Protozoa eincella parasittar

Transkript

1 Protozoa eincella parasittar av Bjørn Gjerde Bjørn Gjerde 1

2 Generell protozoologi: Ulike klassifikasjonar av gruppa Protozoa i relasjon til andre levande organismar Doméne Rike (5) Rike (8) Doméne/rike (10) PROCARYOTAE Monera Archebacteria Archebacteria Eubacteria Eubacteria EUCARYOTAE Protista/Protoctista Underrike: Protozoa* Archezoa* Protozoa Archezoa Protozoa Alveolata Euglenozoa Chromista* Chromista Plantae Plantae* Plantae Fungi Fungi* Fungi Animalia Animalia* Animalia Bjørn Gjerde 2

3 Generell protozoologi: Morfologi Heile organismen omfattar éi celle, som ytst er avgrensa av 1-3 membranar (pellikula). Ulike livsfunksjonar blir utførte av ulike organellar: mitochondrium, endoplasmatisk reticulum, ribosom, Golgi-apparat, næringsvakuolar, næringsgranula. Kjernen er omgitt av ein membran (eukaryotiske). Dei fleste har éin kjerne; ciliatane har to kjernar (makro- og mikronukleus). Storleik: μm; dei fleste μm; dvs. mikroskopiske. Somme grupper kan danna makroskopisk synlege koloniar, t.d. vevscyster Bjørn Gjerde 3

4 Generell protozoologi: Rørsle og ernæring Rørsle ved hjelp av flagellar, ciliar, pseudopodar; eller ved bøying og gliding. Ernæring: Heterotrof; må ta opp karbohydrat frå miljøet. Opptak av næring ved fagocytose og pinocytose; blir danna næringsvakuolar. Også absorpsjon av små molekyl direkte over plasmalemma. Cytostom (cellemunn) hos ciliatane; mikropore hos visse sporozoar Bjørn Gjerde 4

5 Generell protozoologi: reproduksjon Reproduksjon: Ukjønna og kjønna. Alle arter/grupper har ukjønna reproduksjon; somme (Apicomplexa) har i tillegg kjønna reproduksjon. Berre den ukjønna reproduksjonen fører til auke i talet på individ (celler). Protozoane har ei enorm reproduksjonsevne. Dette medfører at også smitte med få organismar etter ei stund med oppformeiring kan gje ein kraftig klinisk og kanskje dødeleg infeksjon. Ukjønna reproduksjon (agamogoni) - todeling (morcella blir til to dotterceller) - mangedeling (morcella blir til fleire/mange dotterceller) - plasmotomi (den fleirkjerna morcella blir til to eller fleire dotterceller) - knoppskyting (morcella produserer/snører av dotterceller enkeltvis) Kjønna reproduksjon (gamogoni) - gametogami: samansmelting av to gametar til ein zygote - gamontogami: samansmelting av to celler, som ikkje er gametar m.a. konjugjasjon hos ciliatane Bjørn Gjerde 5

6 Generell protozoologi: Ulike typar ukjønna reproduksjon ved todeling og mangedeling Bjørn Gjerde 6

7 Generell protozoologi: Utvikling og overføring Stor variasjon i utviklinga (livssyklusen) til ulike parasittiske grupper av protozoar; frå eitt til ca. 15 ulike utviklingsstadium. Direkte eller indirekte syklus. Mange parasittiske arter i magetarmkanalen produserer miljøresistente stadium (cyster, oocyster, sporar), som blir skilde ut med feces og overfører smitte. Mange arter i blod og vevsvæsker blir overførte av blodsugande insekt eller flått Bjørn Gjerde 7

8 Protozoa aktuelle grupper Apicomplexa (Sporozoa) (sporozoar) Coccidia (koksidiar) Piroplasmia (piroplasmar) Sarcomastigophora Flagellatar Amøber Microspora (mikrosporidiar) Ciliophora (ciliatar) Myxozoa (myxozoar; også definert som fleircella organismar i dyreriket, Animalia) Bjørn Gjerde 8

9 Protozoa: Apicomplexa Organismane er gjerne bananforma; blir kalla zoitar. Spesielle namn på zoitane i ulike fasar av livssyklusen: sporozoitar, merozoitar (endo-, cystotachy-, bradyzoitar). Har apikalkompleks, dvs. spesielle strukturar i fremre ende av zoitane som blir brukte under inntrenging i vertsceller. Er intracellulære parasittar (nokre få er epicellulære). Utviklinga, spesielt den ukjønna formeiringa, medfører øydelegging av vertscellene og vevsskade Bjørn Gjerde 9

10 Protozoa: Apicomplexa Har kjønna utvikling i tillegg til ukjønna formeiring ved todeling og/eller mangedeling. Kompliserte livssyklusar med mange utviklingsstadium. Under den kjønna utviklinga blir det danna to ulike typar gametar (anisogami), som så smeltar saman til ein zygote. Den kjønna utviklinga føregår i endeverten; i tillegg kan det føregå ukjønna utvikling der. I ein eventuell mellomvert føregår det kun ukjønna utvikling ved todeling og/eller mangedeling. Den kjønna utviklinga omfattar danning av to typar gametar, som smeltar saman til ein zygote. Frå kvar zygote oppstår det fleire/mange infektive organismar, sporozoitar, gjennom ukjønna deling. Zygoten kan kapsla seg inn og danna ei oocyste. Livssyklusen omfattar fylgjande hovudstadium: sporozoit meront merozoit (fleire typar/generasjonar) gamont (mikro-/, makro-/ ) gamet (mikro-/, makro-/ ) zygote sporont sporozoit Bjørn Gjerde 10

11 Apicomplexa viktige undergrupper EUCOCCIDIIDA: EIMERIINA: Koksidiar. Hovudsakleg tarmparasittar hos (ende)verten. Ved toverts livssyklus finst dei utanfor tarmen hos mellomverten. Blir overførte av eit miljøresistent stadium, oocyste, danna frå zygoten. Mange viktige arter i tempererte område. Eimeria, Isospora, Cryptosporidium har direkte livssyklus, typiske tarmparasittar. Viktige hos husdyr i Noreg. Toxoplasma, Neospora, Hammondia, Besnoitia,Sarcocystis har toverts livssyklus; finst i tarmen hos endeverten (rovdyr, menneske), og i ulike vev hos mellomverten (planteetar, altetar). Vevscystedannande koksidiar. Viktige hos våre husdyr. EUCOCCIDIIDA: HAEMOSPORINA: Parasittar i blodceller, eventuelt også i hepatocyttar, endotelceller o.l. Blir overførte med vektorar, som er blodsugande insekt. Dannar spesielle oocyster, som ikkje blir skilde ut frå vektoren. Har mest å seia i tropiske og subtropiske område. Plasmodium, Leucocytozoon, Haemoproteus finst i hepatocyttar og/eller endotelceller, og deretter i blodceller; blir overførte av tovengja insekt i myggegruppa. Viktige hos menneske (årsak til malaria) og fugl i andre land. PIROPLASMIDA: Parasittar i erythrocyttar og/eller lymfocyttar. Blir overførte av flått. Dannar ikkje oocyster. Babesia og Theileria er viktige hos storfe, småfe, hest og hund i varmare land, men berre arta Babesia divergens hos storfe har nokoåseiai Noreg Bjørn Gjerde 11

12 Apicomplexa viktige arter/slekter hos norske husdyr Cryptosporidium parvum Eimeria spp. Isospora spp. Toxoplasma gondii Neospora caninum Sarcocystis spp. Leucocytozoon simondi Babesia divergens Hovudsakleg hos storfe; spedkalvdiaré. Smitte til menneske, direkte eller via drikkevatn. Koksidiose; tarmsjukdom med diaré, dårleg tilvekst, avmagring, død hos ungdyr. Ulike arter hos sau, geit, storfe, kanin og fjørfe. Tarmsjukdom med diaré. Ulike arter hos gris, hund, katt. Generalisert sjukdom, abort; vevscyster i muskulatur. Hos sau, geit, gris. Smitte til menneske med vevscyster. Katt skil ut oocyster, som kan smitta dyr og menneske. Generalisert sjukdom, abort hos storfe, paralyse av baklemmene hos hund. Generalisert sjukdom, abort; vevscyster i muskulatur. Kassasjon av kjøt. Ulike arter hos storfe, sau, geit, rein, gris, hest. I m.a. leucocyttar og erythrocyttar. Generalisert sjukdom, ofte dødeleg hos and og gås. I erythrocyttar hos storfe. Hemoglobinuri, anemi, høg feber, død Bjørn Gjerde 12

13 Apicomplexa: Eimeriina - koksidiar Direkte (einverts) eller indirekte (toverts) syklus. Koksidiar med direkte syklus er typiske tarmparasittar, medan koksidiar med indirekte utvikling vekselvis er tarmparasittar i den eine verten (endeverten) og vevsparasittar (m.a. i muskulatur og indre organ) i den andre verten (mellomverten). Utviklinga i tarmen hos (ende)verten fører til produksjon og utskiljing av store mengder med oocyster, som liknar på egga til fleircella parasittar Bjørn Gjerde 13

14 Tarmkoksidiar - Eimeria og Isospora Koksidiar spelar ei svært viktig rolle som årsak til tarmsjukdommen koksidiose hos husdyr ved moderne, intensiv husdyrproduksjon med stor konsentrasjon av dyr og stort smittepress. Koksidiose ein viktig sjukdom hos lam, kalv, spedgris og kylling (høns) i Noreg. Dei fleste infeksjonar er likevel subkliniske. Yngre dyr blir hardast ramma; eldre dyr er ofte beskytta på grunn av immunitet, men dei kan skilja ut oocyster. Formeirar seg i tarmslimhinna, særleg i tarmepitelcellene, slik at desse cellene blir skadde og får nedsett funksjon. Det kan også bli store sår i slimhinna og blødningar og lekkasje av vevsvæske til tarmlumen. Livstruande diarétilstandar med fare for uttørking. Ved lettare infeksjonar er symptoma mindre dramatiske, men tilveksten kan bli redusert Bjørn Gjerde 14

15 Tarmkoksidiar - Eimeria og Isospora Blir overførte av oocystestadiet, som blir utskilt i enorme mengder i løpet av ein infeksjon (over 1 million oocyster pr. gram avføring over fleire dagar). Oocystene kan overleva i månadsvis i miljøet; enkelte arter toler frost og kan overvintra. Påvising av koksidieinfeksjonar skjer ved påvising av oocyster i avføringsprøvar, som regel ved hjelp av flotasjonsmetodar. God hygiene er viktig for å hindra smitteoverføring. Artene er vertsspesifikke og smittar ikkje mellom ulike dyreslag Bjørn Gjerde 15

16 Eimeria - koksidiar Eimeria-artene er vertsspesifikke og habitatspesifikke. Kvart dyreslag har gjerne fleire arter med ulik lokalisasjon og patogenitet. Kvar art nyttar bestemte tarmavsnitt og bestemte celletypar (epitelceller, celler i lamina propria) for si utvikling. Prepatenstida (= tida frå infeksjon med oocyster til ny oocysteutskiljing kan påvisast) varierer frå art til art; frå 3-4 dagar til 3-4 veker. Artsdifferensiering har tradisjonelt skjedd på grunnlag av oocystemorfologi, lokalisasjon av utviklingsstadium, type lesjonar, prepatenstid og sporulasjonstid. I dag skjer identifikasjon også på grunnlag av PCR-baserte molekylære metodar, m.a. sekvensanalyse av bestemte gen/delar av genomet Bjørn Gjerde 16

17 (1) Peroral smitte med sporulerte oocyster; ekscystering eller frisetjing av sporozoitar i tarmen. (2-5) Ukjønna formeiring med danning av merozoitar gjennom eit visst antal merontgenerasjonar. (6-8) Utvikling av gamontar, som dannar gametar. (9) Samansmelting av mikrogamet med makrogamet til zygote. (10) Innkapsling av zygoten til ei oocyste. (11) Utskiljing av usporulerte oocyster (12-13) Sporulering i det fri. Zygoten deler seg og blir til 8 infektive sporozoitar, som ligg to og to saman i fire sporocyster inni oocysta. Eimeria - livssyklus Bjørn Gjerde 17

18 Eimeria utvikling i tarmslimhinna Sporulerte oocyster; førstegenerasjons merontar (Me1); 2. gen. merontar (Me2), mikrogamontar (Mi), makrogametar (Ma), oocyster (oo); usporulerte oocyster i feces Me1 Me Bjørn Gjerde 18

19 Eimeria - koksidiose Patogeniteten er avhengig av lokalisasjon (epitelceller/subepitelialt; tunntarm/tjukktarm) og formeiringsevne (talet på merontgenerasjonar og talet på merozoitar som blir danna av kvar meront), dvs. kor mange vertsceller som blir parasitterte og øydelagde. Patogenese: Skade på epitel og/eller djupare lag av tarmslimhinna. Blødningar, lekkasje av plasmaprotein. Hypoproteinemi og anemi. Bakterielle sekundærinfeksjonar. Redusert nedbryting og absorpsjon av næringsstoff. Redusert absorpsjon av vatn frå tjukktarmen. Nedsett eller tapt matlyst. Symptom: Pastøs til tuntflytande avføring, av og til med blod. Dehydrering. Redusert tilvekst, ofte for lang tid. Nedgang i vekt. Død Bjørn Gjerde 19

20 Eimeria - koksidiose Ungdyrsjukdom. Rask utvikling av (delvis) immunitet, som er artsspesifikk. Etterfølgjande infeksjonar med same art er vanlegvis subkliniske. Eimeria var i a, men er ei mer i a. Stor konsentrasjon av dyr og/eller dårleg hygiene med opphoping av infektive oocyster i miljøet disponerer for sjukdom. Infektive oocyster kan overleva i mange månader i miljøet; ein del arter kan overvintra i beita. Stress i form av miljøskifte, fôrskifte, kulde, regn, sterk varme, transport eller stor dyretettleik (fellesbingar) gjer dyra meir mottakelege for koksidiose. Diagnose på grunnlag av forventa smitterisiko og alder til dyret, kliniske symptom, påvising av store mengder med oocyster av patogene arter i feces, og/eller påvising av mange utviklingsstadium i skrap eller histologiske snitt frå tarmslimhinna Bjørn Gjerde 20

21 Vanleg hos lam i vårbeiteperioden. Smitte med overvintra oocyster, dels pga. jordeting straks etter utslepp. Sjukdomsutbrot i tredje beiteveke. Diaré, redusert tilvekst, dødsfall. E. ovinoidalis og E. crandallis dei viktigaste artene. Profylakse: beiteskifte, førebyggjande behandling. Eimeria koksidiose hos lam Bjørn Gjerde 21

22 Eimeria - koksidiose Storfe/kalv: Sjukdomsutbrot hos kalv og ungdyr, spesielt i samband med lausdrift (fellesbingar for kalvar); som regel pga. E. bovis og/eller E. zuernii (blodig, livstruande diaré). E. alabamensis kan føra til beitekoksidiose hos fyrsteårsbeitande ungfe 1-2 veker etter beiteslepp. Diaré. Geit/kje: Av og til sjukdom hos kje på innefôring. Kan ha perakutt forløp. Gris: Av og til hos gris som går ute i kveer om sommaren. (Isospora suis er den viktigaste koksidien hos gris). Hest: Berre éi art, E. leucarti. Ser ikkje ut til å gje sjukdom. (Nyrekoksidiose pga. Klossiella equi) Kanin: Tarmkoksidiose (fleire arter; E. flavescens, E. intestinalis) og/eller gallegangskoksidiose (E. stiedai). Diaré, redusert tilvekst, død. Stort problem ved kaninoppdrett Bjørn Gjerde 22

23 Eimeria koksidiose hos høns Koksidiose er eit enormt problem ved oppdrett av slaktekylling og verpehøns på strø, der dyra er i direkte kontakt med avføringa. Rask syklus (4-6 dagar) fører til rask oppformeiring av smitten, stigande smittepress og til slutt sjukdom. Ulike arter i ulike tarmavsnitt er årsak til ulike typar koksidiose hos høns: Tunntarmskoksidiose (E. acervulina, E. mitis, E. maxima, E. praecox, E. necatrix), blindtarmskoksidiose (E. tenella) og endetarmskoksidiose (E. brunetti). Dei tre sistnemnde artene fører til ein hemoragisk enteritt med blodig diaré og høg mortalitet. Mindre alvorlege infeksjonar fører til redusert tilvekst og fôrutnytting. Hos verpehøns fører koksidiose til redusert egglegging. Økonomisk oppdrett av slaktekylling/verpehøns er (nesten) umogeleg utan bruk av koksidiostatika i fôret (i Noreg: amprolium, monensin, lasalocid). Problem med resistensutvikling og redusert eller tapt effekt av den medikamentelle profylaksen. Aukande bruk av levande vaksinar basert på stammer med forkorta livssyklus av dei mest patogene artene Bjørn Gjerde 23

24 Eimeria koksidiose hos fjørfe Blindtarm frå hønekylling med blindtarmskoksidiose på grunn av Eimeria tenella Kalkun: Fleire arter i tarmen. Koksidiose er ein viktig sjukdom ved intensivt kalkunoppdrett. Gås: Fleire arter i tarmen. E. truncata er årsak til nyrekoksidiose hos gås med høg mortalitet. (Hos and og gås har vi også koksidiar i slekta Tyzzeria) Bjørn Gjerde 24

25 Isospora Ulike arter årsak til koksidiose hos gris, hund, katt, rev, menneske og fugl. Liknande syklus som Eimeria-artene; ukjønna og kjønna utvikling med utskiljing av usporulerte oocyster. Sporulerte oocyster inneheld to sporocyster (=isospora) med 4 sporozoitar i kvar Bjørn Gjerde 25

26 Isospora suis Svært vanleg i Noreg; er blitt påvist hos spedgris i ca. 80% av ca. 100 undersøkte norske buskapar. Årsak til spedgrisdiaré. Sjukdomen bryt typisk ut når dyra er frå 5-15 dagar gamle (i andre leveveke). Type og intensitet av kliniske symptom avhengig av infeksjonsdose og alder ved smitte. Vesentleg dyr som blir smitta i løpet av dei to første levevekene som viser kliniske symptom. Pastøs til tuntflytande avføring i 2-6 dagar. Variasjon i graden av symptom mellom grisane i kvart kull og mellom kulla. Infeksjon med 100 oocyster har resultert i diaré, og infeksjon med 3000 oocyster har ført til dødleg utgang Bjørn Gjerde 26

27 Isospora suis - livssyklus (8) Peroral smitte med sporulerte oocyster. (2-3) Ukjønna og (4-5) kjønna formeiring i jejunum og ileum. (6) Utskiljing av usporulerte oocyster startar 4-7 dagar etter infeksjon. Utskiljing i 5-16 dagar. Variasjon i mengda, 2-3 toppar med ca. 5 døgns mellomrom. Ved maksimal utskiljing er det fleire hundre tusen oocyster pr. gram. (7-8) Rask sporulering av oocystene på under eitt døgn Bjørn Gjerde 27

28 Isospora suis Epidemiologi: Smitteoverføring frå spedgris til spedgris med oocyster som ligg i fødebingen. Oocystene stammar frå tidlegare kull i same binge, frå samtidige kull i andre bingar i fødeavdelinga, eller frå kullsøsken. Massiv utsmitting av miljøet, sjølv ved opptak av få oocyster. Miljøresistente og langliva oocyster. Profylakse: God hygiene viktig for å hindra/redusera smitteoverføringa. Hyppig utmåking, rikeleg med strø, tørre fødebingar, grundig vask av bingane mellom kulla, unngå å dra med seg smitte frå binge til binge. Profylaktisk behandling av 3-5 dagar gamle grisar med toltrazuril for å unngå sjukdom og redusera oocysteutskiljinga. Diagnostikk: Diagnostikk på grunnlag av kliniske symptom og påvising av oocyster i feces eller utviklingsstadium i tarmslimhinna (utstryk, histologiske snitt). Symptom kan opptre 1-2 døgn før oocysteutskiljinga startar Bjørn Gjerde 28

29 Isospora hos hund og katt Hund: I. canis, I. ohioensis, I. burrowsi Katt: I. felis, I. rivolta Artene hos hund og katt kan smitta direkte via oocyster eller indirekte via hypnozoitar i paratenisk vert (smågnagarar, større pattedyr, fugl) Kan av og til gje diaré hos unge dyr, særleg i miljø med mange dyr (kennel, hos oppdrettarar). Diagnostikk ved påvising av oocyster i feces med flotasjonsmetodar Bjørn Gjerde 29

30 Isospora hos hund og katt Livssyklus; usporulert/sporulert oocyste av I. ohioensis frå hund; usporulert oocyste av I. felis frå katt Bjørn Gjerde 30

31 Cryptosporidium Parasittar i tarmkanalen hos pattedyr, fugl, krypdyr og fisk; enkelte arter hos fugl finst også i luftvegane. Spesiell lokalisasjon på overflata av epitelcellene; ragar inn i lumen. Det blir hevda at dei er intracellulære, men ekstracyoplasmatiske, men dei kan også vera epicellulære, dvs. sitja på overflata av cellene. Har ei liknande utvikling som tarmkoksidiar i slektene Eimeria og Isospora, men oocystene sporulerer inni verten, og er infektive når dei blir skilde ut. Oocyster til ulike arter er svært like eller heilt like morfologisk. Må nytta molekylære metodar med identifikasjon av bestemte DNA-sekvensar for å stilla sikker artsdiagnose Bjørn Gjerde 31

32 Cryptosporidium - utvikling Bjørn Gjerde 32

33 Cryptosporidium arter I tillegg er det ei rekkje genotypar Art Vertsspekter C. muris gnagarar, (menneske) C. andersoni storfe, (sau) C. parvum storfe (kalv), sau, geit, menneske, (hjortedyr, mus, gris) C. hominis menneske C. canis hund, (menneske) C. suis gris C. bovis storfe (helst hos eldre dyr) C. ryanae storfe (helst hos kalv og ungdyr) C. xiaoi sau C. felis katt, (menneske, storfe) C. wrairi marsvin C. meleagridis fugl, m.a. fjørfe, (menneske) C. baileyi fugl, m.a. fjørfe C. galli fugl C. molnari fisk C. saurophilum firfisle C. serpentis krypdyr Bjørn Gjerde 33

34 Cryptosporidium klinikk Feces frå kalv med kryptosporidiose; oocyster (immunfluorescensfarging) Kryptosporidieinfeksjonar kan føra til kraftig, tuntflytande diaré (kryptosporidiose). Har mest å seia klinisk hos menneske og spedkalv. Hos andre dyreslag er det sjeldan klinisk sjukdom, men av og til hos yngre dyr. Ulik patogenitet for ulike arter. Forbigåande infeksjon (1-3 veker); rask utvikling av immunitet, som hemmar vidare formeiring av parasittane. Vedvarande sjukdom hos immunsvekte personar Bjørn Gjerde 34

35 Cryptosporidium epidemiologi Enorm produksjon og utskiljing av oocyster; mange millionar pr. gram avføring over fleire veker. Oocystene er infektive når dei blir skilde ut. Oocystene er relativt resistente. Kan overleva i fleire månader i eit fuktig miljø ved moderate temperaturar. Turke, oppvarming til >60 C og frysing drep oocystene. Låg infektive dose; nokre få oocyster. Enkelte arter er zoonotiske; smitte frå dyr til menneske. Smitte ved direkte fekal-oral kontakt, eller via kontaminerte matvarer/fôr eller drikkevatn Bjørn Gjerde 35

36 Cryptosporidium smitte via vatn Mange vassborne utbrot av kryptosporidiose via drikkevatn eller vatn i sømjebasseng o.l. I det største utbrotet (i USA) blei ca personar smitta. Oocyster i drikkevatn kan stamma frå menneske (C. hominis og C. parvum) eller frå dyr (C. parvum; av og til andre arter/genotypar). Oocystene blir ikkje fjerna ved rask sandfiltrering, eller drepne av klorering i vassverka. Effektive metodar: Membranfiltrering stoggar oocystene, og ozonering og UV-stråling inaktiverer oocystene (skade på DNA) Bjørn Gjerde 36