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第十四章 隐孢子虫病
隐孢子虫病(cryptosporidiosis)是隐孢子虫( Cryptosporidium)感染引起的以腹泻为主要临床表现的一种人兽共患肠道传染病。该病被WHO列为世界六大腹泻病之一,为新发传染病。隐孢子虫也是一种主要的机会致病寄生虫。
一、病原学
目前认为隐孢子虫有26个种,60多个基因型,但不同隐孢子虫形态相似,大小略有差异,形态学方法难以鉴定虫种。少数寄生于胃的隐孢子虫相对较大,呈椭圆形外,多数寄生于小肠的隐孢子虫相对较小,呈圆形。卵囊呈圆形或椭圆形,大小约3~8μm。成熟的卵囊囊壁光滑,透明,内含4个子孢子和一个结晶状残余体,子孢子为月牙形,大小为1. 5×0. 752μm。
隐孢子虫在同一宿主体内完成生活史,不需要中间宿主。生活史有性生殖(配子生殖)、无性生殖(裂体增殖)和孢子增殖三个阶段。虫体在宿主体内的发育时期称为内生阶段,成熟卵囊为感染阶段。人摄入卵囊后,在消化液的作用下卵囊中的子孢子逸出,侵入肠上皮细胞,在胞膜与胞质间形成纳虫空泡,虫体在泡内进行无性繁殖,先发育为滋养体,经三次核分裂发育为Ⅰ型裂殖体。成熟的Ⅰ型裂殖体含有8个裂殖子;裂殖子被释出后侵入其他上皮细胞,发育为第二代滋养体。第二代滋养体经2次核分裂发育为Ⅱ型裂殖体;成熟的Ⅱ型裂殖体含4个裂殖子。裂殖子释出并侵入细胞后发育为雌配子体或雄配子体,雌配子体进一步发育为雌配子,雄配子体产生16个雄配子,雌雄配子结合形成合子,合子发育为卵囊,成熟卵囊含有4个子孢子。卵囊有薄壁和厚壁两种。薄壁卵囊约占20%,仅有一层单位膜,其子孢子逸出后直接侵入宿主肠上皮细胞,造成宿主自身体内重复感染;厚壁卵囊约占80%,在宿主细胞或肠腔内孢子化,随宿主粪便排出,具感染性和对外界的抵抗力。从宿主感染到排出卵囊整个生活史因感染隐孢子虫种类、感染度及宿主等而异,一般为5~11天。
二、流行病学
隐孢子虫病呈全球性分布,迄今已有6大洲70多个国家,300多个地区有人感染隐孢子虫的病例报道。全世界每年约有5000万5岁以下儿童感染,主要在发展中国家;据报道,发达国家隐孢子虫阳性率为0. 6%~20%,发展中国家为4%~32%,AIDS患者和儿童感染率为3%~50%,中国为1. 3%~13. 3%。同性恋并发AIDS患者近半数感染隐孢子虫,是引起AIDS患者死亡的主要原因之一。WHO于1986年将隐孢子虫病作为AIDS患者的一项怀疑指标;同时也被美国列为生物恐怖制剂。
人群普遍易感,尤其婴幼儿、免疫功能抑制者和免疫功能缺陷者。粪-口、手-口途径是主要的传播途径。主要为人-人传播、动物-人传播、性传播,偶有气溶胶传播。人的感染主要是摄入被卵囊污染的饮水、食物,或与野生动物和家畜特别是幼畜密切接触;此外,痰中有卵囊的可经飞沫传播,也有因骨髓移植感染以及隐孢子虫性腹泻的母亲分娩后婴儿感染隐孢子虫的报道。托管机构的工作人员和儿童、医院内医护人员、兽医和动物园工作人员等人群感染机会较多。隐孢子虫的感染与年龄有一定的关系,一般年龄越小,感染率和发病率越高,且症状越严重,死亡率也越高。本病的流行有一定的季节性,每年的春夏和初秋为流行高峰。
本病主要为介水传播,氯对卵囊无效,在经氯消毒后的水里也可活2~3天;臭氧和卤素对卵囊有轻度杀伤力。卵囊对外界抵抗力强,在20℃,6个月仍有活力。高温和冻融使其活力迅速丧失,干燥对卵囊也是致命的,4小时可杀死全部卵囊,-5℃可维持活力2个月。
三、致病机制
隐孢子虫病的致病机制尚不清楚。隐孢子虫主要寄生在小肠上皮细胞刷状缘的纳虫空泡内,少数寄生于胃部。空肠近端寄生虫体数量最多,严重者可扩散到整个消化道,肺、扁桃体、胰腺和胆囊等器官亦发现有虫体。虫体寄生于肠黏膜或胃黏膜,造成肠上皮细胞绒毛萎缩、变短变粗,或融合、移位和脱落等损害,上皮细胞老化和脱落速度加快。固有层粒细胞、淋巴细胞和浆细胞浸润。导致肠道功能紊乱,影响消化吸收而发生腹泻。
隐孢子虫致病机制很可能是多因素的。当隐孢子虫附着于肠黏膜,导致宿主肠黏膜组织破坏,表面积减少,从而造成肠黏膜吸收功能障碍。特别是脂肪和糖类的吸收明显下降,导致严重而持久的腹泻,大量水和电解质丢失,此外,肠黏膜面积减少,还使得黏膜酶减少,例如乳酸酶,这也是导致腹泻的原因之一。另外,隐孢子虫还可诱导宿主上皮细胞凋亡,使肠黏膜上皮细胞屏障功能。如免疫功能异常者合并隐孢子虫感染常导致肠道细菌过度繁殖。此外,具内毒素活性的物质(如5-羟色胺和前列腺素E2等)因肠道功能紊乱及渗透压的变化而进入肠腔,造成霍乱样腹泻。隐孢子虫激活NF-KB和c-src等信号传导途径。NF-kB活化后诱导细胞因子和趋化因子(如IL-8)生成,引发炎症反应,并可触发感染细胞的抗凋亡信号传导途径。c-src活化可造成宿主细胞骨架重排及细胞间紧密连接功能紊乱。Ⅰ型HIV患者释放的tat蛋白等可溶性因子的活化进一步恶化隐孢子虫病症状。
四、临床表现
隐孢子虫病临床症状的严重程度与病程取决于宿主的免疫功能与营养状况。免疫功能正常者症状较轻,潜伏期3~8天,病程具自限性,通常1~2周,最短1~2天。主要表现为急性腹泻,粪便为糊状或水样,一般无脓血,日排便2~20余次。每日水泻便量常见为3~6L,多达17L。重症幼儿可为喷射性水样腹泻,排便量多。腹痛、腹胀、恶心、呕吐、食欲减退或厌食、口渴和发热亦较常见。病程长短不一,短者1~2天;长者数年,由急性转为慢性。免疫功能异常的感染者症状明显而病情重,持续性霍乱样水泻最为常见,一日数次至数十次,导致水、电解质紊乱和酸中毒。免疫抑制特别是AIDS患者隐孢子虫感染可导致广泛播散,并发胆道、胰管或呼吸道等肠外器官隐孢子虫病,表现为胆囊炎、胆管炎、胰腺炎和肺炎。当症状消失后数周内仍有卵囊随粪便排出。儿童营养不良以及某些病毒性感染,如麻疹、水痘和巨细胞病毒感染,也会因暂时的免疫功能异常而并发隐孢子虫病,引起严重的慢性腹泻。
五、辅助检查
1.病原学检查
从粪便中查该病原体的卵囊,但较困难,故需特殊染色。
(1)直接涂片法:
急性病人因粪便中含卵囊数量多,可直接涂片镜检。其他病人可采用浓集法提高检出率,主要有饱和蔗糖漂浮法、硫酸锌漂浮法、饱和盐水和甲醛-乙酸乙酯沉淀法。卵囊透明无色,囊壁光滑,易与标本中的非特异颗粒混淆,需进一步染色后镜检可有助于确诊。
注意:漂浮液对卵囊的浮力较大,卵囊常贴于盖玻片下;为避免卵囊脱水后变形不易辨认,镜检应立即进行。
(2)金胺-酚染色法:
低倍荧光镜下,可见卵囊为一圆形小亮点;高倍镜下卵囊呈乳白或略带绿色,卵囊壁薄,多数卵囊周围深染,中央淡染,呈环状,核深染,结构偏位,有些卵囊全部为深染。但有些标本可出现非特异性荧光颗粒,应注意鉴别。
(3)改良抗酸染色法:
观察结果显示:卵囊呈玫瑰红色,圆形或椭圆形,背景为绿色。如染色(2分钟)和脱色(2分钟)时间短,卵囊内子孢子边界不明显;如染色时间长(5~10分钟)脱色时间需相应延长,子孢子边界明显。卵囊4个内子孢子均染为玫瑰红色,呈月牙形。其他非特异颗粒则染成蓝黑色,容易与卵囊区分。
(4)金胺酚-改良抗酸染色法:
结果在光学显微镜下观察,卵囊同抗酸染色法所见,但非特异性颗粒被染成蓝黑色,两者颜色截然不同,极易鉴别,使检出率和准确性大大提高。本法可克服上述染色法的缺点。其方法是:先用金胺-酚染色后,再用改良抗酸染色法复染。
2.免疫学检查
隐孢子虫病免疫学诊断方法,虽然报道方法较多。如基于隐孢子虫卵囊壁蛋白/子孢子表面蛋白等单克隆或多克隆抗体的直接或间接免疫荧光法检测粪便中隐孢子虫,酶联免疫吸附试验用于检测宿主血清特异性抗体或者临床粪便标本检查等。这些方法虽特异性强、灵敏度高、稳定性好且操作简便,易于掌握;但因所用试剂不同,检测和判断标准不一,难以作为隐孢子虫病的确诊方法,仅为辅助诊断。目前基本基于粪抗原的国外商品化的试剂盒,主要有ELISA法和IFA法。按说明书操作即可。
3.核酸检测
以PCR为基础的各种核酸检测方法,不仅可检测病例和环境水样,且可进行虫种鉴定、基因分型和亚型分析。主要有PCR、巢式PCR、限制性片段长度多态性、随机扩增多态性DNA以及实时荧光定量、免疫磁株分离PCR(IMS-PCR)、环介导等温扩增、生物芯片等。
由于PCR方法及其所用引物不同,评价亦差别较大。一般PCR扩增选择的基因主要有SSU rRNA基因、rDNA内转录间隔子(ITS1、ITS2)、70kDa热休克蛋白基因(HSP70)、卵囊壁蛋白基因(COWP)、乙酰辅酶A合成酶基因、二氢叶酸还原酶-胸苷合成酶基因(DHFR-TS)、凝血酶敏感蛋白相关黏附蛋白(TRAP-C1和TRAP-C2)基因、β-微管蛋白基因及RAPD序列。因巢式PCR敏感性和特异性高,低于1pg的特异性DNA亦可检出,且无交叉反应,因此目前多用于粪便和水源中隐孢子虫检测。细胞培养-PCR或细胞培养RT-PCR被用于隐孢子虫卵囊活性的检测。Real-time PCR可用于隐孢子虫卵囊活性的检测及其定量分析。荧光原位杂交技术(FISH)分析SSU rRNA可用于检测卵囊活性,有望在载玻片上实现隐孢子虫虫种或基因型区分。生物传感器技术和生物芯片技术可分别用于卵囊活性的检测和基因型分析。
基于微卫星、小卫星多态性分析用于隐孢子虫基因亚型和溯源研究,如GP60糖蛋白前体存在序列高度多态性区域,可以用于区分人隐孢子虫(C. hominis)、微小隐孢子虫(C. parvum)和火鸡隐孢子虫(C. meleagridis)。
六、诊断与鉴别诊断
1.诊断
根据流行病学暴露史、相关疾病史(如AIDS)、临床表现及隐孢子虫病实验检查综合分析诊断隐孢子虫病。粪便、痰液或呕吐物中检获隐孢子虫卵囊以确诊。
2.鉴别诊断
须与细菌性痢疾、环孢子虫病、灵芝孢子、花粉等加以鉴别。
七、治疗与预防
隐孢子虫病的临床治疗尚无特效的药物和疫苗。隐孢子虫感染引起严重腹泻时应止泻治疗并注意补充水电解质。硝唑尼特(NTZ)是美国食品药品管理局批准的唯一可以由于治疗婴儿隐孢子虫病的药物,其可缩短病程,降低虫荷,但其不适用于免疫缺陷病人隐孢子虫感染的治疗。巴龙霉素曾用于某些病人的治疗,巴龙霉素1. 0g口服,每天2次,重症可加用阿奇霉素,成人600mg,顿服。螺旋霉素及克拉霉素对改善症状有一定疗效。高效抗逆转录病毒治疗(HAART)是治疗和预防艾滋病合并隐孢子虫感染的最有效的方法,其可能通过恢复机体的CD4 +T细胞,使宿主的免疫功能部分恢复。
预防本病需加强病人和病畜的粪便管理,改善环境卫生,防止病人病畜的粪便污染食物和饮水;注意饮食和个人卫生,严防粪-口传染。勤洗手,提倡饮开水、吃煮熟的食物;保护免疫功能缺陷或低下的人,增强其免疫力,避免与病人、病畜接触。病人应适当隔离,治疗时应做好隐孢子虫传播方式的宣传,以减少在家庭托幼机构和社会中引起腹泻的发生。病人用过的肠镜等器材、便盆等,应先用5%氨水浸泡后,65~70℃加热30分钟后再予清洗。加强食物操作人员,兽医、动物饲养员、HIV/AIDS患者及其他免疫功能缺陷者定期进行隐孢子虫检查。建议幼托结构、小学生定期进行隐孢子虫检查,尤其是经抗生素治疗无效的慢性腹泻儿童,应考虑隐孢子虫感染的可能性。对慢性腹泻患者经抗生素治疗无效或低效时,结合患者年龄、免疫功能和排除相关疾病的情况下,应考虑是否有隐孢子虫感染。
(曹建平)