Министерство здравоохранения Российской Федерации
Самарский государственный медицинский университет
Л.Н. Самыкина
Т.В. Шубина
ЭКОЛОГИЯ
ПРОСТЕЙШИХ –
ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
ЗАБОЛЕВАНИЙ
ЧЕЛОВЕКА
Самара 2003
Министерство здравоохранения Российской Федерации
Самарский государственный медицинский университет
________________________________________________
Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии
Л.Н. Самыкина, Т.В. Шубина
ЭКОЛОГИЯ ПРОСТЕЙШИХ-
ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ЧЕЛОВЕКА
Рекомендуется Учебно-методическим объединением
по медицинскому и фармацевтическому образованию
вузов России в качестве учебного пособия
для студентов медицинских вузов
Самара 2003
Самыкина Л.Н., Шубина Т.В. Экология простейших-возбудителей заболеваний человека: Учебное пособие для студентов медицинских вузов. – Самара; СамГМУ, 2003.-80с.
Рецензенты:
доктор медицинских наук, зав. лабораторией медицины и гигиены труда НИИ Гигиены и экологии человека СамГМУ
А.В. Шумилина;
доктор педагогических наук, профессор СамГПУ Тольяттинский филиал, действительный член Международной академии педагогических наук Г.П. Корнев
© Самарский государственный
медицинский университет, 2003
Предисловие
Материал, изложенный в пособии, строго соответствует типовой учебной программе по биологии для студентов высших учебных медицинских заведений.
Рассматриваются актуальные экологические и медицинские аспекты простейших, вызывающих заболевания человека. Материал изложен на основе принципов системности, научности, преемственности, профессиональной значимости, связи теории и практики.
В каждой теме имеется обоснование ее актуальности с точки зрения медицины. Приведены современные данные о распространенности природно-очаговых и эндемических инфекций, вызываемых одноклеточными паразитическими формами.
Предложенный материал позволяет студентам самостоятельно использовать его для углубленного изучения медицинской протозоологии, способствует приобретению новых знаний, что необходимо для будущей практической деятельности врача.
Детальное рассмотрение морфологических особенностей и жизненных циклов паразитических простейших является основой их идентификации и разработки научно-обоснованных рекомендаций по профилактике.
При описании, диагностике протозойных инвазий учтены унифицированные методики лабораторных исследований, позволяющих с достаточно высокой точностью определить видовую принадлежность паразита.
Для диагностирования знаний, полученных при изучении теоретической части пособия предусмотрен блок контролирующих мероприятий, состоящий из вопросов для самоконтроля, тестовых заданий и ситуационных задач.
Вопросы для самоконтроля помогают студентам акцентировать внимание на наиболее существенных элементах теоретического материала.
Разработанные и включенные в пособие тематические тестовые задания одновременно выполняют обучающую, развивающую и диагностическую функции.
Современным методологическим подходам к видовой идентификации, изучению способов заражения, распространения и патогенности возбудителей протозойных заболеваний являются предложенные ситуационные задачи, максимально приближенные к проблемам практической медицины.
Решение ситуационных задач является итоговой формой самоконтроля знаний студентов, использующих материалы учебного пособия для самостоятельной работы.
ВВЕДЕНИЕ
Простейшие являются существенным компонентом биосферы и необходимым звеном в пищевых цепях. Они представляют собой естественную модель клеточного уровня жизни, поэтому их изучение имеет общебиологические значение для исследований в области молекулярной биологии, генетики, биохимии, радиобиологии и многих других наук.
Среди представителей простейших – жгутиковых встречаются формы, соединяющие в себе признаки и животных, и растительных организмов, что свидетельствует об общности происхождения всех живых существ. Кроме того, встречаются колониальные формы жгутиконосцев, рассматривающиеся учеными, как переходные формы от одноклеточных к многоклеточным. Знание этих вопросов позволяет представлять органический мир как единое целое.
Такое пристальное внимание ученых , в том числе и медиков, обусловлено тем, что среди простейших встречается большое число паразитических форм, вызывающих тяжелые заболевания. К таковым относятся лейшмании, трипаносомы. Хронический трихомониаз может привести к развитию бесплодия.
Паразитические саркодовые – дизентерийная амеба и инфузории – балантидий, вызывают поражение тканей кишечника. В связи с этим, врач должен знать поражение тканей кишечника. В связи с этим, врач должен знать морфологические особенности паразитов, их циклы развития; лабораторные основы диагностики и профилактику протозоозов.
В последние десятилетия во многих странах мира имеет место бурное развитие протозоологии. Свидетельством тому является создание новых протозоологических лабораторий, национальных обществ и издание специальных протозоологических журналов.
Глава 1. Общая характеристика типа Простейшие.
1.1. ТИП ПРОСТЕЙШИЕ – PROTOZOA.
Под названием Protozoa объединяются мельчайшие животные организмы, каждый из которых типично представляет собою единственную клетку с одним ядром ( реже с несколькими ядрами). Общее число видов Protozoa превышает 15 000. Само понятие о Protozoa, как об одноклеточных организмах, было впервые точно сформулировано только в половине ХIХ в. Келликером и Зибольдом.
Protozoa прежде всего одноклеточные животные. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Представляя собой целые организмы, клетки простейших обладают весьма разносторонней деятельностью, а потому в морфологическом отношении гораздо менее специализированы, чем клетки Metazoa. Отсюда вытекает иногда необычайная сложность организации их тела. Клетка Protozoa состоит из некоторого количества протоплазмы и лежащего в ней ядра.
Протоплазма гомогенная состоит, главным образом, из коллоидов. На общем фоне гомогенного вещества выделяются мелкие капельки, зернышки и т.д. Протоплазма находится в жидком агрегатном состоянии, но представляет жидкость, сравнительно вязкую. Будучи коллоидом, протоплазма обладает очень важным свойством, а именно способностью менять степень своей вязкости, то разжижаясь и приходя в состояние золя, то сгущаясь в более или менее твердое состояние геля. Это свойство служит для объяснения многих явлений, протекающих в клетке простейших; можно сказать, что состояние протоплазмы постоянно изменяется.
Обыкновенно в протоплазме клетки простейших обособляются два слоя: тонкий наружный слой из более плотной, гомогенной эктоплазмы и внутренний – эндоплазмы; последняя более жидкой консистенции, что доказывается нередко наблюдаемым в эндоплазме явлением течения ее составных частей, или так называемым циклозом. Эндоплазма содержит многочисленные и разнообразные включения.
Нередко самый поверхностный слой эктоплазмы образует тончайшую периферическую пленку – пелликулу. Последняя является частью живого вещества тела простейшего. Но в некоторых случаях эктоплазмой выделяется на поверхности тела особая оболочка, не имеющая свойств живой пелликулы. Эту оболочку называют кутикула.
Обязательной составной частью клетки Protozoa является ядро. Ядра Protozoa в общем напоминают таковые многоклеточных, отличаясь, главным образом, большим разнообразием. Главные разновидности ядер Protozoa можно объединить в три категории. Ядра овулярного типа, или пузыревидные, встречаются чаще всего и напоминают ядра яйцевых клеток ( ovula ) многоклеточных. Они имеют форму правильного круглого пузырька, очень бедного хроматиновыми зернами и содержащего в себе чаще всего одно внутриядерное тельце. Ядра спермального типа отличаются малыми размерами и компактностью строения, чаще всего представляя собою совершенно однородное округлое тельце, как бы целиком составленное из хроматина. Эти ядра напоминают ядра сперматозоидов многоклеточных животных. Например, микронуклеус инфузорий. Наконец, ядра массивного типа (а именно макронуклеус инфузорий) отличаются крупными размерами и обилием хроматина, который равномерно распределен в ядре в виде многочисленных мелких зерен, а также характеризуются прямым делением, тогда как ядра других типов делятся кариокинетически.
В цитоплазме простейших находятся особые приспособления- органоиды. Органоиды могут быть общего и специального значения. К специализированным органоидам относятся органоиды движения жгутики, реснички и псевдоподии. Органоиды питания – пищеварительные вакуоли. Питание Простейших происходит путем всасывания питательных соков всей поверхностью тела, т.е. эндоосмотически, или заглатывания оформленных частиц пищи ротовым отверстием – анимальный способ питания. Органоиды выделения и осморегуляции – сократительные вакуоли. У паразитических и морских форм этот тип вакуоли может отсутствовать. Органоиды защиты – трихоцисты. (Существуют у инфузорий).
У простейших есть органеллы способные проводить нервные возбуждения, например нейрофибриллы. Реакция на окружающую среду проявляется в виде такстисов.
1.2. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ.
Жизнь простейших состоит из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с более или менее определенной закономерностью. Это явление называется цикличностью, а самый отрезок жизни вида между двумя однозначными стадиями составляет его жизненный цикл. Чаще всего цикл начинается стадией, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных (так называемая зигота ). За этой стадией следует однократное или многократное бесполое размножение, посредством деления зиготы и ее ядра. Затем следует образование половых клеток (гамет), по парное слияние которых вновь дает зиготу. Этим жизненный цикл замыкается. От такой схемы цикла может быть много отступлений.
Размножение в типе Простейшие бесполое и половое. Бесполое деление может быть в виде:
1) обычного деления надвое ( саркодовые, жгутиковые).
2) многократного деления ядра и цитоплазмы- шизогонии (малярийный плазмодий)
3) спорогонии ( малярийный плазмодий)
4) эндодиогения ( токсоплазма)
В основе бесполого размножения лежит митоз.
Половое размножение может быть в виде копуляции (образование и слияние гамет) и конъюгации.
Весьма важной биологической особенностью большинства простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, выбрасывают из своего тела все пищевые остатки, втягивают или отбрасывают свои органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние длительного покоя. Оболочка цисты состоит большею частью из двух слоев – наружного, который играет роль механической защитной оболочки, и внутреннего, предохраняющего содержимое цисты от вредных химических воздействий. Образование цисты сопровождается выделением из тела животного большого количества воды, вследствие чего протоплазма значительно уплотняется. В таком виде животные могут переносить очень резкие изменения окружающей среды, не погибая: промерзание, полное высушивание водоема и т.п. При возвращении благоприятной обстановки (например, при попадании в воду) цисты раскрываются и простейшие выходят из них виде подвижных особей. Кроме того, инцистирование имеет значение в распространении пресноводных
Protozoa. Ветер подхватывает со дна пересохших луж, канав и т. п. цисты, имеющие очень малые размеры, и разносит их на громадные расстояния. Этим обстоятельством объясняется космополитное распространение большинства пресноводных простейших.
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ PROTOZOA
Тип этот разделяется на несколько классов, причем в основу деления полагается, главным образом, устройство органелл движения, а также отчасти характер размножения отдельных классов. Обыкновенно принимается деление Protozoa на 4 класса : I. Саркодовые (Sarcodina). II. Жгутиконосцы (Mastigophora или Fladellata). III. Инфузории ( Infusoria ) и IV. Споровики ( Sporozoa ).
1.4.ФИЛОГЕНИЯ PROTOZOA
При оценке взаимоотношений между отдельными классами прежде всего возникает вопрос, какой из классов следует считать наиболее древним. Саркодовые в морфологическом отношении во многом обнаруживают наибольшую простоту строения: отсутствие постоянных (в смысле числа и положения) органоидов, как то: рта, порошицы, отсутствие пелликулы и всех волокнистых структур, изменчивая форма тела и т. д. Тем не менее, есть обстоятельства, заставляющие считать наиболее примитивными простейшими жгутиконосцев и их предков. В пользу примитивности жгутиковых свидетельствует их сходство с весьма примитивными растительными организмами – бактериями. Подобно жгутиконосцам, бактерии обладают постоянной формой тела, некоторые из них снабжены жгутиками и т. д. Некоторые авторы указывают, что большинство саркодовых во время цикла своего развития проходит стадии жгутиконосца. Описано много случаев временного перехода жгутиконосцев в амебоидное состояние для приема твердой пищи. Все это заставляет нас думать, что Sarcodina представляет группу, происшедшую от жгутиконосцев. Ведущим изменением при этом была утрата жгутиков и переход в амебоидное состояние, весьма подходящее для питания твердой пищей, т.е. переход к типу животного (анимального) питания. Таким образом, можно поставить в корне всего родословного дерева предков современных жгутиконосцев. От этой группы ведет прямой ствол к современным жгутиковым и к амебовидным Sarcodina.
Класс споровиков имеет двойственное происхождение, и от жгутиконосцев и от саркодовых. Сходство между споровиками, имеющими различное происхождение, представляет один из примеров конвергенции и вызвано одинаковым, а именно паразитическим образом жизни. Происхождение инфузорий еще не вполне выяснено. Однако можно думать, что этот класс является результатом усложнения одной из групп жгутиконосцев. В центре всего типа Protozoa стоит класс Mastigophora, от которого прямо или косвенно берут начало все прочие. Важное значение этого класса усугубляется еще тем, что он же явился источником, от которого происходят все многоклеточные животные – Metazoa.
1.5. Медицинское значение представителей типа Простейшие.
В организме человека могут жить и размножаться около 30 видов простейших. Некоторые из них не наносят человеку существенного вреда ( кишечная амеба – Entamoeba coli, карликовая амеба – Endolimax nana и др.) Но ряд паразитирующих у человека простейших вызывают тяжелые заболевания: малярию и лейшманиозы, сонную болезнь и болезнь Шагаса, лямблиоз и амебиаз.
Патогенные простейшие паразитируют в различных органах и тканях человека. По локализации в организме человека простейшие могут быть отнесены к двум большим группам: внутриклеточные паразиты (возбудители малярии, лейшманиозов, трипаносомозов), и паразиты кишечника и мочевых путей ( амебы, лямблии, балантидии, трихомонады).
Болезни, вызываемые патогенными простейшими, делятся на антропонозные, при которых источником возбудителя является человек (малярия, амебиаз и др.), и антропозоонозные, при которых заражение происходит от животных (лейшманейозы, сонная болезнь и др.).
По механизму передачи болезни, вызываемые патогенными простейшими, подразделяются на кишечные ( фекально-оральная передача), трансмиссивные ( малярия, лейшманиоз, трипаносомоз), контактные (трихомонады).
Заболевание, вызываемые простейшими, имеют очень большое распространение на земном шаре. Одни из них встречаются почти повсеместно (малярия, лямблиоз и др.), другие ограничены определенными зонами (сонная болезнь в Африке, болезнь Шагаса в Южной Америке и т. д.).
1.6. Вопросы для самоконтроля.
1.Общая характеристика типа Простейшие:
– особенности клеточной организации представителей типа Простейшие;
– структурные компоненты общего значения;
– органоиды специального значения;
– способы питания;
– особенности размножения;
– природная очаговость протозоозов
- Классификация типа Простейшие.
- Филогенез в типе Простейшие.