第三章 非洲锥虫病
锥虫隶属于眼虫门(Euglenozoa)动基体纲(Kinetoplastea)锥虫目(Trypanosomatida)锥虫科(Trypanosomatidae)锥虫属(Trypanosoma Gruby,1843)①。可寄生人体的锥虫包括:① 布氏锥虫(T. brucei),包括3个亚种,即冈比亚锥虫(T.b. gambiense Dutton,1902)、罗德西亚锥虫(T.b. rhodesiense Stephens et Fantham,1910)和布氏锥虫指名亚种(T.b. brucei Plimmer et Bradford,1899);② 克氏锥虫(T. cruzi Chagas,1909);③ 蓝氏锥虫(T. rangeli Tejera,1920);④ 伊氏锥虫(T. evansi Steel,1885);⑤ 路氏锥虫(T. lewisi Kent,1880)。
① trypanon [G]= auger/piercing structure,螺旋钻、穿孔器;soma [G]= body,身体;brucei [L]= 以David Bruce的姓氏命名;rhodesiense [L]= from Rhodesia,罗德西亚的(津巴布韦的旧称)。
非洲人体锥虫病(human African trypanosomiasis)又称非洲昏睡病,是由冈比亚锥虫或罗德西亚锥虫感染引起的一种致命性寄生虫病,因晚期昏睡并最终导致昏迷或者死亡而得名,由采采蝇(tsetse fly;又名舌蝇,Glossina)叮咬传播。克氏锥虫主要分布于南美洲,可致美洲锥虫病(American trypanosomiasis),又称恰加斯病(Chagas disease),主要传播媒介为猎蝽。伊氏锥虫、路氏锥虫和布氏锥虫指名亚种主要寄生于动物,偶有人体感染的报道。
1899年,英国陆军皇家医疗队的微生物学家David Bruce(图3-1)发现了昏睡病的根源和传播方式后,将其正式命名为非洲锥虫病。目前尚无有效的疫苗,治疗药物毒性较高。

图3-1 英国微生物学家David Bruce(1855—1931年)
一、地理分布
布氏锥虫分布于撒哈拉以南非洲的36个国家,约有200个局灶性流行区,呈由北向南转移的趋势。其中布氏冈比亚锥虫分布于西非和中非,布氏罗德西亚锥虫则分布于东非和南非(图3-2)。在民主刚果和乌干达等一些非洲国家,存在两种锥虫重叠分布的现象,并有流行扩大,甚至形成暴发流行的趋势,有些村庄人体感染率高达25%。1901年,乌干达暴发昏睡病,导致2万余人丧命。布氏锥虫指名亚种主要感染牛、羊、马等家畜以及野生哺乳动物,引起动物那加那病(Nagana;祖鲁语:迷茫、抑郁)(图3-3)。

图3-2 两种人体布氏锥虫(布氏冈比亚锥虫和布氏罗德西亚锥虫)在非洲的分布及病例报告情况
注:冈比亚锥虫=布氏冈比亚锥虫(T.brucei gambiense),罗得西亚锥虫=布氏罗得西亚锥虫(T.brucei rhodesiense)。

图3-3 布氏锥虫指名亚种(动物那加那病)在非洲大陆地区的分布
二、生活史
布氏锥虫生活史包括在舌蝇体内和哺乳动物体内两个发育阶段(图3-4)。锥鞭毛体在人体病程的早期存在于血液、淋巴液内,晚期可侵入脑脊液。血液期锥鞭毛体主要有细长型(slender form)、中间型(intermediate form)和粗短型(stumpy form)三型:在高虫血症时,以可分裂增殖的细长型为主;当血液中虫数因宿主的免疫反应而减少时,以不增殖的粗短型居多;中间型是停止分裂的细长型向粗短型的过渡阶段。粗短型对舌蝇具有感染性,而成熟的后循环期锥鞭毛体对人和动物有感染性。布氏锥虫通过舌蝇叮咬、经唾液传播,属涎源性锥虫。

图3-4 布氏锥虫生活史
三、流行环节
感染锥虫的人或其他哺乳动物为锥虫病的传染源。一般认为,人是布氏冈比亚锥虫的主要终宿主,而非洲水牛等有蹄类哺乳动物是布氏罗德西亚锥虫的主要终宿主。布氏锥虫中间宿主舌蝇属蝇类为吸血蝇,主要分布于非洲撒哈拉以南的热带和亚热带地区(图3-5)。舌蝇成虫活动范围在雨季分布较广,但在旱季则更接近水源,栖息地基本与主要的宿主动物同步变化,其分布与人居区和农业生产区高度重叠,因此被认为是导致撒哈拉以南非洲农业生产力低下的重要原因之一。路氏锥虫、克氏锥虫和蓝氏锥虫等为粪源性锥虫,其媒介宿主为跳蚤。媒介蚤吸食感染鼠或人的血液后,虫体进入蚤的后肠发育繁殖,而后转变为后发育期锥虫,随蚤粪排出,鼠或人若误食感染蚤或蚤粪可被感染(图3-6)。

图3-5 吸血中的刺舌蝇

图3-6 不同人体锥虫病的感染途径与分类
四、病原体
布氏锥虫结构和其他真核细胞相似,胞膜为典型的单位膜结构,细胞核居中,胞质内含内质网-高尔基体复合物。在生活史的不同阶段,虫体形态有较大差异。动基体端为虫体后端,鞭毛端为前端,虫体在波动膜的作用下能在体液中移动(图3-7、图3-8)。

图3-7 锥虫超微结构模式图

图3-8 寄生于人或哺乳动物血液体液中的锥鞭毛体(蓝色)
五、病理与临床表现
冈比亚锥虫病和罗德西亚锥虫病的临床表现有很多共性特征,但也存在显著差异。冈比亚锥虫病多呈慢性过程、病程为数月至数年,而罗德西亚锥虫多呈急性过程、致死前病程很少超过9个月。有些患者在中枢神经系统未受侵犯前即已死亡。非洲锥虫病的临床进程大致可分为皮肤期、血淋巴液期、脑膜脑炎期等3个阶段(图3-9)。

图3-9 非洲锥虫病的临床进程与表现
皮肤期为被舌蝇叮咬后4~5 d,锥鞭毛体在局部增殖,导致局部皮肤肿胀,称锥虫下疳(图3-10)。有时伴有周围淋巴结炎,病变多具自限性。

图3-10 被带虫的舌蝇叮咬后形成的锥虫下疳
血淋巴液期为虫血症高峰期,发热是较常见的早期症状,可出现全身淋巴结肿大,其中颈后三角部淋巴结肿大[温特博特姆征(Winterbottom sign)]为冈比亚锥虫病的特征。
脑膜脑炎期病程的不同阶段均可表现为失眠或嗜睡,并伴有精神紊乱,在病程晚期昏迷和淡漠是突出症状,并可并发各种感染;最终因中枢神经受累、循环衰竭或并发症而死亡。
六、诊断与治疗
非洲锥虫病诊断依赖于病原学和免疫学检查,流行病学询诊有重要辅助诊断价值。
薄血膜和厚血膜吉姆萨染色检查法仍是非洲锥虫病较好的诊断方法。每日重复检查可提高检出率,应用浓集检查法可提高锥虫检出敏感性。免疫学检查以检测抗体为主,但不能区分新发或既往感染。非洲锥虫病目前尚无有效疫苗,治疗药物毒性较高。早期治疗可缩短疗程,提高治愈率并降低死亡率,因此早诊断、早治疗具有重要意义。一期治疗的主要药物有苏拉明、喷他脒(羟乙基磺酸戊双脒);二期治疗药物主要有美拉胂醇、依氟鸟氨酸及联合使用。
七、预防
针对非洲锥虫病的防治宜采取综合措施,包括媒介(舌蝇)控制、人群治疗和持续的媒介、人群和动物感染监测。媒介控制主要通过改变舌蝇的孳生环境和喷洒杀虫剂来控制和消灭舌蝇。预防个体感染的措施包括避免与舌蝇接触,加强个人防护,穿长袖长裤避免皮肤暴露,使用驱避剂等。布氏罗德西亚锥虫病除人群治疗以控制传染源外,还需要治疗感染的家畜宿主。另外,应加强对赴非洲人员的健康教育,这对于观兽(safari)旅行者尤为必要(图3-11)。

图3-11 在坦桑尼亚塞伦盖蒂观兽的旅行者

图版3-1 血液期锥鞭毛体(布氏锥虫指名亚种)

图版3-2 分裂增殖中的血液期锥鞭毛体(布氏锥虫指名亚种)
A~C为细长型,可见新旧2个鞭毛;D似为中间型,正在由细长型向不分裂增殖的粗短型过渡。

图版3-3 布氏锥虫及其核孔
注:锥虫在15亿年前就从真核生物中分化出来,其核孔复合体(nuclear pore complex)与脊椎动物、植物和酵母等差别较大(右图荧光标记:红色为体表,绿色为核孔,蓝色为DNA)。

图版3-4 布氏锥虫指名亚种超微结构(透射电镜)
A和B为横切图,A的右侧部分为鞭毛,B为鞭毛轴丝9+2微管的特写;C为纵切图,可见切开的动基体(kinetoplast)、鞭毛袋(flagellar pocket)、鞭毛和高尔基体。

图版3-5 布氏锥虫前循环期与血液期的分裂增殖及形态(扫描电镜)
A~H为前循环期细胞分裂,I~O 为血液期细胞分裂。

图版3-6 锥虫生活史各期三维高清形态图
A~G锥体标本采自舌蝇,H~I采自小鼠。左为荧光标记3D成像,红色为sulfo-NHS染色的体表外观,蓝绿色为DAPI标记的细胞核或动基体;右为简化模型,灰色为细胞体,黄或橙色为鞭毛。

图版3-7 锥鞭毛体和上鞭毛体形态图
注:上图为低倍扫描电镜图,左为舌蝇中肠中的前循环期锥鞭毛体,右为舌蝇唾腺中的上鞭毛体。下图为动基体(红色)与核的位置关系:锥鞭毛体的动基体位于核的后方,而上鞭毛体的动基体通常在核的前方(1)或与核并列(2和3)。

图版3-8 雌舌蝇解剖结构及锥虫在其不同器官内的发育

图版3-9 舌蝇唾液和中肠中的锥虫前鞭毛体
续文


图版3-10 波兰游客罹患急性罗得西亚锥虫病
注:患者男性,61岁,波兰人,赴乌干达伊丽莎白女王国家公园观兽旅行时曾被采采蝇叮咬,因高热和多器官功能障碍就诊。

图版3-11 西班牙游客在坦桑尼亚感染锥虫病(未定种)
注:患者女性,49岁,西班牙游客,曾去坦桑尼亚北部阿鲁沙-塞伦盖蒂一线的国家公园观兽旅行,频繁被各种蚊虫叮咬,返回巴塞罗那次日即因发热就诊。

图版3-12 路氏锥虫感染所致弥漫性水肿的婴儿
注:患者为2月龄的冈比亚女婴,因发热和全身水肿就诊,其母亲和同胎兄弟相继不明原因死亡。外周血和脑脊液涂片发现路氏锥虫。患者家中活鼠的血涂片亦发现锥虫,基因检测与患者一致。该种为粪源性锥虫,其媒介宿主为跳蚤,鼠或人因误食感染蚤或蚤粪而感染。

图版3-13 中枢神经系统受累昏迷者(乌干达Buruma岛,1902年)

图版3-14 外周血中的布氏罗德西亚锥虫(吉姆萨染色)

图版3-15 伊氏锥虫和路氏锥虫比较(鼠血涂片,吉姆萨染色)
注:路氏锥虫的虫体和动基体均大于伊氏锥虫,核靠近虫体后端;伊氏锥虫核位于虫体中间,波动膜运动更规律。

图版3-16 布氏罗德西亚锥虫鞭毛体人血涂片(吉姆萨染色)
注:细长型大小为(20~40)μm×(1.5~3.5)μm(游离鞭毛长 6 μm),粗短型为(15~25)μm×3.5 μm(游离鞭毛长<1 μm或不游离)。吉姆萨染色中,波动膜和胞质呈淡蓝色,核居中,呈红色或红紫色;动基体为深红色,点状,位于虫体后端。

图版3-17 路氏锥虫锥鞭毛体鼠薄血片(吉姆萨染色)
注:大小为(14.12~26.92)μm×(1.93~3.70)μm;虫体细长,呈柳叶状,波动膜窄,1~2旋,游离鞭毛细长;染色后鞭毛呈红色,动基体鲜红色,外突呈鱼眼状;核紫红色,位于体中段偏前。中间宿主为媒介蚤,鼠或人(终宿主)因误食感染蚤或蚤粪而感染。

图版3-18 克氏锥虫鞭毛体人血涂片(吉姆萨染色)
注:大小为(11.7~30.4)μm×(0.7~5.9)μm,血涂片上呈U形或C形;具一核,动基体独立可见;鞭毛沿虫体从后部向前延伸,并与虫体附着形成波动膜,鞭毛前端游离。该种流行于拉丁美洲,中间宿主为蝽类;锥鞭毛体仅见于人体外周血和脑脊液中,无鞭毛体寄生于心肌细胞、巨噬细胞等人体组织细胞。

图版3-19 锥虫鞭毛体间接免疫荧光染色

图版3-20 诱捕舌蝇的装置

图版3-21 家畜锥虫感染的预防措施