弓形虫(学名:Toxoplasma gondii)是一种隶属于肉孢子虫科弓形体属的细胞内寄生的原虫,最初由法国学者Charles Nicolle和Louis Manceaux在刚地梳齿鼠(Ctenodactylus gundi)体内发现,因其滋养体形态呈弓形而得名。
动物学史
命名由来
1908年,Charles Nicolle 和 Louis Manceaux 在突尼斯发现了一种新的原生生物,并将其命名为弓形虫 (Toxoplasma gondii)。该命名源于其弓形形态 (“Toxo” 源自希腊语 τόξον,意为弓形) 以及其在刚地梳齿鼠 (Ctenodactylus gundi) 体内发现 (“plasma”源自希腊语 πλάσμα,意为形态)。
流行病学研究
1914年,Aldo Castellani首次提出弓形虫病可能感染人类。1938年,纽约市首次报道了一例先天性弓形虫病病例,该病例通过尸检确诊,并证实弓形虫可导致脑炎。后续研究发现,先天性弓形虫感染也存在于其他物种,尤其是绵羊和啮齿动物。1954年,D. Weinman 和 A.H Chandler 首次提出食用未煮熟肉类可能传播弓形虫。后续研究证实,囊壁可在胃中被蛋白水解酶溶解,释放出具有感染性的缓殖子。1959年,一项在孟买进行的研究发现,素食者和非素食者的弓形虫感染率相似,提示存在除先天性和未煮熟肉类传播之外的第三种主要感染途径。1965年,一项孤儿院试验进一步证明了食用未煮熟肉类与弓形虫感染率之间的关联。
1970年,在猫粪中发现了卵囊,证实了通过粪-口途径传播的可能性。在1970年代和1980年代,对各种感染动物的粪便进行测试,发现至少有17种猫科动物会排泄卵囊,但没有发现任何非猫科动物能够允许弓形虫进行有性繁殖(从而排出卵囊)。
1984年,埃尔默·R·菲弗科恩发现重组人干扰素γ可以抑制弓形虫在人纤维母细胞中的生长。
形态特征
弓形虫在不同的发育阶段具有不同的形态,可分为滋养体、包囊、裂殖体、配子体及卵囊。前两种形态常见于中间宿主和终末宿主体内,后三种形态见于终末宿主体内。
滋养体(速殖子)
滋养体主要存在于急性病例或感染早期动物的腹水和有核细胞的细胞质里。它呈弓形、月牙形或香蕉形,一端偏尖,另一端偏钝圆,大小为4~7微米×2~4微米。经过姬姆萨氏液或瑞氏液染色后,细胞质呈淡蓝色,有颗粒,核呈紫红色,位于钝圆的一端。滋养体常见于急性病例的腹水中,常为游离的单个虫体;在有核细胞(如单核细胞、内皮细胞、淋巴细胞等)内可见其进行内出芽增殖;有时在宿主细胞的细胞质里聚集形成“假囊”。
包囊(组织囊)
包囊常见于慢性病例或无症状病例的脑、骨骼肌、心、肺、肝、肾等组织内,呈卵圆形或椭圆形,具有厚实且富有弹性的囊膜,内部的虫体称为慢殖子或缓殖子,数量从几十到几千不等。缓殖子与速殖子形态相似,但较小,核稍偏后。包囊直径为50~60微米,可随虫体繁殖逐渐增大,最大可达100微米。包囊可长期存在于宿主体内,有时会破裂,释放虫体进入新细胞内繁殖,形成新的包囊。脑组织中的包囊数目占总数的57.8%~86.4%。
裂殖体
裂殖体寄生于猫的肠上皮细胞中,成熟的裂殖体呈圆形,直径为12~15微米,内含4~20个裂殖子。游离的裂殖子大小为7~10微米×2.5~3.5微米,前端尖,后端圆,核呈卵圆形,常位于后端。
配子体
配子体寄生于猫的肠上皮细胞中,裂殖生殖后的裂殖子进入另一细胞内转变为配子体,有大、小两种。大配子体的核致密较小,含有明显的颗粒;小配子体颜色淡,核疏松,后期分裂形成许多小配子,每个小配子有一对鞭毛。大小配子结合形成合子,合子再形成卵囊。
卵囊
卵囊在猫的肠道上皮细胞中形成,细胞破裂后随粪便排出。卵囊呈椭圆形,大小为11~14微米×7~11微米。孢子化后每个卵囊内有2个孢子囊,大小为3~7微米,每个孢子囊内含4个子孢子。子孢子一端尖,一端钝,细胞质内含暗蓝色的核,靠近钝端。卵囊无微孔、极粒、斯氏体和外残体,但有内残体。卵囊在猫科动物(家猫、野猫及某些野生猫科动物)的粪便中出现,具有极强的抵抗力,在环境中一年或更长时间仍具感染性。
分布范围
该虫的分布范围呈世界性分布,分布于全世界五大州的各地区,广泛寄生于人体及所有温血动物有核细胞。
生活史
弓形虫的生活史包括有性生殖和无性生殖阶段,全过程需要两种宿主。在猫科动物体内,弓形虫完成有性生殖并进行无性增殖,因此猫既是弓形虫的终宿主也是中间宿主。而在其他动物或人体内,弓形虫只能进行无性生殖,所以这些动物和人类是弓形虫的中间宿主。有性生殖仅在猫科动物的小肠上皮细胞内进行,称为肠内期发育;无性生殖则可以在肠外的其他组织和细胞内进行,称为肠外期发育。
在终宿主体内的发育
当猫或其他猫科动物吞食含有卵囊或包囊、假包囊的动物肌肉组织后,弓形虫的子孢子、缓殖子或速殖子会在宿主体内释放出来,并进入小肠上皮细胞内发育。经过3到7天,这些虫体发育为裂殖体,并进行裂体增殖。经过数代裂体增殖后,部分裂殖子会发育为雌、雄配子体,进一步发育为雌、雄配子,两者结合后形成合子,再发育为卵囊,并进入肠腔随粪便排出体外。成熟的卵囊在适宜的环境下可以存活一年以上。
在中间宿主体内的发育
中间宿主(如人、羊、猪、牛等)吞食了猫粪中的成熟卵囊或含有包囊、假包囊的动物肉后,子孢子、缓殖子或速殖子在肠内释放出来,侵入肠壁,进入血液或淋巴液,寄生在单核-巨噬细胞系统的细胞内,并扩散到全身各组织器官,如脑、心、肝、肺、肌肉及淋巴结等进行无性繁殖。随着宿主细胞破裂,速殖子释放到血液及淋巴液中,再侵入其他组织细胞。由于宿主产生保护性免疫,弓形虫的繁殖速度减慢,形成包囊,包囊内含有缓殖子。这些包囊可以在脑和骨骼肌中长期存活。
流行病学
流行概况
弓形虫广泛分布于世界各地,存在于多种哺乳动物体内,且在人群中感染也很普遍。血清学检查显示,人群抗体阳性率在25%到50%之间,其中北美的感染率为16%到40%,而欧洲和南美的感染率高达80%。全球估计有三分之一的人感染了弓形虫,绝大多数属于隐性感染。
中国两次全国弓形虫流行病学调查显示,人群感染率从20世纪80年代的5.17%上升至2004年的7.97%。感染率存在明显的地区差异,贵州(15.09%)和广西(12.65%)等西南地区显著高于黑龙江(0.55%)等东北地区。此外,苗族和布依族等少数民族的感染率也较高,分别达到25.44%和25.27%。人群血清阳性率随年龄增长而升高,与性别无关,但与生活习惯、卫生条件以及是否接触猫科动物等因素相关。
家畜作为弓形虫的中间宿主,也具有较高的感染率。猪、猫、牛、羊、犬等与人类密切相关的家畜感染率可超过10%,成为重要的传染源。
弓形虫广泛流行的原因主要包括以下几个方面:
流行环节
传染源
动物是弓形虫的主要传染源,排出弓形虫卵囊的猫科动物为最重要的传染源,此外,受感染的哺乳动物、鸟类等温血动物也是传染源。孕妇如果感染弓形虫,也可以通过胎盘把感染传给胎儿。
传播途径
弓形虫的感染阶段为卵囊、包囊及滋养体。传播途径多种多样,包括经口、胎盘、输血或器官移植,以及通过受损的皮肤和黏膜传播。感染方式可分为先天性感染和获得性感染。
先天性感染
该感染方式主要经胎盘感染,孕妇在感染弓形虫后,弓形虫通过胎盘传染给胎儿,可能导致流产或先天性弓形虫病。
获得性感染
该感染方式主要经口感染,食用生的或半生的含有弓形虫的肉类、蛋制品、奶制品,或者饮用被污染的水和未洗净的蔬菜,甚至通过苍蝇或蟑螂的传播。此外,输血或器官移植也能传播弓形虫,偶尔实验人员被动物咬伤也可能感染。
易感人群
人类对弓形虫普遍易感,尤其是胎儿、婴幼儿、肿瘤和艾滋病患者等。长期使用免疫抑制剂或存在免疫缺陷的人,虽然可能是隐性感染,但也可能会因为免疫力下降而出现症状。职业、生活方式和饮食习惯都与弓形虫的感染率密切相关。
致病性
弓形虫的致病作用与宿主的免疫状态和虫株毒力有关。虫体反复增殖会导致细胞破裂,引起宿主局部组织的急性炎症和坏死,同时伴有巨细胞的浸润。随着宿主特异性免疫的形成,弓形虫在细胞内的增殖会逐渐减慢,最终形成包囊,这些包囊多见于脑、眼和骨骼肌等部位,可以在宿主体内长期存活,通常不引起炎症反应。但如果宿主免疫功能下降,包囊中的弓形虫缓殖子会散出,导致致命的播散性感染。
弓形虫感染通常是隐性感染,没有明显症状和体征,但先天性感染和免疫功能低下者的获得性感染常会引起严重的弓形虫病。先天性弓形虫病是孕妇体内的弓形虫通过胎盘血流传播给胎儿造成的,胎龄越小,感染后果越严重。如果在怀孕前三个月内感染,可能导致死胎、流产、早产、无脑儿、脑积水、小头畸形、脊柱裂和精神障碍等问题;如果在怀孕中晚期感染,受染胎儿多数表现为隐性感染,有的出生后数个月甚至数年才出现症状,通常表现为慢性反复发作,如慢性淋巴结炎、头痛和癫痫等。在先天性弓形虫病中,中枢神经系统最常受累,其次是眼部,眼部病变常见脉络膜视网膜炎、视神经炎和视力障碍等。
获得性弓形虫病最常见的症状是淋巴结肿大,特别是颈后和颌下部位。弓形虫常影响脑和眼部,表现为脑炎、脑膜脑炎、癫痫、精神异常、脉络膜视网膜炎等,严重时可导致死亡。
预防与诊断
预防
弓形虫病的预防措施包括卫生宣传教育,强化对家畜、家禽饲养、肉类加工的检疫,以及食品卫生的管理和监测。应避免食用未煮熟的肉、蛋和乳制品,防止猫粪污染手、食物和水源。对孕妇进行定期血清学检查,一旦发现感染应及时治疗或考虑终止妊娠。
目前治疗弓形虫病的首选方法是联合使用乙胺嘧啶和磺胺类药物。对于孕妇,首选螺旋霉素,并适当配合免疫增强剂以提高疗效。研制高效、安全的弓形虫疫苗是一种理想的预防措施,但目前尚无应用于人体的疫苗。
诊断
弓形虫的检测方法一般可分为病原学检查、血清学检查及分子生物学检查三类。
病原学检查
涂片染色法
对于急性感染患者,可以采集胸水、腹水、羊水、血液及其他体液,经过离心后取沉淀物进行涂片,或取各种脏器的穿刺液和渗出液做涂片,然后用瑞氏或姬氏染色后在显微镜下检查,但这种方法的检出率较低。
动物接种分离法或细胞培养法
这是目前较常用的弓形虫感染病原学检查方法。将可疑样本接种到敏感的实验动物(如小白鼠)的腹腔内,一周后解剖取腹腔液进行镜检。如果结果为阴性,需盲目传代至少三次;也可以将样本接种到离体培养的有核细胞内。如果能检测到原虫,则可以直接证明弓形虫感染。
血清学检查
常用的方法包括间接血凝试验、酶联免疫吸附试验和间接荧光抗体试验,也可以采用弓形虫染色试验(Sabin-Feldman染色试验,DT)。
分子生物学检查
近年来,PCR技术已被用于弓形虫病的诊断。这种方法具有高敏感性、强特异性,并且可防止给胎儿造成不必要的麻烦。