Лейшмании

Лейшмании
Промастиготы Leishmania major
Научная классификация
промежуточные ранги Домен:  Эукариоты Без ранга:  Протисты Царство:  Простейшие Надтип:  Excavata Тип:  Эвгленозои Класс:  Кинетопластиды Отряд:  Трипаносоматиды Род:  Лейшмании
Международное научное название
Leishmania Ross, 1903
Виды
Leishmania aethiopica Leishmania amazonensis Leishmania arabica Leishmania archibaldi (= L. donovani)[1] Leishmania aristidesi Leishmania (Viannia) braziliensis Leishmania chagasi (= L. infantum)[2] Leishmania (Viannia) colombiensis Leishmania deanei Leishmania donovani Leishmania enriettii Leishmania equatorensis Leishmania forattinii Leishmania garnhami Leishmania gerbili Leishmania (Viannia) guyanensis Leishmania herreri Leishmania hertigi Leishmania infantum Leishmania killicki (= L. tropica)[3] Leishmania (Viannia) lainsoni Leishmania major Leishmania mexicana Leishmania (Viannia) naiffi Leishmania (Viannia) panamensis Leishmania (Viannia) peruviana Leishmania (Viannia) pifanoi Leishmania (Viannia) shawi Leishmania tropica Leishmania turanica Leishmania venezuelensis
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе NCBI   5658 EOL   12153535

Лейшма́нии^[4] (от имени У. Лейшмана) — род паразитических простейших, вызывающих лейшманиозы^[5]. Переносчиками лейшманий являются москиты из рода Phlebotomus в Старом Свете, и из рода Lutzomyia в Новом Свете. Естественным резервуаром разных видов служат позвоночные животные, относящиеся к шести отрядам млекопитающих и ящерицам^[6]; впрочем, на основании изоферментного анализа паразитов ящериц было предложено выделить в отдельный род отряда трипаносоматид — Sauroleishmania^[7]. Лейшмании в основном поражают грызунов, собак и людей, но также отмечены случаи поражения у даманов, кошек и лошадей. В Новом Свете инфекция встречается у опоссумов, ленивцев и броненосцев^[8]; зарегистрированы случаи лейшманиоза у кенгуру в Австралии^[9]. По оценкам ВОЗ от начала 1990-х, лейшманиозами больны около 12 миллионов человек в 88 странах.

Происхождение

Происхождение лейшманий неясно^[10][11]. Одна из теорий предполагает африканское происхождение, с последующей миграцией в Северную и Южную Америку. Другая — миграцию из Северной и Южной Америки через Берингов перешеек, около 15 миллионов лет назад. Третья предлагает палеарктическое происхождение^[12].

Морфология

Амастиготы Leishmania tropica, расположенные внутриклеточно в макрофагах.

Амастиготы Leishmania mexicana.

Лейшмании существуют в двух морфологических формах — промастиготы (с длинным передним жгутиком, веретенообразные, удлинённые, подвижные)^[13] в насекомом-хозяине и на искусственных питательных средах, и амастиготы (с коротким жгутиком, круглые или овальные, неподвижные, расположенные внутриклеточно) в организме позвоночных.

Промастиготы разных видов практически неразличимы, но амастиготы некоторых видов возможно предположительно опознать по некоторым внешним признакам либо по характерному распределению внутри макрофагов. Так, амастиготы L. major обычно крупнее (4—5 микрон), чем L. tropica (1,5—2,5 микрон; оба эти вида сосуществуют в некоторых очагах), а число их внутри каждой клетки меньше: L. major, как правило, не больше десяти промастигот на макрофаг (обычно 2—4 амастиготы), в то время как L. tropica — до ста паразитов на клетку^[14]. Leishmania mexicana часто располагается в крупных вакуолях по периферии клетки, формируя характерные «гирлянды»^[15].

Жизненный цикл

Лейшмании, как и все трипаносоматиды, являются облигатными паразитами. Жизненный цикл лейшманий включает двух хозяев: млекопитающее и насекомое (москит).

Москиты заражаются лейшманиями, когда пьют кровь заражённого млекопитающего. Кровью питаются только самки москитов. Лейшмании вместе с проглатываемой кровью проникают в пищеварительный канал москита. В задней части средней кишки вокруг проглоченной крови у москита (как и у некоторых других кровососущих насекомых, например, комаров) образуется так называемая перитрофическая матрица.

Промастиготы лейшманий размножаются в пищеварительном канале самок москитов. Приблизительно через неделю инфекция распространяется до верхних отделов пищеварительного канала и паразиты блокируют просвет канала своими телами и секретируемым им гелем. Когда самка кусает потенциального хозяина, она выделяет в кожу свою слюну. Самка с блокированным пищеварительным каналом не может глотать, и у неё возникают спастические движения, в результате которых она отрыгивает промастиготы в ранку на коже хозяина.

В среднем во время укуса инфицированным москитом в кожу попадает 10² — 10³ промастигот.

Первыми на место повреждения прибывают полиморфоядерные нейтрофилы, которые фагоциритуют паразитов. Внутри нейтрофилов лейшмании не размножаются и не превращаются в амастиготы. Затем, когда нейтрофилы переходят в фазу апоптоза, они уничтожаются макрофагами, и лейшмании проникают в макрофаги, не вызывая иммунного ответа.^[16] Макрофаги являются основными клетками-хозяевами лейшманий в организме млекопитающих. Внутри макрофагов лейшмании трансформируются во внутриклеточную морфологическую форму — амастиготы.

Внутри макрофага лейшмании заключены в так называемые "паразитифорные вакуоли", которые образуются от слияния первичной фагосомы c лизосомами и эндосомами. В них промастиготы транформируются в амастиготы. При этом происходят изменения в морфологии — продолговатые промастиготы с длинным жгутиком превращаются в овальные амастиготы с коротким жгутиком, в метаболизме, чтобы приспособиться к кислой среде, и в биохимическом составе мембраны. Трансформация занимает от двух до пяти дней. Амастиготы способны выживать в кислой среде этих вакуолей и питаться их содержимым. Внутри вакуоли амастиготы медленно размножаются, и каждый цикл размножения занимает около 24 часов.

При кожном лейшманиозе инфильтрат образуется в коже и содержит преимущественно макрофаги, а также лимфоидные клетки и немного плазматических клеток. При висцеральном лейшманиозе очаги инфекции образуются в органах ретикуло-эндотелиальной системы.^[17]

История открытия

Факсимиле иллюстрации со страницы 935 из статьи Боровского «О сартовской язве». Рисунки поменяны местами: первый на месте второго, и наоборот.

Первое точное описание лейшмании в срезах кожных язв было опубликовано российским хирургом П. Ф. Боровским в «Военно-медицинском журнале» в 1898 году в статье «О сартовской язве». Боровский верно описал структуру паразитов и их отношение к тканям хозяина. Наблюдения Боровского подтвердил его коллега по Ташкентскому военному госпиталю К. Шульгин в журнале «Русский врач» в 1902 г. В 1903 г. американский врач Райт опубликовал независимое описание паразитов в кожной язве у девочки из Армении, которое принципиально не отличалось от описания Боровского, но содержало качественные иллюстрации. Райт предложил для открытого организма название Helcosoma tropicum. По-видимому, Райт не знал о работе Боровского, а также о появившемся в том же году описании паразитов, вызывающих кала-азар, или не связал описание возбудителя кала-азара со своим^[18].

В 1904 г. Марциновский и Богров опубликовали на русском и немецком описание возбудителя восточной язвы, снабжённое микрофотографиями, для которого они предложили название Ovoplasma orientale, причём, по всей видимости, работали они, не зная о работах Райта, хотя были знакомы с публикацией Боровского. В упомянутой статье они преуменьшают заслуги Боровского и неверно приводят его наблюдения. Хотя наблюдения Марциноского и Богрова опубликованы через несколько месяцев после Райта, их исследование было проведено на несколько месяцев раньше^[18].

Классификация

В классификации лейшманий можно выделить четыре перекрывающихся периода. В начале XX в. основой классификации служили клинико-эпидемиологические и морфологические признаки, и лейшмании подразделялись на возбудителей висцерального лейшманиоза — L. donovani и возбудителей кожного лейшманиоза — L. tropica.

В 1913—1915 году В. Л. Якимов выделил два морфологических варианта возбудителя кожного лейшманиоза в Туркестане — с крупными или мелкими амастиготами — Leishmania tropica var. major и L. tropica var. minor^[19], впоследствии они чаще обозначались как подвиды, без обозначения «var.». В 1940-х годах Кожевников и Латышев связали эти морфологические разновидности с двумя разными формами кожного лейшманиоза — антропонозным (L. tropica) и зоонозным (L. major)^[20]. Впоследствии эти два подвида было предложено считать отдельными видами — L. tropica и L. major на основании клинико-эпидемиологических особенностей^[21][22]. Морфологическая классификация применяется на практике и в начале XXI века; так, в провинции Балх на севере Афганистана, где встречается инфекция обоими этими видами, вид лейшманий определяют микроскопически на основании размера и количества амастигот в мазках из язв^[14].

Тенденция считать возбудителей кожного лейшманиоза подвидами L. tropica просуществовала довольно долго. Так, в 1953 году Biagi предложил назвать описанного им возбудителя кожного лейшманиоза в Центральной Америке L. tropica var. mexicana^[15].

Серологические методы классификации лейшманий начали применяться с середины 1910-х годов. Они позволяли отличать виды или комплексы видов. Реакция агглютинации и реакция связывания комплемента показали, что L. donovani и L. infantum серологически неразличимы. В 1930-х годах использование антисыворток позволило различить эти два вида^[23]. В дальнейшем, с применением моноклональных антител, стало возможно различать отдельные серотипы внутри видов^[24].

Характеризация лейшманий методом электрофореза изоферментов разрабатывалась с 1970-х годов начиная с отдельных ферментов^[25], затем комбинаций ферментов^[26][27]. Для обеспечения достаточной разрешающей способности требуется применять системы из многих ферментов — десяти до пятнадцати^[28]. Штаммы организмов с одинаковыми электрофоретическими профилями называеются «зимодем».

Наиболее полный банк лейшманий, охарактеризованных изоферментным анализом, хранится в университете Монпелье 1 (фр.). Харктеризация проводится на основании электрофореза 15 изоферментов с 1981 года. Начиная с 1989 года применяется метод изоэлектрического фокусирования^[29], который имеет более высокую разрешающую способность, но применим только к шести ферментам^[30].

Изоферментный анализ в последние четверть века является стандартным методом типирования лейшманий на видовом и подвидовом уровнях, потому что он был применён к наибольшему количеству самых разнообразных штаммов по сравнению с другими методами^[31].

Зимодемы в лаборатории Монпелье получают обозначение, состоящее из сокращения MON (Монпелье), за которым следует порядковый номер зимодема. По состоянию на 2008 год, в лаборатории хранится более 3000 образцов лейшманий, разделённых на более чем 260 зимодемов.

Генетические методы, основанные на ПЦР, начали применяться с 1970-х годов. Эти методы имеют некоторые ограничения. В частности, изучение гетерозиготности и рекомбинации недостаточно разработаны для видов, в жизненном цикле которых нет гаплоидной стадии^[31].

Разные методы классификации в основном совпадают в определении комплексов видов и генетических связей между ними.

На основании хода инфекции в моските-переносчике, род Leishmania делится на два подрода: Leishmania (Leishmania) и Leishmania (Viannia). Представители подрода Leishmania прикрепляются к эпителию средней кишки москита, а подрода Viannia — также к эпителию задней кишки. Представители подрода Leishmania распространены в Старом и Новом Свете, а подрода Viannia — только в Новом Свете^[7].

Паразитов рептилий одни авторы выделяют в третий подрод лейшманий — Leishmania (Sauroleishmania), другие рассматривают его как отдельный род трипаносоматид — Sauroleishmania^[7].

Геномика

Геномы трёх видов (L. major, L. infantum и L. braziliensis) были отсеквенированы, при этом было выявлено более 8300 генов белков и 900 генов РНК. Почти 40% белок-кодирующих генов были распределены по 662 семействам, содержащим от 2 до 500 генов. Небольшие семейства в основном представлены генами, образующими тандемные повторы в различных локусах по всему геному. Каждая из 35 или 36 хромосом организована в небольшое число кластеров из 10-100 генов, расположенных на одной цепи ДНК. Эти кластеры могут быть расположены «голова к голове» (расходящиеся) или хвост к хвосту (сходящиеся). В последнем случае они могут быть разделены генами рРНК, тРНК или мяРНК. Транскрипция белок-кодирущих генов начинается в области расхождения кластеров и продолжается полицистронно до области переключения цепей между сходящимися кластерами. Теломеры лейшманий обычно относительно короткие и состоят из нескольких типов повторяющихся последовательностей^[32].

В 2009 году было показано, что в организме насекомого у лейшманий происходит процесс обмена генетической информацией, предполагающий мейоз^[33].

Литература

1. ↑ Kuhls K. et al. (2005). «Analysis of ribosomal DNA internal transcribed spacer sequences of the Leishmania donovani complex». Microbes and Infection 7 (11-12): 1224–34. PMID 16002315.
2. ↑ Lukeš J. et al. (2007). «Evolutionary and geographical history of the Leishmania donovani complex with a revision of current taxonomy». Proceedings of the National Academy of Sciences 104 (22): 9375–80. DOI:10.1073/pnas.0703678104.
3. ↑ Schönian G. et al. (2008). «Leishmaniases in the Mediterranean in the era of molecular epidemiology». Trends in Parasitology 24 (3): 135–42. DOI:10.1016/j.pt.2007.12.006.
4. ↑ Лейшма́нии: Большая советская энциклопедия. 2-е изд. М., 1955. Т. 24. С. 360, в орфографических словарях также лейшмани́и [1]:
5. ↑ Ryan KJ; Ray CG (editors) Sherris Medical Microbiology. — 4th ed.. — McGraw Hill, 2004. — P. 749–54. — ISBN 0838585299
6. ↑ Noyes H.A. et al. (1997). «The Leishmania hertigi (Kinetoplastida; Trypanosomatidae) complex and the lizard Leishmania: their classification and evidence for a neotropical origin of the Leishmania-Endotrypanum clade». Journal of Eurkaryotic Microbiology 44 (5): 511–7. DOI:10.1111/j.1550-7408.1997.tb05732.x.
7. ↑ ^{1 2 3} Rioux J.-A. et al. (1990). «Taxonomy of Leishmania. Use of isoenzymes. Suggestions for a new classification». Annales de parasitologie humaine et comparée 65 (3): 111–25.
8. ↑ Gramiccia M. and Gradoni L. (2005). «The current status of zoonotic leishmaniases and approaches to disease control». International Journal for Parasitology 35 (11-12): 1169–80. DOI:10.1016/j.ijpara.2005.07.001.
9. ↑ Rose K. et al. (2004). «Cutaneous leishmaniasis in red kangaroos: isolation and characterisation of the causative organisms». International Journal for Parasitology 34 (6): 655–64. DOI:10.1016/j.ijpara.2004.03.001.
10. ↑ Momen H, Cupolillo E (2000). «Speculations on the origin and evolution of the genus Leishmania». Memórias do Instituto Oswaldo Cruz 95 (4): 583–8. DOI:10.1590/S0074-02762000000400023. PMID 10904419. Проверено 2010-04-19.
11. ↑ Noyes HA, Morrison DA, Chance ML, Ellis JT (2000). «Evidence for a neotropical origin of Leishmania». Memórias do Instituto Oswaldo Cruz 95 (4): 575–8. DOI:10.1590/S0074-02762000000400021. PMID 10904417. Проверено 2010-04-19.
12. ↑ Kerr SF (2000). «Palaearctic origin of Leishmania». Memórias do Instituto Oswaldo Cruz 95 (1): 75–80. DOI:10.1590/S0074-02762000000100011. PMID 10656708. Проверено 2010-04-19.
13. ↑ Leishmania mexicana / Leishmania major
14. ↑ ^{1 2} Faulde M. et al. (2008). «Differences in transmission seasons as an epidemiological tool for characterization of anthroponotic and zoonotic cutaneous leishmaniasis in northern Afghanistan». Acta Tropica 105 (2): 131-8.
15. ↑ ^{1 2} Adler S. and Gunders A.E. (1964). «Immunity to Leishmania mexicana following spontaneous recovery from oriental sore». Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 58 (3): 274-7. DOI:10.1016/0035-9203(64)90041-0.
16. ↑ van Zandbergen G. et al. (2006). «Leishmania disease development depends on the presence of apoptotic promastigotes in the virulent inoculum». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103 (37): 13837-42. DOI:10.1073/pnas.0600843103. PMID 16945916.
17. ↑ Douba M. et al. (1997). «Current status of cutaneous leishmaniasis in Aleppo, Syrian Arab Republic». Bulletin of the World Health Organization 75 (3): 253-9. PMID 9277013.
18. ↑ ^{1 2} Hoare C.A. (1938). «Early discoveries regarding the parasite of oriental sore». Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 32 (1): 67-92. DOI:10.1016/S0035-9203(38)90097-5.
19. ↑ Родякин Н. Ф., Суколин Г. И. Лейшманиоз кожный // Кожные и венерические болезни. Руководство для врачей / Ю. К. Скрипкин, В. Н. Мордовцев (ред.). — 2-е изд.. — М.: «Медицина», 1999. — Vol. 1. — P. 394.
20. ↑ Koževnikov P.V. (1963). «Two nosological forms of cutaneous leishmaniasis». American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 12 (5): 719-24. PMID 14070762.
21. ↑ Bray R.S. et al. (1973). «The parasite causing cutaneous leishmaniasis in Ethiopia». Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 67 (3): 345-8. DOI:10.1016/0035-9203(73)90111-9.
22. ↑ Bray R.S. (1974). «Leishmania». Annual Review of Microbiology 28 (1): 189-217. DOI:10.1146/annurev.mi.28.100174.001201.
23. ↑ da Fonseca F. (1933). «Differentiation of flagellates of the genus Leishmania Ross, 1903, by the lytic action of specific sera». American Journal of Tropical Medicine and Hygiene s1-13 (1): 113-26.
24. ↑ Schnur L.F. et al. (2004). «Multifarious characterization of Leishmania tropica from a Judean desert focus, exposing intraspecific diversity and incriminating Phlebotomus sergenti as its vector». American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 70 (4): 364-72.
25. ↑ Gardener P.J. et al. (1974). «Biochemical taxonomy of Leishmania. II: Electrophoretic variation of malate dehydrogenase». Annals of Tropical Medicine and Parasitology 68 (3): 317-25. PMID 4447390.
26. ↑ Gardener P.J. (1977). «Taxonomy of the genus Leishmania: a review of nomenclature and classification». Tropical Diseases Bulletin 74 (12): 1069-88. PMID 345571.
27. ↑ Chance M.L. et al. (1977). «The identity of African rodent leishmanias». Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 71 (2): 109-17. DOI:10.1016/0035-9203(77)90073-6.
28. ↑ Kreutzer R.D. and Christensen H.A. (1980). «Characterization of Leishmania spp. by isozyme electrophoresis». American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 29 (2): 199-208. PMID 7369438.
29. ↑ Université Montpellier 1 Identification des Leishmania. Laboratoire de Parasitologie-Mycologie. Архивировано из первоисточника 4 марта 2012.
30. ↑ Piarroux R. et al. (1994). «The use of isoelectric focusing on polyacrylamide gel for the enzymatic analysis of 'Old World' Leishmania species». Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 88 (4): 475-8. DOI:10.1016/0035-9203(94)90439-1.
31. ↑ ^{1 2} Schönian G. et al. (2008). «Leishmaniases in the Mediterranean in the era of molecular epidemiology». Trends in Parasitology 24 (3): 135-42. DOI:10.1016/j.pt.2007.12.006. PMID 18262469.
32. ↑ Myler P; Fasel N (editors). Leishmania: After The Genome. — Caister Academic Press, 2008. — ISBN ISBN 978-1-904455-28-8
33. ↑ Akopyants N.S. et al. (April 2009). «Demonstration of genetic exchange during cyclical development of Leishmania in the sand fly vector». Science 324 (5934): 265–8. DOI:10.1126/science.1169464.