот почему сегодня главное внимание каждого из нас должно быть обращено на соблюдение методов профилактики этих заболеваний, которые вкратце сводятся к простой истине: не употреблять в пищу сырого мяса!
В заключение хочется упомянуть об одной из самых загадочных страниц изучения саркоспоридиоза - саркоцистозе человека, когда человек выступает в качестве промежуточного хозяина, т.е. жертвы. Теоретически это означает, что для сохранения данного паразита как вида саркоцисты, паразитирующие в мышцах человека, должны быть непременно съедены каким-то окончательным хозяином, выступающим в качестве хищника по отношению к человеку. Но такой хозяин до сих пор еще не установлен.
В настоящее время можно говорить всего лишь о 46 достоверных, документированных случаях саркоцистоза человека, вызываемых, как считали долгое время, Sarcocystis lindemanni Rivolta, 1878 (Beaver et al., 1979). В 1863 году русский ученый Линдеманн описал под названием "псороспермии" (т.е. чесоточные спермии) некие микроскопические структуры, обнаруживаемые при вскрытии в клапанах сердца и в стволах волос людей. Эти образования были ошибочно отнесены к роду Sarcocystis и описаны как S. lindemanni. Впоследствии сама валидность этого вида также была поставлена под сомнение. Но важность проводившихся исследований состояла в том, что их результаты привлекли внимание к самой проблеме саркоцистоза человека.
Тщательный анализ данных мировой литературы по этой проблеме показал, что у человека можно выделить, по крайней мере, семь разных морфологических типов тканевых цист Sarcocystis, соответствующих нескольким видам. Но ни один из них не имеет ничего общего с S. lindemanni (Beaver et al., 1979). Четыре типа саркоцист обнаруживаются в скелетных мышцах и по ряду признаков напоминают виды, описанные из обезьяны. Остальные три типа описаны из сердечной мышцы человека, а один из них очень сходен с видом из сердца быка (рис. 4 г).
Бивер и сотрудники наиболее тщательно проанализировали географическое распространение 38 случаев человеческого саркоцистоза. 13 случаев были выявлены в Юго-Восточной Азии, 8 - в Индии, 6 - в Центральной и Южной Америке, по 4 в Африке и Европе, 3 в США. Среди наиболее выраженных симптомов этого заболевания отмечаются боли в мышцах, общая слабость, подкожные набухания, эозинофилия, пери- и полиартриты.
Описан пока единственный случай обнаружения зоитов Sarcocystis sp. в мокроте больного со СПИДом. Возможно, что при генерализованном заражении организма мог произойти разрыв эндотелиальных клеток сосудов легких, и мерозоиты Sarcocystis при кашле попали в мокроту больного. Однако и в этом случае источник первичного заражения человека саркоспоридиями остался невыясненным.
Недавние исследования экстрактов из макроцист S. gigantea (=S. ovifelis, хозяин - овца) показали наличие в них фракции лектинов, обладающей митогенным воздействием на лимфоциты. Таким образом, способность токсинов, содержащихся в мышечных цистах (саркоцистах) Sarcocystis, вызывать бласт-трансформацию и стимулировать рост клеток хозяина несомненно открывает новую страницу в изучении патогенеза саркоцистозов животных и человека. Исследования в этом направлении продолжаются во многих странах мира.