Криптоспоридиоз — это заболевание, поражающее людей и животных, которое вызывается протозойным паразитом рода Cryptosporidium (Apicomplexa). Cryptosporidium spp. — паразиты, обитающие в воде по всему миру; >14 их видов, по имеющимся данным, инфицируют человека. Два вида — С. hominis и С. parvum, или «бычий генотип» (С. pestis), — имеют огромное значение для здравоохранения (ЗО).
Считается, что четыре (С. cuniculus, С. meleagridis, С. viatorum и C.felis) и восемь (С. parvum, C.fayeri, С. canis, С. suis, С. ubiquitum, С. scrofarum, С. muris и С. andersoni) из вышеупомянутых 14 видов оказывают соответственно среднее и незначительное влияние на ЗО. Девять видов из 30 являются общими для человека и крупного рогатого скота.
а) Этиология. Семейство Cryptosporidiidae обладает скрытыми спороцистами, и цикл их развития происходит в организме только одного хозяина, где они могут вызывать преимущественно поражения ЖКТ.
Жизненный цикл начинается с проглатывания ооцист Cryptosporidium (2-5 микрометров) позвоночным хозяином с последующим выходом из кисты в просвет тонкой кишки и высвобождением четырех спорозоитов (см. рис. ниже). Спорозоиты прикрепляются к эпителиальным клеткам организма-хозяина, чтобы сформировать внутриклеточные, экстрацитоплазматические вакуоли, где они развиваются в трофозоиты и впоследствии в меронты (шизонты) типа 1.
Жизненный цикл Cryptosporidium spp.
В ходе бесполого ядерного деления они накапливаются и высвобождаются в виде 6-8 мерозоитов 1-го типа, которые проникают в соседние клетки и там развиваются в меронты типа 2, или трофозоиты, завершая тем самым бесполый цикл размножения. Меронты 2-го типа претерпевают два деления ядра и высвобождают четыре мерозоита 2-го типа, которые могут инфицировать клетки организма-хозяина и в дальнейшем развиваться в мужские (микрогамонты) или женские (макрогаметы) формы. Микрогаметы, которые высвобождаются из микрогамонтов, могут проникать в макрогаметы, чтобы сформировать зиготы.
Примерно 20% зигот развиваются в тонкостенные аутоинвазивные ооцисты; ~80% становятся толстостенными ооцистами, которые выделяются с калом.
Ооцисты Cryptosporidium обладают как минимум пятью характеристиками, которые превращают эти микроорганизмы в общую проблему и помогают определить потенциальный риск распространения от человека к человеку, а также вспышек заболеваний, которые передаются через воду и пищу. Во-первых, ооцисты Cryptosporidium устойчивы ко многим химическим дезинфицирующим средствам, например к хлору. Во-вторых, эти микроорганизмы обладают высокой контагиозностью, средняя инфекционная доза составляет ≤132 ооцист.
В-третьих, размер ооцист (2-5 микрометров) позволяет им проходить через многие стандартные фильтры для очистки воды. В-четвертых, жизненный цикл, протекающий в организме одного хозяина, позволяет ооцистам в огромном количестве выделяться с фекалиями и таким образом легко распространяться. В-пятых, на распространение Cryptosporidium spp. влияют географические, сезонные и социально-экономические различия.
б) Эпидемиология. Криптоспоридиоз носит сезонный характер и связан с колебаниями осадков и температуры в мире. Выделение цист С. parvum усиливается при повышении температуры воды до 46 °C (естественное освещение в течение 12 ч). Две недавние вспышки инфекции, связанной с передачей через воду, привлекли внимание системы здравоохранения (ЗО). В январе 1989 г. было зарегистрировано увеличение случаев криптоспоридиоза в Суиндоне и Оксфордшире в Великобритании, пик которого пришелся на март.
Нанесение на карту адресов ранних случаев инфекции выявило связь с системой водоснабжения. Результатом этой вспышки стали 516 случаев, которые вызвали интерес общественности и привели к официальному запросу. Вторая вспышка произошла ранней весной 1993 г. в городе Милуоки штата Висконсин и была крупнейшей задокументированной вспышкой заболевания, передающегося через воду, за всю историю США; по оценкам, у 403 000 человек отмечалась острая водянистая диарея, 112 из них умерли. Результаты этой вспышки указывали на то, что ооцисты Cryptosporidium попали в очистную систему на одной из городских станций по очистке воды.
Заражение бассейнов, особенно больших, а также бассейнов с более разнородным контингентом, например муниципальных бассейнов и бассейнов для детей, связано с большим числом случаев заражения. При вспышках заболеваний, передающихся через пищу, тоже сообщалось о взаимосвязи с зараженным яблочным сидром, непастеризованным молоком, салатом с курицей, овощами, сырыми продуктами и моллюсками. Распространенность криптоспоридиоза зависит от географического региона, причем самые высокие уровни отмечаются у детей в развивающихся странах.
Патоген-специфическую нагрузку внебольничной диареи в развивающихся странах оценивали в ходе многоцентрового когортного исследования у участников одного возраста. Cryptosporidium spp. был одним из пяти патогенов, включавших норовирус GII, ротавирус, Campylobacter spp. и астровирус, которые вносили наибольший вклад в развитие диареи у детей первого года жизни. В многоцентровом исследовании диареи умеренной и тяжелой степеней тяжести Global Enteric (GEMS) при количественном молекулярном анализе было установлено, что Cryptosporidium spp. является наиболее частой причиной диареи у детей <5 лет в Африке и Азии.
Оказалось, что у детей <5 лет ротавирус, Cryptosporidium spp. и Shigella spp. были причиной большинства летальных исходов, связанных с диареей. Криптоспоридиоз остается серьезной причиной кишечных инфекций у лиц с ВИЧ, не получающих эффективную АРВТ. На фоне достаточных ресурсов криптоспоридиоз оказался важной причиной диареи у ВИЧ-отрицательных лиц — реципиентов либо солидных органов, либо кроветворных стволовых клеток.
в) Патофизиология. Ооцисты и спорозоиты криптоспоридий взаимодействуют с клетками организма-хозяина в процессе выхода цист, движения, прикрепления, инвазии, формирования паразитофорных вакуолей, внутриклеточного существования и повреждения клеток хозяина. Ооцисты Cryptosporidium spp. используют цистеиновые и сериновые протеазы и аминопептидазы для выхода цист в верхнем отделе тонкой кишки и высвобождают инфективные спорозоиты, которые проникают в эпителий слизистой оболочки, а также М-клетки Пейеровых бляшек, часто распространяясь до терминального отдела слепой и толстой кишки.
Спорозоиты секретируют белки с помощью апикальных органелл, служащих для движения и прикрепления. У иммунокомпетентных пациентов микроорганизмы можно найти на всем протяжении кишечника, ЖВП, ПЖЖ и ДП.
Как было замечено ранее, трофозоиты проходят стадию бесполого размножения путем мерогонии, в результате чего образуются меронты 1-го и 2-го типов.
Спорозоиты и мерозоиты попадают внутрь клетки с помощью аналогичного механизма инвазии и реорганизации актина. При адгезии паразита в роли посредников выступают два класса белков — муциноподобные гликопротеины и родственные тромбоспондину адгезивные белки. Паразит использует протеазы для протеолитической обработки поверхности, а белки апикального комплекса — для инвазии и выхода из клеток хозяина. Проникновение в клетки длится 30 с и зависит от актомиозинового цитоскелета паразита, который позволяет «проткнуть» двойную мембрану паразитофорных вакуолей хозяина в уникальной внутриклеточной и одновременно экстрацитоплазматической нише. Плотный полимеризованный актин формирует у основания слияние двойных мембран клеток хозяина и паразита.
Инвазия внутрь клеток организма-хозяина приводит к смещению границы микроворсинок, вызывает атрофию ворсинок, гиперплазию и притупление клеток крипт, а также выраженную инфильтрацию лимфоцитами, плазматическими клетками и некоторыми нейтрофилами в собственной пластинке, с апоптозом инфицированных клеток и значительным нарушением кишечной проницаемости. Активация ядерного фактора каппа В и провоспалительного каскада вызывает секреторную и умеренную воспалительную диарею. Провоспалительные цитокины, такие как ФНО-α, IL-1β, IL-8 и лактоферрин, при инфекциях у мышей и человека значительно повышаются. IL-1β и IL-8 активируют ЦОГ-2, что приводит к синтезу Пг в клетках эпителия и продукции субстанции Р воспалительными клетками.
Эти продукты в совокупности снижают абсорбцию натрия и повышают секрецию хлора, что вызывает секреторную диарею, часто возникающую при этой инфекции. И врожденный, и адаптивный иммунные ответы связаны с невосприимчивостью к криптоспоридиозу. Два хемокина, CXCL-10 и, возможно, CXCL-8, принимают участие в привлечении провоспалительных клеток. Активация иммунной системы включает раннюю стимуляцию IL-15, который может играть важную роль в первичном освобождении организма от паразита. Т-клетки CD4+ и интерферон-γ играют важную роль в последующей иммунной защите от этой инфекции, возможно, в большей степени, чем В-клетки или клетки CD8+.
г) Клинические проявления. Криптоспоридиоз — убиквитарное, саморазрешающееся у иммунокомпетентных лиц инфекционное заболевание, которое поражает все возрастные группы и представителей обоих полов. В развивающихся странах чаще всего оно встречается у детей <5 лет из-за высокой распространенности фекально-орального пути передачи и развития частичного иммунитета у детей старшего возраста и взрослых. В развитых странах заболевание поражает все возрастные группы, и большинство случаев связаны с небольшими вспышками заражений через воду, чаще всего в бассейнах и водных парках. В развитых странах заболевают чаще всего взрослые.
Инкубационный период составляет ~1 нед и колеблется от 1 до 30 дней. Диарея может начинаться внезапно, часто сопровождается объемным жидким стулом, болями в животе, тошнотой или рвотой, метеоризмом, общим недомоганием, слабостью, потерей веса и нерегулярным повышением ТТ.
У детей раннего возраста, составляющих группу риска в развивающихся странах, инфекция может оказывать долговременное влияние на физическую активность, успеваемость в школе и развитие когнитивных функций. В редких случаях сообщалось об ОРВИ и кашле. У ЗЛ болезнь обычно длится 1-3 нед, но иногда может продолжаться >1 мес. Выделение ооцист, как правило, происходит в течение 1-2 нед, но может затягиваться до 2 мес. Пациенты с Т-клеточным иммунодефицитом, например со ЗНО системы крови (особенно дети), первичным Т-клеточным дефицитом (тяжелый комбинированный иммунодефицит и дефицит лиганда CD40), а также с ВИЧ/СПИДом в высокой степени подвержены риску развития более тяжелой формы заболевания и повышенному риску смерти.
1. Иммунокомпетентные лица. Данные по естественной динамике криптоспоридиоза у иммунокомпетентных лиц относятся в основном к развитым странам и получены от вспышек, связанных с передачей водным путем, от пациентов, обратившихся за МП, туристов, лиц, работающих с животными, детей в детском саду и их контактов. У большинства пациентов при вспышках инфекции и у туристов отмечается диарея со средней продолжительностью 14 дней (может колебаться от 1 до 100 дней).
Длительность и тяжесть диареи сходны при инфицировании С. parvum и С. hominis. Рецидив диареи возникает часто у 30-41% пациентов. В сообщениях из Великобритании описывались боль в животе (96%), рвота (65%), повышение ТТ (59%) и гематохезия (11%). Клинические проявления у 285 человек с подтвержденным в лаборатории диагнозом инфекции Cryptosporidium (во время массивной вспышки в Милуоки) длились в среднем 9 дней (диапазон 1-55 дней); водянистая диарея отмечалась у 93%, схваткообразные боли в животе — у 84%, повышенная ТТ — у 57% и рвота — у 48% пациентов. Пациенты могут продолжать выделять ооцисты на протяжении 7 мес, даже при отсутствии симптомов.
2. Криптоспоридиоз у детей в развивающихся странах. В развивающихся странах криптоспоридиоз приводит к длительной (7-13 дней) или стойкой (≥14 дней) диарее, риску недостаточного питания и детской смертности. Когортное исследование методом «случай-контроль» у группы детей в Бразилии показало, что дети <1 г. с криптоспоридиозом в дальнейшем имеют серьезные последствия диареи и дефицит роста. Подобные результаты были получены и в барачном поселке в Перу, где криптоспоридиоз был связан с задержкой прибавки веса и замедлением роста. Это распространялось и на детей с бессимптомным течением болезни, что в большей степени встречается в эндемичных регионах.
Длительное воздействие диареи в детском возрасте и криптоспоридиоза оценивалось также в когортном исследованиии в Бразилии; оно показало, что дети с большей заболеваемостью диареей или криптоспоридиозом в раннем периоде (0-2 г.) отличаются сниженной приспособляемостью и нарушением когнитивных функций между 6-9 годами жизни. В ряде исследований было доказано, что ооцисты выделяются дольше и их число больше при инфицировании С. hominis, чем при С. parvum. Исследование в возрастных группах, проводившееся в Бразилии, показало более высокий уровень фекального лактоферрина и отставание в росте у детей с С. hominis по сравнению с детьми, инфицированными С. parvum.
Диарея, тошнота, рвота и общее недомогание чаще возникают вследствие инфицирования С. hominis. Анализ подтипов семейств С. hominis (Ia, Ib, Id и Ie) показал, что с тошнотой, рвотой и общим недомоганием чаще связан подтип Ib.
3. Иммунокомпрометированные пациенты. У ВИЧ-инфицированных пациентов с низким числом CD4+ лимфоцитов криптоспоридиоз протекал с более тяжелой диареей. Например, у пациентов с числом CD4+ >180/мкл часто бывает преходящая или самораз-решающаяся форма заболевания, а у пациентов с числом CD4+ <50/мкл — тяжелая форма с потерей стула >2 л/сут. У лиц с ВИЧ/СПИДом в условиях ограниченных ресурсов часто встречается бессимптомное носительство паразита. Внедрение высокоактивной АРВТ стало предвестником снижения частоты криптоспоридиоза у пациентов с ВИЧ/ СПИДом.
Высокоактивная АРВТ может непосредственно ингибировать развитие спорозоитов и инвазию в клетки организма. Пациенты с другими нарушениями иммунитета, например Т-клеточным иммунодефицитом (тяжелый комбинированный иммунодефицит и дефицит лиганда CD40) или ЗНО системы крови, особенно у детей, подвержены более высокому риску развития тяжелого, продолжительного или распространенного заболевания, когда инфекция иногда распространяется на ЖВП, панкреатический проток и даже бронхиальное дерево.
У этих пациентов описан ряд осложнений, включающих панкреатит, холецистит, склерозирующий холангит, папиллит и стеноз терминального отдела общего желчного протока с последующим билиарным циррозом. Позднее инфекция Cryptosporidium spp. была признана одной из причин диареи у пациентов, перенесших трансплантацию. При изучении общенационального сбора данных у пациентов с трансплантатами солидных органов во Франции оказалось, что диарея наблюдалась в среднем через 3,4 (0-19,8) г. после трансплантации. В этой группе иммунодефицита регистрировались коинфекция другими патогенами, вовлечение в процесс других органов, помимо кишечника (ЖВП и легких), и рецидив заболевания.
д) Диагностика. Клинические проявления и результаты физикального обследования у пациентов с криптоспоридиозом не отличаются специфичностью. ДД должна включать другие причины инфекционного гастроэнтерита — Giardia, Cyclospora, Isospora, микроспоридии, патогенные микроорганизмы Escherichia coli (EPEC, ЕАЕС), диффузно-адгезивные (DAEC), ЕНЕС, энтероинвазивные (EIEC) и ЕТЕС, Campylobacter, Salmonella, Shigella, ротавирусы, норовирусы и др. Окончательный диагноз криптоспоридиозной инфекции устанавливается на основании исследования кала.
Уровень диагностики можно повысить использованием трех образцов кала с фиксацией и концентрацией перед постоянным окрашиванием или ПЦР. Ооцисты окрашиваются кислотоустойчивыми красителями, модифицированным методом Циля-Нильсена, флуоресцентным окрашиванием аурамин-фенолом или иммунофлуоресцентным окрашиванием.
Кислотоустойчивое окрашивание требует ~500 000 ооцист/г для их определения в оформленном стуле, тогда как иммунофлуоресцентный метод как минимум в 10 раз более чувствительный, а доступные в продаже ИФА обладают ЧС 100/100% к Cryptosporidium. ПЦР может определить всего 50 из 500 ооцист/мл жидкого стула и может использоваться для дифференцирования или даже определения количества видов и генотипов Cryptosporidium.
е) Лечение. Нитазоксанид - единственный многообещающий ЛП для лечения криптоспоридиоза. Он был зарегистрирован в США для лечения криптоспоридиоза у детей и взрослых с отсутствием иммунодефицита и, как сообщалось, снижал продолжительность диареи и выделение ооцист в некоторых двойных слепых, плацебо-контролируемых РКИ. РКИ нитазоксанида, проводившиеся в Египте у взрослых (500 мг 2 р/сут 3 дня) и детей (200 мг для детей 4-11 лет и 100 мг для детей 1-3 лет 2 р/сут 3 дня) с криптоспоридиозом, показали 80% случаев разрешения диареи по сравнению с 41% в группе плацебо.
Второе клиническое исследование 3-дневного курса лечения показало разрешение симптомов на 4-й день у 96% пациентов, получающих таблетки нидазоксанида (500 мг 2 р/сут 3 дня) по сравнению с 41% в группе принимавших плацебо.
Данных о сокращении длительности или частоты диареи на фоне приема нитазоксанида нет, но согласно метаанализу нитазокданид приводил к значительному клиренсу ооцист по сравнению с плацебо у иммунокомпетентных пациентов. У пациентов с ВИЧ/СПИДом высокоактивная АРВТ оказалась наиболее важным лечением по предотвращению и сокращению тяжести и частоты криптоспоридиоза. Сообщалось, что у реципиентов трансплантатов пролонгированный курс лечения и/или сокращение иммуносупрессии давали единичные положительные результаты. Пероральная регидратационная терапия или в/в-регидратация при более тяжелом течении заболевания являются ключевыми факторами в предотвращении дегидратации и риска внезапной смерти.
ж) Профилактика. Предотвращение распространения от человека к человеку достигается благодаря мероприятиям личной гигиены, например частое мытье рук после использования или уборки туалета, смены подгузников и ухода за пациентом с диареей. Рекомендуется, чтобы лица с криптоспоридиозом допускались на место работы через ≥48 ч после последнего эпизода диареи. Для осуществления личной гигиены на фермах должны быть приспособления для мытья рук.
Поскольку большинство вспышек криптоспоридиоза связаны с ооцистами в источниках водоснабжения, ключевым фактором в профилактике массового распространения этого заболевания является регулярное исследование обработанной воды на присутствие в ней этого паразита. Настоятельно рекомендуется оптимизация мультибарьерных схем обработки, включая химическую обработку и фильтрацию воды, а также внедрение систем очистки.
УФО и озонирование эффективно инактивируют цисты Cryptosporidium и Giardia в воде и могут способствовать ограничению передачи простейших через воду. Из систематического обзора литературы выяснилось, что доступность и использование санитарного оборудования и обработки воды обеспечивало более низкую вероятность протозойных инфекций в целом, хотя одна только обработка воды уже значительно уменьшала число инфекций, вызванных Cryptosporidium spp..
з) Прогноз. Криптоспоридиоз, как правило, разрешается самостоятельно. Тем не менее симптомы со стороны ЖКТ и суставов могут длиться в течение месяцев после первичного инфицирования Cryptosporidium. Во время эпидемий частота летальных исходов у бессимптомных пациентов в общей популяции может достигать 3:10 000. Дети в странах третьего мира часто страдают отставанием в росте, что обусловлено как перенесенной болезнью, так и условиями, которые привели к инфицированию. У больных СПИДом с тяжелым иммунодефицитом криптоспоридиоз трудно поддается лечению и связан с неблагоприятным прогнозом.
