Возбудитель пневмоцистоза (Pneumocystis carinii (jiroveci hominis)): таксономия, морфология

Пневмоцистоз — оппортунистическая инфекция, преимущественно проявляющаяся в виде атипичной пневмонии.

Возбудителем этой инфекции является Pneumocystis carinii (jiroveci hominis). В 1909 году бразильский врач Карлос Чагас (Carlos Chagas) впервые выделил этот микроорганизм из легких морских свинок, экспериментально зараженных Trypanosoma cruzi и расценил его, как одну из форм развития трипаносомы. В 1910 г. Антонио Карини (Antonio Carini) обнаружил такие же цисты у крыс с экспериментальным трипаносомиазом. В 1912 году супруги Паттон и Мари Деланоэ (Patton и Marie Delanoh) нашли подобные цисты в легочной ткани крыс, не зараженных трипаносомами и предложили выделить найденный микроорганизм в отдельный род Pneumocystis вид carinii. Название рода складывается из двух древнегреческих слов — пнё’умон (легкие) и кю’стис (пузырь). В латинской интерпретации Pneumocystis буквально означает легочный пузырек. С 1999 года название возбудителя пневмоцистной пневмонии у человека изменено на Pneumocystis jiroveci hominis в честь чешского ученого-паразитолога Отто Йировеца (Otto Jirovec), впервые описавшего этот микроорганизм как возбудитель заболевания пневмонией у человека.

а) Таксономия. Таксономическое положение этого возбудителя довольно сложное из-за генетической, а в некоторых случаях и фенотипической неоднородности самого вида Р. carinii, его способности поражать как животных, так и человека. Помимо человека, пневмоцисты встречаются у обезьян, мышей, крыс, кроликов, кошек, собак, морских свинок, лошадей, коров. Пневмоцисты, выделенные от различных хозяев, сходны, но имеют генотипические различия. В 1976 году J. К. Frenkel доказал, что возбудитель пневмоцистоза у людей — Pneumocystis jiroveci, морфологически сходен с Р. carinii у животных, но отличается по антигенной структуре. Более того, различные генотипы Р. carinii были обнаружены у разных больных пневмоцистной пневмонией, а также у одного и того же больного при повторных эпизодах пневмоцистной инфекции. Считают, что штаммы Р. carinii, выделенные у животных, для людей не патогенны. Тем не менее в эксперименте Beard с соавторами удалось заразить мышей пневмоцистами, выделенными от людей и крыс.

В 1994 году эти данные послужили основанием к введению триноминальной номенклатуры, включающей не только название рода и вида, но и название хозяина на латинском языке (например: Р. carinii / sp. hominis — выделенные у человека; Р. carinii/. sp. carinii — обнаруженные у крыс).

Около 80 лет вопрос о принадлежности Р. carinii к спорообразующим простейшим или к грибам оставался спорным. Отсутствие роста на средах для грибов, неэффективность классических антимикотиков, используемых в лечении пневмоцистоза, и успешное лечение препаратами, применяемыми при протозойной инфекции, позволяли отнести их к простейшим. Однако способность Р. carinii окрашиваться красителями, используемыми для грибов, а также сходное строение стенки цист и стенки спор грибов давали основание многим авторам считать их грибами.

В 1988 году Р. carinii была отнесена к царству грибов — Blastomycetes, основанием для чего послужил ряд новых установленных генетических критериев. Для этого микроорганизма характерно, что в наружном слое трофических форм содержится 6-1,3 гликан, так же, как и в клеточной стенке дрожжеподобных грибов. При этом фермент зимолаза разрушает как стенку пневмоцист, так и клеточную стенку грибов. Трофические формы подобны вегетативным формам дрожжевых грибов и способны образовывать цисты, в которых лежат споры. Для пневмоцист характерна ламеллярная ультраструктура митохондрий, как у грибов, тогда как у простейших — тубулярная. Подобно актиномицетам и базидиомицетам Р. carinii содержит 16S рРНК. Ген 6-тубулина (белок, из которого построены микротрубочки) на 89-91% соответствует гену нитевидных грибов. Фактор элонгации протеин EF-3 пневмоцист на 57 % идентичен таковому у Sacchanmyces cerevisiae и Candida albicans. Указанный протеин имеется только у грибов.

б) Биологические свойства Pneumocystis carinii. Естественное место обитания пневмоцист — организм человека или млекопитающих.

Это внеклеточный микроорганизм, весь жизненный цикл которого происходит в альвеоле легкого и включает четыре стадии: трофозоит, прециста, циста, спорозоит.

Размножение паразита сопровождается появлением большого числа трофозоитов — вегетативной формы Р. carinii/jiroveci величиной 1-5 мкм, одноядерных с двухслойной клеточной тонкой мембраной. С помощью филлоподий они прикрепляются к легочному эпителию, выстилающему альвеолоциты 1-го порядка, чему способствуют фосфолипиды, мукополисахариды, апопротеины, сурфактант, содержащиеся в поверхностном эпителии альвеол, и размножаются. Затем трофозоит округляется, формирует утолщенную клеточную стенку и превращается в раннюю прецисту овальной формы, размером 5 мкм, которая характеризуется наличием одного крупного ядра, скоплением вокруг него митохондрий и тонкой пелликулой (слой плоских мембранных пузырьков-альвеол), сходной с пелликулой у трофозоитов. На следующей стадии прециста имеет 2-6 ядер, пелликула утолщается, а в поздней прецисте в цитоплазме вокруг ядер появляются мембраны. Далее прециста развивается в зрелую толстостенную трехслойную цисту размером 7-8 мкм, внутри нее находится четное число (чаще всего — 8) внутрицистных телец — спорозоитов величиной 1-3 мкм. Формирование спорозоитов напоминает формирование аскоспор аскомицетов. Толстая стенка пневмоцисты содержит ряд гликопротеинов, один из которых gp120 связывается с фибронектином хозяина, формируя фибронектиновый мостик, соединяющий Р. carinii/jiroveci с альвеолярным эпителием хозяина и макрофагами. Довольно часто приходится наблюдать цисты в макрофагах.

Полный цикл развития Р. carinii/jiroveci протекает в две фазы: половой и вегетативной.

В половой фазе в момент заражения зрелые цисты, попавшие в чувствительный организм, разрываются, высвобождая спорозоиты, часть из которых являются гаплоидами (т.е. содержит одинарный набор хромосом - 1/2 от диплоидных). Они сливаются между собой попарно, образуя трофозоиты, способные развиваться в прецисты и далее в цисты.

В вегетативной фазе трофозоиты, перетягиваясь, делятся на две клетки, причем каждая из них развивается в пневмоцисту.

У ослабленных детей можно обнаружить интенсивный инфильтрат из плазматических клеток, что и легло в основу прежнего названия нневмоцистоза — интерстициальная плазмоклеточная пневмония.

К настоящему времени не было надежного способа культивирования пневмоцист in vitro. Отсутствие такого способа значительно затрудняет разработку диагностических методов, воспроизведение инфекционного процесса in vitro, оценку эффективности лечения, а также решения ряда принципиальных эпидемиологических вопросов (установления источников инфекции, определения инфекционной дозы и др.).

Работы по разработке принципов и приемов культивирования Р. carinii давно ведутся во всем мире. Есть два принципа культивирования возбудителя: 1) с использованием клеточных культур (клеточные линии однослойной культуры фибробластов человека Wi-38, легочные эпителиальные клетки А-549, клетки эмбриона курицы и почки зеленой мартышки Vero); 2) использование специализированной питательной среды, культуральных пластин с пористыми мембранами и на специальных бусах.

Наиболее эффективным оказался метод, предложенный S. Merali et al. (1999). Этим исследователям удалось получить чистую культуру Р. carinii, растущую на пористой мембране, покрытой коллагеном. Культивируемые организмы оказались заразными для иммуносупрессированных крыс; их можно сохранять в замороженном состоянии и использовать для возобновления культуры.

Эти исследования создали перспективу для дальнейших экспериментальных и практических разработок.

в) Устойчивость к факторам внешней среды. Для сохранения возбудителя не требуется глубокой заморозки, при температуре в пределах от -20 до -24°С он может длительно сохранять свои инфекционные свойства. Показано, что ДНК пневмоцист сохраняется при комнатной температуре в течение 12 дней, а также сохраняется и после двухчасового УФ-облучения. После обработки поверхностей с нанесенным на них Р. carinii 0,1%-ным раствором хлорамина с последующим УФ-облучением в течение 30 мин, а также при кипячении инструментов, использованных в работе с инфекционным материалом, достигается полное обеззараживание.

Этот возбудитель устойчив к воздействию классических антимикотиков. Препарат пентамидин повреждает системы размножения пневмоцист. Бисептол является ингибитором фолиевой кислоты, ответственной за белковый обмен и деление микробной клетки, чем обусловлено его бактерицидное действие на пневмоцисты.

г) Генетические и антигенные особенности. Геном Р. carinii имеет размер приблизительно 7,7 Mb. Для гриба это маленький геном. Антигены этого паразита были идентифицированы методом иммуноблоттинга при использовании поликлональных и моноклональных антител. Наибольшее значение имеет поверхностный комплекс гликопротеина, названный различными авторами главным поверхностным гликопротеином (main superficial glycoprotein — MSG), gpA, gpl20. MSG представляет собой семейство белков, кодируемых примерно 100 генами, которые сгруппированы по их местоположению. Белки MSG способны распознавать клетки хозяина и благодаря своей изменчивости обходят его иммунную защиту. Около 10% генома Pneumocystis принадлежит генному семейству белков MSG. Этот гликопротеин имеет молекулярную массу в пределах от 95 kDa, у микроорганизма, выделенного от человека (Р. jiroveci), и до 140 kDa, выделенного у других видов животных (Р. carinii).

д) Биологические модели. Для более глубокого изучения причин развития пневмоцистной инфекции у человека моделирование этой инвазии на животных начали проводить R. Weller, J.K. Frenkel, W.T. Hughes и др. с 1955 года. Пневмоцистоз удалось воспроизвести на крысах, мышах, хорьках. Эти животные — естественные пневмоцистоносители, их не нужно было дополнительно заражать Р. carinii. Для реактивации применяют кортикостероиды в больших количествах, цитостатики, радиоактивное облучение, тим- и спленэктомию, в общем, все, что провоцирует иммунодефицитное состояние у человека. В экспериментах было показано, что наиболее эффективны сочетания цитостатиков и кортикостероидов. Спленэктомия не провоцирует пневмоцистную пневмонию, а тимэктомия дает ожидаемый результат только на новорожденных крысятах. Радиоактивное облучение в этих экспериментах не было достаточным для развития пневмоцистоза у подопытных животных.

В 1995 году отечественным ученым (М. В. Лавдовская, Ф.П Коваленко, А. Я. Лысенко и др.) удалось моделирование генерализованного пневмоцистоза на крысах линии Wistar с применением иммунодепрессанта трикорда-40 при одновременном введении лейшманий из селезенки экспериментально зараженного этим возбудителем золотистого хомяка. Результаты паразитологического исследования показали активизацию латентной пневмоцистной инфекции, усиленной дополнительным супрессорным ко-фактором — возбудителем висцерального лейшманиоза.

В. И. Васильевой, Н.В. Каражас и др. (1991) с использованием мини-свиней светлогорской породы в качестве лабораторной модели было показано значение им-мунодефицитного состояния организма и качества белкового питания для возникновения нневмоцистоза.

- Читать далее "Факторы предрасполагающие к развитию пневмоцистоза"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 12.5.2020

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.