730
.pdfРис. 1. Систематическое положение лейшманий
Царство: PROTISTAHaeckel, 1866 Подцарство: PROTOZOAGoldfuss,1817
Тип: SARCOMASTIGOPHORAHonigberg-Balamuth,
1963 Подтип: MASTIGOPHORADeising,1866 Класс: ZOOMASTIGOPHOREACalkins, 1909
11
Порядок: KINETOPLASTIDAHonigberg, 1963; Vickerman,1976
Подотряд: TRYPANOSOMATINAKent, 1880 Семейство: TRYPANOSOMATIDAEDoeflein, 1901 Род: LeishmaniaRoss, 1903
Подрод: LeishmaniaSaf´janova, 1982
Виды:
L. aethiopica
L. amazonensis
L. arabica
L. archibaldi (= L. donovani)
L. aristidesi
L. (Viannia) braziliensis
L. chagasi (= L. infantum)
L. (Viannia) colombiensis
L. deanei
L. donovani
L. enriettii
L. equatorensis
L.forattinii
L.garnhami
L.gerbili
L.(Viannia) guyanensis
L.herreri
L.hertigi
L. infantum
L.killicki (= L. tropica)
L. (Viannia) lainsoni
L. major
L.mexicana
L. (Viannia) naiffi
L. (Viannia) panamensis
L. (Viannia) peruviana
12
L. (Viannia) pifanoi L. (Viannia) shawi L.tropica L.turanica L.venezuelensis
Уровень гетерозиготности и большое сходство, наблюдаемое среди образцовданных простейших, свидетельствуют о клональной структуре внутри их популяции. Однако большое число рецидивирующих мутаций и наличие гибридных паразитов указывают на то, что иногда могут происходить случаи генетического обмена.
Вопросы для самоконтроля:
1. Каковы основные виды лейшманий?
2. Какова систематическая принадлежность лейшманий?
2. МОРФОЛОГИЯЛЕЙШМАНИЙ
Leishmaniaсуществует в двух основных морфологически хформах, представленных промастиготами в организме насекомого и амастиготами в организме млекопитающего хозяина. Однако основные черты строения клетки сохраняются и определяются субпелликулярным сплетением микротрубочек.Внутри клетки находятся ядро и набор органелл таких как митохондрии и аппарат Гольджи. Лейшмании из тканей внутренних органов обычно несколько крупнее кожных форм за счет выраженного тургора.
Впереди от ядра расположен кинетопласт, скопление митохондриальной ДНК, которые напрямую соединяются с
13
базальным телом, от которого отходят жгутики. В основании жгутика лежит инвагинация клеточной мембраны, формирующая сосудоподобную клеточную структуру, называемую жгутиковым карманом, необходимую паразиту для осуществления эндоцитоза и экзоцитоза – важнейшего механизма связи между паразитом и внешней средой [1].
ЦитоархитектоникаLeishmaniaочень четко определяет форму клетки, длину жгутика, расположение кинетопласта и ядра и ультраструктурное строение, которые необходимы для уточнения стадии наблюдаемой клетки. Однако, только исследование молекулярных маркеров позволяет определить вид и стадию простейшего.
В литературе существуют разногласия насчет порядка проникновения клетки лейшманий внутрь макрофага: происходит ли это со стороны жгутика либо противоположным концом, либо может осуществляться обоими концами. Учитывая движение жгутика, проявляемое промастиготами, кончик жгутика, вероятно, является первой частью клетки, взаимодействующей с макрофагом [7].
У близкородственного паразита Trypanosomabrucei кончик жгутика имеет ряд белков, включая рецепторы, которые локализуются исключительно в этой области. Поэтому существует вероятность того, что дифференцированный мембранный домен на кончике жгутика внедряется при соприкосновении с макрофагом, что инициирует серию сигнальных событий, ведущих к успешному поглощению и размножению паразита.Однако, в какой бы ориентации Leishmaniaни находилась, конец со жгутиком располагается ближе к периферии макрофага.
Продолжающееся движение жгутика внутри макрофага приводит к повреждению плазматической мембраны и нарушению ее целостности, что способствует лизосомальному экзоцитозу, потенциально изменяющему
14
состав паразитофорной вакуоли, тем самым увеличивая шансы паразита успешно заразить макрофаг.
Оказавшись внутри макрофага, промастиготы переходят из удлиненной подвижной формы со жгутиком в амастиготную с коротким жгутиком, который выходит за пределы сферической клетки в виде небольшого бульбуса.
Это значительное изменение формы клетки и приводит к уменьшению коэффициента поверхности клетки к объему, следовательно, уменьшается зона, которая подвергается действию жесткой окружающей среды.
Наиболее значимые отличия между амастиготнымии промастиготными формами - это изменение жгутика с длинного и подвижного, с 9 + 2 аксонемами до короткого неподвижного с 9 + 0 (9v) аксонемами.
Изучение процесса метаморфоза жгутика показало, что оно включает в себя либо разбор существующего длинного жгутика и удаление его центральной пары, приводящей к свертыванию его до короткой аксонемы 9v, или сборку нового короткого жгутика с потерей центральной пары и проявлением 9vаксонемы.
Последний механизм интересен, так как пробазальное тело, которое собрало эту аксонему 9v, собрало бы аксонему 9 + 2, если бы эта клетка осталась в культуре промастигот, демонстрируя способность базального тела переключаться между конструкциями любого типа аксонемы.
Напримереданногопрокариотическогоорганизмапоказан
аспособностьполностьютерятьивновьформироватьжгутиквте чениесвоегожизненногоцикла, продолжающееся наличие жгутика в амастиготах подтверждает его важную роль во время нахождения внутри макрофага. Основная функция этого жгутика – это роль сенсора, потому что строение 9vаксонемы сходно с ворсинками клеток млекопитающих, а также кончик жгутика часто находят в тесном контакте с
15
мембраной паразитифорной вакуоли. Лейшмании потенциально способны ощущать состояние макрофагов за счет анализа его метаболитов, в частности, нуклеотида аденозина.
В благоприятном случае паразит может приступать к делению, тогда как в неблагоприятном, если макрофаг погибает или лизируется, паразит высвобождается в новую для него внешнюю среду.Поэтому, вероятно, существуют специальные контрольные точки, которые будут применяться в цикле клеток лейшмании на границах G1–G0/S. Более того, высвобождение паразита вряд ли будет «пассивным» процессом, а будет управляться самим паразитом. Эта область клеточной биологии возможного высвобождения клеток-паразитов в настоящее время не рассмотрена.
Паразиты обнаруживаются в цитоплазме фагоцитов в виде мелких округлых или овальных телец размером от 2 до 5 мкм (рис.2). Протоплазма окрашивается по РомановскомуГимза в серовато-голубой цвет. В центральной части или сбоку расположено ядро, которое имеет рыхлое строение и окрашивается в красный или красно-фиолетовый цвет. Около ядра расположен кинетопласт в виде круглого зернышка или короткой палочки, лежащей эксцентрично и окрашивающийся более интенсивно в темно-фиолетовый цвет. Наличие ядра и кинетопласта позволяет четко отличать лейшманий от других образований (тромбоцитов, дрожжей и т.п.). В протоплазме одного макрофага может одновременно паразитировать от одной до нескольких десятков (до 100–200 экземпляров). Также они могут располагаться поодиночке или группами около разрушившихся клеток.
16
Рис. 2. АмастиготыL. Majorв макрофаге
После проглатывания москитом амастиготы начинают трансформироваться в подвижные промастиготные стадии. Этот процесс происходит на фоне изменения температуры и кислотности среды в паразитифорной вакуоли, однако, он может быть спровоцирован и специфическими химическими сигналами.
Первый заметный этап в этом процессе – это удлинение жгутика, которое происходит до начала деления клетки, и затем, после деления, обе дочерние клетки имеют подвижные жгутики.
Затем в период дифференциации форма клеток меняется от сферической к более удлиненной овальной, изменяется и строение жгутикового кармана – область «шейки» становится более открытой, в связи с чем, облегчается не только движение жгутика, но и поглощение крупных макромолекул.
В кишечнике переносчика паразиты имеют удлиненную веретеновидную форму, длиной около 10–20 мкм, при ширине 3–5 мкм (рис.3). При этом ядро, протоплазма и кинетопласт окрашиваются так же, как у амастигот.
17
Рис.3. ПромастиготаL. Tropicaв мазке из культуры
Лейшмании на ультратонких срезах кишечника зараженных москитов обнаруженына 3–4-е сутки после кормления. Паразиты в основном выявлялись в расширенной части средней кишки (желудке), в пищевом комке, о чем свидетельствует наличие на микрофотографиях электронноплотного детрита. Исследование тонкой структуры L. major и L. tropica в кишечнике москита выявило существенные различия в их строении.
L. major. Отмечается полная сохранность формы и тонкой структуры паразита, характерной для промастигот этого вида. Непрерывная оболочка клетки представлена элементарной мембраной, вдоль внутренней стороны которой располагаются микротрубочки одинакового диаметра. Они образуют под оболочкой клетки лейшмании каркас, который, по-видимому, выполняет опорную функцию и принимает участие в эластичном движении тела. Цитоплазматический матрикс клетки паразита, представленный рибосомами и различными включениями, подходит непосредственно к микротрубочкам, и в этой области иногда выявляется дополнительная мембрана, разграничивающая микротрубочки и матрикс. Жгут
18
промастигот имеет чехол, который образован наружной оболочкой клетки. На поперечном срезе подвижного участка жгута четко различаются 9 пар периферических и 1 пара центральных фибрилл, имеющих кольцевую структуру с электронноплотной– краевой – и электроннопрозрачной– центральной – зонами. На продольных срезах эти фибриллы параллельны жгутиковой оболочке. Отчетливо виден продольный срез жгутикового резервуара и участка начала жгута. У основания жгутикового резервуара отмечена концентрация вакуолей. Позади жгутикового резервуара располагается кинетопласт, имеющий продолговатую, слегка изогнутую форму и ограничен оболочкой, состоящей из двух мембран. От задней стенки внутренней мембраны внутрь кинетопласта отходят кристы. Обычно кинетопласт расположен между передней частью клетки и ядром. В его состав входят также фибриллы ДНК и гранулярный компонент. Вблизи кинетопласта в виде крупных и более мелких характерных структур выявляются митохондрии, представляющие собой его боковые отростки («рукава»). Митохондрии имеют тенденцию располагаться вблизи оболочки клетки. Они окружены двумя мембранами, составляющими две полости. Наружная мембрана отделяет митохондрию от других цитоплазматических элементов клетки. Внутренняя мембрана образует неориентированные складкикристы (в отличие от кинетопласта), которые составляют неполную перегородку митохондрии. Внутренняя полость митохондрий заполнена гранулярным матриксом.
Ядро промастигот расположено почти в центре клетки, окружено ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран, между которыми находится промежуток с низкой электронной плотностью. Вдоль поверхности наружной мембраны ядерной оболочки (в сторону цитоплазмы) располагаются рибосомы. Ядерная оболочка пронизана
19
порами. В местах образования пор наружная и внутренняя мембраны ядерной оболочки смыкаются. Вблизи ядра расположен аппарат Гольджи, состоящий из канальцев, мешочков и цистерн с гладкоконтурными мембранными профилями и имеющий связь с поверхностной мембраной клетки лейшмании. Отмечено, что у L. major цитоплазматический матрикс равномерно распределен в клетке и имеет гомогенное строение. В большинстве клеток наблюдается наличие липидных гранул и вакуолей, ограниченных одной мембраной. Наблюдаются делящиеся промастиготы.
L. tropica. На 3–4-е сутки после кормления москитов паразит обнаруживается в средней кишке на стадии промастиготы с полностью сохраненнойоболочкой клетки и хорошо развитым жгутом. Однако во внутреннем строении клетки заметны резкие патологические изменения. Изменяется и форма клеток, у которых образуются своеобразные отростки – выросты. Наряду с резким уплотнением цитоплазматических структур имеет место их разрежение, что в первую очередь характерно для митохондрий. Выявлены миелиноподобные структуры, отсутствующие у L. major. Отмечается усиленная вакуолизация клеток и образование большого количества липидных и волютиновых гранул. Изменена и структура кинетопласта, который содержит более компактные участки с хорошо дифференцируемым матриксом в виде нитей ДНК, сконцентрированных в центре кинетопласта. В клетке L.tropica происходит деструкция ядра, которая характеризуется разрушением ядерной оболочки и ядерного матрикса. Параллельно с этим процессом происходит полное нарушение структуры клетки. Иногда наблюдается наличие под одной общей оболочкой 2–3 особей лейшманийс характерными внутренними деструктивными изменениями.
20