شیستوزومیازیس

چرخه زندگی

بسته به گونه کرم روزانه از ۳۰۰ تا ۳۵۰۰ عدد تخم وارد سیاهرگ ها می شود.بعضی تخم ها توسط جریان سیاهرگی به مرکز کبد فرستاده می شوند ولی بسیاری از آن ها توسط انقباض سیاهرگ ها در محل باقی مانده و در نتیجه آنتی ژن ها و آنزیم های تراوش شده از میراسیدیم داخل تخم واکنش التهابی موضعی آغاز می شود.مولکول های چسبنده ای که توسط سلول های التهابی ایجاد می شوندو به تازگی شناخته شده اند نیز ممکن است در روند فوق شرکت داشته باشند.تداوم این واکنش منجر به پارگی دیواره سیاهرگ ها و حرکت تخم ها به سوی بافت های اطراف عروقی روده و مثانه و سرانجام ورود آنها به  داخل مجاری این اعضا می شوند که در این صورت تخم ها با مدفوع یا ادرار دفع می شوند.تخم پس از تماس با آب تازه باز شده و میراسیدیم خارج شده تا زمان یافتن مناسب ، در آب شنا می کند.

میراسیدیم به منظور ادامه چرخه حیات خود باید در مدتی قریب به ۱۰ ساعت وارد بدن حلزون شود.در بدن حلزون پس از ایجاد ۲ نسل از رشد و تکثیر اسپوروسیست ،که روند پیچیده ای دارد سرکر های با دم ۲ شاخه از حلزون خارج می شوند.سرکر انگل پس از ۲۴ تا ۳۶ ساعت ،عفونت زایی خود را برای میزبان مهره دار از دست می دهد.تکثیر انگل در حلزون میزبان واسط ،شانس بقای آن را افزایش می دهد.یک میراسیدیم می تواند هزاران سرکر ایجاد کند.پوست انسان در طی استحمام ،شنا ،کار و یا شستشوی لباس در تماس با سرکر های با شنای آزاد قرار می گیرد.در این صورت سرکر به پوست چسبیده و با خشک شدن آب سطح پوست به داخل بستر عروق محیطی نقب زده و همزمان با ورود به داخل پوست ،دم خود را از دست می دهد.در صورت خورده شدن سرکر با آب ،سرکر وارد غشای مخاطی دهان و گلو می شود .انگل که در این حالت شیستوزومولا نامیده می شود،در طی چند ساعت در غشای خود دچار تغییرات ریخت شناسی و بیوشیمیایی شده و به زودی خود را با آنتی ژنها ی میزبان پوشانده و به این ترتیب از حملات ایمنی میزبان فرار می کند.شیستوزومولا از طریق خون آوران به قلب راست و ریه ها حمل می گردد و سپس با عبور از مویرگ های ریوی به داخل گردش عمومی خون و سرانجام به عروق کبدی می رود.در بخش داخل کبدی سیستم پورت،ترماتود های خونی تغذیه کرده و به سرعت رشد می کنند.قریب به ۳ هفته پس از تماس پوست با  سرکر ، کرم های در حال بلوغ از جریان خون پورت به داخل سیاهرگ های مزانتر ، مثانه و لگن مهاجرت می  کنند.دوره نهفته برای شیستوزوما مانسونی ،۸-۷ هفته ،شیستوزوما هماتوبیوم ۱۲-۱۰ هفته و برای شیستوزوما ژاپونیکوم ۶-۵ هفته است.کرم های بالغ ممکن است تا ۳ سال در بدن انسان زندگی کنند ولی متوسط دوره زندگی آن ها احتمالا ۱۰-۳ سال است.

انگلهای شیستوزوما دارای سیر تکاملی پیچیده و چند مرحلهای هستند. بطوریکه کرمهای بالغ در عروق خونی انسان مستقر شده، تخمها از طریق ادرار یا مدفوع به محیط آبی راه پیدا میکنند، میراسیدیوم که اولین مرحله لاروی است از داخل تخم آزاد گشته و به حلزون میزبان واسط نفوذ میکند، سپس انگل به مراحل اسپروسیست و سرکر، تبدیل می گردد و نهایتا سرکر با دم دو شاخه از حلزون خارج میشود واز راه نفوذ پوستی، میزبان بعدی را آلوده میکند. بنابراین ما در هر مرحله از زندگی انگل شاهد تغییرات مرفولوژیک، ساختاری و فیزیولوژیک هستیم و در یک جمله میتوان گفت که انگل باید از خصوصیات تطابقی بالایی جهت ادامة سیر تکاملی و بقاء خود برخوردار باشد.

به طور کلی خصوصیات تطابقی انگل با میزبان واسط حلزون را در چند مرحلة مجزا میتوانیم مورد بررسی قرار دهیم:

۱‐ مرحلة باز شدن تخم و آزاد سازی میراسیدیوم

۲‐ میزبانیابی و نفوذ میراسیدیوم به حلزون

۳‐ ارتباط حلزون‐ مرحلة لاروی

۴‐ خروج سرکر از حلزون واسط

امروزه مشخص شده است که در باز شدن تخم میراسیدیوم، علاوه بر شرایط محیطی و عوامل کموکینزیس مانند نور، درجة حرارت، فشار CO2و غیره، ترشح برخی از آنزیمها از طرف میراسیدیوم مانند لوسین آمینو پپتیداز نقش بسیار مؤثری، دارد. مطالعات نمایانگر این پدیده هستند که از ترشح این آنزیم در بدن انسان ممانعت به عمل میآید، چرا که غلظت NaCl موجود در جریان خون و بافتهای بدن انسان به عنوان یک مهار کننده برای ترشح آنزیم عمل میکنند و ترشح آنزیم فوق تنها وقتی صورت میگیرد که تخم در شرایط محیط آبی قرار گیرد. بنابر این باز شدن تخم در بدن انسان صورت نمی گیرد. عملکرد این آنزیم را به حل نمودن پوشش تخم نسبت میدهند.

یکی از ساختارهای مهم تطابقی انگل در این مرحله، پاپیلا میباشد که حاوی مقادیر زیاد رشته های عصبی است و از این طریق به راحتی میتواند شرایط محیطی را درک کند. به علاوه میراسیدیوم دارای غدد نفوذی و رأسی میباشد که ترشحات این غدد در نفوذ آن به بدن حلزون نقش بسیار موثری را ایفا میکنند. به هر حال میراسیدیوم از طریق پاپیلای رأسی به مواد محلولی که از حلزون ترشح میشود و به نام گلیکوپروتئینهای جاذب میراسیدیوم(Miracidium Attracting Glycoproteins) معروف هستند، پاسخ می دهد و به سمت حلزون جذب می شود.

مشخص شده است که ناحیة کربوهیدراتی این گلیکوپروتئینها خاصی سیگنالینگ برای میراسیدیوم داشته و نهایتًا میراسیدیوم بعد از چند بار برخورد با بدن حلزون از ناحیة رأسی، اتصال خود را برقرار میکند. اتصال میراسیدیوم به حلزون یک پدیده اختصاصی بوده و به نظر میآید که این پدیدة یک پدیده وابسته به رسپتور و لیگاند است. ملکولهای دخیل در این امر هنوز کامل مشخصن شدهاند ولی به نظر میآید که کمورسپتورهای میراسیدیوم با گلیکوپروتئینهای موکوسی بدن حلزون اتصال مییابند. قابل ذکر است که در این مرحله میتوان با بلوکه نمودن کمورسپتورهای میراسیدیوم از آلودگی حلزون و ادامه سیر تکاملی انگل جلوگیری کنیم و نقش مهمی را در کنترل داشته باشیم. نهایتًا میراسیدیوم با ترشحات پروتئازی که از مهمترین این ترشحات، سیستیئن پروتئاز است همراه با حرکت متهای خود وارد بدن حلزون شده و به اسپروسیست مادر تمایز پیدا میکند.

مشخص شده است که در طی ۲۴ ساعت، اپیتلیوم مژه دار میراسیدیوم از بین میرود و جای خودش را به یک اپیتلیوم سینسیشیال همراه با میکروویلی های تخصص یافته میدهد. این تغییر تگومنتی انگل منجر به دریافت مواد غذایی به واسطة میکروویلی سطحی تگومنت شده و از آنجائیکه اسپروسیست فاقد عضو گوارشی است، این موضوع یک خصوصیت تطابقی اسپروسیست محسوب میشود. به علاوه، تگومنت اسپروسیست قادر به جذب آنتیژنهای گلیکوپروتئینی بافت بدن حلزون می باشد و به این ترتیب اسپروسیست خود را از ایمنی حلزون مخفی میکند. در واقع اسپروسیست نیز به نحوی دارای مکانیزم فرار از سیستم ایمنی همانند آنچه ما در کرمهای بالغ در خون مشاهده میکنیم، میباشد. اما جالب آنکه، حلزونهای واسط هم تمایل به بقاء انگل و ادامة سیر تکاملی آن دارند چرا که مشخصشده است که حلزونهای آلوده، توانایی جذب میراسیدیومهای جدید را به خود از دست میدهند و از این طریق از آلودگی بیشتر و مرگشان جلوگیری میکنند. نهایتًا سرکر در غدد هضمی حلزون تولید میشود.

*مشخص شده است که خروج سرکرهای اکثرًا گونه های شیستوزومای انسانی از بدن حلزون در اوقات گرم روز اتفاق میافتد، همین موضوع یک رفتار تطابقی سرکر محسوب میشود، چرا که انسان نیز در همین زمان در تماس با آب قراردارد. امروزه مشخصشده است که این امر، به دلیل بیان بالای پروتئینی به نام ردوپسین در سرکر میباشد و در واقع خاصیت فوتوتروپیک بودن سرکر نیز به علت وجود این پروتئین است. به علاوه سرکر به واسطة داشتن غددی تک سلولی درناحیة رأسی خود، به راحتی میتواند از بدن حلزون خارج شود و خود را به میزبان اصلی برساند. تگومنت سرکر نیز دستخوش تغییراتی میشود و آن وجود پوشش به نام گلیکوکالیکس است که منجر به حفظ سرکر در محیط و بقاء آن در شرایط محیط آبی میگردد. لازم به ذکر است که تغییرات تگومنتی در هر مرحله از سیر تکاملی انگل مشاهده میشود و این امر یکی از مهمترین رفتارهای تطابق انگل محسوب میشود. تطابق انگل در میزبان نهایی را نیز میتوانیم در چند قسمت مجزا مورد بررسی قرار دهیم:

۱‐ جذب سرکر به سطح پوست

۲‐ نفوذ سرکر از لایه های مختلف پوست

۳‐ ترانسفورماسیون سرکر به کرم جوان

۴‐ تطابق شیستوزومولوم و کرم بالغ در بدن انسان

*مشخص شده است که ترشحات پوستی افرادی که به آب آلوده وارد میشوند، در جذب سرکر اهمیت دارند. آرژنین یکی از ترشحات پوستی است که سبب جذب سرکر به پوست میشود. جالب این جاست که خود سرکر های جذب شده به پوست نیز شروع به تولید آرژینین از غدد تک سلولی میکنند و همین امر سبب فراخوانی سایر سرکرها به پوست و افزایش احتمال آلودگی فرد میشود. از دیگر ترشحات پوستی میتوان به

اسیدهای چرب ضروری مثل اسید لینولینک و اسید لینولئیک اشاره داشت که نقش مهمی را در جذب سرکر به پوست ایفاء میکنند. این اسیدهای چرب در القاء نفوذ سرکر به پوست و تغییراتی که در تگومنت باید صورت گیرد نیز دخالت دارند.

* سرکر باید بتواند از لایه های مختلف پوست که شامل لایههای اپیدرمیس، درمیس و هایپودریس است، نفوذ کند و خود را به سیاهرگها و عروق خونی برساند. مطالعات نشان دادهاند که حدود ۵۰ % سرکرها در این مرحله از بین میروند. سرکر با واسطة آنزیمی به نام الاستاز که یک نوع سرین پروتئاز است و حدود ۹۰ % از ترشحات سرکر ی را به خودش اختصاصمیدهد، به راحتی میتواند از لایههای فوق عبور کند. این آنزیم

علاوه بر تسهیل نفوذ انگل، در حذف گلیکوکالیکس نیز نقش مهمی دارد. حذف گلیکوکالیکس از اهمیت بالایی برخوردار بوده چرا که این ماده از عوامل فعال کننده سیستم کمپلمان است و انگل از این طریق یکی از استراتژیهای فرار از سیستم ایمنی را اعمال میکند. سرکر برای عبور از لایه های پوست نیاز به مقادیر فراوان انرژی دارد و به همین دلیل است که آنزیمی به نام تریپتوفان هیدروکسیلاز به میزان فراوان در این مرحله یافت میشود. این آنزیم در تبدیل تریپتوفان به سروتونین نقش مهمی دارد. سروتونین سبب افزایش دریافت گلوکز از محیط و تحریک مسیر تولیدانرژی در سرکر میشود و به این ترتیب انرژی لازم برای تحرک خود را بدست میآورد.

*مطالعات نشان دادهاند که مواجهة سرکر با دمای ºC ۳۷ ، غلظت قند و اسمولاریته منجر به ترانسفورماسیون سرکر به شیستوزومولوم میشود و به نظرمیآید که این سه عامل با اثر سینرژیسمی سبب القاء تحریک سرکر میشود.

*با تبدیل سرکر به شیستوزومولوم متابولیسم از فرم هوازی به بیهوازی تغییر مییابد و سطوح آنزیمهای تنفسی کاهش مییابد. در این مرحله انگل جهت پر کردن مخازن انرژی خود به جذب گلوکز با استفاده از پروتئینهای ترانسپورتر به نام4 SGTPمیپردازد. تغییرات تگومنتی نیز از مهمترین تغییرات این مرحله محسوب میشود. مشخص شده است که سه ساعت بعد از نفوذ انگل لایه های غشایی افزایش مییابند و در طی دو هفته غشاء ضخیم شده و فرورفتگی هایی به منظور افزایش سطح جذب مواد غذایی صورت میگیرد. البته شیستوزومولوم به حذف اکسیداتیو توسط سیستم ایمنی حساس بوده و با مکانیسم ADCCاز بین میرود. به همین دلیل تعداد زیادی از کرمهای جوان در نتیجه فعالیت سیستم  ایمنی از بین میروند، مقدار کمتری نیز با به کارگیری استراتژیهای فرار خود را به عروق خونی باب رسانیده و به سیر تکاملی خود ادامه

میدهند.به طور کلی کرمهای بالغ و شیستوزومولومها با مکانیسمهای زیر میتوانند خود را از دست سیستم ایمنی مصون بدارند:

اتصال اجزاء سیستم ایمنی مانند آنتیبادیها و اجزاء کمپلمان مانند C3 که در سطح تگومنت انگل قرار میگیرد، به عنوان محرکی جهت پرتاب لایه های غشایی و نو شدن آنها میشود. در واقع سیستم ایمنی میزبان کمک به بقاء بیشتر انگل میکند.

شیستوزما قادر به جذب آنتیبادیها، اجزاء کمپلمان و گروههای خونی در سطح تگومنت است. در این مورد فرضیه های مختلف وجود دارد.امروزه مشخص شده است که از آنجائی که ژنوم شیستوزوما در بسیاری از توالیها با ژنوم انسان تشابه دارد، انگل قادر به سنتز آنتیژنهای میزبان می باشد و Ag های عرضه شده در سطح تگومنت همانند آنتی ژنهای میزبان است. به علاوه انگل توانایی سنتز اسیدهای چرب را ندارد و از طریق پروتئینی به نام FABP (Fatty Acid Binding Protein) به LDL میزبان اتصال مییابد و ماهیت بیگانگی خود را مخفی میکند.

پروتئینی به نام پارامیوزین که به عنوان رسپتور بخش IgE, FC می باشد در سطح انگل شناسایی شده است. مطالعات نشان دادهاند که اگر آنتی بادی مونوکلونال ضد پارامیوزین را به موش تزریق کنیم و سپس همین موش را به انگل آلوده کنیم، بلوکه شدن رسپتور FCایمونوگلوبینها در پدیدة ماسک زدن انگل تداخل مییابد و بارکرمی کاهش پیدا میکند. لازم به ذکر است که این پروتئین کاندید واکسن نیز می باشد.

 

تحقیقات موید این مطلب هستند که اگر عصارة انگل را بدست آوریم و در مجاورت IgE انسان یا رات قرار دهیم، این Ab به صورت نان فانکشنال درآمده که به دلیل فعالیت الاستازی یا سرین پروتئازی انگل میباشد. در نتیجه انگل با حذف IgE میتواند بر سیستم ایمنی غلبه کند

مطالعات نشان دادهاند که تنها ۲% از کرمهای بالغ در مجاورت ائوزینوفیل و IgE کشته میشوند که این موضوع نمایانگر بیان بالای آنزیمهای آنتیاکسیدان جهت زیست انگل در عروق خونی میباشد. دو آنزیم شناخته شده در این انگل به نامهای سوپراکسیددیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز است که میتواند سبب خنثی شدن رادیکالهای 2H2O2, O شود. در مطالعهای مشخصشده است که میزان بیان این آنزیمها با تکامل انگل افزایش مییابد به طوری که بیشترین میزان بیان آن در کرم بالغ و کمترین میزان بیان در شیستوزومولا مشاهده شده است. جایگاه آنزیمهایاخیر با استفاده از روشهای فلورسانی در غشاء اپیکال تگومنت یعنی در محل برخورد سیستم ایمنی با تگومنت مشخصشده است. نهایتًا انگل در هر مرحله از سیر تکاملی خود با تغییرات مرفولوژیک، فیزیولوژیک ، بیوشیمیایی و مولکولی سعی در ادامة تکامل خود میکند و در واقع از این تغییرات در جهت حفظ و بقاء خود استفاده میکند. لازم به ذکر است که با شناسایی ملکولهای دخیل در این تطابق در هر مرحله میتوان اقدامات مهمی در جهت شناسایی داروها و طراحی واکسنها پرداخت.

 دانلود انیمیشن اول

دانلود انیمیشن دوم

PASSWORD: www.virologist.blogfa.com

References:

Ansary, A. EL., 2003, Biochemical and immunological adaptation in schistosome parasitism, comparative biochemistery and physiology part B- 136: 227- 243.

Ansary, A. Daihan, S. AL., 2005, Stage specifically expressed schistosome proteins as potential chemotherapeutic targets, Med Sci Monit, 11, 3: RA94- 103.

Tloverde, Ph., Carvalho- Queiroz, C., Cook, R, 2004, Vaccination with antioxidant enzymes consers protective immunity against challenge infection with Schistosoma mansoni, Mem Inst Oswalldo Cruz, Rio de Janeiro, 99: 37- 43

Hellemond, J., Retra, K., Brouwers, J., Balkom, B et al,2006, function of the tegument of schistosomes : clues from the proteome and lipidome, Inter J for parasitol, 36: 691- 699.

Loukas, A., Jones, M., King, L et al, 2001, Receptor for FC on the surface of schistosomes, infec and immun . 69: 3646-3651

Skelly, P., Shoemaker, Ch., 2000, Induction cues for tegument formation during the transformation of Schiostosoma mansoni cercariae, Inter J for parasitol, 30: 625- 631

Theron, A., Coustau, C., 2005, Are biomphilaria snails resistant to Schistosoma mansoni? J of helminth,79: 187- 1