Toxoplazmóza - Příčiny a patogeneze

Příčiny toxoplazmózy

Původcem toxoplazmózy je Toxoplasma gondii (podříše Prvoci, typ Apicomplecxa, řád Coccidia, podřád Eimeriina, čeleď Eimeriidae).

V těle lidí a zvířat prochází T. gondii několika vývojovými stádii: trofozoit (endozoit, tachyzoit), cysty (cystozoit, bradyzoit) a oocysty. Trofozoity mají velikost 4-7x2-4 µm a tvarem připomínají půlměsíc. Cysty jsou pokryty hustou membránou, jejichž velikost dosahuje až 100 µm. Oocysty mají oválný tvar a průměr 10-12 µm.

Podle genotypizačních dat se rozlišují tři skupiny kmenů toxoplazmat. Zástupci první skupiny způsobují u zvířat vrozenou toxoplazmózu. Kmeny druhé a třetí skupiny toxoplazmat jsou detekovány u lidí a zástupci poslední skupiny se častěji vyskytují u pacientů s HIV infekcí. Byla stanovena antigenní struktura různých stádií vývoje toxoplazmat a bylo zjištěno, že trofozoity a cysty mají pro každý z nich společné i specifické antigeny.

T. gondii je obligátní intracelulární parazit, který proniká do střevního epitelu a rozmnožuje se v něm endodyogenezí. Poté se trofozoiti (tachyzoiti) s krevním a lymfatickým průtokem dostávají do dalších orgánů a tkání (lymfatických uzlin, jater, plic atd.), kde aktivně pronikají do buněk. V postižených buňkách se objevují shluky endozoitů jedné generace, obklopené membránou parazitoforní vakuoly (tzv. pseudocysty). V důsledku imunitní odpovědi hostitele paraziti z krve mizí a v infikovaných cílových buňkách se tvoří cysty pokryté hustou membránou. V chronických případech onemocnění zůstávají T. gondii ve formě intracelulárních cyst životaschopné po neurčito. Cysty jsou lokalizovány především v mozku, srdečním a kosterním svalu, děloze a očích.

Hlavními hostiteli T. gondii jsou zástupci čeledi Felidae (kočky) a mohou být zároveň mezihostiteli, protože v jejich tělech se toxoplasmy dokáží přesouvat ze střeva do buněk různých orgánů. Prostřednictvím merogonie se parazit rozmnožuje v epiteliálních buňkách střeva; v důsledku toho vznikají merozoity. Některé z nich dávají vznik samčím a samičím reprodukčním buňkám - gamontům. Po opuštění enterocytů se samčí gamonty opakovaně dělí a tvoří mikrogamety („spermie“); z samičích gamontů se tvoří makrogamety („vajíčka“). Po oplodnění se vytvoří nezralá oocysta, která se vylučuje do prostředí stolicí. Za příznivých podmínek trvá zrání oocyst (sporogonie) 2 dny až 3 týdny. Zralé cysty jsou odolné vůči nepříznivým faktorům prostředí a mohou zůstat životaschopné až rok nebo déle.

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

Patogeneze toxoplazmózy

Z místa zavedení (nejčastěji - duté trávicí orgány) se toxoplazmy s proudem lymfy dostávají do regionálních lymfatických uzlin, kde se množí a způsobují rozvoj lymfadenitidy. Poté se paraziti ve velkém množství dostávají do krve a jsou roznášeni po celém těle, v důsledku čehož dochází k lézím v nervovém systému, játrech, slezině, lymfatických uzlinách, kosterních svalech, myokardu a očích. V důsledku množení trofozoitů jsou infikované buňky ničeny. Kolem ložisek nekrózy a akumulace toxoplazmy se tvoří specifické granulomy. Při normální imunitní odpovědi těla trofozoity z tkání mizí a začíná proces tvorby cyst (zánětlivá reakce kolem nich je slabá). Toxoplazmóza přechází z akutní fáze do chronické a ještě častěji do chronického nosičství se zachováním cyst v tkáních orgánů. Za nepříznivých podmínek pro organismus (akutní onemocnění a stresové situace, které mají imunosupresivní účinek) jsou membrány cyst ničeny; uvolnění paraziti, množící se, postihují intaktní buňky a vstupují do krevního oběhu, což se klinicky projevuje exacerbací chronické toxoplazmózy. Zánětlivé infiltráty a nekrózy se nacházejí v kosterních svalech, myokardu, plicích a dalších orgánech. V mozku se objevují zánětlivá ložiska s následnou nekrózou, která někdy vede k tvorbě petrifikací. V sítnici a cévnatce dochází k produktivnímu nekrotickému zánětu. Toxoplazmóza nabývá maligního průběhu na pozadí detailního obrazu AIDS, zatímco se rozvíjí generalizovaná forma onemocnění, v některých případech způsobující smrt pacientů.

V reakci na antigeny toxoplazmy se produkují specifické protilátky a rozvíjí se imunitní reakce podobná DTH.

U vrozené toxoplazmózy se v důsledku parazitémie patogen zavádí do placenty, kde tvoří primární ložisko, a odtud se krevním oběhem dostává do plodu. Plod se nakazí bez ohledu na přítomnost klinických projevů u těhotné ženy, ale výsledek závisí na stádiu těhotenství, ve kterém k infekci došlo. Infekce v raných fázích embryogeneze končí spontánním potratem, narozením mrtvého dítěte, způsobuje těžké, často se životem neslučitelné vývojové poruchy (anencefalie, anoftalmie atd.) nebo vede k rozvoji generalizované toxoplazmózy. Při infekci ve třetím trimestru těhotenství převažují asymptomatické formy průběhu, jejichž pozdní klinické příznaky se objevují o měsíce a roky později.

Životní cyklus toxoplazmy

Původce toxoplazmózy je obligátní intracelulární parazit; možnost intranukleárního parazitismu toxoplazmy byla prokázána. Původce byl objeven v roce 1908 nezávisle na sobě Francouzi Nicollem a Mansem v Tunisku u hlodavců rodu gondi a Italem Splendorem v Brazílii u králíků. Rodové označení toxoplazmy odráží srpkovitý tvar nepohlavního stádia parazita („taxon“ - oblouk, „plasma“ - forma), druhové označení - název hlodavce (gondi).

Z obecného biologického hlediska se T. gondii vyznačuje vlastnostmi, které jej umožňují považovat za parazita s velmi hlubokými adaptacemi. Vyskytuje se na všech kontinentech a ve všech zeměpisných šířkách, může parazitovat a rozmnožovat se u stovek druhů savců a ptáků a je schopen postihnout širokou škálu tkání a buněk svých hostitelů.

V roce 1965 Hutchison poprvé experimentálně prokázal, že se kočky podílejí na přenosu T. gondii. V roce 1970 vědci z Anglie, Dánska a USA téměř současně a nezávisle na sobě objevili oocysty ve výkalech koček nakažených toxoplazmózou, velmi podobné oocystám kokcidií. Tím se prokázalo, že toxoplazma patří ke kokcidiím, a brzy byl životní cyklus parazita kompletně rozluštěn, skládající se ze dvou fází: střevní a extraintestinální, neboli netkáňové.

Střevní fáze životního cyklu Toxoplasmy zahrnuje vývoj v buňkách střevní sliznice definitivního hostitele, kterým je domácí kočka a další kočkovité šelmy (divoká kočka, rys, bengálský tygr, ocelot, sněžný levhart, jaguarundi, eir).

Kompletní vývojový cyklus (od oocysty k oocystě) T. gondii může probíhat pouze v těle zástupců čeledi kočičích. Životní cyklus toxoplazmy zahrnuje 4 hlavní vývojová stádia: schizogonii, endodyogenii (vnitřní pučení), gametogonii, sporogonii. Tato stádia se vyskytují v různých ekologických prostředích: schizogonii, gametogonii a začátek sporogonie probíhají pouze ve střevech zástupců čeledi kočičích (konečných hostitelů toxoplazmy), sporogonie je dokončena ve vnějším prostředí a endodyogeneze probíhá v buňkách tkání mezihostitele (včetně člověka) a v buňkách hlavního hostitele - kočky.

Než přistoupíme k podrobnému zkoumání životního cyklu toxoplazmy, je nutné se dotknout otázky terminologie stádií parazita. Vzhledem k tomu, že vývojový cyklus toxoplazmy byl rozluštěn až v roce 1970 a mnoho detailů je stále nejasných, otázky terminologie toxoplazmy jsou stále v procesu objasňování a různí autoři nabízejí pro stejná stádia parazita vlastní termíny.

Pro označení tkáně (extraintestinální fáze vývoje toxoplazmózy, nepohlavní stádium - endodiogeneze) v případě akutní invaze se tedy používají následující termíny: „proliferativní forma“, „endodizoit“, „endozoit“, „trofozoit“, „tachyozoit“ a stádium charakteristické pro chronický průběh invaze se označuje termíny „cystická forma“, „zoit“, „cystozoit“ a „bradyzoit“. Při současné úrovni znalostí o životním cyklu toxoplazmy jsou podle většiny domácích studií nejpřijatelnější termíny: endozoit - nepohlavní tkáňové stádium toxoplazmy, obvykle rychle se množící, lokalizované v toxoplazmě nebo v buněčných vakuolách, charakteristické pro akutní infekci; nástup cystozoitu - tkáňové formy lokalizované uvnitř cysty a charakteristické pro chronický průběh infekce.

Všechny ostatní termíny používané k označení tkáňových stádií životního cyklu Toxoplasma by měly být považovány za synonyma pro „endozoit“ a „cystozoit“.

Terminologie vývojových stádií Toxoplasmy ve střevním epitelu hlavního hostitele je podobná terminologii typických kokcidií.

Střevní fáze vývoje toxoplazmy

Střevní fáze vývoje toxoplazmy v těle konečného hostitele. Střevní fáze vývoje začíná infekcí (orální) koček - hlavních hostitelů parazita jak oocystami se sporozoity, tak i vegetativními formami - endozoity a cystozoity, spolknutými s tkáněmi mezihostitelů. Cystozoiti vstupují do střeva v tkáňových cystách, jejichž membrána je rychle zničena proteolytickými enzymy. Endozoiti a cystozoiti osvobození od membrány pronikají buňkami střevní sliznice a intenzivně se množí nepohlavním rozmnožováním (endodyogeneze a schizogonie).

Přibližně po 2 dnech se v důsledku opakovaných cyklů nepohlavního rozmnožování (schizogonie) vytvoří zvláštní typ schizontů - merozoity, které dávají vzniknout další fázi vývoje parazita - gametogonii.

Když se zralé oocysty toxoplasmy zbavené membrán dostanou do kočičího střeva, sporozoity proniknou buňkami střevního řasinkového epitelu a také se začnou rozmnožovat schizogonií. V důsledku nepohlavního rozmnožování se z jednoho schizontu vytvoří 4 až 30 merozoitů. Submikroskopické studie ukázaly, že schizont je obklopen pelikulou, která se skládá z vnitřní a vnější membrány. Nachází se jedna nebo více mitochondrií, ribozom, jádro, dobře vyvinuté endoplazmatické retikulum a konoid na předním konci. Subpelikulární tubuly chybí.

Na rozdíl od kokcidií se během schizogonií Toxoplasma tvoří merozoity v blízkosti jádra, nikoli na okraji schizontu. Ve střevě koček prochází Toxoplasma několika po sobě jdoucími schizogonií, po kterých merozoity dávají vzniknout pohlavnímu stádiu vývoje parazita (gametogonie). Gametocyty (nezralé pohlavní buňky) se nacházejí přibližně 3–15 dní po infekci v celém tenkém střevě, ale nejčastěji v ileu kočky. Gametogonie začíná tvorbou mikrogametocytů, ke které dochází v dolní části tenkého střeva a v tlustém střevě hlavního hostitele. Vývoj mikrogametocytů je doprovázen řadou postupných dělení vajíčka. Podél okraje makrogametocytu se vytvoří 12–32 mikrogamet exvaginací jeho membrány. Mají tvar silně protáhlého půlměsíce s ostrými konci a spolu s bičíky dosahují délky 3 µm a mají také 2 bičíky (třetí je rudimentární), s jejichž pomocí se pohybují v lumen střeva a přesouvají se do makrogamety.

Vývoj makrogametocytu probíhá bez dělení jádra. V tomto případě se gametocyt zvětšuje (z 5-7 na 10-12 µm na délku), velké jádro s jadérkem se zhutňuje, v cytoplazmě se hromadí velké množství glykogenu, nachází se mnoho ribozomů, mitochondrií a endoplazmatického retikula.

K oplodnění, tj. fúzi makro- a mikrogamet, dochází v epiteliální buňce, což vede k tvorbě zygoty, která tvoří hustou membránu a mění se v ookinetu a následně v oocystu. Tvar oocyst je kulato-oválný o průměru 9-11 až 10-14 μm. Oocysty nějakou dobu zůstávají v epiteliálních buňkách, ale poté se dostanou do lumen střeva a toxoplasma vstupuje do další fáze vývoje - sporogonie, která pokračuje ve stolici i ve vnějším prostředí. Zralé oocysty mají hustou bezbarvou dvouvrstvou membránu, díky které jsou odolné vůči vlivům různých faktorů prostředí, včetně řady chemických látek. Při dostatečné vlhkosti, teplotě a přístupu kyslíku se uvnitř oocysty po několika dnech vytvoří dvě sporocysty se čtyřmi banánovitým sporozoitem v každé. Sporocysty mají zase hustou dvouvrstvou membránu. Jejich velikost se v průměru pohybuje od 6-7 x 4-5 do 8 x 6 µm. Sporozoity mají podobnou strukturu jako endozoity a cystozoity – tkáňová stádia toxoplazmy. Zralé oocysty se sporozoity představují invazivní stádia parazita jak pro konečného hostitele (kočky), tak pro mezihostitele, včetně člověka. Ve vlhkých podmínkách zůstávají sporozoity v oocystách invazivní až 2 roky.

Extraintestinální (tkáňová) fáze vývoje toxoplazmy v těle mezihostitelů

V buňkách různých tkání mezihostitelů, včetně člověka, dochází k nepohlavnímu rozmnožování endodyogenií, tj. tvorbou dvou dceřiných buněk uvnitř mateřské buňky. V letech 1969-1970 byla objevena metoda mnohočetného vnitřního pučení, pro kterou byl navržen termín endopolygeneze. Tyto dvě metody nepohlavního rozmnožování byly spolu se schizogonií objeveny i ve střevech hlavního hostitele parazita - kočky.

Tkáňová fáze vývoje toxoplazmy začíná, když se do střev zvířat a lidí (mezihostitelů) dostanou buď pohlavní stádia parazita - oocysty se sporozoony, nebo nepohlavní stádia (endozoiti a cystozoiti) s tkáněmi napadených zvířat. V tenkém střevě pod vlivem proteolytických enzymů pronikají sporozoity uvolněné z oocyst, nebo cystozoiti či endozoiti z cyst do epiteliálních buněk střevní sliznice, kde začíná nepohlavní rozmnožování - endodyogeneze a endopolygeneze.

Endozoity se objevují v důsledku rozmnožování. Během 2-10 hodin od okamžiku zavedení sporozoitu (endozoitu) do buňky se ze zničené hostitelské buňky vynoří 12-24-32 dceřiných endozoitů. Nově vzniklé endozoity aktivně pronikají do sousedních buněk. V tenkém střevě hostitele se tvoří lokální nekrotická ložiska, odkud se endozoity mohou dostat do krevních a lymfatických cév a poté do různých tkání. Šíření endozoitů po celém těle mezihostitele je také usnadněno fagocytózou parazita buňkami retikuloendoteliálního systému. V této fázi se cyklicky opakuje rychlé nepohlavní rozmnožování endodyogenezí. Endozoity se v období po opuštění zničené buňky a před pronikáním do nové buňky nacházejí mimo buňku. Rozmnožují se pouze v živých buňkách, kde jejich akumulace připomíná cystu. Tyto shluky endozoitů jsou však lokalizovány přímo v cytoplazmě nebo v cytoplazmatické vakuole. Jemnou membránu kolem takových shluků parazitů vytváří hostitelská buňka v akutním stádiu toxoplazmy. Tyto shluky nemají vlastní membránu, takže ve skutečnosti se jedná o pseudocysty. Pokud jsou endozoity lokalizovány v cytoplazmatických vakuolách, pak se takové vakuoly nazývají parazitoforní.

Postupně se kolem shluků endozoitů vytváří parazitická membrána a toxoplazma přechází do nového stádia - pravé tkáňové cysty. Samotní paraziti se podílejí na tvorbě komplexní cystové membrány, což se vyskytuje u chronické toxoplazmózy. Takové membrány jsou nepropustné pro protilátky a zajišťují životaschopnost parazita po mnoho let, někdy i po celý život. Cysty se zpravidla nacházejí uvnitř buňky, i když byla prokázána i extracelulární lokalizace. Průměr cyst je od 50-70 do 100-200 µm. S tvorbou cysty se endozoity v ní mění v nové stádium - cystozoity. Zralá cysta může obsahovat několik tisíc cystozoitů.

Biologický účel tkáňových cyst je velmi velký. Cysty v první řadě zajišťují přežití parazita v imunitním organismu a tím zvyšují šance na infekci toxoplazmózou jak konečných, tak i nových jedinců mezihostitelů. Vznik cystového stádia je důležitou fází životního cyklu toxoplazmy, protože cystové stádium - cystozoity - je mnohem odolnější vůči vnějším faktorům. Pokud tedy spolknuté endozoity uhynou působením žaludeční šťávy po jedné nebo dvou minutách, pak cystozoity zůstávají v tomto prostředí životaschopné po dobu 2-3 hodin, i když membrána cysty je téměř okamžitě zničena působením pepsinu. Experimentálně bylo prokázáno, že z cystozoitů ve střevě kočky s větší stálostí a rychleji, tj. dříve, je dokončena střevní fáze vývoje toxoplazmy v těle konečného hostitele.

Z popisu životního cyklu toxoplazmy tedy vyplývá, že mezihostitelé (divoká a hospodářská zvířata, stejně jako lidé) jsou nositeli vegetativních (tkáňových) stádií parazita, kterými jsou endozoiti v cystách. Právě s nimi se lékaři, veterináři a parazitologové musí potýkat při diagnostice toxoplazmózy.

Ultrastruktura endozoitů a cystozoitů je identická s ultrastrukturou kokcidiových merozoitů. Z pohledu parazitologa-epidemiologa a klinického lékaře je velmi důležité znát řadu rysů biologie Toxoplasmy. Toxollasma je v první řadě parazit koček, v jejichž organismu je schopna dokončit jak střevní, tak extrainstinální (tkáňovou) fázi vývoje bez účasti jiných hostitelů. Kočky tak mohou současně plnit funkce mezihostitelů a definitivních hostitelů a zajistit fázový vývoj Toxoplasmy od oocysty k oocystě. Toxoplasma však není monoxenní parazit: mezihostitelé se účastní jejího životního cyklu, i když jejich účast je volitelná; proto se Toxoplasma vyznačuje fakultativní heterogenitou. Endozoiti a cystozoiti – stádia od mezihostitelů – navíc mohou infikovat nejen definitivní hostitele, ale i nové mezihostitele (masožravce a člověka). Zde dochází k jakémusi tranzitu neboli přenosu bez účasti konečného hostitele a bez uvolnění toxoplasmy do vnějšího prostředí.

U mnoha zvířat (myší, krys, morčat, křečků, králíků, psů, ovcí, prasat) a u lidí byl zaznamenán transplacentární přenos toxoplazmy ve stádiu endozoitu, což způsobuje vrozenou toxoplazmózu.

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