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食道口线虫与食道口线虫病的研究进展

2010-05-21林瑞庆朱兴全

中国预防兽医学报 2010年9期
关键词:食道虫卵线虫

林瑞庆,张 媛,朱兴全

(1.中国农业科学院兰州兽医研究所家畜疫病病原生物学国家重点实验室,甘肃 兰州 730046;2.华南农业大学兽医学院,广东 广州 510642)

食道口线虫病(Oesophagostomiasis)是由属于圆形目(Strongyloidea)的食道口属(Oesophagostomum)的多种线虫寄生于动物肠道所引起,因有些种的幼虫在肠壁内形成结节状病变,故有“结节虫”之称。食道口线虫通常只在反刍动物、猪和猴子中发现,但也有感染人的报道,特别是在非洲的某些地区,有很高的感染率[1-2]。目前,该病在我国各地牛、羊、猪中普遍存在,给畜牧业生产造成较大经济损失。因此,对食道口线虫的研究,除对畜牧业生产有重要意义外,也具有重要的公共卫生的意义。

1 食道口线虫的种类

食道口线虫寄生于多种动物的肠道,已报道的食道口线虫有多种[1-4](表1)。此外,还有约氏食道口线虫(O.yorkei)、辛氏食道口线虫(O.simpsoni)、奥氏食道口线虫(O.oldi)等寄生于疣猪、马羚等其它一些动物或比较少见的虫种。

2 病毒培养

食道口线虫的生活史比较简单和直接,以猪的有齿食道口线虫为例,成熟雌虫产出的虫卵随粪便排出体外,在合适条件下1 d~2 d孵出幼虫,发育成自由生活的第1期幼虫(L1)和第2期幼虫(L2),以粪便中营养物质和细菌为食,发育成带鞘的第3期感染性幼虫(L3),猪吞食了感染性幼虫而感染。幼虫发育合适的温度是15℃~20℃,但研究表明,在低至10℃或高至25℃也能成功发育[5]。感染性幼虫在小肠蜕鞘,后移行至大肠;在大肠里,幼虫侵入肠粘膜导致病变。L3幼虫在肠粘膜里蜕皮发育至第4期幼虫(L4),并刺激宿主产生免疫反应,形成结节,结节中聚集中性粒细胞和酸性粒细胞;6 d~17 d后,L4幼虫返回肠腔,蜕皮成第5期幼虫,最后发育成为成虫。人体感染双叉食道口线虫要复杂一些,双叉食道口线虫除了这种直接的生活史方式外,猪作为贮藏宿主起了重要作用,由于猪的食粪习惯吞入双叉食道口线虫幼虫后又排出体外,在人的食道口线虫病感染流行中有重要意义[6]。

表1 常见食道口线虫虫种及其宿主Table 1 Oesophagostomum species and their hosts

研究表明,有齿食道口线虫和四棘食道口线虫的潜伏期在17 d~20 d之间,但早期的一些研究以及许多教科书显示,食道口线虫的潜伏期在5周~7周之间。对于这种变化有许多解释,比如,不同虫株的差异,不同感染剂量的差异,虫体的相互作用,猪的日龄不同,宿主的免疫反应等以及一些未明的因素影响。虽然没有专门的实验研究解释这种明显缩短的潜伏期,但有学者认为,在过去几十年里,由于养猪业饲养方式的改变,早期断奶、分栏及成长周期变短以及抗蠕虫药的应用,这些生存压力,促使食道口线虫向缩短的潜伏期进化;早期的实验方法的敏感性以及采样时间也可能影响结果,目前的研究要求感染15 d~16 d后应每天采样检验[7]。此外,一些研究表明,食料成份的不同也有一定的影响,高纤维食物比低纤维食物更易导致食道口线虫短的潜伏期及高的虫卵排出量;由于寄生虫依赖于宿主的营养物质,禁食的猪荷虫量和虫卵排出量明显下降[8]。要清楚潜伏期影响的因素,还需更多的实验证据和分析。

有研究表明,感染虫体的密度影响食道口线虫的发育,与高剂量的感染相比,低剂量感染会有更长的潜伏期和更少的虫卵排出量,而且虫体会更小[9-10]。

宿主对食道口线虫虫体的免疫反应是有限的,虽然可检测到特异性抗体,但针对寄生虫抗原的抗体依赖的细胞毒性作用很弱;对于虫体的限制生长作用,有学者认为是免疫反应,但这也可能是一种非特异的宿主反应;包围住幼虫形成肉芽肿的细胞主要是巨噬细胞、中性粒细胞以及CD4+淋巴细胞,由于缺乏肥大细胞和嗜酸性细胞,因此这些细胞并不能有效地保护宿主[7]。不管这些免疫反应效果如何,研究显示,比起有齿食道口线虫,宿主对四棘食道口线虫的反应要强烈一些[11]。

3 形态学鉴定

食道口线虫在分类上属夏柏特科(Chabertiidae),该科的成员雄虫交合伞发达,背肋中部分两支,每支再分小支,雌虫具有J形的排卵器;食道口属线虫有的种有侧翼膜,使虫体前端呈弯钩状,口囊多呈短圆柱状,口领上有6个环口乳突,有头泡和颈沟,有颈乳突等特征[12-13]。对于成虫,可根据宿主及不同的形态学特征进行鉴定,如对于牛、羊常见的几种食道口线虫,可根据其头泡、颈泡、侧翼膜及颈乳突等指标去鉴别;对于寄生于猪的最常见的有齿食道口线虫和四棘食道口线虫,可根据雌虫的尾长及雄虫的交合刺长度、口囊和食道球特点等区分,而对于虫卵和自由生活的幼虫时期,要从形态学上区分很困难,L3和L4期幼虫虽然形态上有一定差别,但仍然不易鉴定;有报道可借助计算机对各指标进行分析从而鉴定这两种不同的食道口线虫[14]。

食道口线虫的分类主要是依靠成虫的形态学特征,但相对简单的身体形态以及相互重叠的一些分类指标导致了分类学上的争议。在20世纪早期,对于感染人的食道口线虫的分类仍然不能确定,如1911年鉴定的梨口食道口线虫(O.apiostomum),后来被归为双叉食道口线虫或尖尾食道口线虫;布氏食道口线虫(O.brumpti)和双叉食道口线虫被认为是同虫异名或两个种;对于感染北非多哥和加纳非人灵长类的食道口线虫与感染人的食道口线虫是否代表同一个种仍存在争议[15]。

虫卵检查是传统的寄生虫学诊断方法,但圆形目中许多种的虫卵形态上是难以区分的,例如,食道口线虫、钩虫、毛圆线虫、缩小三齿线虫等的虫卵形态学相同或相近,这限制了疾病的诊断。粪便培养虫卵发育成L3期幼虫可以鉴定虫种,但这不仅费时费力,而且也需要一定的实验室条件和技术力量。

4 食道口线虫分子鉴定和分子遗传学研究

对寄生虫进行准确的分类鉴定,是一切寄生虫学研究的基础。传统方法是以形态学特征来鉴别线虫,其方法简单易行,对成虫有一定的准确性;但对于形态上相似的或难于区别的发育期,特别是对虫卵和幼虫阶段的虫体,形态学方法有时显然具有局限性。随着分子生物学技术的发展,基于PCR的分子生物学技术在寄生虫的分类鉴定上取得了一定的进展。

Gasser等采用PCR-单链构象多态性(PCR-SSCP)分析发现,来自非洲人及Mona猴的双叉食道口线虫种群的个体所具有的ITS-2核糖体DNA列阵在不同的序列变异体已部分或完全均一化[16]。研究表明,以ITS(Internal transcribed spacer(为遗传标记,结合PCR-SSCP技术可对有齿食道口线虫和四棘食道口线虫进行鉴定和序列多态性研究[17-18]。鉴于PCR-SSCP技术需要应用同位素,具有一定的生物安全性问题,有对PCR-SSCP方法进行了改进应用于有齿食道口线虫和四棘食道口线虫的研究,该方法不使用同位素标记,而以溴化乙锭染色来观察结果,避免了同位素的使用和X光片显影、定影等繁复步骤[19]。Cutillas等应用同功酶方法,能区别有齿食道口线虫和四棘食道口线虫。以PCR-RFLP方法,扩增ITS-2片段后用用13种内切酶进行酶切反应,发现内切酶Sau3AI可以区分出这两种食道口线虫[20];Lin等以另一种更常见的内切酶PstⅠ建立了有齿食道口线虫和四棘食道口线虫的PCR-RFLP方法[18]。由于人的双叉食道口线虫与美洲板口线虫的某些生长期在形态上难以区别,Romstad等以ITS-2为基因标记,建立了PCR鉴定方法用于这两种线虫病的鉴别诊断[21];Newton等也建立了PCR鉴定方法用于有齿食道口线虫和四棘食道口线虫的鉴别诊断[22]。

线粒体基因组(mtDNA)作为一种核外遗传物质,与核DNA相比,具有分子量小、结构简单、进化速度快、母系遗传等特点,适宜群体遗传学和进化生物学研究。研究表明,细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ基因(cox1)可应用于来源于人类和非人灵长类动物的双食道口线虫遗传变异的研究[23]。这些研究为食道口线虫各个发育期的分子检测、遗传变异、鉴别诊断及流行病学调查等奠定了基础。

食道口线虫也存在着一些分类学上的问题,有些国内教科书将食道口线虫归于夏柏特科、毛线科、盅口科或食道口科;国外的文献报道食道口线虫归于夏柏特科[13]。基于形态学的进化关系分析是值得推敲的;夏柏特科属以下分类也引起争议,以ITS序列分析夏柏特线虫的进化关系表明,绵羊夏柏特线虫(C.ovina)归于食道口线虫一类,这结果与原来的分类不符,这意味着要么绵羊夏柏特线虫归于食道口线虫,要么食道口线虫里面的线虫可能不只代表一个属,而食道口属线虫传统上可分为食道口亚属、布氏亚属、孔奴微亚属、呼特亚属、伊列亚属和波罗特亚属等。属于布氏亚属的辐射食道口线虫,分析结果明显有别于绵羊夏柏特线虫和其它食道口线虫[3,13]。要解决食道口属的分类和遗传变异的一些未清楚的问题,需要更多的研究数据加以分析。

5 食道口线虫病的诊断和防治

动物感染食道口线虫通常病情较轻微,引起食欲下降,生长率降低,饲料转化率低。初次感染时,很少发生结节,重复感染或严重感染,才产生大量结节,发生结节性肠炎;并发或继发其它疾病,则会引起死亡。人感染食道口线虫会引起肠道结节、肠道脓肿以及皮下囊肿等病变,常有合并或继发感染,严重的可致死亡。诊断可结合临床症状,以传统方法通过粪检法检查虫卵;虫卵不易鉴别时,可培养检查幼虫。剖检动物发现虫体和结节性病灶即可确诊,人的食道口线虫病也可通过ELISA等免疫学方法检测[2]。

药物防治是控制食道口线虫的主要手段,食道口线虫病常用药物是左旋咪唑、噻嘧啶、苯丙达唑和氟苯达唑等。但寄生虫抗药性的产生已是一个全球性问题,一些研究表明,不同的食道口线虫对药物的反应存在差异,但对这些常用药物均已不同程度地产生了耐药性[24-25]。

人食道口线虫的感染只是在非洲一些地区呈地方性流行,它的流行和传播方式目前还不是十分清楚。猪等贮藏宿主可能对该病的传播起到重要作用,而灵长类则并非作为保虫宿主起作用。药物防治、良好的卫生习惯及宣传教育等综合措施将会起到明显控制效果。

6 结束语

属于食道口属的线虫有多种,有些在家畜中感染率高,给畜牧业生产造成较大损失,有些是对人致病,造成地方性流行,对其有效的控制,对保障畜牧业发展和人类的健康都有重要意义。寄生虫的许多研究包括对其预防控制的基础是对虫种的分类鉴定,食道口线虫种类多,分类地位存在不明确的地方,传统的分类鉴定方法有局限性,需要借助分子生物学等方法进一步研究和分析。由于全球性寄生线虫的耐药性问题,调控寄生线虫的生殖发育,用相应的生物分子学技术阻断性别特异基因的表达,从而达到控制寄生虫病的目的这种构想引起科学家越来越多的关注。有齿食道口线虫由于具有简单直接的生活史,能够体外生长和培养,比起其它圆形目的线虫,能在体外培养较长的时间,并且不需手术而通过直肠移植至宿主,所有这些特点,使其具有可操作性而成为潜在的寄生虫线虫功能基因组学的研究模型。因此,对食道口线虫的认识和研究,有助于我们更好防制该寄生虫引起的疾病以及应用这个模型研究寄生线虫的功能基因。

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