中华预防医学杂志    2019年01期 石渠棘球绦虫研究进展    PDF     文章点击量:196    
中华预防医学杂志2019年01期
中华医学会主办。
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朱国强 李立 闫鸿斌 吴燕涛 李文卉 付宝权 贾万忠
ZhuGuoqiang,LiLi,YanHongbin,WuYantao,LiWenhui,FuBaoquan,JiaWanzhong
石渠棘球绦虫研究进展
Advances in research on echinococcus shiquicus tapeworm
中华预防医学杂志, 2019,53(1)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2019.01.017

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投稿日期: 2018-01-30
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石渠棘球绦虫研究进展
朱国强 李立 闫鸿斌 吴燕涛 李文卉 付宝权 贾万忠     
朱国强 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
李立 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
闫鸿斌 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
吴燕涛 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
李文卉 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
付宝权 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
贾万忠 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 农业部兽医公共卫生重点实验室 甘肃省动物寄生虫病重点实验室,兰州 730046
摘要: 棘球蚴病是一种长期严重危害畜牧业和人类健康的古老疾病。石渠棘球绦虫作为一个新发现的棘球属物种,具有潜在的公共卫生意义,可能会引起一种潜在的人兽共患寄生虫病。本文通过对石渠棘球绦虫的病原学、生活史、流行病学、检测与诊断、公共卫生问题等方面做一综述,并且对我国流行的细粒棘球绦虫、多房棘球绦虫、石渠棘球绦虫等三种病原进行系列比较。
关键词 :分类法;流行病学;诊断;石渠棘球绦虫;病原学
Advances in research on echinococcus shiquicus tapeworm
ZhuGuoqiang,LiLi,YanHongbin,WuYantao,LiWenhui,FuBaoquan,JiaWanzhong     
Key Laboratory of Veterinary Parasitology of Gansu Province, Key Laboratory of Zoonoses of Agriculture Ministry, State Key Laboratory of Veterinary Etiological Biology, Lanzhou Veterinary Research Institute, CAAS, Lanzhou 730046, China
Corresponding author: Jia Wanzhong, Email: jiawanzhong@caas.cn, Tel: 0086-931-8312212
Abstract:Echinococcosis is an age-old disease that causes serious damage to the animal husbandry and the human health perennially. As a newly discovered species of Echinococus, E. shiquicus has the potential public health significance and could be a potential parasitic zoonosis. In this review, its etiology, life cycle, epidemiology, detection and diagnoses, public health etc. are discussed or summarized. Also, a series of comparisons among E. granulosus, E. multilocularis and E. shiquicus are made.
Key words :Classification;Epidemiology;Diagnosis;E. shiquicus;Etiology
全文

石渠棘球绦虫是2005年在中国四川省甘孜藏族自治州的石渠县被首次发现和命名的一独立种[1],属于棘球属绦虫。但棘球属绦虫的分类一直备受争议,现公认有9种[2,3],在中国呈流行性分布的主要是细粒棘球绦虫狭义种、多房棘球绦虫和石渠棘球绦虫。棘球属绦虫的幼虫,尤其是细粒棘球蚴和多房棘球蚴分别能够引起中间宿主(包括人)的囊型棘球蚴病和泡型棘球蚴病,不但严重阻碍全球畜牧业的发展,而且严重威胁到人类的身体健康[2,4,5]。虽然目前尚没有人感染石渠棘球蚴病的报道,但已有报道证明犬可以感染石渠棘球绦虫,因为犬类与人类接触密切,所以人类存在感染风险。而且石渠棘球绦虫为中国所特有,且与多房棘球绦虫有诸多方面的相似性,所以本文结合其他两种棘球绦虫的特点对石渠棘球绦虫进行文献综述,现将结果阐述如下。

一、病原学  

(一)形态学  

1.虫卵:  石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的虫卵形态结构十分相似,呈卵圆形,内含六钩蚴,大小约为30 μm×27 μm,难以在形态学上区分。

2.幼虫(棘球蚴):  石渠棘球绦虫的幼虫即石渠棘球蚴,具有宿主特异性,其主要寄生于高原鼠兔(中间宿主)体内,寄生部位主要为肺脏[6]。石渠棘球绦虫成虫和多房棘球绦虫是姊妹种,但是幼虫却差异明显,多房棘球蚴在中间宿主脏器内呈泡型囊状分布,呈浸润性生长,有"虫癌"之称;而石渠棘球蚴在脏器中呈微小单房型囊(直径约10 mm)分布,包囊内充满着大量附着在生发层上的育囊(生发囊),通常无子囊和孙囊[1,6]

3.成虫:  石渠棘球绦虫成虫形态学和多房棘球绦虫最为相似,而且在宿主特异性等方面具有相似性,早期一直被误认为是多房棘球绦虫的变(异)种,但有其不同于其他棘球绦虫的形态学特点:如成虫不超过三个节片,体形小,头节顶突小钩短,成节生殖孔位置独特,孕节中虫卵数量少等[1,6]表1)。石渠棘球绦虫有两种类型,一类其链体仅由一个幼节和一个孕节组成,占石渠棘球绦虫的绝大部分;另一类链体由一个幼节、一个成节和一个孕节组成[6]

表1石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的形态学比较[1,3,6,7,8]

(二)遗传与变异  

1.线粒体基因研究进展(1)基因组基本结构:  石渠棘球绦虫线粒体DNA为环状双链,基因组序列的NCBI登录号为AB208046(或NC_009460),其长度为13 807 bp,G+C含量为31.6%,有两个主要的非编码区,大小分别是178和182 bp,编码区占73.1%,有12个开放阅读框,编码的蛋白包括nad1~6及nad4L(编码NADH-Q还原酶的7个亚基)、cob(编码细胞色素还原酶的1个亚基)、cox1~3(编码细胞色素氧化酶)和atp6(编码ATP合成酶的1个亚基)基因,尤其是cox1和nad1编码基因,因其变异率高,易于体外扩增,并且其进化主要以碱基置换为主,因此是石渠棘球绦虫以及其他物种进化分析的重要分子标记,已被广泛应用[9,10,11,12]。石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的线粒体cox1基因变异率更高,最大散度值分别为1.5%、0.3%和0.9%,3种绦虫的cox1和nad1基因种内突变率分别小于1.3%和1.0%,种间突变率分别大于9.9%和15.6%[13]。三种绦虫的线粒体基因(组)部分特征比较见表2。(2)线粒体基因的应用:线粒体基因因其高变异性、母系遗传、独立于细胞核染色体、很少发生基因重组等特点被广泛运用到群体遗传学、物种鉴别、生物分类、进化分析等方面[14,15,16]。①在分类学中的应用:棘球绦虫的分类长期以形态学作为主要的分类指标,随着生物技术的不断发展,棘球属绦虫的分类逐渐地依据DNA序列来进行,石渠棘球绦虫就是通过nad1和cox1基因分析发现和鉴定的[1]。②在亲缘关系分析中的应用:根据线粒体基因构建的分子进化树可以有效地解决棘球绦虫种之间的亲缘关系,进化树分析结果显示,石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫之间呈姊妹关系,它们成虫形态的相似和有共同终末宿主(藏藏狐)[1]都支持这一结果,但两者幼虫(棘球蚴)有明显的差异,说明多房棘球绦虫在进化进程中形成了多囊型生长的能力;研究同时表明,伏氏棘球绦虫和少节棘球绦虫的幼虫都是多囊型棘球蚴,但是在获得多囊型生长能力的进化进程中,它们和多房棘球绦虫在生物进化树上没有关系[17],并且石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫组成的节点与马棘球绦虫以及加拿大棘球绦虫几个基因型组成的节点之间的自展检验值比较低[3]。③在检测与诊断中的应用:线粒体基因是检测和诊断石渠棘球绦虫(蚴)病的重要分子标记。④在流行病学中的应用:线粒体基因序列分析与鉴定在石渠棘球绦虫流行病学方面得到广泛应用,是分子流行病学调查研究的重要内容之一。

表2石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的线粒体基因(组)特征的比较[13]

2.基因型和单倍型分析:  对石渠棘球绦虫nad1和cox1基因序列进行单倍型网络分析发现分离株至少可以分为6个单倍型(H2~H7),不同单倍型所占比例范围从4.2%到29.6%,但是因为数据缺乏,至今还不知道石渠棘球绦虫群体的基因多样性[18]。通过基因型和单倍型分析发现,石渠棘球绦虫的单倍型值和核苷酸多样性相比同属种其他绦虫为最高,多房棘球绦虫最低[19]。石渠棘球绦虫的单倍型多却不分散,单倍型网络分析显示石渠棘球绦虫的单倍型特征为发散状网状图,而细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫的单倍型呈辐射状的星形图,这表明石渠棘球绦虫在青藏高原上的进化经历过瓶颈效应[19]。此外,石渠棘球绦虫线粒体基因核苷酸序列高的种内变异率,也提示石渠棘球绦虫可能从古至今就存在于青藏高原。

3.其他基因的研究进展:  (1)elp基因:elp基因的内含子分析是鉴定物种杂交的一种方法,通过对石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的elp基因内含子分析发现石渠棘球绦虫没有种间杂交现象,存在生殖隔离,表明石渠棘球绦虫是一独立种[6]。(2)EG95同源基因:疫苗是控制疫情最有效的方法之一,而EG95抗原是迄今发现对细粒棘球绦虫最有效的保护性抗原,能诱导高达95%以上的免疫保护率,以此蛋白为抗原研制的基因工程重组抗原疫苗显示了良好的应用前景[20,21],石渠棘球绦虫ES95、多房棘球绦虫EM95和细粒棘球绦虫EG95之间属于同源蛋白[10],其中EM95和EG95蛋白156个氨基酸中存在31个突变位点,差异达22%,这些蛋白及其编码基因的具体生物信息学分析比较结果见表3

表3细粒棘球绦虫、多房棘球绦虫和石渠棘球绦虫EG95同源蛋白及其编码基因的比较[22,23,24,25]

二、流行病学  

(一)传染源  寄生虫的传染源主要是终末宿主,石渠棘球绦虫的主要终末宿主是藏狐,沙狐和赤狐也有报道。藏狐、沙狐和赤狐主要分布在我国青藏高原地区,主要捕食高原鼠兔等啮齿类小型动物,高原鼠兔却是石渠棘球绦虫的主要中间宿主,导致石渠棘球绦虫(蚴)病的传播,值得注意的是藏狐、沙狐、赤狐都是石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫共同的主要终末宿主,所以常常可以发现棘球绦虫呈混合感染。有调查显示,用nad1基因设计引物检测到西藏犬石渠棘球绦虫的阳性率达到30%[26],沙狐的石渠棘球绦虫感染率为8%[27],从青藏高原东部搜集到的藏狐粪便中27%(32/74)的样品石渠棘球绦虫检测显示阳性,其中16%(19/74)的样品检测为石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫的混合感染,也有调查显示石渠棘球绦虫在藏狐小肠检出数量可达883条[28,29],虽然在犬粪中查到了石渠棘球绦虫的DNA分子,但关于石渠棘球绦虫是否感染犬以及是否在能够犬体内发育成熟,仍有待于进一步的确认[30]。此外,虽然目前尚没有人感染石渠棘球蚴病例的报道,但已经证明除石渠棘球蚴外的其他棘球蚴都可以感染人类,所以石渠棘球蚴病作为潜在的人兽共患寄生虫病会逐渐引起了人们的极大关注。

(二)传播途径  石渠棘球绦虫(蚴)通过消化道感染,生活史为森林型。石渠棘球绦虫成虫寄生在终末宿主的小肠内,终末宿主将其虫卵和孕节同粪便排出体外,从而污染草料和饮水等,中间宿主食用含有虫卵的草料或水源后被感染,虫卵在消化道内发育形成六钩蚴,六钩蚴钻入肠壁通过血液循环或者淋巴散布到全身各处,定居于特异器官或组织形成石渠棘球蚴,石渠棘球蚴在肺部最易定居,还可以寄生在脾脏和肝脏等处,形成微型小囊。而终末宿主又喜欢捕食高原鼠兔等啮齿类小动物,如果正好吞食了感染石渠棘球蚴病的中间宿主,棘球蚴会在其小肠内分化、发育为石渠棘球绦虫,终末宿主会再次排卵而污染环境,从而完成成石渠棘球绦虫的一次生活史循环。有趣的是,藏狐也是多房棘球绦虫的主要终末宿主,石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫不仅在形态学上相似,它们的生活史也极其相似性[31,32]

(三)易感动物与寄生部位  石渠棘球绦虫(蚴)对宿主具有特异性。中间宿主主要是高原鼠兔,田鼠也偶见感染[33],寄生部位多为肺,也见于肝、脾、腹腔等。终末宿主主要是藏狐,也有石渠棘球绦虫感染沙狐和赤狐的报道[34],寄生部位为小肠。

(四)流行特点及地理分布  

1.流行特点:  石渠棘球绦虫仅在中国青藏高原地带被发现,并且有研究推测其是青藏高原土著物种,石渠棘球绦虫、细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫常常是混合感染,但未发现杂交现象,这表明它们之间存在生殖隔离,是独立物种[6,13],对包虫病流行区(色达县和石渠县)的犬只调查结果显示,春冬季节是犬感染棘球绦虫的主要季节,这对犬的驱虫工作有一定的指导意义[35]

2.地理分布:  石渠棘球绦虫流行地区仅限于中国青藏高原地区,主要分布在中国青海、四川、西藏等地,平均海拔约4 200 m,在四川省石渠县、青海省达日县、青海省治多县等地区呈高度流行[6,36]。有调查显示:对石渠县犬粪便收集检测发现石渠棘球绦虫阳性率高达30%(6/30)[30],达日县藏狐的石渠棘球绦虫检出率高达11.3%(27/239)[37],治多县藏狐的石渠棘球绦虫检出率高达15.1%(14/93)[38]。见表4

表4石渠棘球绦虫、多房棘球绦虫、细粒棘球绦虫流行病学比较[1, 3, 6]

三、临床病变  石渠棘球绦虫(蚴)病,藏狐等终末宿主临床症状表现不明显,但高原鼠兔等中间宿主表现严重的临床症状。石渠棘球蚴能逃过宿主免疫监视,在高原鼠兔的肺内发育形成微小单囊(直径约10 mm),内含大量育囊,有类似"石榴"的结构,囊的外层是由宿主慢性炎症反应形成的纤维层,可见淋巴细胞和嗜酸性粒细胞浸润,主要病理变化为慢性增生性炎症[8],囊体可对周围组织器官形成一定压迫,造成组织和器官的机械性或者病理性损害,导致肺功能衰减等病变,如果囊泡破裂,囊液进入腹腔可以引起过敏性休克甚至死亡,同时能引起继发性感染,石渠棘球蚴也可寄生在脾、肾、脏等处。
        终末宿主藏狐等感染石渠棘球绦虫时临床症状通常表现不明显,石渠棘球绦虫吸附寄生在终末宿主小肠肠壁上,吸收小肠内营养,可引起一定程度的肠炎和消化不良,对机体损害不大,当重度感染时,会引起机体消化机能障碍,导致身体消瘦。

四、检测与诊断  

(一)中间宿主的检测和诊断方法  

1.剖检法:  石渠棘球蚴可在高原鼠兔(中间宿主)的肺脏等处形成直径约10 mm的囊泡,故外观可以看到鼠兔肺部有肿胀,也可以借助影像学技术(B超,X射线等)观察,剖检高原鼠兔多见肺部有微小囊泡,囊体无子囊,肝脏、肾脏等处有时也有寄生,结合石渠棘球蚴形态学和流行病学相关知识,基本可以确定是石渠棘球蚴病,但是确诊有时还需借助其他检测技术。

2.血清学检测方法:  棘球蚴病属于慢性病,早期诊断对疾病治疗至关重要,重组Em18和B8/1抗原分别对人多房棘球蚴病和人细粒棘球蚴病的有高的特异性诊断效果(特异性高于90%),结合影像学技术,被推荐用于人棘球蚴病的早期检测和诊断[39,40,41],血清学抗体ELISA检测也在用于人棘球蚴病的诊断检测[39,42],类似的血清学检测方法可以用于石渠棘球蚴病的检测或诊断。

3.分子生物学方法:  采集棘球蚴包囊,提取或分离DNA作为模板,使用特异性引物进行PCR(聚合酶链式反应)扩增并将产物测序,可依据扩增产物大小和DNA序列信息对石渠棘球蚴进行鉴定和分类。

(二)终末宿主的检测和诊断方法  

1.槟榔碱下泻法:  棘球绦虫检测的金标准是有WHO和OIE推荐的槟榔碱下泻法和剖检法,槟榔碱可使犬只下泻,寄生在小肠内的虫体可被排出,达到检测目的,但是因其难度大、费时费力、有些犬对槟榔碱不敏感等问题,并且犬不是石渠棘球绦虫的主要终末宿主,所以槟榔碱下泻法不是石渠棘球绦虫的主要检查方法。

2.剖检法:  剖检需要处死终末宿主,对其小肠结扎剖检处理,最后通过肉眼和显微镜观察分析,可以达到虫体的检测诊断,有通过剖检法检测到狐狸感染石渠棘球绦虫的研究[27],但是藏狐(石渠棘球绦虫的终末宿主)2009年已被列为濒危物种,所以应该采用非损伤性取样个体鉴别技术,所以剖检法不适于石渠棘球绦虫的大规模调查,多用于对意外死亡的宿主检测。

3.分子生物学方法:  运用分子生物学技术来检测和诊断比传统的形态学方法更加的精确、快速和实用,多方面得到广泛应用:(1)线粒体基因(如cox1、nad1等)因其高变异性、母系遗传等特点被广泛运用到群体遗传学、物种鉴别、生物分类、进化分析等方面[14,15,16],石渠棘球绦虫的nad1和cox1基因对石渠棘球绦虫(蚴)检测和鉴别已有很多应用和报道[18,31]。(2)粪DNA检测:粪DNA检测技术就是基于分子生物学方法之上,对终末宿主粪便中虫体残渣进行DNA提取后,主要应用DNA-PCR技术,能够有效的对终末宿主(藏狐等)石渠棘球绦虫病进行检测和诊断,犬是石渠棘球绦虫的终末宿主也是通过粪DNA检测方法发现的[26],有区分石渠棘球绦虫、细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫的粪PCR诊断技术的报道[43],也有同时可检测这三种棘球绦虫的多重PCR技术的报道[44],但是粪PCR检测法也有其局限性:如粪便需要新鲜,操作专业性要求高等[45]。(3)PCR-RFLP(限制性片段长度多态性-PCR)技术:多房棘球绦虫和石渠棘球绦虫属于近缘种属,加之棘球属绦虫亚种较多,常规PCR不易区分,PCR-RFLP技术作为基因分型检测的金标准[46],PCR-RFLP技术可以用于棘球属不同种和亚种的鉴别[47],PCR-RFLP技术已经用于石渠棘球绦虫流行病学和诊断学等方面[34,46]。(4)环介导等温扩增法(Loop-Mediated Isothermal Amplification,LAMP):具有快速、特异、敏感、简便、价廉等优点,特异性和敏感性分别可达88.8%和100%,被用于早期检测和诊断[44,48],分子生物学检测手段有其不可比拟的优势,在未来疫病防控中具有广阔的应用前景。(5)DNA条形码也是一种棘球绦虫鉴别诊断的有效方法,也有很大应用前景[16,49]

4.免疫学方法:  粪抗原ELISA、血清抗体ELISA等免疫学技术已经被广泛用于棘球蚴检测、诊断等领域[50],但主要还是应用于多房棘球绦虫和细粒棘球绦虫的检测和诊断,石渠棘球绦虫的检测还没有免疫学技术应用的报道。

5.其他:  影像学(X光射线、B超、核磁共振等)、超声、免疫荧光等技术也是棘球绦虫(蚴)病主要的诊断技术,总而言之,准确的检测应该采用综合的检测方法。

五、展望  截止目前,虽然没有人患石渠棘球蚴病的报道,但是石渠棘球绦虫和多房棘球绦虫生活史极其相似,以及已有犬粪便中存在石渠棘球绦虫DNA的报道等,使得石渠棘球蚴病是否为人兽共患寄生虫病,是否感染畜群?流行范围和经济损失有多大?其传播、流行与分布等公共卫生学问题成为今后亟待澄清的问题。关于石渠棘球绦虫的一些基本生物学问题也需亟待澄清:石渠棘球绦虫是否在犬体内发育成熟?野生动物除高原鼠兔对石渠棘球蚴易感外,还有哪些野生动物对其易感?目前,尚缺乏研究囊型棘球蚴病的理想实验动物模型,今后可以探索石渠棘球蚴是否用于建立实验动物模型的可行性。
        总之,人们应该充分认识到棘球蚴病的重要性和棘球蚴病防控的关键所在。相信,随着棘球蚴病研究的不断深入,在不远的未来,人们对棘球蚴病(包括石渠棘球蚴病)的认识会不断加深,对它的控制会有突破性进展,从而早日实现从根本上控制棘球蚴病流行的目的。

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