В процессе паразитирования в организме человека у некоторых возбудителей протозойных инфекций вырабатываются механизмы защиты от воздействия со стороны хозяина.
Антигенная изменчивость. У паразитов вырабатываются различные механизмы, позволяющие избежать воздействия иммунного ответа хозяина. Наиболее ярким примером служит механизм антигенных вариаций у возбудителей африканского трипаносомоза. Антигенная вариабельность делает возможным хронически рецидивирующий процесс при трипаносомозах. Увеличение численности паразитов в крови стимулирует развитие специфических антител, которые приводят к уничтожению большей части паразитирующей популяции. Паразиты, которые сохранились (менее 1 %), претерпевают антигенную трансформацию, что делает их неуязвимыми для циркулирующих антител, однако по мере увеличения численности нового антигенного варианта возрастает концентрация соответствующих новых специфических антител. Каждый такой повторяющийся цикл занимает несколько дней, завершаясь появлением новых антигенных вариантов, резистентных к предшествовавшим вариантам антител. С каждым изменением поверхностных антигенов иммунологический механизм позвоночного хозяина активируется, постепенно снижая способность иммунной системы к ответу.
Число антигенов, продуцируемых трипаносомой, неизвестно, но было показано, что одна клетка способна продуцировать до 22 различных специфических для трипаносом антител. Материальным субстратом указанных вариаций служат поверхностные антигены - гликопротеины (VSG), располагающиеся на оболочке паразита. По оценке, большое число вариантов транскрибируется более чем в 1000 генов, что теоретически возможно для T.b. gambiense. Из этих вариантов только один является генетически доминантным в определенные моменты. Экспрессия каждого гена сопровождается перестройкой генов. Антигенная вариабельность этих паразитов делает создание эффективных вакцин, обеспечивающих длительную защиту, бесперспективным для контроля этого заболевания. В организме переносчика (муха цеце) у трипаносом наблюдается аналогичный дрейф.
К настоящему времени получены изоляты лямблий с разными вариантами поверхностных антигенов. Антигенная изменчивость поверхностных богатых цистеином белков трофозоитов лямблий объясняет хроническое течение лямблиоза и позволяет Lamblia intestinalis эффективно колонизировать слизистую оболочку кишечника и существовать там длительное время, несмотря на чувствительность паразита к антителоопосредованному иммунитету. Изменение поверхностных антигенов наблюдали на 22-24-й день после экспериментального заражения людей. Возможно, механизм антигенной вариабельности связан с процессингом и конформационными изменениями поверхностных белков. Изменения могут происходить спонтанно, и селекция в отношении различных вариаций определяется физиологическими и иммунологическими факторами хозяина.
Малярийный плазмодий характеризуется большим числом (более 1000) антигенов, состав которых специфичен для разных его популяций, поэтому антигены плазмодиев малочувствительны к ранее выработанным антителам. Одновременное присутствие в крови паразита, отличающегося антигенным составом, затрудняет накопление необходимого количества специфических антител, которое может обеспечить быстрое освобождение организма от возбудителя. Формирующаяся в процессе каждого цикла эритроцитарной шизогонии новая популяция паразитов, отличающаяся от предыдущих по структуре поверхностных антигенов, резко снижает эффективность гуморального иммунитета.
Антигенная изменчивость поверхностных белков в период линьки известна и для личинок аскарид при миграции в организме.
Молекулярная мимикрия. В отличие от постоянной смены поверхностных антигенов для сопротивления иммунному прессу хозяина, что свойственно паразитическим простейшим, гельминты используют другую стратегию защиты от воздействия хозяина. Взрослый гельминт покрывает свою поверхность антигенами хозяина, извлекаемыми из жидких сред его организма. Наиболее детально этот процесс изучен у взрослых шистосом, которые совершенно не подвержены воздействию иммунитета хозяина. Это связано с тем, что в процессе созревания и превращения во взрослого паразита шистосома трансформирует свою наружную мембрану и включает в нее большое число антигенов, сывороточных белков и гликолипидов человека. Этот процесс сопровождается одновременным снижением продукции собственных антигенов. Кроме того, многие гельминты способны синтезировать и продуцировать на поверхности кутикулы белки, подобные антигенам хозяина, не идентифицируемые в качестве «чужого» иммунной системой человека. Например, цестодам и их личиночным стадиям подобный механизм позволяет выживать в организме хозяина.
Протеиндисульфидизомераза, продуцируемая микро- и макрофиляриямиOnchocerca volvulus - возбудителем онхоцеркоза, приводящего к необратимой слепоте, идентична белку, входящему в состав сетчатки глаза и роговицы. У лентецов имеется антиген, аналогичный человеческому антигену группы крови В, а у бычьего цепня - антигену группы крови А.
Трипаносомы также способны синтезировать поверхностные антигены, настолько сходные с белками хозяина, что организм не распознает их как чужеродные.
Иммуносупрессия. Подавление иммунной системы хозяина позволяет выжить возбудителям в его организме. Это касается как гуморального, так и клеточного ответа. Среди множества физиологических факторов, вызывающих недостаточность иммунной системы, главенствующим следует признать воздействие патогенов, среди которых гельминтам принадлежит ведущая роль. Гельминты могут нарушать физиологию иммунной системы хозяина, продуцируя растворимые химические соединения, оказывающие токсическое действие на лимфоциты. Подавление иммунного ответа в основном происходит путем инактивации макрофагов.
Например, при малярии в макрофагах накапливается пигмент гемозоин - продукт расщепления гемоглобина, подавляющий различные функции этих клеток. Личинки трихинелл продуцируют лимфоцитотоксические факторы, а шистосомы и возбудитель американского трипаносомоза - ферменты, разрушающие антитела IgG. Возбудители малярии, висцерального лейшманиоза способны снижать продукцию интерлейкинов и одновременно - способность Т-хелперов продуцировать лимфокины, необходимые для роста и дифференциации В-лимфоцитов. Это в свою очередь нарушает процесс образования специфических антител. Entamoeba histolytica могут продуцировать специальные пептиды, которые способствуют выживанию трофозоитов амеб в организме человека за счет угнетения движения моноцитов и макрофагов. Синтез Е. histolytica нейтральной цистеинпротеиназы способствует расщеплению IgA и IgG человека, что в конечном счете обеспечивает их эффективную защиту от неспецифических и специфических факторов резистентности макроорганизма. Существенное значение в развитии хронических форм лямблиоза имеет способность лямблий вырабатывать IgA-протеазы, которые разрушают IgA хозяина и другие протеазы.
Растворимые антигены паразитов, выделяемые ими в огромных количествах, могут подавлять иммунный ответ хозяина путем так называемого иммунного отвлечения. Например, растворимые антигеныP. falciparum,
по-видимому, нейтрализуют циркулирующие антитела, создавая своего рода «дымовую завесу», защищающую от них паразитов.
Доказано, что результатом иммуносупрессии, вызванной трипаносомозом, малярией, онхоцеркозом, является снижение иммунного ответа на вакцинацию таких больных столбнячным анатоксином, менингококковой полисахаридной вакциной. В 90-е годы XX в. было показано, что не только аскаридоз, но и токсокароз и в меньшей степени энтеробиоз отрицательно влияют на развитие иммунитета после ревакцинации против дифтерии и вакцинации против кори. Дегельминтизация способствовала восстановлению нормальной иммунологической реактивности у детей и в дальнейшем - развитию напряженного поствакцинального иммунитета после прививок. Как результат приобретенного паразитарного иммунодефицита следует рассматривать отсутствие эффекта специфической терапии на фоне кишечных гельминтозов при туберкулезе и кожном лейшманиозе, поэтому эффективность специфической терапии у таких больных отмечалась только после дегельминтизации. Присутствие тканевых паразитов вызывает столь выраженную иммуносупрессию, что не происходит отторжения кожных аллотрансплантатов у мышей, инвазированных трихинеллами.
Изучение иммунного статуса у детей, больных энтеробиозом, показало значимое снижение а-интерферона в сыворотке крови. Подавление неспецифической резистентности организма в результате паразитирования остриц можно объяснить тем, что среди больных энтеробиозом было в 5,7 раза больше «истинно часто болеющих детей» по сравнению с детьми без энтеробиоза в тех же детских коллективах.
Снижение вирулентности возбудителя. Это означает уклонение от защитных реакций хозяина, которое приводит к развитию затяжных латентных форм инфекций. С точки зрения вероятности выживания возбудителя и паразитарной системы микроорганизм должен «варьировать вирулентность» таким образом, чтобы обеспечить в организме хозяина - макроорганизма высокую численность паразита, гарантирующую возможность его передачи от одного хозяина другому. Факторы патогенности паразита направлены не на поражение хозяина, а на взаимную адаптацию, совместную эволюцию и сохранение паразита.
Способность паразитов противостоять иммунной атаке со стороны хозяина. Внутриклеточная локализация некоторых простейших (малярийного плазмодия, лейшманий, изоспор и др.), инцистирование, инкапсуляция паразитов обеспечивают защиту от антител хозяина. Например, непроницаемая для антител оболочка тканевых цист токсоплазм способствует выживанию паразита в иммунном организме в течение многих лет и тем самым повышает вероятность заражения токсоплазмозом как окончательного, так и новых особей промежуточных хозяев. Инкапсуляция личинок трихинелл в мышцах также защищает их от иммунного воздействия со стороны хозяина. Половозрелые особи О. volvulus, локализованные в коже, индуцируют организм-хозяин к «окружению» их коллагеновыми узелками.
Известны многочисленные примеры простых физических способов защиты у паразитов: нематоды имеют толстую внеклеточную кутикулу, которая защищает их от токсичных метаболитов организма-хозяина; тегумент шистосомул утолщается по мере их превращения в половозрелых особей, также обеспечивая защиту; «свободная» поверхностная оболочка многих нематод может «сползать» под влиянием иммунного ответа; ленточные черви предотвращают иммунные реакции, секретируя ингибитор эластазы, который препятствует привлечению к ним нейтрофилов. Многие гельминты обладают способностью предохранять себя от высокоактивных метаболитов
кислорода, образуемых в клетках иммунной системы. У некоторых нематод и трематод выработался механизм повреждения антител путем секреции протеаз, расщепляющих иммуноглобулины.
Простейшие, паразитирующие внутри макрофагов, различными способами избегают уничтожения от лизосомных ферментов макрофагов.
Представленные примеры свидетельствуют о чрезвычайной сложности взаимодействия в системе паразит-хозяин. Они призваны продемонстрировать физиологическую неоднозначность такого взаимодействия. Теоретическая возможность направленного использования некоторых свойств паразитов на благо человека позволяет в совершенно ином свете представить перспективы взаимоотношений в системе паразит-хозяин.
Жизненные циклы паразитов
Разнообразные жизненные циклы паразитов можно разделить на две группы: прямые (простые) и непрямые (сложные). Жизненные циклы первой группы протекают без смены хозяев. Кроме эктопаразитов, прямые (простые) жизненные циклы характерны для простейших, обитающих в полостях кишечника (дизентерийная амеба, лямблия, трихомонада, балантидий и др.), и для геогельминтов, распространяющихся через почву (аскарида, власоглав, острица, и др.).
Гораздо большее количество паразитов имеют сложные (непрямые) жизненные циклы, которые включают одного или несколькихпромежуточных (дополнительных) хозяев. К таким хозяевам относятся различные виды позвоночных и беспозвоночных животных, в организме которых паразит (возбудитель) развивается, претерпевает различные изменения и/или размножается бесполым путем. Таким образом, промежуточный хозяин будет являться источником инвазии для следующего хозяина только тогда, когда произойдут необходимые биологические изменения паразита.
Любой непрямой (сложный) жизненный цикл характеризуется наличиемосновного (окончательного, дефинитивного) хозяина. Им считают тот организм, в котором взрослый паразит завершает свой жизненный цикл, достигает половой зрелости и размножается половым путем.
Если один из пары хозяев, участвующих в непрямом цикле, имеет меньшие размеры и обладает более активной подвижностью, то его обозначают термином «переносчик» («вектор») инвазии (инфекции). Данный термин применяют в основном для кровососущих членистоногих и не используют для обозначения животных, ведущих малоподвижный образ жизни и активно не нападающих (например, моллюски). Большое число поражающих человека простейших и гельминтов с непрямым жизненным циклом, а также обширная группа вирусов и бактерий часто распространяются кровососущими членистоногими. В этом случае заболевания называют трансмиссивными(например, малярия, лейшманиозы, вухерериоз, онхоцеркоз, таежный энцефалит, сыпной тиф и др.). В организме таких специфических (истинных) переносчиковпаразит (возбудитель), как правило, претерпевает некоторые изменения и/или размножается. Иногда в жизненный цикл вовлекаются такие виды животных, в организме которых паразит не изменяется, не растет, не размножается. Их не следует считать промежуточными хозяевами или истинными (специфическими) переносчиками. Когда такую роль играют членистоногие, их называют механическими переносчиками. Типичным примером может служить пассивный перенос цист простейших, яиц гельминтов и бактерий из фекалий на пищевые продукты мухами, тараканами и другими членистоногими.
Когда паразит (возбудитель) долгое время находится в организме беспозвоночного или позвоночного животного, при этом может размножаться, но не наносит существенного вреда хозяину, последнего называют резервуарным хозяином (резервуаром). Таким образом, переносчики иногда тоже могут являться промежуточными хозяевами или резервуарами. Паразитарные и инфекционные болезни, возбудители которых сохраняются в природе животными-резервуарами, относящимися к позвоночным, называют зоонозными (зоонозами), например японский энцефалит, туляремию. В большинстве случаев, если человек заражается зоонозными болезнями, он становится неспецифическим (случайным) хозяином. В этих условиях нередко паразит не может завершить свое развитие в организме человека, что приводит к необычным клиническим проявлениям и затрудняет диагностику болезни. Если паразит (возбудитель) сохраняется только в организме человека, вызываемые им заболевания называются антропонозными (антропонозами), например малярия. Если паразит (возбудитель) может циркулировать попеременно и в организме человека, и в организме позвоночного животного, заболевание следует считать антропозоонозным (антропозоонозом), например болезнь Шагаса (американский трипаносомоз).
Характерной особенностью паразитизма является специфичность паразита, т. е. соответствие определенного вида паразита определенному хозяину. Степень специфичности паразитов может быть различна: от строгой для определенного подвида до форм, встречающихся у десятков различных видов хозяев. Примерами специфических паразитов человека являются малярийные плазмодии, острица детская и др. Источником инвазии этими паразитами всегда является человек. Такие специфические паразиты человека вызывают заболевания, называемые антропонозными.
Ряд других паразитов, встречающихся у человека, могут поражать также и человекообразных обезьян. Таковы, например, вши, вухерерия Банкрофта и др. Источником инвазии ими в абсолютном большинстве случае также является человек.
Многие паразиты обладают меньшей специфичностью, чаще встречаясь у домашних и диких животных, но могут поражать и человека. К таким паразитам относятся печеночный сосальщик, широкий лентец, вольфартова муха и многие другие. Источником заражения человека в этом случае являются обычно животные. Заболевания, вызываемые этими паразитами, называют зоонозными.
Деление инфекционных и паразитарных заболеваний на антропо- и зоонозные имеет огромное эпидемиологическое значение в связи с разными подходами к их профилактике. Для профилактики антропонозных болезней в первую очередь необходимо выявление и лечение больных. Полное излечение всех больных с этими заболеваниями должно привести к полному исчезновению этих паразитов как биологических видов. В то же время профилактика зоонозных заболеваний значительно сложнее. Для ее успешного проведения необходимы мероприятия не только по оздоровлению человека, но и других хозяев, что значительно труднее, особенно в отношении диких животных.
У одного и того же вида паразитов специфичность может быть выражена в разной степени в разных стадиях жизненного цикла. Изменение специфичности паразитов к хозяевам на протяжении жизненного цикла обеспечивает им широкую экологическую пластичность, позволяющую выживать в меняющихся условиях, и открывает дальнейшие эволюционные перспективы.
Учет этой особенности паразитов необходим для индвидуальной профилактики заражения соответствующими заболеваниями. Действительно, для предотвращения заражения лейшманиозами, трипаносомозами или малярией оказывается достаточным предохранение от укусов определенным видом кровососущих насекомых, в то время как для индивидуальной профилактики, например, токсоплазмоза необходим сложный комплекс мероприятий.