醫(yī)學(xué)原蟲概論

1、第二篇 醫(yī) 學(xué) 原 蟲 學(xué)第五章 醫(yī)學(xué)原蟲概論 原蟲是單細(xì)胞真核生物，屬于原生動(dòng)物亞界（Subkingdom Protozoa）。原蟲的整個(gè)機(jī)體雖僅由一個(gè)細(xì)胞構(gòu)成，但卻能夠完成生命活動(dòng)的全部功能，如攝食、代謝、呼吸、排泄、運(yùn)動(dòng)及生殖等。在自然界，原蟲的種類繁多，約近65000余種，多數(shù)營(yíng)自生或腐生生活，廣泛分布于地球表面的各類生態(tài)環(huán)境中，如海洋、土壤、水體或腐敗物內(nèi)。寄生性原蟲約近萬種，生活于動(dòng)物體內(nèi)或體表。其中醫(yī)學(xué)原蟲約近40余種，為寄生于人體管腔、體液、組織或細(xì)胞內(nèi)的致病性或非致病性原蟲。致病性原蟲對(duì)人類健康和畜牧業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害?！拘螒B(tài)】原蟲外形多樣，呈球形、卵圓形或不規(guī)則。原蟲的結(jié)構(gòu)

2、由胞膜、胞質(zhì)和胞核三部分構(gòu)成。1胞膜 亦稱表膜（pellicle）或質(zhì)膜（plasmalemma），在電鏡觀察下，胞膜由一層或一層以上單位膜構(gòu)成。其分子結(jié)構(gòu)可用液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model）解釋。即原蟲的胞膜與其它生物膜一樣，是一種具有可朔性、流動(dòng)性和不對(duì)稱性的、嵌有蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)。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)。由于表膜上的蛋白質(zhì)分子中具有配體（ligand）、受體（receptor）、酶類和其它抗原等成分，故是寄生性原蟲與宿主細(xì)胞和其寄生環(huán)境直接接觸的部位。表膜參與原蟲的營(yíng)養(yǎng)、排泄、運(yùn)動(dòng)、感覺

3、、侵襲，以及逃避宿主免疫效應(yīng)的多種生物學(xué)功能，對(duì)研究寄生蟲與宿主相互關(guān)系具有重要意義。 2胞質(zhì) 原蟲的胞質(zhì)由基質(zhì)、細(xì)胞器和內(nèi)含物組成。原蟲的代謝和營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存均在胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。（1）基質(zhì)基質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)。肌動(dòng)蛋白和微管蛋白分別組成微絲和微管，以此支持細(xì)胞的形狀并在原蟲的運(yùn)動(dòng)中起作用。有些原蟲的胞質(zhì)有內(nèi)、外質(zhì)之分。外質(zhì)透明，呈凝膠狀（gel-like），具有運(yùn)動(dòng)、攝食、排泄、呼吸、感覺及保護(hù)等生理功能；內(nèi)質(zhì)為溶膠狀（sol-like），細(xì)胞器、內(nèi)含物和細(xì)胞核含于其內(nèi)。有些原蟲的胞質(zhì)并無內(nèi)、外質(zhì)之分，而是均勻一致的。（2）細(xì)胞器大多數(shù)原蟲具有線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、動(dòng)基體等膜質(zhì)細(xì)胞器。它

4、們主要參與細(xì)胞的能量合成代謝。有的蟲種，因其代謝特性或在進(jìn)化中處于原始地位，而缺少某種細(xì)胞器。前者如行厭氧代謝的腸道阿米巴等蟲種多無線粒體；后者如賈第蟲并不具備高爾基體和線粒體。溶酶體（lysosome）含有多種水解酶，對(duì)食物、有害物質(zhì)、衰老或損壞的細(xì)胞器起分解作用。動(dòng)基體（kinetoplast）的結(jié)構(gòu)與線粒體的相似，且含與之相似的酶類，故一般認(rèn)為它是一種特殊類型的線粒體。如，寄生于人體的錐蟲和利什曼原蟲具有動(dòng)基體，它們合成的DNA與細(xì)胞核合成的不同。此外，原蟲還具有偽足（pseudopodium）、鞭毛（flagellum）和纖毛（ciliate）等三種運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器。具有相應(yīng)細(xì)胞器的原蟲，分

5、別稱為阿米巴、鞭毛蟲或纖毛蟲。鞭毛蟲還同時(shí)具有波動(dòng)膜（undulating membrane）。偽足是外質(zhì)暫時(shí)性突出部分，可呈舌狀或葉狀。偽足形成時(shí)，局部外質(zhì)液化，凝膠發(fā)生斷裂，內(nèi)質(zhì)涌出擴(kuò)散至鄰近的外質(zhì)上。鞭毛為較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器，數(shù)目較少，位于蟲體的前端、側(cè)面或后端。與鞭毛相比較，纖毛則較短，數(shù)目多，常均勻密布于蟲體表面。每根鞭毛或纖毛均從基體，即毛基體（blephearoplast）發(fā)出。胞質(zhì)內(nèi)的微管和微絲除起支持作用外，還參與鞭毛和纖毛的形成。原蟲的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞器包括胞口、胞咽、胞肛等，其主要功能是攝食和排出廢物。寄生性纖毛蟲體內(nèi)含伸縮泡，為一種呈周期性收縮和舒張的泡狀結(jié)構(gòu)，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外水

6、分的功能。除上述三種主要的細(xì)胞器外，胞質(zhì)中還有食物泡，糖原泡、擬染體等營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存小體，以及原蟲的代謝產(chǎn)物（如瘧原蟲的瘧色素）和共生物（如病毒）等。 3胞核 原蟲屬真核生物，細(xì)胞核是維持原蟲生命和繁殖的重要結(jié)構(gòu)。細(xì)胞核由核膜、核質(zhì)、核仁和染色質(zhì)構(gòu)成。核膜由雙層單位膜組成，其上面的微孔是核內(nèi)外物質(zhì)交換的通道。核仁內(nèi)富含RNA，染色質(zhì)含DNA、蛋白質(zhì)和少量RNA。由于這兩種核糖核酸均屬酸性，故可被堿性物質(zhì)深染。只有經(jīng)過染色，核仁的結(jié)構(gòu)特征才能得以辨認(rèn)。寄生性原蟲的核型分為兩種：泡狀核（vesicular nucleus），核內(nèi)染色質(zhì)稀少、呈顆粒狀，分布于核質(zhì)或核膜內(nèi)緣，具有1個(gè)粒狀核仁。多數(shù)寄生性原蟲

7、具有泡狀核；實(shí)質(zhì)核（compact nucleus），大而不規(guī)則，染色質(zhì)豐富，具有1個(gè)以上的核仁，如纖毛蟲的核即是如此。【生活史類型】 醫(yī)學(xué)原蟲的生活史包括了原蟲生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等各個(gè)發(fā)育階段，亦即蟲體從一個(gè)宿主傳播到另一個(gè)宿主的全過程。這一過程也就是原蟲所導(dǎo)致的疾病的傳播過程，在流行病學(xué)上具有重要意義。根據(jù)醫(yī)學(xué)原蟲傳播方式的不同，可將其生活史分為如下三種類型。 1通過直接或間接方式由感染者傳播至易感者的原蟲 此類原蟲生活史簡(jiǎn)單，完成生活史只需一個(gè)宿主。但有二種情況：¬ 整個(gè)生活史只有一個(gè)發(fā)育階段，即滋養(yǎng)體（trophozoite）。此階段對(duì)外界的抵抗力較強(qiáng)，一般以直接接觸的方式傳播

8、，如陰道毛滴蟲（Trichomonasvaginalis）；­生活史有滋養(yǎng)體和包囊(cyst)兩個(gè)階段，滋養(yǎng)體具有運(yùn)動(dòng)和攝食功能，為原蟲的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖階段；包囊則處于靜止?fàn)顟B(tài)，是原蟲的感染階段。一般通過飲水或食物進(jìn)行傳播。如溶組織內(nèi)阿米巴（Entamoeba histolytica）和藍(lán)氏賈第鞭毛蟲（Giardia lamblia）即屬于此種類型。 2通過循環(huán)方式傳播的原蟲 此類原蟲在完成生活史和傳播過程中，需要一種以上的脊椎動(dòng)物宿主作為終末宿主和中間宿主，其感染階段可在二者之間進(jìn)行傳播。不需要無脊椎動(dòng)物宿主。如剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii），可在終末宿主（貓或

9、貓科動(dòng)物）和中間宿主（人和多種動(dòng)物）之間傳播。通過媒介昆蟲傳播的原蟲 此類原蟲只有在媒介昆蟲體內(nèi)才能發(fā)育至感染階段。如不同種的瘧原蟲(Plasmodium)，只有在相應(yīng)媒介蚊種吸血時(shí)將其吸入體內(nèi)，最終發(fā)育成感染階段子孢子才能感染人體。【生理】醫(yī)學(xué)原蟲的生理過程包括運(yùn)動(dòng)、攝食、代謝和繁殖等方面。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)胞器類型。¬偽足運(yùn)動(dòng)：如溶組織內(nèi)阿米巴原蟲滋養(yǎng)體借助偽足進(jìn)行運(yùn)動(dòng)； ­鞭毛運(yùn)動(dòng)：如藍(lán)氏賈第鞭毛蟲以其4對(duì)鞭毛的擺動(dòng)作翻滾運(yùn)動(dòng)。陰道毛滴蟲借助鞭毛的擺動(dòng)前進(jìn)，以其波動(dòng)膜波動(dòng)作螺旋式運(yùn)動(dòng)；®纖毛運(yùn)動(dòng)：如纖毛蟲

10、，由于其體表有大量的纖毛，因此纖毛運(yùn)動(dòng)中最主要的因素是纖毛的協(xié)調(diào)作用；¯其它運(yùn)動(dòng)方式：有的寄生性原蟲體表并不具備可辨認(rèn)的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器，但卻可以特殊的運(yùn)動(dòng)方式找到適合的寄生部位，如瘧原蟲蚊期在蚊體內(nèi)形成的合子，可以其螺旋式的運(yùn)動(dòng)，穿入到蚊的腸上皮內(nèi)。還有的原蟲并不具備運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器，只好以扭動(dòng)或滑行的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。2攝食 原蟲攝取營(yíng)養(yǎng)的方式有如下幾種。（1）滲透 當(dāng)胞體內(nèi)外濃度差別很大的時(shí)，有些可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可穿透細(xì)胞膜，以被動(dòng)擴(kuò)散的形式進(jìn)入細(xì)胞。但更多的有機(jī)分子可能是通過位于胞膜上的滲透酶的作用主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)至細(xì)胞內(nèi)。（2）胞飲（pinocytosis） 系指通過表膜攝入液體養(yǎng)料。如某些阿米巴原

11、蟲行胞飲時(shí)，先在偽足樣突起物上形成管狀凹陷，然后斷裂成許多小泡，將養(yǎng)料帶入細(xì)胞內(nèi)。（3）吞噬（phagocytosis） 原蟲對(duì)固體食物的攝入稱吞噬。有些原蟲具有胞口，可通過胞口將食物攝入。不具有胞口的原蟲，則通過表膜內(nèi)陷將食物攝入胞內(nèi)。前者如瘧原蟲的滋養(yǎng)體經(jīng)胞口攝食紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白；后者如阿米巴原蟲吞噬細(xì)菌，則以表膜內(nèi)陷形式完成。無論采取何種方式，但在攝入食物后均先形成食物泡。食物泡進(jìn)入胞質(zhì)后與溶酶體結(jié)合，然后再經(jīng)各種水解酶的作用將養(yǎng)料消化、分解、吸收。水解酶包括：核酸酶、蛋白酶、酯酶、脂肪酶和碳水化合物分解酶等等。各種酶由粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體產(chǎn)生并被包入溶酶體而參與消化過程。3代謝 絕大多

12、數(shù)寄生性原蟲為兼性厭氧生物，尤其是在腸腔內(nèi)寄生的原蟲，如溶組織內(nèi)阿米巴原蟲，幾乎在無氧的環(huán)境下才能良好生長(zhǎng)。然而，在血液內(nèi)寄生的原蟲，如瘧原蟲和錐蟲則行有氧代謝。原蟲一般利用葡萄糖或其他單糖取得能量。糖的無氧酵解是原蟲的主要代謝途徑，有些種類還具有三羧循環(huán)的酶系。此外，原蟲在生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖過程中需要較多的蛋白質(zhì)和氨基酸。例如瘧原蟲在紅細(xì)胞內(nèi)寄生時(shí)，將大部分血紅蛋白分解成氨基酸，以合成本身的蛋白質(zhì)。在分解代謝過程中，原蟲利用本身具有的各種酶類，將蟲體內(nèi)的糖類和脂肪分解為水和二氧化碳，及其他小分子物質(zhì)。同時(shí)釋放供蟲體本身各種活動(dòng)所需的能量；在通常情況下，蛋白質(zhì)的分解代謝不占優(yōu)勢(shì)，它不是能量主要來

13、源。4生殖 原蟲的生殖方式包括無性生殖和有性生殖兩種主要方式。（1）無性生殖 ¬ 二分裂：細(xì)胞核先分裂為二，然后胞質(zhì)分裂，最后形成兩個(gè)蟲體，如阿米巴原蟲滋養(yǎng)體的繁殖；­多分裂：胞核先分裂為多個(gè)，胞質(zhì)再分裂并包繞每個(gè)已分裂的細(xì)胞核。如此，一個(gè)個(gè)體便增殖為多個(gè)子代個(gè)體。例如，瘧原蟲在紅細(xì)胞內(nèi)期寄生時(shí)的裂體增殖（schizogony）即屬此種方式；®出芽生殖：母體細(xì)胞先經(jīng)過不均等細(xì)胞分裂產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)芽體，再分化發(fā)育成新個(gè)體，即為出芽生殖?？煞譃椤巴獬鲅俊保╡xogenousbudding）和“內(nèi)出芽”（endogenous budding）二種方式。如瘧原蟲在蚊體內(nèi)的

14、成孢子細(xì)胞以外出芽法繁殖，發(fā)育成子孢子。而弓形蟲的滋養(yǎng)體則是以“內(nèi)出芽”法“內(nèi)二殖”或“內(nèi)二芽殖”法（endodygony）進(jìn)行增殖的。（2）有性生殖 是原蟲的一種重要生殖方式。許多原蟲的有性生殖過程是個(gè)體正常生活史中的一個(gè)階段，往往與無性生殖階段交替進(jìn)行。有性生殖分為較低級(jí)的結(jié)合生殖和較高級(jí)的配子生殖兩種方式。¬結(jié)合生殖（conjugation）：僅見于纖毛蟲綱。兩個(gè)蟲體在胞口處相互連接。分裂前，大核混合并復(fù)制，而后近似均等地隨機(jī)分配到兩個(gè)子核中,再分裂成兩個(gè)新的細(xì)胞。如結(jié)腸小袋纖毛蟲。­配子生殖（gametogony）：是由原蟲的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞分化產(chǎn)生的雌雄配子(gamete

15、)融合在一起（受精）形成合子的過程。如，瘧原蟲在蚊體內(nèi)的發(fā)育。有些原蟲的正常生活史具有無性生殖和有性生殖兩種方式交替進(jìn)行的世代交替生殖方式。如瘧原蟲在人體內(nèi)行無性生殖，而在蚊媒體內(nèi)則行有性生殖。【常見種類的分類】 在生物學(xué)分類上，原蟲屬于原生生物界（Kindom Protista），原生動(dòng)物亞界（Subkingdom Protozoa）下屬的三個(gè)門，即肉足鞭毛門（Phylum Sarcomastigophora），頂復(fù)門(Phylum Apicomplexa)和纖毛門（PhylumCiliophora）。此外，根據(jù)運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器的有無和類型，可將原蟲分為鞭毛蟲、阿米巴、纖毛蟲和孢子蟲四大類。常見的

16、醫(yī)學(xué)原蟲及其生物學(xué)分類歸屬見表5-1表5-1 常見原蟲及其分類【致病特點(diǎn)】 寄生性原蟲對(duì)人體的致病作用與蟲種、株系、寄生部位及宿主免疫狀態(tài)有密切關(guān)系。原蟲對(duì)宿主的損害主要由如下因素造成的。 1. 增殖作用 侵入人體的原蟲經(jīng)過增殖，數(shù)目增加到一定程度后，可導(dǎo)致兩種后果：¬破壞細(xì)胞：原蟲體積微小,單個(gè)或數(shù)量很少的蟲體不足以引起宿主局部組織、器官的損傷乃至全身的病理變化。只有在其生活史的某一發(fā)育階段增殖到相當(dāng)數(shù)量時(shí)，才能使宿主出現(xiàn)明顯的損害和相應(yīng)的臨床癥狀。 如瘧原蟲在紅細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行裂體增殖，當(dāng)蟲體增殖達(dá)一定數(shù)量時(shí)造成紅細(xì)胞周期性破裂，并導(dǎo)致臨床癥狀。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)，寄生于小腸內(nèi)的賈第蟲，當(dāng)每平

17、方厘米粘膜面積增殖的蟲體數(shù)目達(dá)100萬個(gè)蟲時(shí)，即可對(duì)粘膜起到遮蓋作用，從而明顯影響小腸的吸收功能并導(dǎo)致腹瀉；­播散作用：當(dāng)蟲體增殖至相當(dāng)數(shù)量時(shí)，即具備了向臨近或遠(yuǎn)方組織、器官播散的潛能， 從而侵犯更多的組織和器官。如寄生于結(jié)腸的溶組織內(nèi)阿米巴滋養(yǎng)體，可從結(jié)腸壁的潰瘍病灶侵入血管，隨血流到達(dá)肝、肺等器官而引起病變。再如被巨噬細(xì)胞吞噬的利什曼原蟲和弓形蟲，因有抗溶酶體作用，使得它們不僅能在細(xì)胞內(nèi)生存，而且能被帶到全身各個(gè)組織器官，引起全身感染。2. 機(jī)會(huì)性致病 有些原蟲在感染免疫功能正常的個(gè)體，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)，例如艾滋病患者

18、、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)起來，患者出現(xiàn)明顯的臨床癥狀，甚至危及生命。此類原蟲即被稱為機(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。另有學(xué)者認(rèn)為賈第蟲也屬此類原蟲。如卡氏肺孢子蟲是艾滋病人最常見的合并感染的原蟲，是導(dǎo)致晚期艾滋病人死亡的直接原因。 此外，艾滋病人在感染隱孢子蟲后，?？砂l(fā)生難以治愈的嚴(yán)重腹瀉而導(dǎo)致死亡， 合并弓形蟲感染也可發(fā)展成致命的弓形蟲腦炎。 表5-1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

19、利什曼原蟲Leshimania donovani熱帶利什曼原蟲Leshimania donovani巴西利什曼原蟲Leshimaniabraziliensis錐蟲科Trypanosomatidae動(dòng)基體目Kinetopas-tida動(dòng)鞭綱Zoomastigo-phora血液錐蟲Trypanosoma sp泌尿生殖道陰道毛滴蟲Trichomonas vaginalis毛滴蟲科Trichomona-didae毛滴蟲目Trichomona-dida口腔口腔毛滴蟲Trichomonas tenax腸人毛滴蟲Trichomonas hominis脆雙核阿米巴Dientamoeba fragilis藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Giardia lambli六鞭毛科Hexamitidae雙滴蟲目Diplomonadida溶組織內(nèi)阿米巴Entamoeba histolytica哈門氏阿米巴Entamoeba hartmani結(jié)腸內(nèi)阿米巴Entamoebacoli布氏噬碘阿米巴Iodamoeba