第六节 血吸虫(裂体吸虫)
裂体吸虫(schistosome)隶属于吸虫纲、复殖目、裂体科、裂体属。成虫寄生于哺乳动物(包括人)的静脉血管内,亦称血吸虫或住血吸虫。
寄生人体的血吸虫主要有6种,即日本血吸虫(Schistosoma japonicum Katsurada,1904),埃及血吸虫(S. haematobium Bilharz,1852),曼氏血吸虫(S. mansoni Sambon,1907),间插血吸虫(S. intercalatum Fisher,1934), 湄公血吸虫(S. mekongi Voge et al, 1978)和马来血吸虫 (S. malayensis Greer et al,1988)。其中以日本血吸虫、埃及血吸虫和曼氏血吸虫引起的血吸虫病流行范围最广,危害最大。
血吸虫病(schistosomiasis)主要分布于亚洲、非洲和拉丁美洲,在我国流行的是日本血吸虫病。湖南长沙马王堆的西汉女尸和湖北江陵的西汉男尸(B.C 163年)体内发现典型的日本血吸虫卵,由此证实,远在2160多年前我国已有血吸虫病流行。
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【形态】
1.日本血吸虫的形态
(1) 成虫:雌雄异体,虫体呈圆柱形,外观似线虫。口、腹吸盘位于虫体前端。雄虫长10~20mm,宽0.5~0.55mm,乳白色,背腹扁平,自腹吸盘以下虫体两侧向腹面卷曲,故虫体外观呈圆柱形,卷曲形成的沟槽称抱雌沟(gynecophoral canal)。雌虫圆柱形,前细后粗。虫体长12~28mm,宽0.1~0.3mm。腹吸盘不及雄虫的明显,因肠管内含较多的红细胞消化后残留的物质,故虫体呈灰褐色。雌虫常居留于抱雌沟内,与雄虫呈合抱状态。
消化系统 有口、食道、肠管。肠在腹吸盘后缘水平处分为左右两支,延伸至虫体中部之后汇合成单一的盲管。
生殖系统 雄虫由睾丸、输出管、输精管和贮精囊、生殖孔组成。睾丸多为7个,呈串珠状排列,每个睾丸发出一输出管,汇于输精管,向前通于贮精囊,生殖孔开口于腹吸盘后方。雌虫生殖系统包括位于虫体中部、呈长椭圆形的卵巢一个,由卵巢下部发出一输卵管,绕过卵巢向前,与来自虫体后部的卵黄管在卵巢前汇合成卵模,卵模为虫卵的成型器官,外被梅氏腺并与子宫相接。子宫开口于腹吸盘下方的生殖孔。
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排泄系统和神经系统参见吸虫概论部分。
(2)虫卵:成熟虫卵大小平均为89 × 67μm,淡黄色,椭圆形,卵壳厚薄均匀,无小盖,卵壳一侧有一逗点状小棘,表面常附有许多宿主组织残留物。卵壳内侧有一薄层的胚膜,内含一成熟的毛蚴,毛蚴和卵壳间常可见到大小不等的圆形或椭圆形的油滴状毛蚴分泌物。超微电镜下可见卵壳有微孔与外界相通。
(3)毛蚴:从卵内孵出的毛蚴游动时呈长椭圆形,静止或固定后呈梨形,平均大小为99 × 35μm。周身被有纤毛,为其运动器官。前端有一锥形的顶突(亦称钻孔腺),体内前部中央有一袋状的顶腺,开口于顶突,顶腺两侧稍后各有一个长梨形的侧腺,开口于顶腺开口的两旁。毛蚴的腺体分泌物中含有中性粘多糖、蛋白质和酶等物质,是可溶性虫卵抗原(soluble eggs antigen, SEA),在毛蚴未孵出前,此等物质可经卵壳的微管道释出。
(4) 尾蚴:血吸虫的尾蚴属叉尾型,长约280~360μm,分体部和尾部,尾部又分尾干和尾叉。尾蚴外被一层多糖膜,称糖萼(glycocalyx)。体部前端为头器,内有一单细胞头腺。口孔位于虫体前端正腹面,腹吸盘位于体部后1/3处,由发达的肌肉组成,具有较强的吸附能力。腹吸盘周围有5对左右对称排列的单细胞腺体,称钻腺。位于腹吸盘前的2对称前钻腺,内含钙、碱性蛋白和多种酶类,具有粗大的嗜酸性分泌颗粒;腹吸盘后的3对称后钻腺,内含丰富的糖蛋白和酶,具较细的嗜碱性分泌颗粒。前、后钻腺分别由5对腺管向体前端分左右2束开口于头器顶端。
(5) 童虫:尾蚴钻入宿主皮肤时脱去尾部,进入血流,在体内移行直至到达寄生部位,在发育为成虫之前均被称为童虫(schistosomulum)。
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2. 其它种人体血吸虫成虫的形态 6种人体血吸虫成虫、虫卵的形态区别见表13-2。
表13-2 6种人体血吸虫成虫和虫卵形态的比较
| 日本血吸虫 | 曼氏血吸虫 | 埃及血吸虫 | 间插血吸虫 | 湄公血吸虫 | 马来血吸虫 | |
大 小 (mm) | (♂) | 10~20′0.5~0.55 | 6~14′0.8~1.1 | 10~15′0.75~1.0 | 11~14′0.3~0.5 | 15~17.8′0.2~0.41 | 4.3~9.2′0.24~0.43 |
(♀) | 12~28′0.3 | 7~17′0.25 | 20~26′0.25 | 11~26′0.25 | 6.48~11.3′0.28 | 6.5~11.3′0.21 | |
表 皮 | (♂) | 无结节, 有细尖体棘 | 结节明显,上有束状细毛 | 结节细小 | 有结节和细体棘 | 有细体棘 | 无结节, 有细体棘 |
(♀) | 小体棘 | 小结节 | 末端有小结节 | 光滑 | 小体棘 | 小体棘 | |
肠 支 | 体后半部汇合,盲管短 | 体前半部合,盲管长 | 体中部后汇合,盲管短 | 体后半部汇合,盲管短 | 体后半部汇合, 盲管短 | 体中部后汇合, 盲管短 | |
睾丸(个) | 6~8 | 2~14 | 4~5 | 4~6 | 3~6 | 6~8 | |
卵巢位置 | 体中部 | 体中线之前 | 体中线之后 | 体中线之后 | 体中部 | 体中线 | |
虫 卵
| 卵圆形或圆 形,侧棘短小 | 长卵圆形,侧棘长大 | 纺锤形,一端有小棘 | 纺锤形,端棘长、细尖 | 卵圆形,侧棘短小 | 卵圆形, 侧棘短小 |
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【生活史】 血吸虫的生活史包括卵、毛蚴、母胞蚴、子胞蚴、尾蚴、童虫和成虫等阶段。6种人体血吸虫的生活史大致相同,终宿主为人或其它多种哺乳动物,中间宿主为淡水螺类。现以日本血吸虫为例,阐明血吸虫的生活史。
成虫寄生于人和多种哺乳动物的门脉—肠系膜静脉系统,雌虫产卵于肠粘膜下层静脉末梢内。一部分虫卵循门静脉系统流至肝门静脉并沉积在肝组织内,另一部分虫卵经肠壁进入肠腔,由于成熟卵内毛蚴的分泌物可透过卵壳,引起虫卵周围组织和血管壁发炎坏死,在血流的压力、肠蠕动和腹内压增加的情况下,虫卵可随破溃的组织落入肠腔,并随宿主粪便排出体外。不能排出的卵,沉积在肝、肠等局部组织中逐渐死亡、钙化。由于卵成串排出,故在宿主肝、肠血管内往往呈念珠状沉积。沉着于组织内的卵,约经11天发育成熟,内含毛蚴。成熟虫卵在10~11天后死亡,故虫卵在组织内的寿命为21~22天。雌虫产出的卵大部分沉积于肠、肝等组织内。据报道,感染日本血吸虫大陆株的小鼠,22.5% 的虫卵沉积在肝脏, 69.1% 的虫卵沉积在肠壁,0.7%在其他组织,仅7.7%的虫卵自粪便排出。
成熟的虫卵在血液、肠内容物或尿中不能孵化,随粪便排出体外的虫卵必需入水,待粪便被稀释到一定混浊度以下始能孵化。毛蚴的孵出与渗透压、温度和光照等条件有关,其中水的渗透压被认为是孵化的主要条件。在清水中(渗透压接近12mOsM)毛蚴的孵化率为100%,盐浓度达1.2%时孵化完全被抑制。温度和光照对孵化过程起促进作用。日本血吸虫毛蚴在温度低于10 oC或高于37oC时,孵化被抑制,黑暗也可抑制日本血吸虫毛蚴的孵化。孵化的最适pH为7.5~7.8,自来水中余氯含量大于0.3ppm时也可影响毛蚴的孵化。
毛蚴孵出后,利用其体表的纤毛在水中作直线游动,遇障碍便转折再作直线游动。不同种的血吸虫毛蚴的向性不尽相同,日本血吸虫毛蚴具有向光性和向上性,因此多分布于水体的表层。毛蚴孵出后在水中一般能存活15~94小时,孵出的时间愈久,感染钉螺的能力愈低;温度愈高,毛蚴活动愈剧烈,死亡也愈快。37 oC时,毛蚴在20分钟内活动已大为减少,至2小时,毛蚴几乎不再活动而死亡。当毛蚴在其中间宿主钉螺周围游动时,螺类的分泌排泄物中的化学物质“毛蚴松”可吸引毛蚴在其头足部进行探索性游动,并利用其头腺分泌物的溶组织作用及纤毛的摆动和虫体的伸缩而钻入钉螺体内。再经过母胞蚴、子胞蚴的无性繁殖阶段发育成尾蚴。一个毛蚴钻入螺体后通过无性繁殖可产生成千上万条尾蚴。
尾蚴从螺体内逸出的首要条件是水,钉螺在即使只有点滴露水的草地或潮湿的泥土地上也能逸出尾蚴。水温、光照和pH值也影响尾蚴的逸出。尾蚴逸出的最适温度为20~25 oC,1~3 oC无尾蚴逸出,5 oC仅有少量尾蚴逸出。全黑暗时无尾蚴逸出,随着光照度的增加,尾蚴逸出数也增多。在自然界,日本血吸虫尾蚴逸出的高峰时间为上午8~12时。
尾蚴逸出后可自主游动,日本血吸虫尾蚴多集中于水面,而曼氏血吸虫尾蚴则混悬于水体中。尾蚴从螺体逸出后在水中的生存时间及其感染力随环境温度、水的性质和尾蚴逸出后时间长短而异。环境温度愈高,寿命愈短;逸出的时间愈长,其侵袭力愈差。尾蚴在水中游动时若与宿主皮肤接触,即利用其吸盘粘附于皮肤表面,然后借助腺体分泌物的酶促作用,体部的强烈伸缩活动和尾部的摆动而钻穿宿主皮肤。尾蚴钻皮过程非常迅速,在20~25 oC,日本血吸虫尾蚴10秒钟即可侵入小鼠和家兔皮肤。
尾蚴钻入皮肤时,尾部和体表的糖萼脱落,但近来对曼氏血吸虫的研究发现,大部分尾蚴钻入宿主皮肤时尾部并未脱落。钻入宿主体内的虫体在宿主皮下组织作短暂停留后,进入血管或淋巴管,随血流经右心到肺,再由左心进入大循环,到达肠系膜动脉的童虫可穿过毛细血管进入肝门静脉。童虫在肝门静脉发育到性器官初步分化后,即雌、雄合抱,再移行到肠系膜静脉及直肠静脉寄居、交配、产卵。从尾蚴钻入皮肤到虫体发育成熟并产卵,日本血吸虫约需24天,曼氏血吸虫需30~35天,埃及血吸虫需60~63天。
不同种的血吸虫在人体内的寿命不一,日本血吸虫的平均寿命为4.5年, 曼氏血吸虫为3.5年, 埃及血吸虫为3.8年。过去曾有报道血吸虫病患者离开流行区到非流行区定居后,发现血吸虫卵的最长年限埃及血吸虫为27年, 曼氏血吸虫为32.5年, 日本血吸虫为46年, 但所报告的病例多数是在肠活组织检查中发现虫卵,且无孵化阳性的报告, 故血吸虫在人体内的寿命尚不明确。
6种人体血吸虫生活史的区别见表13-3。
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表13-3 6种人体血吸虫生活史的区别
| 日本血吸虫 | 曼氏血吸虫 | 埃及血吸虫 | 间插血吸虫 | 湄公血吸虫 | 马来血吸虫 |
成虫寄生部 位 | 肠系膜下静脉,门脉系 统 | 肠系膜小静脉,痔静脉丛,偶可寄 生在肠系膜 上静脉、膀 胱静脉丛及 肝内门脉 | 膀胱静脉丛,骨盆静脉丛,直肠小静脉,偶可寄生在肠系膜门静脉系统 | 肠系膜静脉,门脉系统 | 肠系膜上静脉,门脉系统 | 肠系膜静脉,门脉系统 |
虫卵在人体 的分布 | 肠壁,肝 | 肠壁,肝 | 膀胱及生殖器官 | 肠壁,肝 | 肠壁,肝 | 肝,肠壁 |
虫卵排出途径 | 粪 | 粪,偶尔尿 | 尿,偶尔粪 | 粪 | 粪 | 粪 |
保虫宿主
| 牛、猪、 犬、羊、猫 | 猴、狒狒、啮齿类等7 | 猴、狒狒、猩猩、猪、 | 羊、灵长类、啮齿类 | 牛、猪、羊、犬、田鼠 | 啮齿类 |
中间宿主 | 医学全.在线www.lindalemus.com湖北钉螺 | 双脐螺 | 水泡螺 | 水泡螺 | 开放拟钉螺 | 小罗伯特螺 |
地理分布 | 中国、菲 律宾、印尼、 日本 | 非洲、拉丁美洲、亚洲 | 亚洲、非洲、葡萄牙 | 喀麦隆、加蓬、乍得、扎伊尔 | 柬埔寨、老挝、泰国 | 马来西亚 |
【摄食、消化和营养】 血吸虫生长、发育所需要的营养来源于宿主。体壁和肠道是血吸虫吸收营养的两个界面。 每个界面对所吸收的物质具有选择性,体壁主要摄取单糖和若干种氨基酸,如半胱氨酸和脯氨酸。血吸虫通过口部不断地吞食宿主的红细胞,在肠道中的蛋白分解酶的作用下,红细胞被降解为血红蛋白,其中的珠蛋白进一步被降解成多肽和游离氨基酸,供虫体利用。由红细胞中核苷酸而来的核苷,被虫体肠道上皮细胞所吸收。血吸虫肠道内的棕黑色物质是红细胞消化后的残存物。新近的研究证实,血吸虫具有能进一步降解血红素的血红素加氧酶和胆绿素还原酶。
【致病】 在血吸虫感染过程中,尾蚴、童虫、成虫和虫卵均可对宿主造成损害,损害的主要原因是血吸虫不同虫期释放的抗原均能诱发宿主的免疫应答,这些特异性免疫应答的后果便是一系列免疫病理变化的出现。 因此,目前人们已普遍认为血吸虫病是一种免疫性疾病。
1. 尾蚴所致的损害 尾蚴钻入宿主皮肤后可引起尾蚴性皮炎,表现为尾蚴入侵部位出现瘙痒的小丘疹。初次接触尾蚴的人这种皮疹反应不明显,重复接触尾蚴后反应逐渐加重,严重者可伴有全身水肿及多形红斑。病理变化为局部毛细血管扩张充血,伴有出血、水肿和中性粒细胞及单核细胞浸润。尾蚴性皮炎发生机制中既有速发型(I型)超敏反应,也有迟发型(IV型)超敏反应。
2. 童虫所致的损害 童虫在宿主体内移行时,所经过的器官可因机械性损伤而出现一过性的血管炎,毛细血管栓塞、破裂、局部细胞浸润和点状出血。在童虫发育为成虫前,患者可有潮热、背痛、咳嗽、食欲减退甚至腹泻、白细胞特别是嗜酸性粒细胞增多等症状,这可能与童虫机械性损害和其代谢产物引起的超敏反应有关。
3. 成虫所致的损害 成虫寄生于血管内,利用口、腹吸盘的交替吸附血管壁而作短距离移动,因而可引起静脉内膜炎。成虫的代谢产物,分泌、排泄物和更新脱落的表膜,在宿主体内可形成免疫复合物,引起免疫复合物型(III型)超敏反应。
4. 虫卵所致的损害 在组织中沉积的虫卵发育成熟后,卵内毛蚴释放的可溶性虫卵抗原经卵壳上的微孔渗到宿主组织中,通过巨噬细胞呈递给辅助性T细胞(Th),致敏的Th 细胞再次受到同种抗原刺激后产生各种淋巴因子,引起淋巴细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞及浆细胞趋向、集聚于虫卵周围,形成虫卵肉芽肿(Ⅳ型超敏反应)。虫卵肉芽肿的形成有利于隔中国卫生人才网离虫卵所分泌的可溶性抗原中的肝毒抗原对邻近肝细胞的损害,避免局部或全身免疫性疾病的发生或加剧,与此同时,沉积在宿主肝、肠组织中的虫卵引起的肉芽肿又可不断破坏肝、肠的组织结构,引起慢性血吸虫病,因此虫卵是血吸虫病的主要致病因子。
日本血吸虫产卵量大,在宿主组织内多成簇聚集,肉芽肿的急性期易液化而出现嗜酸性脓肿,虫卵周围出现许多浆细胞伴以抗原—抗体复合物沉着,称何博礼现象(Hoeppli phenomenon)。当卵内毛蚴死亡后,逐渐停止释放抗原,肉芽肿直径开始缩小,虫卵逐渐消失,代之以纤维化。在肝脏,虫卵肉芽肿位于门脉分支的终端,重度感染时门脉周围出现广泛的纤维化,阻塞窦前静脉,导致门脉高压,引起肝、脾肿大,腹壁、食道及胃底静脉曲张,上消化道出血及腹水等症状,此为肝脾型血吸虫病。有人认为肝脾型血吸虫病的发生与人类白细胞抗原(HLA)的不同表型有关,晚期血吸虫病患者与HLA-A1 有显著关联,而与HLA-B5 相关不显著 ,晚期血吸虫病肝硬化、巨脾腹水型者的HLA-A1 和HLA-B13出现频率显著增高 。
【临床表现】
1.急性血吸虫病 常见于初次感染者,慢性病人再次大量感染尾蚴后亦可发生。潜伏期长短不一,大多数病例于感染后5~8周出现症状,此时正是成虫大量产卵,卵内毛蚴向宿主血循环释放大量抗原的时候。毛蚴释放的抗原引起特异性抗体水平急剧升高,在抗原过剩的情况下,形成抗原抗体复合物,引起血清病样综合症。少数病例潜伏期短于25天,最短者为14天,此时的临床症状可能是由童虫的代谢产物引起。
临床上表现为畏寒、发烧、多汗、淋巴结及肝肿大、常伴有肝区压痛、肝肿大左叶较右叶明显,质地较软、表面光滑;脾肿大常见于重症感染;食欲减退,恶心、呕吐、腹痛、腹泻、粘液血便或脓血便等;呼吸系统症状多表现为干咳,偶可痰中带血丝,有气促、胸痛,X线检查可见点状、云雾状或雪花状浸润性阴影,多在发病后月余出现,一般持续2~3个月消失。重症患者可有神志迟钝、黄疸、腹水、高度贫血、消瘦等症状。患者除有皮疹外,还可能出现荨麻疹、神经血管性水肿、出血性紫癜、支气管哮喘等过敏反应。
2. 慢性血吸虫病 急性期症状消失而未经病原治疗者,或经反复轻度感染而获得免疫力的患者常出现隐匿型间质性肝炎或慢性血吸虫性结肠炎,临床上可分为无症状(隐匿型)和有症状两类。隐匿型患者一般无症状,少数可有轻度的肝或脾肿大,但肝功能正常。有症状的患者主要表现为慢性腹泻或慢性痢疾,症状呈间歇性出现。肝肿大较为常见,表面光滑,质稍硬,无压痛。肝功能试验除丙种球蛋白可增高外,其余在正常范围。脾多数呈轻度肿大。
3. 晚期血吸虫病 晚期血吸虫病是指出现肝纤维化门脉高压综合症,严重生长发育障碍或结肠显著肉芽肿性增殖的血吸虫病患者。由于反复或大量感染,虫卵肉芽肿严重损害肝脏,出现干线型肝纤维化,临床上出现肝脾肿大、门脉高压和其它综合症。根据主要临床表现,我国将晚期血吸虫病分为巨脾型、腹水型、结肠增殖型和侏儒型。巨脾型指脾肿大超过脐平线或横径超过腹中线。脾肿大达II级,但伴有脾功能亢进、门脉高压或上消化道出血者亦属此型。腹水型是晚期血吸虫病门脉高压与肝机能代偿失调的结果,常在呕血、感染、过度劳累后诱发。高度腹水者可出现食后上腹部胀满不适、呼吸困难、脐疝、股疝、下肢水肿、胸水和腹壁静脉曲张。此型容易出现黄疸。结肠增殖型是一种以结肠病变为突出表现的临床类型。表现为腹痛、腹泻、便秘或便秘与腹泻交替出现。严重者可出现不完全性肠梗阻。本型可能并发结肠癌。侏儒型系患者在儿童时期反复感染血吸虫,引致慢性或晚期血吸虫病,影响内分泌功能,其中以脑下垂体前叶和性腺功能不全最为明显。患者表现为身材矮小、面容苍老、无第二性征等临床征象。此型患者现已罕见。
晚期血吸虫病的主要合并症有上消化道出血和肝性昏迷。50%以上的晚期病人死于上消化道出血,出血部位多位于食管下段或胃底静脉。肝性昏迷占晚期病人总数的1.6%~5.4%,以腹水型为最多。晚期病人若并发肝性昏迷,死亡率达70%以上。
在我国,血吸虫病患者并发乙型肝炎的比率较高。有人对298例晚期血吸虫病患者进行肝细胞活检,发现62.4%的病例HBsAg阳性,这可能与晚期病人的免疫功能明显下降,因而感染乙型肝炎的机会较多有关。当血吸虫病合并乙型肝炎时,常可促进和加重肝硬化的发生与发展。
4.异位血吸虫病 重度感染时,童虫也可能在门脉系统以外寄生并发育为成虫,此为异位寄生。异位寄生的成虫产出的虫卵沉积于门脉系统以外的器官或组织,也可引起虫卵肉芽肿反应,由此造成的损害称异位损害(ectopic lesion)或异位血吸虫病。当肝纤维化引起的门—腔静脉吻合支扩大时,肠系膜静脉内的虫卵也可能被血流带到肺、脑或其他组织,造成异位损害。人体常见的异位损害部位在肺和脑,其次为皮肤、甲状腺、心包、肾、肾上腺皮质、腰肌、疝囊、两性生殖器及脊髓等组织或器官。
【血吸虫感染的免疫】
1.抗原 血吸虫是一种多细胞生物,且生活史复杂,不同的发育阶段处于不同的环境条件下,因此其生理、生化和相应的结构也随虫期的变化而不停地调整,不同虫期的新陈代谢产物也都随之变化,其中有些代谢产物在不同虫期中普遍存在,但有些代谢产物具有种、株甚至虫期的特异性。这些特点决定了不同种的血吸虫既具有共同抗原又具有各自特异性抗原。特异性抗原在血吸虫病的免疫诊断、免疫病理或诱导宿主的保护性免疫方面均具有重要作用。
血吸虫虫体的表面抗原和排泄分泌抗原可直接接触或致敏宿主的免疫细胞, 因此虫体的表面抗原常是免疫效应攻击的靶抗原,而排泄分泌抗原常具有酶的性质,进入血流成为循环抗原。循环抗原可诱发宿主的保护性免疫,或形成抗原抗体复合物,引起免疫病理变化,或成为免疫诊断中检测的对象。血吸虫除表面抗原外,内部结构中的某些成分,如副肌球蛋白也可诱发宿主的保护性免疫。
2.免疫应答 血吸虫在人体寄生的虫期包括童虫、成虫和虫卵,各虫期的抗原物质均可使宿主免疫系统致敏和引起免疫应答。宿主的免疫应答是指其免疫活性细胞,即T细胞和B细胞受到血吸虫抗原刺激后分化、增殖并释放淋巴因子或(及)分泌抗体的过程。免疫应答的结果诱发病理反应或保护性免疫。
3.获得性免疫 人类对人体血吸虫均无先天性免疫。宿主感染血吸虫后对再感染可产生不同程度的抵抗力,即获得性免疫。这种抵抗力主要表现为对再次入侵的童虫具有一定的杀伤作用,而对原发感染的成虫不起杀伤作用,这种原发感染继续存在,而对再感染具有一定免疫力的现象称为伴随免疫(concomitant immunity)。
在中国的现场研究证实,反复感染是日本血吸虫病流行区人群获得保护性免疫力的前提和基础,但日本血吸虫感染所诱导的抗力持续时间短,发展慢,更需要频繁的重复刺激。血吸虫感染的获得性免疫具有年龄依赖性,即再感染率和再感染强度随年龄增大而降低。
4.获得性免疫的杀虫机制 人类对血吸虫的免疫效应机制与大鼠的类似,即为抗体依赖细胞介导的细胞毒性反应(ADCC),所涉及的抗体有IgG和IgE,效应细胞包括嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和肥大细胞,主要作用于幼龄童虫。因此,再感染时童虫被清除的部位主要在皮肤和肺。
5.血吸虫的免疫逃避 血吸虫能在宿主体内长期生存,表明血吸虫具有逃避宿主免疫攻击的能力,此种能力是血吸虫与宿主长期共进化过程中形成的。血吸虫逃避宿主免疫攻击的机制尚不十分清楚,现有的研究结果提示起作用的可能有数种机制。
(1) 封闭抗体假说: 童虫表面的糖蛋白抗原与虫卵的大分子多糖抗原有
共同的碳水化合物表位,因此宿主产生的针对虫卵多糖抗原的抗体可与再感染时入侵体内的童虫表面抗原发生交叉反应,并阻碍抗童虫抗体与童虫的结合,使之不能发挥免疫效应作用。
(2) “抗原伪装” 和“抗原模拟”假说: 寄生在宿主体内的血吸虫,其体表可被多种宿主成份包被,如宿主的血型抗原(A、B、H),补体激活旁路途径的调节因子H(alterative pathway regulator factor H,fH)和组织相容性抗原。此外,据认为血吸虫具有与特定的寄生宿主相对应的基因,当血吸虫寄生于宿主体内时,在宿主某些因素的刺激下,这些基因能合成宿主样抗原并在虫体表面表达。这种抗原伪装或抗原模拟使得宿主的免疫系统难以识别“异己”,并阻碍抗体与虫体的结合,从而逃避宿主的免疫攻击。随着寄生虫基因组学研究的进展,现已证实血吸虫与其哺乳动物宿主具有高度同源的基因序列,从而进一步证明血吸虫能合成宿主样抗原。
(3)“表面受体”假说:该假说认为童虫逃避宿主免疫攻击与童虫表面受体的存在有关。实验证明,尾蚴钻皮后的早期童虫体表具有IgG的Fc受体,IgG 能与这些受体发生特异性的结合。同时,童虫体表含有多种蛋白酶和肽酶,这些酶不仅能分解结合于虫体表面的特异性抗体,使ADCC不能发生,而且抗体分解过程中产生的三肽(Thr-Lys-Pro )可抑制巨噬细胞的激活,从而影响巨噬细胞对童虫的效应功能。
(4)表膜改变:血吸虫童虫和成虫表膜为脂质双层结构,其外层几无抗原性,在宿主体内发育过程中和遭受免疫攻击时表膜能迅速脱落和更新,这种表膜发育的变化或表面抗原的表达缺失可使虫体逃避宿主的免疫攻击。此外,表膜能吸附宿主的糖蛋白配体(glycoprotein ligands)从而有利于逃避宿主免疫系统的识别。
【诊断】
1.病原学诊断 病原学诊断是确诊血吸虫病的依据,但对轻度感染者和晚期病人及经过有效防治的疫区感染人群,病原学检查常常会发生漏检。
(1)粪便直接涂片法:此法简单,但虫卵检出率低,仅适用于重感染病人和急性感染者。
(2)尼龙袋集卵法: 此法适用于大规模普查,但应防止因尼龙袋处理不当而造成的交叉污染。
(3)毛蚴孵化法:利用虫卵中的毛蚴在适宜条件下可破壳而出和毛蚴在水中运动具有一定的特点而设计。由于孵化法可采用全部粪便沉渣,因此发现虫卵的机会较直接涂片法大。
(4)定量透明法:利用甘油的透明作用使粪便涂片薄膜透明,以便发现虫卵的一类方法。常用的有加藤法、改良加藤法和集卵定量透明法。此类方法可作虫卵计数,因此可用于测定人群的感染度和考核防治效果。
(5)直肠镜活组织检查:对慢性特别是晚期血吸虫病患者,从粪便中查找虫卵相当困难,直肠镜活组织检查有助于发现沉积于肠粘膜内的虫卵。直肠镜活组织检查发现虫卵只能证明感染过血吸虫,至于体内是否有活虫,必须根据虫卵的死活进行判断。
2.免疫学诊断
(1) 检测抗体:常用的方法有环卵沉淀试验(circumoval precipitin test,
COPT),IHA,ELISA,免疫印迹技术(immunoblotting),IFT,胶乳凝集试验(latex agglutination test, LA)和快速试纸法(dipstick assay),其中COPT,IHA,ELISA和dipstick assay具有操作简单、出结果快和经济等优点,适合现场查病时使用。
由于血清抗体在病人治愈后仍能存在较长的时间,因此检测抗体的方法不能区分是现症感染还是既往感染。
(2) 循环抗原的检测:宿主体液中的循环抗原是由活虫产生的,感染一旦终止,宿主体液中的循环抗原也会很快消失,因此检测循环抗原无论在诊断上,还是在考核疗效方面都具有重要意义。由于循环抗原在体液中的含量通常很低,一般方法难以检出,但随着单克隆抗体技术的进步,血吸虫循环抗原检测技术也不断得到发展。目前检测循环抗原的技术基本上类同于检测抗体的酶联免疫吸附试验,只不过是用单克隆抗体代替抗原包被反应板。初步评估认为,对慢性轻度感染者,检测循环抗原方法的敏感性为60%~81%,治愈1年后90%患者的循环抗原转阴。
【疫苗】 作为控制和根除疾病的一种手段,人工免疫比化疗或预防传播的生态学措施具有更多的优点,随着免疫寄生虫学研究的进步,用疫苗预防寄生虫病已成为可能。血吸虫疫苗的研究已逾半个世纪,早期的研究系用血吸虫生活史各期(虫卵、童虫或成虫)的匀浆或浸出液作为疫苗免疫动物,以后发展到用异种(日本血吸虫台湾株尾蚴)活疫苗或经X线、60钴或化学诱变剂致弱的同种活尾蚴作为疫苗免疫动物,以期诱导宿主产生保护性免疫力。结果表明,除致弱的尾蚴或童虫接种动物后可获得70%~90%的保护性免疫力外,其它方法或途径诱导的保护性免疫均不甚理想或不甚稳定。
近年来,开始用基因工程技术研究编码候选疫苗的基因,并用 DNA重组技术在体外表达这些抗原作为血吸虫疫苗。目前国际上公认为有发展前途的疫苗候选抗原有6种、即血吸虫97kDa的副肌球蛋白(Paramyosin Sm97),谷胱苷肽S转移酶(GST),磷酸丙糖异构酶(TPI),照射疫苗5(IRV5),Sm37甘油磷酸脱氢酶(GAPDH)和Sm14脂肪酸结合蛋白。其中除GST进入临床实验阶段外,其他后选疫苗均处于实验室研究阶段。
血吸虫疫苗的研究离实际应用尚有一定的距离,需要进一步加强对血吸虫的生物学特性、血吸虫与宿主的相互关系、以及诸如非表面抗原、混合抗原、细胞免疫及佐剂等基础方面的研究。
【流行与防治】
1.地理分布和流行概况 日本血吸虫、曼氏血吸虫和埃及血吸虫是寄生人体的3种主要血吸虫,广泛分布于热带和亚热带的74个国家和地区,其中日本血吸虫病流行于亚洲的中国、菲律宾及印度尼西亚。本节主要叙述日本血吸虫病流行病学的有关问题。
日本血吸虫病曾在我国长江流域及以南的湖南、湖北、江西、安徽、江苏、云南、四川、浙江、广东、广西、上海、福建等13个省、市、自治区的370个县市流行,累计感染者达1160万人,钉螺面积为143亿m2 ,受威胁人口在1亿以上。经过40余年的努力,截止1999年,已有5省、市、自治区,236个县(市)达到消灭血吸虫病(传播阻断)标准,52个县(市)达到基本消灭血吸虫病(传播控制)标准。据2002年资料,我国现血吸虫病总人数约81万,取得了显著的成效,但急性感染病例仍时有发生。
2.流行环节
(1)传染源:日本血吸虫病属人畜共患寄生虫病,终宿主包括人和多种家畜及野生动物,其中,病人和病牛是最重要的传染源。 我国台湾省的日本血吸虫系一动物株,主要感染犬,尾蚴侵入人体后不能发育为成虫。
(2)传播途径:血吸虫的传播途径包括虫卵入水、毛蚴孵出、侵入钉螺、尾蚴从螺体逸出和侵入终宿主这一全过程。在传播途径的各个环节中,含有血吸虫卵的粪便污染水体、水体中存在钉螺和人群接触疫水是3个重要环节。
湖北钉螺(Oncomelania hupensis)属两栖淡水螺类,是日本血吸虫的唯一中间宿主。钉螺雌雄异体,螺壳小呈圆锥形,长10mm左右,宽约3~4mm,壳口呈卵圆形、外缘背侧有一粗的隆起称唇嵴,有6~8个右旋的螺层。平原地区的钉螺螺壳表面有纵肋,称肋壳钉螺,山丘地区钉螺表面光滑,称光壳钉螺。
钉螺在自然界生存的基本条件是适宜的温度、水、土壤和植物,食物包括腐败植物、藻类、苔藓等,寿命一般为1~2年。肋壳钉螺孳生于平原水网型地区和湖沼型地区的潮湿、有草、腐殖质多的泥岸,河道水线上下各约33cm内的岸上和水中。在水流缓慢、杂草丛生的小沟里钉螺密度较高,与有螺沟渠相通的稻田、水塘也有钉螺孳生。光壳钉螺孳生在山丘型地区的小溪、山涧、水田、河道及草滩等处。在流行区,钉螺的分布具有聚集性,其分布符合负二项分布。钉螺主要在春季产卵,螺卵分布在近水线的潮湿泥面上,并在水中或潮湿的泥面上孵化。在自然界,幼螺出现的高峰时间多在温暖多雨的4~6月份。
(3)易感者:所谓易感者是指对血吸虫有感受性的人或动物。不同种族和性别的人对日本血吸虫均易感,但在流行区,人群对血吸虫再感染的感染度随年龄的增加而降低。
3.流行因素 影响血吸虫病流行的因素包括自然因素和社会因素。自然因素主要是指与中间宿主钉螺孳生有关的地理、气温、雨量、水质、土壤、植被等。社会因素涉及社会制度、生活水平、文化素质、生产方式和生活习惯以及农田水利建设、人口流动等。在控制血吸虫病流行过程中,社会因素起主导作用。
4.流行区类型 根据流行病学特点和钉螺孳生地的地理环境,我国的血吸虫病流行区划分为3个类型,即水网型、湖沼型和山丘型。
(1)水网型:又称平原水网型,主要指长江与钱塘江之间的长江三角洲的广大平原地区。这类地区气候温和,雨量充沛,河道纵横如蛛网,钉螺随网状水系而分布。这类地区有螺面积占全国钉螺总面积的7.9%,人群主要因生产或生活接触疫水而感染。
(2)湖沼型:亦称江湖洲滩型,主要指于长江中、下游的湘、鄂、赣、皖、苏5省的沿江洲滩及与长江相通的大小湖泊沿岸。该地区水位有明显的季节性涨落,洲滩有“冬陆夏水”的特点。该地区有螺面积约占我国钉螺总面积的82.1%,为当前我国血吸虫病流行的主要地区。
(3)山丘型:该型的地理环境复杂,包括平坝、丘陵和高山,主要分布在四川、云南的大山区。钉螺一般沿山区水系分布,水系以山峰为界,因此钉螺的分布单元性强。山丘型流行区有螺面积约占我国钉螺总面积的10%,面积虽不很大,但由于地形复杂、交通不便和当地经济水平的限制,血吸虫病的防治难度较大。
【防治】
1.消灭传染源 人畜同步化疗是控制传染源的有效途径。吡喹酮是当前治疗血吸虫病的首选药物,具有安全有效,使用方便的特点。人群化疗措施分为全民化疗,选择性化疗和高危人群化疗三种。各地可根据当地的流行程度,因地制宜。
2.切断传播途径
(1)灭螺:灭螺是切断血吸虫病传播的关键,主要措施是结合农田水利建设和生态环境改造,改变钉螺孳生地的环境以及局部地区配合使用杀螺药。目前世界卫生组织推荐使用的化学灭螺药为氯硝柳胺。在短期内不易消灭钉螺的湖沼洲滩地区,采用建立“安全带”的方法,即在人畜常到的地带(称易感地带)反复灭螺,以达到预防和减少感染的目的。
(2)粪便管理:感染血吸虫的人和动物的粪便污染水体是血吸虫病传播的重要环节,因此,管好人、畜粪便在控制血吸虫病传播方面至关重要。由于人尿和尿素分解后产生的氨能杀灭虫卵,因此采用粪、尿混合贮存的方法杀灭粪便中的虫卵,有助于控制血吸虫病的传播。
(3)安全供水:结合农村卫生建设规划,因地制宜地建设安全供水设施,可避免水体污染和减少流行区居民直接接触疫水的机会。尾蚴不耐热,在60 oC的水中会立即死亡,因此家庭用水可采用加温的方法杀灭尾蚴。此外,漂白粉、碘酊及氯硝柳胺等对尾蚴也有杀灭作用。
3.保护易感者 人类感染血吸虫主要是人的行为所致。加强健康教育,引导人们改变自己的行为和生产、生活方式,对预防血吸虫感染具有十分重要的作用。对难以避免接触疫水者,可使用防护药、具,如穿长统胶靴、经氯硝柳胺浸渍过的防护衣或涂擦苯二甲酸二丁酯油膏等防护药物。由我国学者自行研制的青蒿素衍生物蒿甲醚和青蒿琥酯对童虫有很好的杀灭作用,对已接触过疫水者,在接触疫水后第7天至第10天服用青蒿琥酯,成人每次服300mg,儿童按 6mg/kg体重计算,以后每周服用1次,离开疫水后再加服1次,可达到早期治疗的目的。
血吸虫病的防治是一个复杂的过程,单一的防治措施很难奏效。世界卫生组织针对血吸虫病防治工作于1984年提出了人畜化疗结合健康教育,辅以局部或季节性灭螺的策略。目前我国防治血吸虫病的基本方针是“积极防治、综合措施、因时因地制宜”。积极防治是指积极治疗病人和开展各种预防措施,综合措施是指治疗病人、病畜、灭螺、防护、粪管、水管及宣传教育同时进行的措施,因时因地制宜是指在不同类型流行区,根据不同的流行因素,采取不同的防治策略,如在钉螺难以控制的湖沼地区和大山区,采取以化疗为主导和有重点的消灭钉螺,而不是强调以消灭钉螺为主的综合措施。
【附】 尾蚴性皮炎
裂体科下分10个属,其中只有裂体属的虫种能在人体寄生,其它属的虫种寄生于鸟类或哺乳动物,但有的虫种其尾蚴可钻入人体引起皮肤超敏反应。由禽类或兽类血吸虫尾蚴钻入人体皮肤引起的超敏反应称尾蚴性皮炎(cercarial dermatitis)。尾蚴性皮炎在不少国家都有流行或病例报道,我国的吉林、辽宁、江苏、上海、福建、广东、湖南、四川等省也有流行。人群主要在种植水稻、养鸭或捕鱼等活动中被感染。在我国的稻田区,尾蚴性皮炎又称稻田性皮炎,在国外,人多因游泳而感染,故称游泳者痒(swimmer’s itch)。
在我国引起尾蚴性皮炎的主要是寄生于鸭的多种毛毕吸虫(Trichobilharzia) 和寄生于牛的东毕吸虫(Orientobilharzia)。其中间宿主为椎实螺,分布于稻田、水沟和池塘,人因接触疫水而发生皮炎。
尾蚴性皮炎属I型和IV型超敏反应。 在尾蚴侵入皮肤后1小时至2天,入侵部位出现刺痒,继之出现点状红斑和丘疹,反复感染者丘疹数量多且可融合成风疹块,如搔破皮肤,可出现继发性感染。反应一般在3~4天达高峰,1周左右消散。
尾蚴性皮炎属自限性疾病,若无继发感染,一般几天后即可自愈。治疗主要是止痒,局部止痒可用1%~5%的樟脑酒精、鱼黄软膏或复方炉甘石洗剂,中药如五倍子、蛇床子等煎水洗浴也有止痒作用。症状严重的可用抗过敏药。
(李雍龙)