弓形虫病 - 病因和发病机制

弓形虫病的病因

弓形虫病的病因是弓形虫（原生动物亚界，Apicomplecxa 型，球虫目，艾美耳亚目，艾美耳科）。

在人类和动物体内，弓形虫会经历几个发育阶段：滋养体（内滋养体、速殖子）、囊体（囊体、缓殖子）和卵囊。滋养体大小为4-7微米x2-4微米，呈新月形。囊体覆有致密的膜，最大可达100微米。卵囊呈椭圆形，直径为10-12微米。

根据基因分型数据，弓形虫菌株可分为三组。第一组代表可导致动物先天性弓形虫病。第二组和第三组弓形虫菌株可在人类中检测到，而最后一组代表更常在HIV感染患者中发现。弓形虫发育各个阶段的抗原结构已被确定，并且滋养体和包囊各自具有共同抗原和特异性抗原。

弓形虫是一种专性细胞内寄生虫，它能穿透肠道上皮细胞，并通过内生繁殖进行繁殖。之后，滋养体（速殖子）会随血液和淋巴液进入其他器官和组织（淋巴结、肝脏、肺等），并在那里主动侵入细胞。在受感染的细胞中，会出现一代内生虫的簇集，这些簇集的内生虫被寄生空泡膜包裹（即所谓的假囊肿）。在宿主的免疫反应下，弓形虫会从血液中消失，并在受感染的靶细胞中形成被致密膜包裹的囊肿。在慢性弓形虫病病例中，以细胞内囊肿形式存在的弓形虫可以无限期存活。囊肿主要位于大脑、心肌、骨骼肌、子宫和眼睛中。

弓形虫的主要宿主是猫科动物（猫），它们同时也是中间宿主，因为弓形虫能够在猫体内从肠道迁移到各种器官的细胞中。弓形虫通过裂殖生殖在肠道上皮细胞中繁殖，并形成裂殖子。其中一些裂殖子会发育成雌性和雄性生殖细胞——配子体。雄性配子体离开肠道细胞后，反复分裂，形成小配子（“精子”）；雌性配子体则形成大配子（“卵子”）。受精后，形成未成熟的卵囊，并随粪便排出体外。在适宜的条件下，卵囊的成熟（孢子生殖）可持续2天至3周。成熟的囊肿能够抵抗不利的环境因素，并可存活长达一年或更长时间。

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弓形虫病的发病机制

弓形虫从侵入部位（最常见的是消化道）随淋巴液进入局部淋巴结，并在此繁殖，引起淋巴结炎。随后，大量弓形虫进入血液，遍布全身，导致神经系统、肝脏、脾脏、淋巴结、骨骼肌、心肌、眼部等发生病变。滋养体繁殖导致感染细胞破坏。在坏死和弓形虫积聚的病灶周围形成特异性肉芽肿。在机体免疫反应正常时，滋养体从组织中消失，开始形成囊肿（周围的炎症反应较弱）。弓形虫病从急性期转为慢性期，更常见的是转为慢性期，囊肿保留在器官组织中。在身体处于不利状态时（急性疾病和具有免疫抑制作用的应激情况），囊膜会被破坏；释放的寄生虫会繁殖，感染完整细胞并进入血液，临床表现为慢性弓形虫病的加重。骨骼肌、心肌、肺和其他器官会出现炎性浸润和坏死。脑部会出现炎症灶，随后发生坏死，有时会导致石化。视网膜和脉络膜会出现增殖性坏死性炎症。弓形虫病在艾滋病的背景下发展为恶性病程，有时发展为全身性疾病，在某些情况下会导致患者死亡。

为了应对弓形虫抗原，会产生特异性抗体并发展类似于 DTH 的免疫反应。

先天性弓形虫病是由于寄生虫血症引起的，病原体进入胎盘，形成原发灶，然后随血液进入胎儿。无论孕妇是否存在临床表现，胎儿都可能被感染，但结果取决于感染发生的妊娠阶段。胚胎早期感染会导致自然流产、死产，引发严重的、通常不影响生命的发育障碍（无脑畸形、无眼畸形等），或发展为全身性弓形虫病。妊娠晚期感染多为无症状感染，晚期临床症状通常在数月甚至数年后出现。

弓形虫的生命周期

弓形虫病的病原体是一种专性细胞内寄生虫；弓形虫核内寄生的可能性已被证实。1908年，法国人尼科尔和曼索在突尼斯的贡迪啮齿动物中，以及意大利人斯普伦多尔在巴西的兔子中分别发现了这种病原体。弓形虫的属名反映了该寄生虫无性阶段的新月形状（“分类单元”代表弓形，“原体”代表形态），种名则反映了啮齿动物（贡迪）的名称。

从一般生物学角度来看，弓形虫具有一些特征，使其被视为具有高度适应性的寄生虫。它遍布各大洲和各个地理纬度，能够在数百种哺乳动物和鸟类中寄生和繁殖，并能够感染宿主的多种组织和细胞。

1965年，哈奇森首次通过实验证明猫参与了弓形虫的传播。1970年，英国、丹麦和美国的科学家几乎同时且独立地在感染弓形虫的猫的粪便中发现了与球虫卵囊非常相似的卵囊。这证明了弓形虫属于球虫，并且很快，这种寄生虫的生活史就被完全破译，包括两个阶段：肠道和肠外（或非组织）。

弓形虫生命周期的肠道阶段涉及终宿主肠粘膜细胞的发育，终宿主是家猫和其他猫科动物（野猫、猞猁、孟加拉虎、豹猫、雪豹、美洲虎、eir）。

弓形虫的完整发育周期（从卵囊到卵囊）只能在猫科动物体内进行。弓形虫的生活史包括四个主要发育阶段：裂殖生殖、内生（内部出芽）、配子生殖和孢子生殖。这些阶段发生在不同的生态环境中：裂殖生殖、配子生殖和孢子生殖的开始阶段仅发生在猫科动物（弓形虫的终末宿主）的肠道中；孢子生殖在外部环境中完成；而内生则发生在中间宿主（包括人类）的组织细胞和主要宿主——猫的细胞中。

在我们深入探讨弓形虫的生命周期之前，有必要先谈一下寄生虫各个阶段的术语问题。鉴于弓形虫的发育周期直到1970年才被阐明，许多细节仍不清楚，因此弓形虫的术语问题仍在厘清中，不同的作者对同一阶段的寄生虫有不同的术语。

因此，在描述急性侵袭的组织（弓形虫病发展的肠外阶段，无性繁殖阶段 - 内生阶段）时，使用以下术语：“增生型”、“内生子”、“内孢子”、“滋养体”、“速孢子”，而描述慢性侵袭过程特征性的阶段则使用“囊型”、“孢子”、“囊孢子”和“缓孢子”。在目前对弓形虫生活史的认识水平上，根据国内大多数研究，最可接受的术语是：内孢子 - 弓形虫的无性繁殖组织阶段，通常繁殖迅速，位于弓形虫体内或细胞空泡中，是急性感染的特征；囊孢子起始 - 位于囊肿内的组织形态，是慢性感染过程的特征。

用于指定弓形虫生命周期组织阶段的所有其他术语应被视为与“内生子”和“囊生子”同义。

弓形虫在主要宿主肠道上皮中发育阶段的术语与典型的球虫相似。

弓形虫发育的肠道阶段

弓形虫在终末宿主体内的肠道发育阶段。肠道发育阶段始于猫科动物（该寄生虫的主要宿主）经口感染，感染途径包括含子孢子的卵囊和营养体——内孢子和囊孢子，这些营养体随中间宿主的组织一起被吞食。囊孢子以组织囊的形式进入肠道，囊孢子的膜很快会被蛋白水解酶破坏。从膜上脱落的内孢子和囊孢子穿透肠黏膜细胞，并通过无性生殖（内生生殖和裂殖生殖）进行密集繁殖。

大约两天后，经过无性繁殖（裂殖子）的反复循环，形成了一种特殊类型的裂殖子 - 裂殖子，从而引发寄生虫发育的下一阶段 - 配子生殖。

当成熟的弓形虫卵囊脱离其膜并进入猫的肠道时，子孢子会穿透肠道纤毛上皮细胞，并开始通过裂殖生殖进行繁殖。由于无性繁殖，一个裂殖体会形成4至30个裂殖子。亚显微镜研究表明，裂殖体被一层由内膜和外膜组成的膜包裹。在膜内可以发现一个或多个线粒体、一个核糖体、一个细胞核、一个发育良好的内质网以及位于前端的圆锥体。没有膜下小管。

与球虫不同，弓形虫在裂殖过程中，裂殖子形成于细胞核附近，而不是裂殖体的边缘。在猫的肠道中，弓形虫会经历多次连续的裂殖，之后裂殖子会进入寄生虫发育的有性阶段（配子生殖）。感染后约3-15天，配子母细胞（未成熟的生殖细胞）会在整个小肠中出现，但最常出现在猫的回肠中。配子生殖始于小配子母细胞的形成，小配子母细胞位于小肠下部和主要宿主的大肠中。小配子母细胞的发育伴随着卵子的一系列连续分裂。沿着大配子母细胞的边缘，通过其膜的外翻形成12-32个小配子。它们具有强烈拉长的新月形状，末端尖锐，连同鞭毛一起长达 3 µm，还具有 2 根鞭毛（第三根是残存的），借助鞭毛，它们在肠腔内移动并移至大配子。

大配子体的发育不伴随细胞核的分裂。此时，配子体的尺寸增大（长度从5-7微米增加到10-12微米），带有核仁的大细胞核变得紧密，细胞质中积累了大量的糖原，并存在许多核糖体、线粒体和内质网。

受精，即大配子和小配子的融合，发生在上皮细胞中，形成受精卵。受精卵形成致密的膜，发育成动合子，最终发育成卵囊。卵囊呈椭圆形，直径为9-11至10-14微米。卵囊在上皮细胞中停留一段时间，然后落入肠腔，弓形虫进入下一个发育阶段——孢子生殖，该阶段在粪便和外界环境中继续存在。成熟的卵囊具有致密的无色双层膜，因此可以抵抗各种环境因素（包括多种化学药剂）的影响。在足够的湿度、温度和氧气条件下，几天后，卵囊内会形成两个孢子囊，每个孢子囊内有四个香蕉形的子孢子。孢囊具有致密的双层膜。其平均大小为 6-7 x 4-5 至 8 x 6 微米。子孢子的结构类似于弓形虫的内孢子和囊孢子（组织阶段）。成熟的卵囊含有子孢子，是弓形虫对最终宿主（猫）和中间宿主（包括人类）的侵袭性阶段。在潮湿的环境中，卵囊中的子孢子可保持长达 2 年的侵袭性。

弓形虫在中间宿主体内发育的肠外（组织）阶段

在包括人类在内的各种中间宿主组织细胞中，无性繁殖通过内生双生（endodyceny）进行，即在母细胞内形成两个子细胞。1969-1970年，人们发现了一种多重内出芽的方法，并提出了“内多生”这一术语。这两种无性繁殖方式以及裂殖生殖（schizogony）也在寄生虫的主要宿主——猫的肠道中被发现。

弓形虫的组织发育阶段始于寄生虫的有性阶段（含孢子的卵囊）或无性阶段（内生子和囊生子），它们携带入侵动物的组织进入动物和人类的肠道（中间宿主）。在小肠中，在蛋白水解酶的作用下，从卵囊中释放出的子孢子，或从囊肿中释放出的囊生子或内生子穿透肠粘膜上皮细胞，并在此开始无性繁殖——内生二重生殖和内生多重生殖。

内生孢子是繁殖的结果。子孢子（内生孢子）进入细胞后2-10小时内，12-24-32个子内生孢子会从被破坏的宿主细胞中出现。新形成的内生孢子会主动渗透到邻近细胞中。宿主小肠内会形成局部坏死灶，内生孢子由此进入血管和淋巴管，进而进入各种组织。网状内皮系统细胞对寄生虫的吞噬作用也促进了内生孢子在中间宿主体内的播散。在此阶段，内生孢子会周期性地进行快速的无性繁殖。在离开被破坏的细胞后到进入新细胞之前的这段时间里，内生孢子位于细胞外。它们仅在活细胞中繁殖，并在细胞中积聚，形成囊肿。但这些内生虫簇直接位于细胞质或细胞质空泡中。这些寄生虫簇周围的脆弱膜是由弓形虫急性期的宿主细胞形成的。这些簇没有自己的膜，因此实际上是假囊肿。如果内生虫位于细胞质空泡中，则此类空泡被称为寄生虫囊肿。

逐渐地，寄生膜在内生孢子簇周围形成，弓形虫进入一个新阶段——真正的组织囊肿。寄生虫本身参与形成复杂的囊膜，这在慢性弓形虫病中很常见。这种囊膜对抗体具有抗性，可确保寄生虫存活多年，有时甚至终身。囊肿通常位于细胞内，但也已证实其位于细胞外。囊肿直径为 50-70 至 100-200 µm。随着囊肿的形成，其中的内生孢子进入一个新阶段——囊体。一个成熟的囊肿可包含数千个囊体。

组织囊肿的生物学用途十分广泛。首先，囊肿确保寄生虫在免疫系统中存活，从而增加最终宿主和新宿主感染弓形虫病的几率。囊肿期的形成是弓形虫生命周期中的一个重要阶段，因为囊肿期（囊体）对外界因素的抵抗力更强。因此，如果吞咽的内囊体在胃液作用下一两分钟后死亡，那么囊体在这种环境中仍可存活2-3小时，尽管囊膜在胃蛋白酶的作用下几乎立即被破坏。实验证明，猫肠道中的囊体更稳定，弓形虫在最终宿主体内发育的肠道阶段也更快完成。

因此，根据弓形虫生命周期的描述，中间宿主（野生动物、家畜以及人类）是弓形虫营养期（组织期）的携带者，这些寄生虫是包囊内的内生动物。医生、兽医和寄生虫学家在诊断弓形虫病时，需要与这些中间宿主打交道。

内孢子和囊孢子的超微结构与球虫裂殖子的超微结构相同。从寄生虫学家、流行病学家和临床医生的角度来看，了解弓形虫的一些生物学特征非常重要。弓形虫主要寄生于猫，它能够在猫体内完成肠道和肠外（组织）发育阶段，而无需其他宿主的参与。因此，猫可以同时履行中间宿主和终宿主的功能，并确保弓形虫从卵囊到卵囊的发育阶段。但弓形虫并非单源性寄生虫：中间宿主参与其生命周期，尽管它们的参与是可选的；因此，弓形虫具有兼性异质性的特征。此外，内生虫和囊生虫——中间宿主的阶段——不仅可以感染终宿主，还可以感染新的中间宿主（食肉动物和人类）。在这种情况下，一种运输或转移无需终宿主参与，也不会将弓形虫释放到外部环境中。

在许多动物（小鼠、大鼠、豚鼠、仓鼠、兔子、狗、绵羊、猪）和人类中，已经发现内生子阶段的弓形虫通过胎盘传播，从而导致先天性弓形虫病。

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