布氏锥虫(Trypanosoma brucei)

物种名:布氏锥虫

拉丁学名:Trypanosoma brucei

分类学地位:真核生物界Eukaryota;眼虫门Euglenozoa;

动基体纲Kinetoplastea;锥虫目Trypanosomatida;

锥虫科Trypanosomatidae;锥虫属Trypanosoma

布氏锥虫(Trypanosoma brucei)包括布氏锥虫指名亚种(T. b. brucei)、布氏锥虫冈比亚亚种(T. b. gambiense)、布氏锥虫罗得西亚亚种(T. b. rhodesiense)、布氏锥虫伊氏亚种(T. b. evansi)和布氏锥虫马媾疫亚种(T. b. equiperdum)等5个亚种,其中布氏锥虫冈比亚亚种和布氏锥虫罗得西亚亚种,属人体涎源性锥虫,是非洲锥虫病(African trypanosomiasis)或称昏睡病(sleeping sickness)的病原体,早期临床表现为长期不规则发热,全身淋巴结肿大、皮疹、晚期以神经系统症状为主,有严重头痛、反应迟钝、肌肉震颤、昏睡以至昏迷死亡,传播媒介为舌蝇。

1.1生物学特性

1.1.1生活史

当受感染的采采蝇(舌蝇属Glossina)叮咬哺乳动物宿主并吸血时,布氏锥虫会将后循环锥虫(metacyclic trypomastigotes)注入宿主的皮肤组织。这些寄生虫随后进入淋巴系统,并进一步进入血液循环。在宿主体内,它们转变为血流锥虫(bloodstream trypomastigotes),被运送至全身各处,并可到达其他体液,如淋巴液和脑脊液,通过二分裂方式进行增殖。布氏锥虫的整个生活史均以细胞外阶段存在。当采采蝇再次叮咬受感染的哺乳动物宿主吸血时,会吸入血流锥虫,从而自身被感染。在采采蝇的中肠内,寄生虫转变为前循环锥虫(procyclic trypomastigotes),经二分裂增殖,随后离开中肠并转变为上鞭毛体(epimastigotes)。这些上鞭毛体到达蝇的唾液腺,继续通过二分裂繁殖。锥虫在蝇体内的发育周期约为3周。此外,若孕妇在妊娠期间感染,则罕见情况下可发生先天性传播(主要见于布氏冈比亚锥虫)[1]。

图1 布氏锥虫生活史[1]

1.1.2形态学特征

在人体内以锥鞭毛体(trypomastigote)的形式寄生,具有多态性的特点,可分为细长型、粗短型和中间型。细长型大小为(20-40)μm × (1.5-3.5)μm,前端较尖细,有一根长可达6 μm的游离鞭毛,动基体位于虫体后部近末端;粗短型大小为(15-25) μm × 3.5 μm,游离鞭毛短于1 μm,或不游离;中间型长20-30 μm。锥鞭毛体在姬姆萨或瑞特染色的血涂片中,胞质呈淡蓝色,内有深蓝色的异染质(volutin)颗粒。有1个细胞核,位于虫体中央稍偏处,呈红色或红紫色。动基体为深红色,点状,位于虫体近后端。鞭毛起自基体,伸出虫体后,与虫体表膜相连。当鞭毛运动时,表膜伸展,形成被染为淡蓝色的波动膜[2]。

图2 布氏锥虫形态结构[3]

1.1.3生化特征

布氏锥虫经50°C热处理5分钟即可100%致死,且正常高压灭菌条件(121°C、15分钟)足以彻底灭活。0.05%次氯酸钠、0.2%TriGene消毒剂、0.1%洗手液浸泡5分钟可完全致死,15%及以上乙醇溶液5分钟内也能杀灭该虫。布氏锥虫渗透压调节能力弱,80%浓度纯水造成的低渗胁迫可使其全部失活[4]。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

冈比亚锥虫集中在中西非,病例占全球98%;罗得西亚锥虫分布东、南非,近年已扩散至乌干达形成重叠疫区。传播以采采蝇叮咬为主要途径,还存在母婴、输血、器官移植传播途径。传染源方面,冈比亚型主要为患者和带虫者;罗得西亚型除患者外,还包括黄牛、羚羊、山羊、猴等动物[5]。

1.2.2致病性

锥虫侵入人体后,先在血液和淋巴系统寄生繁殖,后进入中枢神经系统。绝大部分组织损伤和病理变化系由免疫反应所引起。

锥虫病的明显病理变化为B淋巴细胞增生,形成早期的淋巴结病变和脑、心脏等的淋巴细胞浸润,并可导致免疫球蛋白(IgM为主)增加和免疫复合物的出现。虽然IgM大量增加,特异性抗体能凝集锥虫,使之易被吞噬细胞吞噬或在补体参与下促使锥虫溶解,导致血中锥虫数下降,但由于锥虫抗原常发生变异,又能使锥虫变异株逃避宿主免疫作用,血中具有新抗原的锥虫数又复增加。因此血中虫数反复出现时高时低的现象。循环和组织的免疫复合物可引起广泛病变,包括贫血、补体激活、各脏器组织(尤其是中枢神经系统、心、肝等)的损害以及免疫反应的干扰。

早期淋巴结和脾脏呈一般增生,伴淋巴细胞、大单核细胞和浆细胞浸润,晚期细胞浸润减少,而代以结缔组织。病程早期中枢神经系统仅脑膜有淋巴细胞浸润,以后脑实质有淋巴细胞、浆细胞以及桑椹细胞(变形浆细胞)浸润。病变继续发展时,可出现全脑炎,脑白质和周围神经出现脱髓鞘现象,最后导致皮层下萎缩。心外膜及内膜可有出血和淋巴细胞,浆细胞浸润,心肌炎常存在,多见于罗得西亚锥虫病,也可有心包炎。肝脏有充血、出血和局灶性坏死,灶性肾小球肾炎也可发生。患者贫血主要为溶血性,红细胞上有补体成分,此外红细胞形成抑制和单核-吞噬细胞系统活性增强也是造成贫血的因素[6]。

1.3检测方法

  1. 传统方法:依据WS/T 10055-2026《非洲锥虫病诊断》卫生行业标准,针对血液、淋巴液、水体类稀释样本可先离心富集沉淀,再制作薄涂片,采用吉氏或瑞氏染色后光学显微镜观察,依据虫体形态判定;脑脊液、下疳抽吸液等样本同样经离心浓缩后染色镜检识别锥鞭毛体。该方法适用于各类含虫体液、污染水体样本的初筛鉴定,可区分细长、粗短型布氏锥虫典型形态[5]。
  2. 分子生物学方法:Van Reet等[7]针对Trypanozoon亚属中常用的布氏锥虫重复序列(Trypanosoma brucei repeat,TBR)并非完全同质、存在176 bp与177 bp两类重复序列且具有单核苷酸多态性和拷贝数差异的问题,建立了多重实时荧光定量PCR(qTBR)检测体系。该体系以TBR重复序列为主要靶标,采用1条共用正向引物qTBR-F,分别配置针对177 bp和176 bp TBR序列的特异性反向引物q177T-R、q176T-R及对应水解探针q177T-P、q176T-P,在同一反应中同时扩增两类TBR靶序列;同时结合18S rDNA实时荧光PCR(q18S)作为内部参照,通过ΔCq法计算不同TBR靶序列的相对拷贝数。研究所用引物与探针序列见表1。qPCR反应总体积为20 μL,含1×PerfeCTa qPCR ToughMix、各300 nM正反向引物、100 nM探针和5 μL寄生虫DNA;扩增程序为45℃ 5 min、95℃ 10 min,随后35个循环(95℃ 15 s、60℃ 1 min)。方法性能评价中,研究者首先采用两株T. b. gambiense I型克隆DNA进行10倍梯度稀释试验,177 bp TBR靶标可检测低至5 fg的寄生虫DNA,不同单重、双重和三重反应中重复测定的Cq值差异较小,多数体系扩增效率对应的标准曲线斜率为-3.1~-3.6,显示出较好的扩增性能和重复性。随后对77株Trypanozoon菌株或克隆进行检测,结果表明176 bp和177 bp TBR序列的相对拷贝数在不同类群间存在明显差异。将q177T与q176T的相对拷贝数联合分析,可将菌株大致划分为TBR-East、TBR-West和TBR-Central三种基因型。该方法利用两类TBR序列的SNP和拷贝数变异,在提高Trypanozoon检出覆盖度的同时还能提供一定的基因分型信息,尤其可减少传统仅针对单一TBR序列时可能出现的漏检。

表1 布氏锥虫qTBR检测方法引物与探针序列[7]

名称 序列(5′→3′)
qGPI-PLC-F CCCACAACCGTCTCTTTAACC
qGPI-PLC-R GGAGTCGTGCATAAGGGTATTC
qGPI-PLC-P ACACCACTTTGTAACCTCTGGCAGT
M18S II-F CGTAGTTGAACTGTGGGCCACGT
M18S II-R ATGCATGACATGCGTGAAAGTGAG
q18S-P TCGGACGTGTTTTGACCCACGC
c177-F GCAACAAAGCTATTTAATGGTCCT
c177-R GCACACTTGTAATTAATATGGCACA
q177D-P TGCGCAGTTAACGCTATTATACACA
c176-F GTGCAACAAAGCTAATAAATGGTTC
c176-R TAAAGAACAGCGTTGCAAACTT
qTBR-F CGCAGTTAACGCTATTATACA
q177T-R GGACCATTAAATAGCTTTGTTG
q177T-P TGCCATATTAATTACAAGTGTGC
q176T-R GAACCATTTATTAGCTTTGTTG
q176T-P TGCAACGCTGTTCT

1.4典型案例

2022年,埃塞俄比亚南部Gamo地区Kucha Alfa区报告4例由布氏锥虫罗得西亚亚种(T. b. rhodesiense)引起的人非洲锥虫病,这是埃塞俄比亚约30年来再次报告该病[8]。4名患者均来自奥莫河附近农村地区;该区域靠近奥莫河及Maze国家公园,河岸和灌丛环境适宜采采蝇繁殖,牛等家畜到河边饮水,周边同时存在野生动物和家畜储存宿主,使人、媒介和动物宿主在河流沿岸生态环境中发生接触的机会增加。病例最初通过血涂片显微镜检查发现锥虫,其中1例保存的干血斑样本进一步经分子生物学方法确认病原体为T. b. rhodesiense。4例中2例在特效药获得前死亡,另1例治疗过程中因脑病死亡,1例经治疗存活;病例报告后,埃塞俄比亚卫生部门与世界卫生组织成立工作组,协调病例管理和报告。

1.5防治对策

防治锥虫病的主要措施包括早期发现、治疗患者和控制舌蝇密度。改变媒介昆虫滋生环境,如清除灌木林、喷洒杀虫剂等措施。治疗药物苏拉明(suramin)对两种锥虫病早期疗效良好:喷他脒对早期布氏冈比亚锥虫病疗效好:美拉胂醇为三价砷制剂,对两种锥虫病各期均有效,但毒性大,只用于晚期患者[2]。

参考文献

[1] Centers for Disease Control and Prevention (CDC). https://www.cdc.gov/dpdx/trypanosomiasisafrican/.

[2] 李士根, 木兰. 人体寄生虫学实验与学习指导. 南京: 江苏凤凰科学技术出版社, 2024.

[3] Public Health Image Library (PHIL). https://wwwn.cdc.gov/phil/Details.aspx?pid=14822.

[4] Wang X, Jobe M, Tyler K M et al. Efficacy of common laboratory disinfectants and heat on killing trypanosomatid parasites. Parasites & Vectors, 2008, 1: 35.

[5] Centers for Disease Control and Prevention. https://www.cdc.gov/dpdx/trypanosomiasisafrican/.

[6] 中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所. https://www.ipd.org.cn/know27.html.

[7] Van Reet N, Patient Pyana P, Dehou S et al. Single nucleotide polymorphisms and copy-number variations in the Trypanosoma brucei repeat (TBR) sequence can be used to enhance amplification and genotyping of Trypanozoon strains. PloS One, 2021, 16: e258711.

[8] Abera A, Mamecha T, Abose E et al. Reemergence of Human African Trypanosomiasis Caused by Trypanosoma brucei rhodesiense, Ethiopia. Emerging Infectious Diseases, 2024, 30: 125-128.

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