Delist.ru

Морфофизиологические изменения в организме питающихся клещей иксодин (30.08.2007)

Автор: Григорьева Людмила Анатольевна

СТРУКТУРА И ЕЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ В ЛИТЕРАТУРЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ, ГИСТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕМЯ ОБРАЗОВАНИЯ

(первичный сверток( (Павловский, Алфеева,1941)”поверхностный конус” (Kemp e.a., 1982) Структура образована из клеток и плазмы крови, располагается на поверхности кожи прокормителя и окружает основание гнатосомы и пальпы присосавшегося клеща.

Проявляет ярко-голубую флуоресценцию после специфической реакции с ФИТЦ мечеными сыворотками на иммуноглобулины белой мыши и кролика. Первые часы после перфорации кожи клещём

ФИБРИНОВЫЙ КОНУС

“внутренний слой внутреннего конуса” (Kemp e.a., 1982) Окружает ротовые органы клеща на всей глубине их проникновения в кожу прокормителя. Проявляет ярко-голубую флуоресценцию после специфической реакции с ФИТЦ мечеными сыворотками на иммуноглобулины белой мыши и кролика. Окрашивается в интенсивно-бордовый цвет азаном по Гейденгайну. Первые часы после перфорации кожи клещём

КОЛЛАГЕНОВАЯ КАПСУЛА

“внешний слой внутреннего конуса”(Kemp e.a., 1982) Окружает ротовые органы клеща на всей глубине их проникновения в кожу прокормителя, плотно прилегая к фибриновому конусу. Волокна капсулы оплетают зубцы ротовых органов клеща. Ткань капсулы проявляет качественную голубую окраску на соединительную ткань при использовании азанового метода по Гейденгайну, положительную реакцию с коллагеназой (Brossard, Fivaz, 1982), положительную красную окраску на коллаген по Ван-Гизону (Stevens, 1968), интенсивно-бордовую аутофлуоресценцию. Начинает образовываться через 10-12 ч после прикрепления клеща. Сформирована через 1.5-2 сут у птиц и млекопитающих и в конце 1-х сут у ящериц.

К концу 1-х сут питания отмечается слабое утолщение эпидермиса у краев раны, незначительный отек соединительно-тканной основы кожи, формирование струпа из крови, заполнение раневого дефекта фибрином и образование фибринового конуса вокруг ротовых органов паразита, появление клеточного воспалительного инфильтрата, состоящего из мононуклеарных лейкоцитов, гистиоцитов и фибробластов. Пролиферативные процессы усиливаются на 2-е сут, из пучков коллагеновых волокон образуется коллагеновая капсула за 2-3 сут после перфорации у птиц и млекопитающих и в течение первых сут у ящериц. У прокормителей иксодин в природе воспаление кожи в месте присасывания клеща носит продуктивный характер. Соотношение толщины фибринового слоя и коллагеновой капсулы составляет у мелких млекопитающих 1:1.9 – 1:6.4, у воробьиных 1:7.5 – 1:10 и у ящериц 1:40 – 1:60. Формирование пищевой полости происходит примерно через 40-48 ч после прикрепления личинок и нимф и 60-72 ч самок, что связано с увеличением количества нейтрофилов и их дегрануляцией.

Для птиц и млекопитающих, природных прокормителей иксодовых клещей характерно усиление пролиферативной фазы воспаления с частичной инкапсуляцией паразита. У лабораторных и домашних животных преобладает экссудативная реакция, в результате которой ротовые органы клеща оказываются заключенными в толстостенный фибриновый конус. В окружающей его соединительной ткани накапливается обильный воспалительный клеточный инфильтрат, состоящий в начале преимущественно из клеток соединительной ткани и лимфоцитов, доля которых впоследствии уменьшается на фоне увеличения полиморфноядерных лейкоцитов, таких как эозинофилы и особенно нейтрофилы. Нейтрофильный лейкоцитоз приводит часто к гнойному воспалению в очаге питания клеща на лабораторных или домашних животных.

Клещи подсемейства Ixodinae не образуют структур, подобных цементному футляру амблиоммин, и их ротовые органы находятся в непосредственном контакте с тканями хозяина. Несмотря на дезорганизующее влияние паразита и хозяина друг на друга устойчивость системы обеспечивается благодаря синхронизации развития паразита с особенностями хозяев, в частности со стереотипными защитными реакциями.

Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ПРОТИВОКЛЕЩЕВОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ И ИММУННОГО СТАТУСА У ПРИРОДНЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ПРОКОРМИТЕЛЕЙ ИКСОДИН

Взаимоотношения иксодового клеща и прокормителя как участников системы ”паразит - хозяин” включают реакцию прокормителя в виде противоклещевой резистентности. Явление специфической противоклещевой резистентности, как способности хозяев-прокормителей сопротивляться и противодействовать питающимся на них клещам, обеспечивается реакциями иммунитета. Впервые явление противоклещевой резистентности было описано Трегером (Trager, 1939). Установлена противоклещевая резистентность у многих видов лабораторных и сельскохозяйственных животных (Wikel, 1996).

Резистентность хозяина влияет на питание и последующее развитие клеща и вызывает значительные отклонения основных экологических количественных показателей, уменьшение количества напитавшихся клещей вследствие гибели некоторых из них при прикреплении и на более поздних сроках питания, удлинение времени питания, уменьшение массы крови, поглощенной напитавшимися особями, снижение процента перелинявших личинок и нимф, а также уменьшение числа отложенных яиц и вылупившихся из них личинок (Таежный ..., 1985; Балашов, 1998; Agbede, Kemp, 1986; Wikel, 1996).

Противоклещевая резистентность формируется с участием реакций гуморального и клеточного иммунитета (Лабецкая,1990; Wikel, 1996). Общей реакцией млекопитающих, птиц и рептилий на паразитирование иксодовых клещей является образование антител В-лимфоцитами на специфические антигены, выделяемые клещем при питании.

Тема развития противоклещевого иммунитета у прокормителей за последние годы получила широкое освещение в литературе. Большинство исследований посвящено молекулярным и иммунологическим характеристикам слюнных (Jaworski et al., 1992; Kovar et al., 2002; Lawrie et Nuttall, 2001; Leboulle et al.,2002; Needham et al., 1989; Valenzuela et al., 2002) и кишечных (Agbede, Kemp, 1986; Willadsen, Kemp, 1988) антигенов, выделяемых клещaми при питании. Действие этих белков распространяется на все этапы воспалительной реакции хозяина, а также на врожденный и приобретенный иммунитет хозяина (Kopecky et al.,1998,1999). Однако большинство исследований проведено на лабораторных (белые мыши, морские свинки, кролики) и сельскохозяйственных животных (крупный рогатый скот), которые проявляют устойчивое развитие противоклещевой резистентности при повторных кормлениях клещей.

В природных экосистемах контакты иксодовых клещей с их естественными прокормителями осуществляются многократно на протяжении сезона активности клещей, но при небольшой численности одновременно нападающих паразитов, что не вызывают нарушения паразитарных систем. О наличии резистентности у хозяев-прокормителей говорит присутствие у них в крови определенного количества антител (АТ), выработанных организмом на специфический белок слюнных желез паразита.

Нами проведено иммуноферментное исследование проб крови рыжих полевок из природной экосистемы на северо-западе России в период наибольшей активности преимагинальных фаз таежного клеща. Так же исследованы пробы крови рыжих полевок из лабораторной культуры после однократных и повторных опытных кормлений на них личинок и нимф таежного клеща. Количество прокармливаемых в лабораторном опыте личинок и нимф было приближено к средним показателям в природной системе. В результате первичного иммунизирующего кормления на 6-и трехмесячных рыжих полевках напиталось 12 (по 2) нимф из 36 посаженных для кормления, на 5 рыжих полевках - напиталось 25 (по 5) личинок из 75. Показатели оптической плотности содержания АТ в крови опытных особей колебались в пределах 0.409-0.515 OD. В результате повторного иммунизирующего кормления клещей в таких же количествах и на тех же особях рыжих полевок через 4 недели значения оптической плотности содержания АТ составило 0.412-0.517. Негативный контроль, сыворотка крови неиммунных рыжих полевок (3 особи 3-месячного возраста) имел показатель оптической плотности 0.360-0.387. Содержание АТ в крови рыжих полевок из природы имел больший разброс. Из 115 исследованных проб крови содержание АТ в пределах негативного контроля имели 25 особей (21%), содержание АТ в пределах опытных значений - 50 особей (44%), выше опытных значений (0.520-0.677) - 40 особей (35%). Содержание АТ на белки слюны таежного клеща в крови рыжих полевок указывает на формирование у них иммунитета при повторных кормлениях паразитов в природе. Конкретные цифровые выражения содержания АТ в виде его оптической плотности показывают, что у пятой части особей в природной популяции паразитарная нагрузка низкая, не вызывающая существенных изменений в образовании АТ. Около половины особей природных популяций имеет среднюю нагрузку, приближенную к выбранной нами для опыта, которая не вызывает негативных для внешнего состояния и здоровья прокормителей последствий и не формирует базовый уровень АТ, нейтрализующих АГ (антигены) слюны паразитов. И только 35% особей в популяции проявляют уровень АТ выше отмеченного в опыте, а значит? имеют большую паразитарную нагрузку, которая способствовала выработке устойчивого иммунитета и считается по результатам метода положительным.

Таким образом, полного отсутствия резистентности у природных прокормителей иксодовых клещей нет, а особи из природных популяций прокормителей неоднородны по своему иммунному статусу, формирование которого связано с различной интенсивностью и величиной паразитарного груза. Сложная система взаимоотношений сочленов паразитарной системы прокормитель - иксодовый клещ, регулируемая на стадии питания клеща, остается устойчивой вследствие распределения паразитарной нагрузки между особями популяции прокормителя в соответствии с особенностями их индивидуальной и половозрастной активности на протяжении суток и сезона. Средняя паразитарная нагрузка на отдельную особь прокормителя незначительна, а перманентный контакт большинства прокормителей с разным количеством питающихся клещей из-за разной иммунизирующей дозы может привести или только к сенсибилизации или вызвать развитие иммунитета, проявляющегося стойким присутствием АТ в крови. Однако доля таких особей в популяции составляет лишь третью часть, что вероятно является фактором, регулирующим численность клещей в природных биогеоценозах.

Глава 6. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ИКСОДИН С ВОЗБУДИТЕЛЯМИ ИНФЕКЦИЙ

Иксодовые клещи группы Ixodes ricinus-persulcatus являются переносчиками, и резервуарами возбудителей иксодовых клещевых боррелиозов (Филиппова, 1990; Коренберг, 1993). В настоящее время (Eisen, Lane, 2002) специфическими переносчиками боррелий группы Borrelia burgdorfery senso lato признаны клещи 12 видов рода Ixodes, 6 из них входят в комплекс I. ricinus - I. persulcatus (I. affinis, I. jellisoni, I. pacificus, I. persulcatus, I. ricinus, I. scapularis) и 6 видов не являются членами этого комплекса.

Боррелии представляют группу микроорганизмов из отряда спирохет (Spirochetales), широко распространенные в границах видовых ареалов клещей - переносчиков в лесном поясе Евразии и Северной Америки. Возбудитель из группы Borrelia burgdorfery s. l. циркулирует в природе между клещами и многими видами наземных позвоночных, включая человека. Передача боррелий осуществляется трансмиссивным путем в период питания клещей. К настоящему времени известно 11 геновидов боррелий, включенных в комплекс видов Borrelia burgdorfery s. l. , причем патогенными для человека признаны 4 вида: Borrelia burgdorfery s. str., B. garinii, B. afzelii и B. bissettii (Bergstrom et al., 2002). Считают, что около 100 видов диких позвоночных могут быть неспецифическими резервуарами для боррелий, однако показано, что специфическими резервуарами боррелиоза в дикой природе являются мелкие млекопитающие родов Neotoma и Peromyscus в Северной Америке, Apodemus и Clethrionomys в Евразии и несколько видов птиц. Поэтому выделяют два типа трансмиссионных циклов передачи боррелий: грызун - клещ и птица - клещ (Kurtenbach et al., 2002).

В настоящее время установлено, что на территории России главными переносчиками Borrelia burgdorfery s. str., B. garinii, B. afzelii, патогенных для человека, являются I. ricinus, I. persulcatus, однако, обнаружение возбудителя в клещах I. trianguliceps и I. pavlovsky, жизненные циклы которых не связаны с человеком, указывает на существование независимых от основных переносчиков путей сохранения и передачи возбудителей боррелиоза. В качестве прокормителей клещей, как грызуны, так и землеройки могут быть специфическими резервуарами возбудителя на территории России (Korenberg et al., 2002). Иксодовые клещевые боррелиозы (Коренберг, 1996) существуют в виде природных очагов и поддерживаются благодаря циркуляции возбудителя между клещами и позвоночными-прокормителями. Классическая трехчленная структура очагов усложняется в связи с существованием и взаимодействием на одной территории нескольких видов переносчиков, способных передавать боррелий нескольких геновидов одновременно (Gorelova et al., 1996). На территории России особый интерес представляют отношения I. ricinus - I. persulcatus - I. trianguliceps, где два первых вида являются переносчиками Borrelia burgdorferi s. l. для человека, а третий - не связан с человеком и питается на мелких млекопитающих (Высоцкая, 1951; Бобровских, 1983). В литературе для личинок и нимф I. ricinus, I. persulcatus и I. trianguliceps определен единый круг прокормителей - мелких млекопитающих: Sorex araneus, S. minutus, Apodemus uralensis, , A. flavicollis, Clethrionomys glareolus, Microtus arvalis (Филиппова, 1977). Использование одних и тех же видов мелких млекопитающих в качестве прокормителей создает достаточные предпосылки для обмена возбудителями у видов, относящихся к комплексу I. ricinus - I. persulcatus (Филиппова, 1990) и между I. persulcatus и I. trianguliceps (Korenberg et al., 1996).

6.1. Особенности природных очагов клещевых боррелиозов в условиях северо-запада России

Нами установлено, что из 13 видов мелких млекопитающих (Sorex araneus, S. minutus, S. isodon, S. caecutiens, Apodemus uralensis, A. flavicollis, Clethrionomys glareolus, C. rutilus, Microtus arvalis, M. rossiameridionalis, M. oeconomus, M. agrestis, Sicista betulina), прокармливающих иксодовых клещей на территории Новгородской области, доминируют рыжая полевка и обыкновенная бурозубка. Они по сумме лет исследования составили 43.1% и 33.5% , соответственно. Структура комплекса мелких млекопитающих лабильна, и при видимых доминантах значительную долю в разные годы составляют малая лесная мышь, малая бурозубка и обыкновенная полевка.

Преимагинальные фазы I. trianguliceps в наибольшем количестве отмечены на обыкновенной и малой бурозубках. В прокармливании личинок таежного клеща наибольшее значение имеет рыжая полевка. Распространенные в одних и тех же местообитаниях личинки и нимфы I. persulcatus и I. trianguliceps проявляют наибольшую активность в разные периоды сезона, так что паразитарные нагрузки распределяются сравнительно равномерно на разные возрастные группы доминирующих видов прокормителей.

Зараженность мелких млекопитающих боррелиями пропорциональна доле их участия в прокармливании клещей. Стабильную инфицированность проявляет рыжая полевка. Наибольшее число инфицированных зверьков отмечено среди бурозубок в 1995г -44.9%. Однако этот показатель оказался неустойчивым, и в 1997 гг. он снизился до 0.98%. Среди обыкновенных полевок и лесных мышей, отловленных в течение 3-х сезонов, инфицированными оказались 9.1% и 1.4% особей, соответственно. Средняя зараженность мелких млекопитающих боррелиями за период исследования уменьшалась с 34.7% в 1995г. до 11% - в 1996г. и 4.9% - в 1997г.

Продолжительность периода, в течение которого клещи, питающиеся на мелких млекопитающих с боррелиемией, могут получать возбудителя, составляет 110-120 дней, с середины - конца мая до середины сентября, т.е. практически весь сезон активности иксодовых клещей. Из отловленных млекопитающих сохранять Borrelia burgdorferi s. l. до следующего сезона активности клещей могут рыжая, обыкновенная и красная полевки, бурозубки и малая лесная мышь. В начале сезона активности у представителей этих видов регистрировали боррелиемию.

6.2. Локализация боррелий в организме клеща Ixodes persulcatus

Анализ распределения боррелий в организме таежного клеща выявил четкую связь накопления и локализации возбудителя с физиологическим состоянием клеща-переносчика. Питание клещей стимулирует миграцию боррелий с поверхности кишечных клеток к базальной мембране кишечника, их накопление и дальнейшую миграцию в другие внутренние органы. Возбудитель локализуется и мигрирует по многочисленным межклеточным пространствам в стенке средней кишки, слюнных железах и других внутренних органах клеща. Обнаружена локализация боррелий внутри кишечных клеток и клеток слюнных альвеол таежного клеща. Способность возбудителя сохраняться в слюнных железах и других органах на стадии линьки объясняет существование генерализованной инфекции у голодных особей и ее усиление при последующем питании. Соответственно клещи этого вида потенциально способны к передаче боррелий позвоночным сразу после прикрепления или в начале кровососания. Присутствие боррелий в слюнных железах голодных I. persulcatus определяет более высокую эффективность этого вида в передаче возбудителя клещевого боррелиоза по сравнению с I. ricinus и I. scapularis.

6.3. Трансовариальная и трансфазовая передачи боррелий таежным клещём

Роль трансовариальной передачи боррелий клещами в природных очагах инфекций, по-видимому, определяется видовой принадлежностью переносчика и боррелии. Так, в европейских очагах боррелиоза трансовариальная передача боррелий считается одним из основных механизмов циркуляции возбудителя в природе (Randolph, Craine, 1995), а в Северной Америке ей придают второстепенное значение (Mount et al., 1997).

Обязательным условием сохранения боррелий в популяции клещей и их передачи позвоночным животным, безотносительно к существованию трансовариальной передачи, должна быть достаточно эффективная трансфазовая передача возбудителя от напитавшихся личинок перелинявшим из них нимфам и от нимф - имаго.

Нами установлено, что вид I. persulcatus обладает исключительной способностью к трансовариальной передаче боррелий из группы Borrelia burgdorferi s. l. Почти 100% потомства инфицированных самок были заражены боррелиями и столь же высокая инфицированность обнаружена у собранных в природе голодных личинок. Полученные трансовариально боррелии передавались по циклу развития клеща нимфам и имаго, и далее особям двух следующих поколений. При электронно-микроскопическом исследовании боррелии были обнаружены в яичниках, возбудители локализовались в клетках ножки и внутри прикрепленных к ним ооцитов, находящихся на стадии, предшествующей началу вителлогенеза, либо на ранних стадиях образования желтка.

Судя по достаточно низким показателям трансовариальной и трансфазовой передач боррелий (Bellet-Edimo et al., 1996; Gern et al., 1996), патогенных для человека, абсолютной способность к передаче обладают далеко не все известные геновиды, а в основном те, которые считаются непатогенными для человека.

6.4. Значение морфофункциональных особенностей клещей рода Ixodes в процессах получения, сохранения и передачи возбудителей в природных очагах трансмиссивных инфекций (на примере боррелий из группы Borrelia burgdorferi s.l.)

Способность иксодин к вертикальной передаче возбудителей и редкое многодневное питание, чередующееся со свободными непаразитическими периодами, определяют их исключительные возможности передачи возбудителей. Длительное сохранение возбудителя в организме клеща между периодами питания указывает на высокую степень адаптации возбудителя к организму переносчика. Комплекс адаптаций обеспечивает возможность проникновения в полость средней кишки и последующую диссеминацию в полость тела и внутренние органы клеща.

Кишечник является наиболее стабильным местообитанием боррелий на периоды между питаниями, что демонстрирует практически 100% -ное их обнаружение в полости кишки голодных особей. Обладая адгезивными свойствами, боррелии занимают пристеночное положение и располагаются на апикальных поверхностях кишечных клеток. Уже в первые сутки питания при попадании начальных порций пищи в полость кишки отмечается миграция возбудителя. Основной способ миграции - продвижение по межклеточным пространствам, причем ему способствует то обстоятельство, что с началом питания в кишечнике клеща начинаются постоянные процессы смены эпителия. Покинувшие апикальные поверхности кишечных клеток, боррелии скапливаются в области базальной мембраны и соединительнотканной оболочки, окружающей кишечник и все органы клеща. Рыхлая многослойная сеть, состоящая из соединительнотканных волокон, мышечных элементов, трахеол, оплетающая все органы клеща, вероятно, является вторым после кишечника местом, где накапливается возбудитель и по которому он с легкостью проникает во все остальные органы. Свободные спирохетообразные формы боррелий, распространяющиеся по жидким средам организма клеща, встречаются крайне редко. А адгезивные свойства боррелий и их склонность к соединительнотканным структурам проявляются в организме клеща не меньше, чем в организме теплокровного прокормителя.

Дальнейшее распространение возбудителя по организму клеща, которое могло бы обеспечить трансмиссивную передачу его теплокровным или трансовариальную передачу следующим поколениям переносчика, связано только со способностью боррелий проникать в клетки специализированных органов. Так боррелии содержатся в соединительнотканных оболочках слюнных альвеол особенно I и II типов голодных самок и нимф, однако уже в первые часы питания часть возбудителя может проникать в секретирующие клетки гранулосодержащих альвеол. Попадание возбудителя в клетки ножек и внутрь прикрепленных к ним ооцитов разных стадий развития в яичниках способствует трансовариальной передаче. Передача боррелий по циклу развития клеща, или трансфазовая передача, возможна только если возбудитель окажется в органе, который не подвергается гистолизу и последующему гистогенезу тканей следующей фазы. Единственным таким органом в организме клеща является кишечник, в котором происходит внутриклеточное пищеварение полученной во время кровососания пищи с последующим депонированием запасных пищевых резервов, необходимых для метаболических превращений, как на этапе гистогенеза, так и в период голодания особи после линьки. Заселение других органов, которые формируются заново на каждой фазе онтогенеза, у голодных особей, вероятно, происходит из кишечника.

Развитие боррелий в организме клеща чрезвычайно адаптировано не только к морфо-функциональным изменениям в организме каждой отдельной особи переносчика, но и к смене последовательных фаз особи в онтогенезе, что свидетельствует о синхронизации их развития с морфофункциональными изменениями в организме основного переносчика, каким является таежный клещ.

Глава 7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. СИНХРОНИЗАЦИЯ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПЕРЕСТРОЕК В ОРГАНИЗМЕ КЛЕЩЕЙ РОДА IXODES И ИХ СОГЛАСОВАННОСТЬ С ЗАЩИТНЫМИ ПРОЦЕССАМИ В ОРГАНИЗМЕ ХОЗЯИНА – ПРОКОРМИТЕЛЯ

загрузка...