第 八 章 醫(yī)學(xué)原蟲概論
原蟲為單細(xì)胞真核動(dòng)物，屬于原生動(dòng)物亞界( Subkingdom Protozoa)，迄今已發(fā)現(xiàn)約65000余種，其中大部分營自由生活，分布在海洋、土壤、水體或腐敗物內(nèi)。醫(yī)學(xué)原蟲約40余種，寄生在人體管腔、體液、組織或細(xì)胞內(nèi)，一些蟲種為共棲( commensals)性的，而另一些是致病性的。寄生原蟲感染的結(jié)果依賴于蟲種的毒力和宿主的抵抗力，從無癥狀到威脅生命。
由于缺乏有效的疫苗和可靠的藥物以及傳播媒介控制的困難，寄生原蟲感染仍然是世界性的公共衛(wèi)生問題。
【形態(tài)】 原蟲的結(jié)構(gòu)與單個(gè)動(dòng)物細(xì)胞一樣，由胞膜、胞質(zhì)和胞核組成。
1. 胞膜 包裹蟲體，也稱表膜( pellicle)或質(zhì)膜( plasma membrane)，電鏡下可見為一層或一層以上的單位膜結(jié)構(gòu)，其外層由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)雙分子層與多糖分子結(jié)合形成細(xì)胞被( cell coat)或糖萼( glycocalyx)，內(nèi)層由緊貼的微管和微絲支撐，使蟲體保持一定的形狀。原蟲表膜是其與宿主和外環(huán)境直接接觸的界面并具有配體、受體、酶類和抗原等成分，參與原蟲營養(yǎng)、排泄、運(yùn)動(dòng)、侵襲，以及逃避宿主免疫效應(yīng)等生物學(xué)功能，對(duì)保持蟲體的自身穩(wěn)定和參與宿主的相互作用具有重要的意義。
2. 胞質(zhì) 主要由基質(zhì)、細(xì)胞器和內(nèi)含物組成。基質(zhì)均勻透明，含有肌動(dòng)蛋白組成的微絲和管蛋白組成的微管，用以支持原蟲的形態(tài)并與運(yùn)動(dòng)有關(guān)。大多數(shù)原蟲有內(nèi)、外質(zhì)之分。外質(zhì)透明，呈凝膠狀 ，具有運(yùn)動(dòng)、攝食、營養(yǎng)、排泄和保護(hù)等功能；內(nèi)質(zhì)為溶膠狀，含各種細(xì)胞器和內(nèi)含物，也是細(xì)胞核所在處，為細(xì)胞代謝和營養(yǎng)存儲(chǔ)的主要場(chǎng)所。原蟲細(xì)胞器的類型多樣，有膜質(zhì)細(xì)胞器，如線粒體、高爾基復(fù)合體、溶酶體和動(dòng)基體(kinetoplast)等，主要參與能量合成代謝，動(dòng)基體是一種特殊類型的線粒體；運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器，如偽足(pseudopodium)、鞭毛(flagellum)、波動(dòng)膜(undulating membrane)和纖毛(cilia)等，與原蟲的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，也是原蟲分類的重要標(biāo)志；營養(yǎng)細(xì)胞器：有些原蟲有胞口( cytosome)、胞咽(cytopharynx)和胞肛等幫助攝食、排廢；有些原蟲，如纖毛蟲有伸縮泡(contractile vacuole)，具有調(diào)節(jié)蟲體內(nèi)滲透壓的功能。原蟲胞質(zhì)內(nèi)有時(shí)可見多種內(nèi)含物，如食物泡、糖原和擬染色體（營養(yǎng)儲(chǔ)存小體)以及蟲體代謝產(chǎn)物（如瘧色素)等。特殊的內(nèi)含物也可作為蟲種的鑒別標(biāo)志。
3. 胞核 由核膜、核質(zhì)、核仁和染色質(zhì)組成。核膜為兩層單位膜，具微孔溝通核內(nèi)外。核仁富含RNA，染色質(zhì)含蛋白質(zhì)、DNA 和少量RNA。寄生的原蟲多數(shù)為泡狀核( vesicular nucleus)，染色質(zhì)少而呈顆粒狀，分布于核質(zhì)或核膜內(nèi)緣，只含1個(gè)核仁。少數(shù)纖毛蟲為實(shí)質(zhì)核 (compact nucleus)，核大而不規(guī)則，染色質(zhì)豐富，常具1個(gè)以上核仁。
【生活史】 醫(yī)學(xué)原蟲的生活史包括原蟲生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等不同發(fā)育階段以及蟲體從一個(gè)宿主傳播到另一個(gè)宿主的全過程。
原蟲的生活史一般都含有結(jié)構(gòu)和活力都不同的幾個(gè)階段或期( stage )。滋養(yǎng)體( trophozoite)是大多數(shù)原蟲的活動(dòng)、攝食和增殖階段。在寄生的原蟲中該階段通常與致病作用有關(guān)。在血鞭毛蟲中，無鞭毛體( amastigote )、前鞭毛體( promastigote )、上鞭毛體( epimastigote )和錐鞭毛體( trypomastigote )以及剛地弓形蟲(Toxoplasma gondii)的速殖子( tachyzoite )和緩殖子( bradyzoite )都?xì)w屬滋養(yǎng)體階段。在頂復(fù)門原蟲中，還有裂殖子( merozoite )、配子體( gametocytes )、配子( gametes )和卵囊( oocysts )等生活史階段。某些原蟲的生活史中具有包囊階段。包囊不能運(yùn)動(dòng)和攝食。在包囊階段可有或沒有核的分裂。隨宿主糞便排出的包囊有較厚的壁，因而能在外界環(huán)境中存活較長(zhǎng)時(shí)間。在組織中形成的包囊依賴肉食者傳播。
根據(jù)醫(yī)學(xué)原蟲的傳播方式，可將其生活史分為以下三種類型。
1．簡(jiǎn)單型 此類原蟲生活史簡(jiǎn)單，借直接接觸或傳播媒介的機(jī)械攜帶而傳播。有的原蟲整個(gè)生活史中只有一個(gè)發(fā)育階段，即滋養(yǎng)體，一般以直接接觸的方式傳播，如陰道毛滴蟲；有的原蟲生活史中有滋養(yǎng)體和包囊兩個(gè)階段。前者具運(yùn)動(dòng)和攝食功能，為原蟲的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖階段，后者則處于靜止?fàn)顟B(tài)，為原蟲的感染階段，一般通過飲水或食物進(jìn)行傳播，如溶組織內(nèi)阿米巴和藍(lán)氏賈第鞭毛蟲。
2．循環(huán)傳播型 該型原蟲生活史較復(fù)雜，完成生活史需要一種以上的脊椎動(dòng)物宿主分別進(jìn)行有性和無性生殖，其中之一為終宿主，其他的為中間宿主，但不需要無脊椎動(dòng)物宿主。如剛地弓形蟲以貓為終末宿主，以人、鼠或豬等為中間宿主。
3．昆蟲傳播型 此類原蟲完成生活史需經(jīng)在吸血昆蟲體內(nèi)進(jìn)行有性或無性繁殖，再通過叮咬傳播給人或其他動(dòng)物，如利什曼原蟲和瘧原蟲。
【生理】醫(yī)學(xué)原蟲的生理過程包括運(yùn)動(dòng)、生殖、營養(yǎng)和代謝。
1.運(yùn)動(dòng) 原蟲的運(yùn)動(dòng)主要由運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器完成。運(yùn)動(dòng)方式主要取決于其所具有的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器的類型，包括偽足運(yùn)動(dòng)、鞭毛運(yùn)動(dòng)和纖毛運(yùn)動(dòng)。沒有運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器的原蟲則以扭動(dòng)或滑行的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
2.生殖 原蟲的主要生殖方式有無性生殖和有性生殖兩種。
（1)無性生殖( asexual reproduction ):包括二分裂，多分裂和出芽生
殖。二分裂是細(xì)胞核先分裂為二，然后胞質(zhì)分裂，最后形成兩個(gè)獨(dú)立的蟲體。鞭毛蟲以縱向分裂為二，而纖毛蟲以橫向分裂為二。多分裂是細(xì)胞核首先進(jìn)行多次分裂，達(dá)到一定數(shù)量后，細(xì)胞質(zhì)再分裂，使一個(gè)蟲體一次增殖為多個(gè)子代。如瘧原蟲紅細(xì)胞內(nèi)期和紅細(xì)胞外期的裂體增殖( schizogony )。出芽生殖是母體先經(jīng)過不均等的細(xì)胞分裂，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)芽體，再分化發(fā)育成新的個(gè)體。出芽生殖可分為“內(nèi)出芽”(endogenous budding )和“外出芽”(exogenous budding )兩種方式，如瘧原蟲在蚊體內(nèi)的成孢子細(xì)胞(sporoblast)是以外出芽法進(jìn)行增殖，即先從成孢子細(xì)胞表面長(zhǎng)出子孢子芽(sporozoite buds)，逐漸發(fā)育為子孢子(sporozoite)，然后脫離母體；而弓形蟲滋養(yǎng)體則以內(nèi)出芽法進(jìn)行增殖，即兩個(gè)子細(xì)胞先在母細(xì)胞內(nèi)形成新個(gè)體，然后隨母細(xì)胞破裂，釋放更小的子代并發(fā)育為新的滋養(yǎng)體。
（2)有性生殖( sexual reproduction ): 原蟲的有性生殖包括結(jié)合生殖（conjugation)和配子生殖( gametogony )。結(jié)合生殖是較低級(jí)的有性生殖方式，僅見于纖毛蟲綱，兩個(gè)蟲體在胞口處互相連接，結(jié)合處胞膜消失，經(jīng)過各自體內(nèi)的核分裂并互相交換后，兩者又分離，繼續(xù)進(jìn)行二分裂形成新個(gè)體。配子生殖是原蟲在發(fā)育過程中先分化出有雌雄性別的配子，雌雄配子受精后形成合子( zygote )，然后形成卵囊(oocyst )，傳染性的子孢子( sporozoites )在卵囊內(nèi)形成。如瘧原蟲在蚊體內(nèi)的配子生殖。有些原蟲的生活史具有世代交替現(xiàn)象，即無性生殖和有性生殖兩種方式交替進(jìn)行，如瘧原蟲在人體內(nèi)行無性生殖，而在蚊體內(nèi)行有性生殖。
3.營養(yǎng)與代謝 寄生原蟲生活在富有營養(yǎng)的宿主內(nèi)環(huán)境，一般可通過表膜的滲透和擴(kuò)散吸收小分子養(yǎng)料。大分子物質(zhì)則經(jīng)胞飲(pinocytosis)通過攝取液體食物，如阿米巴以偽足獲取營養(yǎng)的方式；多數(shù)原蟲具有胞口( cytosome )或微胞口( micropore )攝取食物，以吞噬(phagocytosis)方式攝取固體食物，如瘧原蟲和纖毛蟲的滋養(yǎng)體。被攝入的食物先通過胞膜內(nèi)陷，形成食物泡，在胞質(zhì)中食物泡與溶酶體結(jié)合，然后再經(jīng)各種水解酶的作用將養(yǎng)料消化、分解和吸收。
原蟲一般是利用葡萄糖獲取能量。無氧糖代謝是原蟲能量代謝的主要途徑。大多數(shù)原蟲營兼性厭氧代謝，尤其腸內(nèi)寄生原蟲；血液內(nèi)寄生原蟲可利用適量氧而行有氧代謝。原蟲所需蛋白質(zhì)、氨基酸主要從宿主攝取。原蟲可利用各種酶類將其攝入體內(nèi)的蛋白質(zhì)分解為游離的氨基酸。原蟲的多種生物合成途徑中需要輔助因子，如四氫葉酸(THFA)和對(duì)氨基苯甲酸(PABA)等。
【致病】 寄生原蟲的致病作用與蟲種、株系、寄生部位及宿主的抵抗力有關(guān)。
1．宿主抵抗力 宿主本身對(duì)原蟲所具有的抵抗力，主要涉及三個(gè)方面，即非特異因素、細(xì)胞免疫和體液免疫。與對(duì)寄生原蟲抵抗力有關(guān)的非特異性因素包括紅細(xì)胞對(duì)瘧原蟲入侵或生長(zhǎng)的限制，例如帶有鐮狀細(xì)胞血紅蛋白異合子或純合子的個(gè)體對(duì)惡性瘧有抵抗作用。同樣，缺乏Duffy因子的紅細(xì)胞對(duì)間日瘧原蟲不敏感。流行病學(xué)的證據(jù)提示另一些遺傳性的紅細(xì)胞異常，如地中海貧血和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺陷患者對(duì)瘧原蟲具有先天性抵抗力。此外，發(fā)熱、宿主性別等非特異性因素也可能影響宿主對(duì)各種原蟲的抵抗力。雖然非特異因素在宿主抵抗力中發(fā)揮重要作用，但是，通常它們與宿主的免疫系統(tǒng)聯(lián)合起作用。 不同的原蟲感染可誘導(dǎo)不同的體液和/或細(xì)胞免疫應(yīng)答。在瘧疾和錐蟲感染中，抗體顯然在免疫中起關(guān)鍵的作用。對(duì)瘧原蟲、利什曼原蟲和弓形蟲等原蟲抵抗力可能與特異的體液和/或細(xì)胞免疫機(jī)制有關(guān)。因此，原蟲侵入宿主后必須戰(zhàn)勝機(jī)體的防御功能，增殖到相當(dāng)數(shù)量后才表現(xiàn)出明顯的損害或臨床癥狀，如瘧原蟲在紅細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行裂體增殖，當(dāng)蟲體增殖到一定數(shù)量時(shí)導(dǎo)致紅細(xì)胞的周期性破裂，產(chǎn)生臨床癥狀。
有些原蟲感染免疫功能正常宿主并不表現(xiàn)臨床癥狀，暫時(shí)處于隱性感染狀態(tài)。但當(dāng)機(jī)體抵抗力下降或免疫功能不全時(shí)，如艾滋病患者、長(zhǎng)期接受免疫抑制劑治療或晚期腫瘤病人，這些原蟲的繁殖能力和致病力增強(qiáng)，患者出現(xiàn)明顯的臨床癥狀和體征，甚至危及生命。這類原蟲稱為機(jī)會(huì)性致病原蟲(opportunistic protozoa)。常見的機(jī)會(huì)性致病原蟲有卡氏肺孢子蟲、弓形蟲和隱孢子蟲。
2．原蟲致病機(jī)制 宿主感染原蟲后所產(chǎn)生的免疫應(yīng)答,一方面表現(xiàn)為對(duì)再感染的抵抗力,另一方面可誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生有害的超敏反應(yīng)(hypersensitivity)，引起組織損傷和免疫病理變化。此外，蟲體產(chǎn)生的毒性產(chǎn)物和/或機(jī)械損傷也可能是其致病機(jī)制之一（見表8-1)。
表8-1 原蟲的主要致病機(jī)制
致病機(jī)制 | 蟲 種 |
寄生蟲的毒性產(chǎn)物 高分子量 低分子量 | 所有原蟲 非洲錐蟲 |
速發(fā)型超敏反應(yīng) | 瘧原蟲 非洲錐蟲 |
遲發(fā)型超敏反應(yīng) | 利什曼原蟲 阿米巴 弓形蟲 |
自身免疫 | 美洲錐蟲 |
免疫抑制 | 瘧原蟲 非洲錐蟲 |
機(jī)械性損傷 | 瘧原蟲 |
【分類】 原蟲在生物學(xué)分類上屬于原生生物界(Kingdom Protista)，原生動(dòng)物亞界 ( Subkingdom Protozoa)下的6個(gè)門，其中三個(gè)門，即肉足鞭毛門( Phylum Sarcomastigophora )、頂復(fù)門( Phylum Apicomplexa )和纖毛門( Phylum Ciliophora )，包含了引起人體疾病的重要蟲種。常見的醫(yī)學(xué)原蟲及其生物學(xué)分類見表8-2。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，染色體核型、核酸序列構(gòu)成、同功酶譜型或血清學(xué)譜型等分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)原蟲的分類研究，從分子水平重新認(rèn)識(shí)，達(dá)到種群乃至株系的判定。雖然分子分類學(xué)的研究已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展，但目前形態(tài)學(xué)分類仍然是原蟲種類鑒定最實(shí)用的技術(shù)。
表8-2 常見醫(yī)學(xué)原蟲及其分類
主要寄生部位 | 蟲 名 | 科（Family) | 目（Order) | 綱（Class) |
單核吞噬系統(tǒng) | 杜氏利什曼原蟲 Leishmania donovani 熱帶利什曼原蟲 Leishmania tropica 巴西利什曼原蟲 Leishmania braziliensis | 錐蟲科 Trypanosomatidae | 動(dòng)基體目 Kinetoplastida | 動(dòng)鞭綱 Zoomastigophora |
血液 | 布氏岡比亞錐蟲 Trypanosoma brucei gambiense 布氏羅得西亞錐蟲 T.brucei rhodesiense | |||
泌尿生殖道 | 陰道毛滴蟲 Trichomonas vaginalis | 毛滴蟲科 Trichomonadidae | 毛滴蟲目 Trichomonadida | |
口腔 | 口腔毛滴蟲 Trichomonas tenax | |||
腸 | 人毛滴蟲 Trichomonas hominis 脆弱雙核阿米巴 Dientamoeba fragilis | |||
藍(lán)氏賈第鞭毛蟲 Giardia lamblia | 六鞭毛科 Hexamitidae | 雙滴蟲目 Diplomonadida | 葉足綱 Lobosea | |
溶組織內(nèi)阿米巴 Entamoeba histolytica 哈門氏內(nèi)阿米巴 Entamoeba hartmanni 結(jié)腸內(nèi)阿米巴 Entamoeba coli 布氏噬碘阿米巴 Iodamoeba butschlii 微小內(nèi)蜒阿米巴 Endolimax nana | 內(nèi)阿米巴科 Entamoebidae | 阿米巴目 Amoebida | ||
口腔 | 齒齦內(nèi)阿米巴 Entamoeba gingivalis | |||
腦（等) | 卡氏棘阿米巴 Acanthamoeba castellanii | 棘阿米巴科 Acanthamoebidae | ||
福氏耐格里阿米巴 Naegleria fowleri | 雙鞭阿米巴科 Dimastiamoebidiae | 裂核目 Schizopyrenida | ||
紅細(xì)胞 | 間日瘧原蟲 Plasmodium vivax 三日瘧原蟲 Plasmodium malariae 惡性瘧原蟲 Plasmodium falciparum 卵形瘧原蟲 Plasmodium ovale | 瘧原蟲科 Plasmodidae | 真球蟲目 Eucoccidiida | 孢子綱 Sporozoea |
肺泡 | 卡氏肺孢子蟲 Pneumocystis carinii | 未定 | ||
有核細(xì)胞 | 剛地弓形蟲 Toxoplasma gondii | 弓形蟲科 Toxoploasmatidae | 真球蟲目 Eucoccidiida | |
組織 | 人肉孢子蟲 Sarcocystis hominis | 肉孢子蟲科 Sarcocystidae | ||
小腸粘膜上皮細(xì)胞 | 貝氏等孢子蟲 Isospora belli | 愛美蟲科 Eimeriidae | ||
微小隱孢子蟲 Cryptosporidium parvum | 隱孢子蟲科 Cryptosporidae | |||
結(jié)腸 | 結(jié)腸小袋纖毛蟲 Balantidium coli | 小袋科 Balantidiidae | 毛口目 Trichostomatida | 動(dòng)基裂綱 Kinetofragminophorea |
Summary Protozoa, one-celled animals, have the usual cellular structure, including the plasma membrane, the cytoplasm and the nucleus. The plasma membrane also covers the projecting locomotory structures such as pseudopodia, cilia and flagella. Most of whpayment-defi.comich are free living, but others may infect humans or animals.
Some protozoa have complex life cycles which include several developmental stages differing in structure and activity. Those stages of parasitic protozoa that actively feed and multiply, are frequently called “trophozoites”. Cysts are developmental stage with a protective membrane or thickened wall and which enable the parasite to persist and “wait” for transmission to a new host. Reproduction in the protozoa may be asexual, or both asexual and sexual. The most common type of asexual multiplication is binary fission; multiple asexual divisions occurs in some forms, such as schizogony and sporogony or endodygony. The sexual cycle involves conjugation and gametogony.
（林建銀)
