08. Токсоплазма и малярийный плазмодий — положение в системе эукариот, жизненные циклы, медицинское значение

Апикомплексы (споровики)

• Спорогония — половой цикл

Спорогония малярийного плазмодия происходит в самке малярийного комара. Мерозоиты (в дальнейшем будет понятно, откуда взялась эта жизненная форма), попав в желудок комара, перевариваются, а гаметоциты трансформируются в гаметы. Гаметы сливаются друг с другом, образуется зигота, из которой через несколько часов появляется клетка веретеновидной формы — оокинента.

Оокинета внедряется в толщу кишечной стенки комара, делится мейозом на четыре споры. Каждая спора покрываются капсулой, образуется ооциста. Ооциста растет и делится митозом на несколько тысяч спорозоитов. Такое активное деление разрывает ооцисту (на этом этапе ее называют — спороциста), после чего спорозоиты выходят в полость тела и собираются в слюнных железах комара.



• Шизогония — множественное деление

Теперь совершенно очевидно, что с укусом комара в кровь человека, млекопитающего попадает именно спорозоит. Перемещаясь по кровяному руслу, спорозоиты достигают печени и проникают в ее клетки где начинается следующая стадия — множественного деления (шизогония). Митоз происходит без деления цитоплазмы, поэтому количество ядер в шизонте растет — созревают молодые шизонты.

Когда число ядер достигает передела, происходит деление цитоплазмы вокруг ядер и обособление клеток (соответственно числу ядер). В результате в клетках печени происходит катастрофа: сами клетки разрушаются, а из них выходят тысячи новых подвижных форм — мерозоитов. Мерозоиты внедряются в эритроциты (красные клетки крови), где вновь начинается шизогония — образуются тысячи шизонтов, которые в итоге разрывают эритроциты (красные клетки крови).

Читайте также:  Антимоскитная и инсектицидная лампа от насекомых — работают ли они на самом деле.

Мы с вами только что обсудили две шизогонии: тканевую — в клетках печени, и эритроцитарную — в эритроцитах (красных кровяных клетках). Замечу, что эритроцитарная шизогония может протекать несколько раз, причем происходит это одномоментно: раз в 48 часов, 72 часа (в зависимости от вида малярийного плазмодия). У человека такой одномоментный выход мерозоитов в кровеносное русло и гема — остатка от разрушенных эритроцитов, сопровождается подъемом температуры до 40°C-41°C.

Затем происходит резкий спад температуры — такая лихорадка носит название истощающая, и нередко заканчивается летальным исходом. Примечательно, что в Средние века, когда не знали, как лечить сифилис, было замечено излечение от сифилиса после перенесенной малярии. Теперь известно, что это действительно связано именно с высокими цифрами температуры, которые губительны для бледной трепонемы (возбудителя сифилиса).

• Гаметогония — образование гамет

Задача любого живого организма — размножаться. Без размножения никогда бы не фиксировались новые случаи заболевания малярией, давайте разберемся, как оно происходит.

После множества повторяющихся эритроцитарных шизогоний часть мерозоитов приобретает способность переходить в новую форму — гаметоциты. Во время укуса комара из кровеносного русла им засасывается кровь с гаметоцитами, которые попадают в желудок вместе с мерозоитами. Цикл замыкается.

Попробуйте самостоятельно рассказать о жизненном цикле малярийного плазмодия, ориентируясь на схему ниже

Малярийный плазмодий на комариной свадьбе

Наталья Резник «Троицкий вариант» №13(182), 30 июня 2015 года

Всякий самец в период размножения вынужден принимать в расчет соперников. Малярийные комары Anopheles gambiae

выработали удивительное брачное приспособление, благодаря которому самки после спаривания теряют интерес к другим самцам и физическую возможность повторного оплодотворения. От этого комары получают некоторые преимущества, а люди — повышенную вероятность заразиться малярией.

Размножение кровососущих комаров родов Anopheles

и
Aedes
происходит по сходному сценарию. После оплодотворения сперма попадает в особый орган, сперматеку, где и хранится, пока не придет время оплодотворять яйцеклетки. Сами яйцеклетки еще не дозрели, этот процесс происходит после спаривания. Прежде всего самка должна напиться крови, и тогда ее яичники начинают вырабатывать гормон экдизон, который превращается в 20-гидроксиэкдизон (20Е). Гормон 20Е, в свою очередь, запускает процессы образования желтка и созревания яиц. Малярийные комары
A. gambiae
выделяются двумя особенностями: их самки, в отличие от самок других видов, спариваются только раз в жизни, а самцы при этом, как обнаружили ученые из Университета Пьера и Марии Кюри, синтезируют «женский» гормон 20Е.

Малярийные комары Anopheles gambiae

(самка
справа
). Изображение с сайта www.fotografonaturalista.com

Проблемой размножения малярийного комара вплотную занялась международная группа исследователей под руководством Фламинии Каттеручча (Flaminia Catteruccia), которая возглавляет лабораторию в Школе здравоохранения Гарвардского университета и преподает в Университете Перуджи (Италия). Ученые выяснили, что 20Е действительно синтезируется в организме самцов, но не в семенниках, а в придаточных железах (male accessory glands). Эти железы выделяют продукты, которые смешиваются со спермой, защищают и консервируют ее. Во время копуляции гормон вместе со спермой и другими белками придаточных желез попадает в репродуктивный тракт самки, там секрет коагулирует и образует желатинистую пробку, которая рассасывается через 1–2 дня. Но за это время у самок развивается естественная невосприимчивость к повторному спариванию, как правило пожизненная.

Молекулярный механизм исследователи сейчас детально разбирают, но общая картина выглядит следующим образом. Полученный от самца 20Е стимулирует синтез белка MISO (mating-induced stimulator of oogenesis) в половых путях самки. Именно этот белок регулирует дальнейшие изменения ее физиологии и переключение на развитие и откладывание яиц. Оплодотворенные комарихи, не синтезирующие MISO, не могут сформировать яйца, даже если напьются крови.

Исследователи установили, что 20Е и MISO влияют на гены, контролирующие цитоскелет и работу мышц в нижнем отделе полового тракта самок, благодаря чему повторное оплодотворение становится физически невозможным. Не исключено, конечно, что самки после копуляции просто меняют поведение, например, покидают рой, где встречаются с самцами. Но вероятность таких изменений невелика. Ученые проводили лабораторные эксперименты по принудительному спариванию комаров. Самки при этом были обездвижены. После повторной копуляции пробку (а у самок A. gambiae

она — признак произошедшего оплодотворения) обнаружили только у 9% комарих, а у самок, которых в первый раз спарили с самцами, не синтезирующими 20Е, повторное оплодотворение произошло у 33%. Так что дело, очевидно, не только в поведении.

Самцы A. gambiae

получают от такого механизма размножения несомненную выгоду, поскольку устраняют конкурентов. Но белки, стимулирующие развитие яиц, в то же время ослабляют врожденный иммунитет самок, что увеличивает их восприимчивость к малярийному плазмодию. Так в результате особенностей размножения
A. gambiae
становятся идеальными переносчиками малярии.

A. gambiae

не единственный переносчик малярии из рода
Anopheles
, хотя и самый изученный. Исследователи проверили, как размножаются другие представители рода, формируют ли пробки, начиненные гормоном, и связано ли образование пробки со способностью распространять малярию. Они скрещивали представителей девяти видов малярийных комаров. Оказалось, что у трех африканских видов (
A. gambiae, A. arabiensis
и
A. funestus
), а также одного индийского (
А. stephensi
) образуются плотные пробки. У азиатских видов (
A. farauti, A. dirus
и
A. sinensis
) и европейского
A. atroparvus
пробки более аморфные и не такие компактные. У американского вида
A. albimanus
пробки не образуются. Размер и плотность пробки соотносится с количеством самцового 20Е. Все виды, образующие плотные пробки, синтезируют много этого гормона (около 200 пикограмм на железы), два вида с аморфными пробками (
A. dirus
и
A. farauti
) синтезируют менее 100 пг, а у
A. sinensis, A. atroparvus
и «беспробочного»
A. albimanus
гормона в железах менее 20 пг.

Исследователям удалось захватить момент копуляции у пяти видов комаров и вскрыть самок сразу после спаривания. Они обнаружили, что во всех случаях самцы при копуляции передавали им примерно половину своего гормона, за исключением A. arabiensis

, который впрыскивает в самку всё, что имеет. Ученые предположили, что передача 20Е при копуляции происходит и у других анофелесов.

Филогенетический анализ рода анофелесов показал, что общий предок Anopheles

пробок не образовывал и 20Е не синтезировал. Эти особенности возникли у самцов после того, как ветвь
A. albimanus
отделилась от остальных около 100 млн лет назад. Сначала появились пробки — аморфные, затем плотные, — и вскоре после этого самцы начали синтезировать 20Е. Реверсии признака ученые не обнаружили.

Эволюция противоположного пола проходила параллельно: вскоре после того, как самцы обретали 20Е, у самок появлялся белок MISO, а также сокращался уровень собственного 20Е, образующегося после питья крови. Чем больше гормона они получают от самцов, тем меньше синтезируют сами. Очевидно, размножение, в котором задействована начиненная гормоном пробка и MISO, влияет на способность комаров служить переносчиками малярийных плазмодиев. Именно те четыре вида, которые образуют плотные пробки с высоким содержанием 20Е, служат основными распространителями малярии в Африке и Индии, районах с наивысшими уровнями этого заболевания. Но тот же «вредоносный» 20Е, регулирующий биологию малярийного комара после спаривания, исследователи предлагают использовать для контроля за численностью этих насекомых.

В лаборатории сотрудники Фламинии Каттеручча делали инъекции 20Е девственным самкам комаров A. gambiae

и
A. arabiensis
, которые в естественных условиях получают много гормона при копуляции. Получив порцию 20Е и попив крови, девы теряли интерес к копуляции и откладывали стерильные яйца. Длительность невосприимчивости к повторному спариванию зависела от полученной дозы гормона. На самок
A. albimanus
, которые в естественных условиях пробку вообще не образуют, инъекции не подействовали. Исследователи полагают, что если подобрать вещества, действующие на самок малярийных комаров подобно 20Е, и использовать эти стерилизующие соединения, возможно, в комбинации с инсектицидами, эти меры могли бы поспособствовать сокращению популяции малярийных комаров.

Pondeville E., Maria A., Jacques J.C., Bourgouin C., Dauphin-Villemant C. Anopheles gambiae

males produce and transfer the vitellogenic steroid hormone 20-hydroxyecdysone to females during mating //
Proceedings of the National Academy of Sciences
(2008), 105, 19631-6. DOI:10.1073/pnas.0809264105. Baldini F., Gabrieli P., South A., Valim C., Mancini F., et al. The Interaction between a Sexually Transferred Steroid Hormone and a Female Protein Regulates Oogenesis in the Malaria Mosquito
Anopheles gambiae
//
PLoS Biology
(2013), 11(10): e1001695. DOI:10.1371/journal.pbio.1001695. Mitchell S.N., Kakani E.G., South A., Howell P.I., Waterhouse R.M., Catteruccia F. Evolution of sexual traits influencing vectorial capacity in anopheline mosquitoes //
Science
(2015), 347, 985–988, DOI:10.1126/science.1259435. Gabrielia P., Kakania E.G., Mitchell S.N., Mamelia E.,. Wantd E.J. et al. Sexual transfer of the steroid hormone 20E induces the postmating switch in
Anopheles gambiae
//
Proceedings of the National Academy of Sciences
(2014), 111, 16353–16358, DOI:10.1073/pnas.1410488111.

Малярийные плазмодии (паразитические простейшие)

Много видов простейших, обитающих в различных органах человека и животных, вызывают их опасные заболевания. Одно из них — малярия, от которой на протяжении XIX и XX веков погибло свыше 100 млн людей. Возбудители малярии — не­сколько видов малярийных плазмо­диев.

Малярийный плазмодий имеет сложный жизненный цикл, проис­ходящий со сменой полового и бес­полых поколений. Во время жиз­ненного цикла происходит и смена хозяев — человека и малярийного комара. Комар заражается малярийным плазмодием, напившись крови человека, больного маля­рией. В кишечнике комара происходит половое размножение маля­рийного плазмодия, то есть комар — окончательный хозяин паразита.

Окончательный хозяин — организм, в котором паразит размно­жается половым способом.

После полового размножения наступает бесполое: из оплодотворен­ной яйцеклетки образуется много подвижных клеток паразита. Через некоторое время они накапливаются в слюнных железах комара, откуда при укусе насекомым вместе со слюной попадают в кровь человека. Человек — промежуточный хозяин малярийного плазмодия.

Промежуточный хозяин — организм, в котором паразит размно­жается бесполым способом или проходит только определенные стадии развития.

Сначала клетки паразита попадают в клетки печени человека, где интенсивно размножаются. Дальнейшее развитие паразита происхо­дит в красных клетках крови — эритроцитах. Через определенные промежутки времени (24, 48 или 72 часа) клетки паразита разрушают эритроциты (рис. 54). В кровь с клетками паразита попадают токсич­ные продукты жизнедеятельности плазмодия, и у человека наблюдают приступ лихорадки. Материал с сайта https://worldofschool.ru

Благодаря лечению больных ма­лярией и целенаправленной борьбе с малярийными комарами и их личин­ками, обитающими в водоемах, ма­лярию удалось ликвидировать на территории Европы и Северной Аме­рики. Однако в последнее время в Украине ежегодно регистрируют сот­ни случаев заболевания малярией. Ее завозят люди, возвращающиеся из стран, где это заболевание встре­чается. Учитывая то, что в Украине обитает несколько видов малярий­ных комаров, в нашей стране посто­янно существует опасность вспышек этого опасного заболевания.

На этой странице материал по темам:

• Размножение у малярийных плазмодиев. сообщение

• Малярного плазмодия простейшие

• Сообщение малярный плазмодий

• Малярийный плазмодий сообщение по биологии

• Кратко стадии развития малярийного плазмодия

Вопросы по этому материалу:

• Что вам известно о малярии и ее возбудителе?

• Какие организмы назы­вают окончательным и промежуточным хозяевами?

Размножение прокариот

Чаще всего прокариоты размножаются бесполым путем: ДНК удваивается, и далее клетка делится в поперечной плоскости пополам (Рис. 8). В благоприятных условиях бактерии способны делиться каждые 20 минут; при этом потомство от одной клетки через трое суток теоретически имело бы массу 7500 тонн! К счастью, таких условий в принципе быть не может.

Рис. 8. Размножение прокариот (Источник)

Половое размножение у прокариот наблюдается гораздо реже, чем бесполое, однако оно очень важно, так как при обмене генетической информацией бактерии передают друг другу устойчивость к неблагоприятным воздействиям (например, к лекарствам). При половом процессе бактерии могут обмениваться как участками бактериальной хромосомы, так и особыми маленькими кольцевыми двуцепочечными молекулами ДНК – плазмидами. Обмен может происходить через цитоплазматический мостик между двумя бактериями или с помощью вирусов, усваивающих участки ДНК одной бактерии и переносящих их в другие бактериальные клетки, которые они заражают.

ДИАГНОЗ И ЛЕЧЕНИЕ

После обследования больного и сбора анамнеза (данных истории болезни) врач назначает анализ крови. В этом случае каплю разведенной крови наносят на стекло в виде толстого мазка, окрашивают и исследуют под микроскопом. Если обнаруживаются малярийные плазмодии, то их довольно легко подсчитать, зная число особей в поле зрения и кратность разведения пробы крови.

В тонком мазке крови, окрашенном по методу Гимза, можно идентифицировать вид плазмодия, явившийся причиной болезни. При трехдневной малярии, вызываемой P. vivax

, в препаратах периферической крови внутри эритроцитов видны шизонты в форме кольца и амебоподобные формы, а также гаметоциты. Кроме того, обнаруживаются отдельные особи плазмодия, подвергающиеся делению, а иногда и разрушенные эритроциты, окруженные мерозоитами. При четырехдневной малярии в препаратах крови наблюдаются те же стадии развития плазмодия, но отдельные особи у
P
.
malariae
крупнее, чем у
P
.
vivax
, и отличаются от последних по форме и характеру окрашивания. Когда возбудитель малярии –
P
.
falciparum
, в окрашенных препаратах шизонты присутствуют лишь в форме кольца, если только кровь не была взята у больного незадолго до его смерти. Другие стадии развития возбудителя в препаратах периферической крови обычно не видны: их удается выявить лишь в эритроцитах, прикрепившихся к стенке капилляров.

Для лечения малярии используют различные препараты, которые могут предупреждать приступы малярии, быстро купировать симптомы начавшегося приступа или полностью уничтожить возбудителя. Среди них наиболее известны хлорохин, хинин, мефлохин, примахин и хинакрин гидрохлорид, выпускаемый также под названиями атабрин и акрихин. Лицам, планирующим путешествие или длительное проживание в эндемичных по малярии районах, рекомендуется регулярно принимать противомалярийные препараты, например хлорохин.

Трехдневная малярия

(доброкачественная трехдневная малярия) вызывается P

.
vivax
. После укуса инфицированным комаром первые симптомы развиваются через 6–21 день: сильнейший озноб предвещает приступ высокой температуры, который продолжается около 8 ч и заканчивается обильным потоотделением. Такие приступы повторяются каждый третий день, но могут наблюдаться и чаще, если в период инфицирования зараженные комары кусали больного в течение нескольких дней.

Приступы лихорадки сопровождаются учащенным пульсом и снижением кровяного давления. На высоте приступа появляются симптомы поражения центральной нервной системы: тошнота, рвота, делирий, иногда развивается коматозное состояние. Часто возникает анемия, обусловленная разрушением эритроцитов размножающимися в них плазмодиями. К типичным симптомам относятся также потеря аппетита, головная боль, болезненные ощущения во всем теле (руках, ногах, спине). Как правило, через несколько недель наступает постепенное выздоровление, однако повторные атаки малярийной лихорадки могут наблюдаться в течение трех и более лет.