Drukuj
Odsłony: 792

Jan Masztalerz
XIV Liceum Ogólnokształcące im. Stanisława Staszica w Warszawie

Termin ameba wydaje się być znajomy nie tylko dla biologów. Jest to bardzo powszechne określenie używane potocznie w odniesieniu do bytujących przeważnie w środowisku wodnym komórek eukariotycznych posiadających zdolność ruchu ameboidalnego, czyli pełzakowatego. Nieco precyzyjniej – są to jednokomórkowe organizmy w ramach sztucznego królestwa Protista poruszające się przy pomocy doskonale wszystkim znanych nibynóżek. Ich wielkość jest bardzo zróżnicowana. W obrębie rodzaju Amoeba wyróżniamy przedstawicieli o wielkości dochodzącej do nawet 3000 µm! Bez wątpienia są to prawdziwe giganty wodnego mikroświata, które odżywiają się innymi pierwotniakami oraz bakteriami. Z drugiej strony w słodkich wodach niemal całego globu możemy spotkać stokroć mniejszego, dalekiego krewnego wspomnianych olbrzymów. Nie imponuje on swoim rozmiarem, natomiast powoduje jedną z najbardziej tajemniczych chorób ostatniego stulecia, której śmiertelność wynosi niemal 95%. Popularność tego pasożyta jest wciąż stosunkowo niewielka, a ludzkość nie dysponuje skutecznym lekiem przeciwko niemu. Przedstawiam Naegleria fowleri – mózgożernego, rzecznego potwora, którego nie powstydziłby się sam Jeremy Wade.

N. fowleri jest jedynym fakultatywnym pasożytem spośród ponad 40 przedstawicieli swojego rodzaju należącego (obok dobrze znanych euglenin, świdrowców i innych grup) do Excavata. Plan budowy tego jednokomórkowego protista nie odbiega znacznie od struktury pozostałych ameb z niniejszej supergrupy. Rozmiar osobników tego gatunku nie przekracza 35 µm. W jego cytoplazmie można zauważyć stosunkowo duże jądro komórkowe z centralnym kariosomem, liczne mitochondria oraz dobrze rozbudowany wewnętrzny system błon w formie siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego. Ponadto widoczna jest również wodniczka tętniąca, liczne wakuole lityczne, a także delikatne ziarnistości. Genom jądrowy jest diploidalny (66 MB), natomiast genom mitochondrialny obejmuje 50 kpz. Dodatkowo u przedstawicieli gatunku występuje plazmid o rozmiarze 14 kpz, który zawiera rybosomalne DNA, co jest bardzo rzadko spotykaną cechą. Cykl rozwojowy N. fowleri stosunkowo prosty – obejmuje trzy stadia: postać pełzakowatą (ameboidalną), postać wiciowca oraz cystę. Jest to cecha charakterystyczna dla rodzaju Naegleria, toteż jego przedstawicieli zwykło określać się mianem pełzakowiciowców. Forma pełzaka (trofozoitu) jako jedyna może różnicować się w dwa pozostałe fenotypy. W dodatku tylko ona zdolna jest do rozmnażania oraz do odżywiania. Jej ciało jest stosunkowo długie i smukłe (7–35 µm). Porusza się przy pomocy szerokich, zazwyczaj pojedynczych lobopodiów. Jej ruchliwość zależy od struktury i rozmieszczenia filamentów aktynowych oraz miozynowych w komórce.

U ameb nieruchliwych włókna aktynowe są cieńsze i niezorganizowane, natomiast u ruchliwych są one skupione w wiązkach w pobliżu błony komórkowej, ponadto obecne są tam także włókna miozyny. Pełzaki rozmnażają się na drodze podziału (kryptomitozy), podczas którego nie zanika otoczka jądrowa W odpowiednich warunkach całkowity cykl komórkowy trwa około 8 godzin. Co więcej, formy pełzakowate nie posiadają centrioli ani kinetosomów. Występują one jednak u wiciowców, co sugeruje, że powstają one de novo podczas transformacji. Należy również zaznaczyć, że zmiany w fenotypach stadiów N. fowleri zachodzą bez rearanżacji genomu. Podczas przekształcania się w ruchliwego wiciowca, powstają dwa ciała podstawowe i, w wyniku zmiany struktury cytoszkieletu, tworzą się w tych miejscach cytoplazmatyczne wypustki o charakterystycznym dla eukariotycznych wici układzie mikrotubul. Formy te mają bowiem dwie wici o równej długości. Cały ten proces zajmuje około 10 minut. Ich jądro komórkowe skupia się w pobliżu kinetosomów. Wiciowce N. fowleri nie mają możliwości rozmnażania, bowiem zablokowana jest u nich replikacja DNA (proces ten jest przedwcześnie terminowany), a ponadto nie mogą się odżywiać, gdyż nie posiadają cytostomów (obszar błony komórkowej, w obrębie którego może zachodzić endocytoza). Forma ta kształtem przypomina gruszkę, a jej długość nie przekracza 16 µm. Gdy warunki środowiskowe ulegną drastycznej zmianie, ameby mogą się również przekształcić w kuliste cysty, których średnica dochodzi do 25 µm. Ich wytworzenie poprzedza seria intensywnych endocytoz, które mają zapewnić pełzakowi materiał budulcowy do encystacji. Cysta otoczona jest podwójną, gładką, celulozową otoczką. Może ona dzięki niej przetrwać niskie temperatury, promieniowanie UV oraz zmianę ciśnienia osmotycznego w środowisku. W ścianach można zaobserwować najczęściej jeden lub dwa zatkane śluzem pory, przez które pełzak może się w odpowiednich okolicznościach wydostać. Aktywność metaboliczna cysty jest znacznie obniżona, o czym może świadczyć znaczne zagęszczenie jej cytoplazmy.

 

Forma wiciowca jest swoistym środkiem lokomocji dla N. fowleri. Służy głównie do aktywnej kolonizacji środowiska. Transformacja następuje w wyniku spadku stężenia składników odżywczych i elektrolitów – transformacji najczęściej ulegają ameby, które nie wykazują tendencji do wzrostu i intensywnego metabolizmu. Encystacja jest skutkiem wahań temperatury oraz zmian wilgotności i pH środowiska. Cysta jest formą przetrwalnikową, która może zachować żywotność nawet przez kilka miesięcy. N. fowleri jest obecnie gatunkiem kosmopolitycznym, występuje bowiem na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy. Jest także zdecydowanie gatunkiem termofilnym. Swobodnie rozwija się i rozmnaża w temperaturze 0–46°C, szczególnie wtedy, gdy wysoka temperatura zabije inne konkurujące z nim, mikroskopijne drapieżniki. Zarówno cysty, jak i trofozoity mogą przetrwać temperatury spoza podanego zakresu, natomiast cysty są na nie zdecydowanie bardziej oporne. N. fowleri bytuje w rzekach, jeziorach, stawach, zanieczyszczonych basenach, źródłach geotermalnych oraz wilgotnych glebach, skąd często jest wypłukiwany do zbiorników wodnych. Preferuje środowiska obfite w materię organiczną i jony żelaza. Jest oportunistycznym pasożytem ludzkiego ośrodkowego układu nerwowego, ale wykazano również, że wrażliwe na niego są także pozostałe naczelne, owce, gryzonie, tapiry oraz bydło (z czego u dwóch ostatnich odnotowano przypadki śmiertelne). Potencjalnie patogenne może być każde z jego stadiów rozwojowych. Wrotami inwazji są błony śluzowe jamy nosowej, a zakażenie tym pierwotniakiem znane jest jako neglerioza lub pierwotne pełzakowe zapalenie opon mózgowych i mózgu (z ang. PAM – primary amoebic meningoencephalitis). Dotychczas opisano ponad 300 przypadków zarażenia N. fowleri, z czego ponad 40% w USA; dość licznie zakażenia występowały również w Pakistanie, Meksyku oraz Australii. Do tej pory oficjalnie nie opisano w Polsce żadnego przypadku zarażenia tym pasożytem, jednak wykazano ich obecność w zrzutach ciepłej wody z dwóch elektrowni w Koninie (Kasprzak i współpracownicy) oraz w konińskich jeziorach.

Pomimo że N. fowleri jest pasożytem oportunistycznym, neglerioza nie jest inwazją oportunistyczną, bowiem chorować mogą także osoby potencjalnie zdrowe. Przyczyną zakażenia jest inhalacja wody, w której był obecny ten pierwotniak. Stwierdzono, że niemal wszyscy chorzy na kilka dni przed infekcją pływali w zbiorniku z ciepłą wodą. Po kolonizacji nabłonka węchowego pasożyt migruje wzdłuż nerwów węchowych, przedostaje się przez blaszkę sitową kości sitowej i dociera do opuszki węchowej, gdzie intensywnie się dzieli. Należy zaznaczyć, że w ośrodkowym układzie nerwowym występuje jedynie postać ameboidalna oraz nieco rzadziej, jedynie w płynie mózgowo-rdzeniowym, postać wiciowca. Nigdy natomiast nie wykryto obecności cyst. Pierwotniak doprowadza do bezpośredniej destrukcji neuronów i komórek glejowych, z czego największe zmiany obserwuje się w korowej istocie szarej. Liczne uszkodzenia prowadzą do rozległego stanu zapalnego mózgowia i opon mózgowych. Następuje szybki wzrost ciśnienia wewnątrzczaszkowego, w efekcie czego dochodzi do ucisku na podstawowe ośrodki życiowe w rdzeniu przedłużonym, a także do wgłobienia migdałków móżdżku w otwór wielki potylicy, co często staje się bezpośrednią przyczyną zgonu.

N. fowleri wykazuje silny tropizm do komórek nerwowych; ponadto na jego powierzchni występują tzw. struktury adhezyjne, w których obecne są 2 rodzaje adhezyjnych białek integryno-podobnych, dzięki czemu ameba silnie zakotwicza się między komórkami gospodarza. Najbardziej zadziwiający jest jednak sposób destrukcji tkanki nerwowej przez tego pasożyta. Wykazano, że ma on zdolność do indukcji uwalniania reaktywnych form tlenu (z ang. ROS – Reactive Oxygen Species) w komórkach gospodarza. Dodatkowo, tak jak komórki NK (natural killers) oraz limfocyty Tc (cytotoksyczne) produkuje on białka perforujące błony komórkowe, co bezpośrednio skutkuje śmiercią komórek mózgu. Co więcej, wydziela całą gamę enzymów z grupy fosfolipaz, sfingomielinaz oraz innych enzymów litycznych powodujących dezintegrację błon komórkowych i demielinizację niektórych neuronów, co obserwuje się w istocie białej mózgów osób zmarłych na PAM. N. fowleri zdecydowanie przezwycięża ludzki układ odpornościowy. Przykładami jego strategii unikania odpowiedzi immunologicznej jest wydzielanie szeregu proteaz cysteinowych degradujących ludzkie przeciwciała IgA, IgG i IgM, a także enzymów bezpośrednio prowadzących do lizy elementów morfotycznych krwi. Na powierzchni błony komórkowej pełzaków obecne są proteiny przypominające ludzkie białka powierzchniowe CD59, które chronią najeźdźcę przed działaniem układu dopełniacza.

Przypadki PAM są niezwykle trudne do zdiagnozowania, ponieważ początkowe objawy (pojawiające się 5–7 dni po zainfekowaniu), tj. gorączka, bole głowy, nudności i rozdrażnienie, są charakterystyczne dla wielu bakteryjnych zakażeń, np. meningokokowego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych. Dopiero w późniejszym przebiegu choroby występuje światłowstręt, dezorientacja, halucynacje, podwójne widzenie, drgawki oraz śpiączka. Zgon następuje średnio po 5 dniach od wystąpienia pierwszych objawów. Diagnostyka polega na badaniu osadu płynu mózgowo-rdzeniowego, jednak w zdecydowanej większości przypadków ustalenie przyczyny infekcji ma miejsce dopiero po śmierci pacjenta, co wynika z niskiej popularności i jeszcze niższej świadomości negleriozy. W badaniach pośmiertnych zazwyczaj obserwuje się rozległą martwicę ośrodków korowych oraz liczne wysięki włóknisto-ropne opon miękkich. Stwierdza się również kilkudziesięciokrotne zwiększenie liczebności erytrocytów oraz leukocytów w płynie mózgowo-rdzeniowym. Niestety nie opracowano jeszcze wydajnych metod leczenia negleriozy. Do tej pory udokumentowano jedynie kilka przypadków wyzdrowienia; każdemu z tych pacjentów podano amfoterycynę B, co może wskazywać na jej skuteczność w walce z tym pasożytem. Według badań, osobami najbardziej narażonymi na infekcję N. fowleri są młodzi mężczyźni, którzy, według statystyk, najczęściej uprawiają sporty wodne. Niektórzy powołują się również na fakt, że u osób młodych kość sitowa jest bardziej porowata, co ułatwia migrację pełzaków do mózgu. Okazuje się, że określenie „mózgożerny” nie jest wyolbrzymione. Chociaż niewielki i niepozorny, N. fowleri powinien wzbudzać respekt wśród miłośników wodnej rekreacji.