Содержание

Создание базы данных

В этой статье описана обычная процедура запуска Access и создания базы данных, которая будет использоваться на компьютере, а не в Интернете. В ней рассказано о том, как создать классическую базу данных на основе шаблона или с нуля с собственными таблицами, формами, отчетами и другими объектами. Кроме того, в статье рассмотрены способы импорта существующих данных в новую базу данных.

В этой статье

Обзор

При первом запуске Access, а также при закрытии базы данных без завершения работы Access отображается представление Microsoft Office Backstage.

Представление Backstage является отправным пунктом для создания новых и открытия существующих баз данных, просмотра релевантных статей на сайте Office.com и т. д., то есть для выполнения любых операций с файлом базы данных или вне базы данных, но не в ней.

Создание базы данных

Когда вы открываете Access, в представлении Backstage отображается вкладка «Новое». Создать базу данных можно несколькими способами:

  • Пустая база данных    При этом вы можете начать с нуля. Это хороший вариант, если у вас есть очень конкретные требования к проектированию или есть данные, которые необходимо учитывать или включить.

  • Шаблон, установленный в Access    Если вы хотите начать новый проект и начать его, рассмотрите возможность использования шаблона. В Access по умолчанию установлено несколько шаблонов.

  • Шаблон из Office.com    В дополнение к шаблонам, поставляемым с Access, много других шаблонов доступно на сайте Office.com. Для их использования даже не нужно открывать браузер, потому что эти шаблоны доступны на вкладке

    Создать.

Добавление объектов в базу данных

При работе с базой данных в нее можно добавлять поля, таблицы и части приложения.

Части приложения — это функция, позволяющая использовать несколько связанных объектов базы данных как один объект. Например, часть приложения может состоять из таблицы и формы, основанной на ней. С помощью части приложения можно одновременно добавить в базу данных таблицу и форму.

Также можно создавать запросы, формы, отчеты, макросы — любые объекты базы данных, необходимые для работы.

Создание базы данных с помощью шаблона

В Access есть разнообразные шаблоны, которые можно использовать как есть или в качестве отправной точки. Шаблон — это готовая к использованию база данных, содержащая все таблицы, запросы, формы, макросы и отчеты, необходимые для выполнения определенной задачи. Например, существуют шаблоны, которые можно использовать для отслеживания вопросов, управления контактами или учета расходов. Некоторые шаблоны содержат примеры записей, демонстрирующие их использование.

Если один из этих шаблонов вам подходит, с его помощью обычно проще и быстрее всего создать необходимую базу данных. Однако если необходимо импортировать в Access данные из другой программы, возможно, будет проще создать базу данных без использования шаблона. Так как в шаблонах уже определена структура данных, на изменение существующих данных в соответствии с этой структурой может потребоваться много времени.

  1. Если база данных открыта, нажмите на вкладке Файл кнопку Закрыть. В представлении Backstage откроется вкладка Создать.

  2. На вкладке

    Создать доступно несколько наборов шаблонов. Некоторые из них встроены в Access, а другие шаблоны можно скачать с сайта Office.com. Дополнительные сведения см. в следующем разделе.

  3. Выберите шаблон, который вы хотите использовать.

  4. Access предложит имя файла для базы данных в поле «Имя файла». При этом имя файла можно изменить. Чтобы сохранить базу данных в другой папке, отличной от папки, которая отображается под полем «Имя файла», нажмите кнопку , перейдите к папке, в которой ее нужно сохранить, и нажмите кнопку «ОК». При желании вы можете создать базу данных и связать ее с сайтом SharePoint.

  5. Нажмите кнопку Создать.

    Access создаст базу данных на основе выбранного шаблона, а затем откроет ее. Для многих шаблонов при этом отображается форма, в которую можно начать вводить данные. Если шаблон содержит примеры данных, вы можете удалить каждую из этих записей, щелкнув область маркировки (затененное поле или полосу слева от записи) и выполнив действия, указанные ниже.

    На вкладке Главная в группе Записи нажмите кнопку Удалить.

  6. Щелкните первую пустую ячейку в форме и приступайте к вводу данных. Для открытия других необходимых форм или отчетов используйте область навигации. Некоторые шаблоны содержат форму навигации, которая позволяет перемещаться между разными объектами базы данных.

Дополнительные сведения о работе с шаблонами см. в статье Создание базы данных Access на компьютере с помощью шаблона.

К началу страницы

Создание базы данных без использования шаблона

Если использовать шаблон не имеет ничего интересного, вы можете создать базу данных, создав собственные таблицы, формы, отчеты и другие объекты базы данных. В большинстве случаев это может быть связано с одним или обоими из следующих случаев:

  • Ввести, вставить или импортировать данные в таблицу, которая создается вместе с базой данных, и повторить эту процедуру для новых таблиц, которые создаются с помощью команды Таблица на вкладке Создание.

  • Импортировать данные из других источников, при этом создав таблицы.

Создание пустой базы данных

  1. На вкладке Файл щелкните Создать и выберите вариант Пустая база данных.

  2. В поле Имя файла введите имя файла. Чтобы сохранить файл в другой папке, отличной от используемой по умолчанию, нажмите кнопку

    Поиск расположения для размещения базы данных (рядом с полем Имя файла), откройте нужную папку и нажмите кнопку ОК.

  3. Нажмите кнопку Создать.

    Access создаст базу данных с пустой таблицей «Таблица1» и откроет ее в режиме таблицы. Курсор будет помещен в первую пустую ячейку столбца Щелкните для добавления.

  4. Чтобы добавить данные, начните вводить их или вставьте из другого источника (см. раздел Копирование данных из другого источника в таблицу Access).

Ввод данных в представлении таблицы аналогиен вводу данных на листах Excel. Структура таблицы создается при вводе данных. При добавлении нового столбца в таблицу в таблице определяется новое поле. Access автоматически задает тип данных каждого поля на основе введите данные.

Если на этом этапе вводить данные в таблицу «Таблица1» не нужно, нажмите кнопку Закрыть . Если вы внесли изменения в таблицу, будет предложено сохранить их. Нажмите кнопку Да, чтобы сохранить изменения, кнопку Нет, чтобы не сохранять их, или кнопку Отмена, чтобы оставить таблицу открытой.

Совет:  Access ищет файл с именем Blank.accdb в папке [диск установки]:\Program Files\Microsoft Office\Templates\1049\Access\. Если он существует, blank.accdb является шаблоном для всех новых пустых баз данных. Все новые базы данных наследуют содержимое этого файла. Это отличный способ распространения содержимого по умолчанию, например номеров компонентов или заявлений об отказе от ответственности и политик компании.

Важно: Если хотя бы один раз закрыть таблицу «Таблица1» без сохранения, она будет удалена полностью, даже если в нее введены данные.

Добавление таблицы

Добавление таблиц к существующей базе данных осуществляется командами группы Таблицы на вкладке Создать.

Создание таблицы в режиме таблицы.    В режиме таблицы можно начать ввод данных сразу, структура таблицы при этом будет создаваться автоматически. Полям присваиваются имена с последовательными номерами («Поле1», «Поле2» и т. д.), а тип данных автоматически задается с учетом вводимых данных.

  1. на вкладке Создание в группе Таблицы нажмите кнопку Таблица.

    Access создаст таблицу и выделит первую пустую ячейку в столбце Щелкните для добавления.

  2. На вкладке Поля в группе Добавление и удаление выберите нужный тип поля. Если нужный тип поля не отображается, нажмите кнопку Другие поля .

  3. Откроется список часто используемых типов полей. Выберите необходимый тип поля, и Access добавит в таблицу новое поле в точке вставки.

    Поле можно переместить путем перетаскивания. При этом в таблице появляется вертикальная полоса вставки, указывающая место, где будет расположено поле.

  4. Чтобы добавить данные, начните вводить их в первую пустую ячейку или вставьте из другого источника (см. раздел Копирование данных из другого источника в таблицу Access).

  5. Для переименования столбца (поля) дважды щелкните его заголовок и введите новое название.

    Присвойте полям значимые имена, чтобы при просмотре области

    Список полей было понятно, что содержится в каждом поле.

  6. Чтобы переместить столбец, щелкните его заголовок для выделения столбца и перетащите столбец в нужное место. Можно выделить несколько смежных столбцов и перетащить их одновременно. Чтобы выделить несколько смежных столбцов, щелкните заголовок первого столбца, а затем, удерживая нажатой клавишу SHIFT, щелкните заголовок последнего столбца.

Создание таблицы в режиме конструктора.    В режиме конструктора сначала следует создать структуру таблицы. Затем можно переключиться в режим таблицы для ввода данных или ввести данные, используя другой способ, например вставить данные из буфера обмена или импортировать их.

  1. На вкладке Создание в группе Таблицы нажмите кнопку Конструктор таблиц.

  2. Для каждого поля в таблице введите имя в столбце Имя поля, а затем в списке Тип данных выберите тип данных.

  3. При желании можно ввести описание для каждого поля в столбце Описание. Это описание будет отображаться в строке состояния, когда в режиме таблицы курсор будет находиться в данном поле. Описание также отображается в строке состояния для любых элементов управления в форме или отчете, которые создаются путем перетаскивания этого поля из области списка полей, и любых элементов управления, которые создаются для этого поля при использовании мастера отчетов или мастера форм.

  4. Когда все необходимые поля будут добавлены, сохраните таблицу:

  5. Вы можете начать вводить данные в таблицу в любое время, переключившись в таблицу и щелкнув первую пустую ячейку. Вы также можете вкопировать данные из другого источника, как описано в разделе «Копирование данных из другого источника в таблицу Access».

Задание свойств полей в режиме конструктора.    Независимо от способа создания таблицы рекомендуется проверить и задать свойства полей. Хотя некоторые свойства доступны в режиме таблицы, другие можно настроить только в режиме конструктора. Чтобы перейти в режим конструктора, в области навигации щелкните таблицу правой кнопкой мыши и выберите пункт Конструктор. Чтобы отобразить свойства поля, щелкните его в сетке конструктора. Свойства отображаются под сеткой конструктора в области Свойства поля.

Щелкните свойство поля, чтобы просмотреть его описание рядом со списком Свойства поля. Более подробные сведения можно получить, нажав кнопку справки.

В следующей таблице описаны некоторые наиболее часто изменяемые свойства полей.

Свойство

Описание

Размер поля

Для текстовых полей это свойство указывает максимально допустимое количество знаков, сохраняемых в поле. Максимальное значение: 255. Для числовых полей это свойство определяет тип сохраняемых чисел («Длинное целое», «Двойное с плавающей точкой» и т. д.). Для более рационального хранения данных рекомендуется выделять для хранения данных наименьший необходимый размер памяти. Если потребуется, это значение позже можно изменить.

Формат поля

Это свойство определяет формат отображения данных. Оно не влияет на фактические данные, сохраняемые в этом поле. Вы можете выбрать встроенный формат или задать собственный.

Маска ввода

Это свойство используется для определения общего шаблона для ввода любых данных в поле. Это позволяет обеспечить правильный ввод и нужное количество знаков для всех данных. Для получения справки по созданию маски ввода нажмите кнопку справа от поля свойства.

Значение по умолчанию

Это свойство позволяет задать стандартное значение, которое будет отображаться в этом поле при добавлении новой записи. Например, для поля «Дата/время», в котором необходимо записывать дату добавления записи, в качестве значения по умолчанию можно ввести «Date()» (без кавычек).

Обязательное поле

Это свойство указывает, обязательно ли вводить значение в поле. Если для него задано значение Да, невозможно будет добавить запись, если в это поле не введено значение.

К началу страницы

Копирование данных из другого источника в таблицу Access

Если ваши данные хранятся в другой программе, например Excel, их можно скопировать и вставить в таблицу Access. Как правило, этот метод работает лучше всего, если данные уже разделены на столбцы, как в таблице Excel. Если данные находятся в текстовом редакторе, перед копированием рекомендуется разделить столбцы данных с помощью табуляции или преобразовать данные в таблицу. Если необходимо изменить данные или выполнить с ними другие операции (например, разделить полное имя на имя и фамилию), рекомендуется сделать это перед копированием данных, особенно если вы не знакомы с Access.

При вставке данных в пустую таблицу приложение Access задает тип данных для каждого поля в зависимости от того, какие данные в нем находятся. Например, если во вставляемом поле содержатся только значения даты, для этого поля используется тип данных «Дата/время». Если же вставляемое поле содержит только слова «Да» и «Нет», для этого поля выбирается тип данных «Логический».

Access называет имена полей в зависимости от того, что находится в первой строке в полученных данных. Если первая строка с данными похожа на последующие, Access определяет, что первая строка является частью данных, и присваивает полям общие имена (F1, F2 и т. д.). Если первая строка с данными не похожа на последующие строки, Access определяет, что первая строка состоит из имен полей. Access применит имена полей соответствующим образом и не включит первую строку в данные.

В Access имена присваиваются полям автоматически, поэтому во избежание путаницы поля следует переименовать. Это можно сделать следующим образом:

  1. Нажмите клавиши CTRL+S, чтобы сохранить таблицу.

  2. В режиме таблицы дважды щелкните заголовок каждого столбца и введите описательное имя поля для каждого столбца.

  3. Еще раз сохраните таблицу.

Примечание: Кроме того, для изменения имен полей можно переключиться в режим конструктора. Для этого в области навигации щелкните таблицу правой кнопкой мыши и выберите пункт Конструктор. Чтобы вернуться в режим таблицы, дважды щелкните таблицу в области навигации.

К началу страницы

Импорт, добавление или связывание данных из другого источника

Возможно, у вас есть данные, хранящиеся в другой программе, которые вы хотите импортировать в новую таблицу Access или добавить в существующую. Кроме того, если ваши коллеги хранят данные в других программах, может потребоваться создать связь с такими данными. В обоих случаях работа с данными из других источников не представляет сложности. Вы можете импортировать данные из листа Excel, таблицы в другой базе данных Access, списка SharePoint и других источников. Процесс импорта для разных источников немного различается, однако всегда начинается так, как описано ниже.

  1. В Access на вкладке Внешние данные в группе Импорт и связи выберите команду для типа файла, который необходимо импортировать.

    Например, чтобы импортировать данные с листа Excel, нажмите кнопку Excel. Если вы не видите нужный тип программы, нажмите кнопку Дополнительно.

    Примечание: Если не удается найти нужный тип формата в группе Импорт и связи, может потребоваться запустить программу, в которой созданы эти данные, а затем сохранить в ней данные в файле общего формата (например, как текстовый файл с разделителями) перед импортом данных в Access.

  2. В диалоговом окне Внешние данные нажмите кнопку Обзор, чтобы найти исходный файл данных, или введите в поле Имя файла полный путь к нему.

  3. Выберите нужный параметр (все программы разрешают импорт, а некоторые — для их связываия) в области «Укажите, как и где нужно хранить данные в текущей базе данных». Вы можете создать новую таблицу, использующую импортируемые данные, или (в некоторых программах) данные в существующую таблицу или связанную таблицу, которая поддерживает связь с данными в программе-источнике.

  4. Если будет запущен мастер, следуйте инструкциям на экране. На последней странице мастера нажмите кнопку Готово.

    При импорте объектов или связывании таблиц из базы данных Access открывается диалоговое окно Импорт объектов или Связь с таблицами. Выберите нужные элементы и нажмите кнопку ОК.

    Точная последовательность действий зависит от выбранного способа обработки данных: импорт, добавление или связывание.

  5. Access предложит сохранить сведения о только что завершенной операции импорта. Если вы планируете повторить ее, нажмите кнопку Сохранить шаги импорта и введите нужные сведения. Позже для повторения этой операции достаточно будет нажать кнопку Сохраненные операции импорта на вкладке Внешние данные в группе Импорт и связи. Если вы не хотите сохранять сведения об операции, нажмите кнопку Закрыть.

Если вы решили импортировать таблицу, Access импортирует данные в новую таблицу и отображает ее в группе Таблицы в области навигации. Если выбрано добавление данных к существующей таблице, данные добавляются к ней. Если вы связываете данные, в группе Таблицы в области навигации создается связанная таблица.

К началу страницы

Добавление части приложения

Части приложения можно использовать для расширения функциональности баз данных. Часть приложения может быть просто отдельной таблицей, а может включать несколько объектов, таких как таблицы и связанные формы.

Например, часть приложения «Примечания» состоит из таблицы с полем идентификатора, имеющим тип «Счетчик», поля даты и поля MEMO. Ее можно добавить в базу данных и использовать как есть или с минимальными изменениями.

  1. Откройте базу данных, в которую вы хотите добавить часть приложения.

  2. Откройте вкладку Создание.

  3. В группе Шаблоны нажмите кнопку Части приложения. Появится список доступных частей.

  4. Щелкните часть приложения, которую вы хотите добавить.

К началу страницы

Открытие существующей базы данных Access

  1. На вкладке Файл нажмите кнопку Открыть.

  2. В диалоговом окне Открытие файла базы данных найдите базу данных, которую нужно открыть.

  3. Выполните одно из следующих действий.

    • Чтобы открыть базу данных в режиме по умолчанию, дважды щелкните ее (режим по умолчанию может быть указан в диалоговом окне Параметры Access или установлен административной политикой).

    • Нажмите кнопку Открыть, чтобы открыть базу данных для общего доступа в многопользовательской среде и предоставить другим пользователям возможность выполнять в ней чтение и запись.

    • Щелкните стрелку рядом с кнопкой Открыть и выберите вариант Открыть для чтения, чтобы открыть базу данных только для чтения, то есть для просмотра без возможности внесения изменений. При этом другие пользователи смогут выполнять запись в базу данных.

    • Щелкните стрелку рядом с кнопкой Открыть и выберите вариант Монопольно, чтобы открыть базу данных в монопольном режиме. Если ее затем попытается открыть другой пользователь, он получит сообщение «Файл уже используется».

    • Щелкните стрелку рядом с кнопкой Открыть и выберите вариант Монопольно для чтения, чтобы открыть базу данных только для чтения. Другие пользователи при этом смогут открывать базу данных только для чтения.

Примечание: Вы можете напрямую открывать файлы данных внешних форматов, например dBASE, Microsoft Exchange или Excel. Кроме того, можно открыть напрямую любой источник данных ODBC, например Microsoft SQL Server. Access автоматически создаст базу данных Access в одной папке с файлом данных и добавит ссылки на все таблицы внешней базы данных.

Советы

  • Чтобы открыть одну из недавно использовавшихся баз данных, щелкните Последние на вкладке Файл и выберите имя файла базы данных. Access откроет базу данных, используя параметры, которые применялись при ее открытии в прошлый раз. Если список последних использовавшихся файлов не отображается, щелкните Параметры на вкладке Файл. В диалоговом окне Параметры Access нажмите кнопку Параметры клиента. В разделе Вывод на экран укажите количество документов, которые необходимо отобразить в списке «Последние документы» (не больше 50).

    Кроме того, на панели навигации представления Backstage можно отдемонстрировать последние базы данных (1) вкладка «Файл», часть 2) базу данных, которую вы хотите открыть. В нижней части вкладки «Последние» выберите поле «Число последних баз данных», а затем укажите нужное количество.

  • При открытии базы данных с помощью команды Открыть на вкладке Файл можно просмотреть список ярлыков недавно открывавшихся баз данных, нажав в диалоговом окне Открыть кнопку Последние.

К началу страницы

Таблица простых чисел | umath.ru

Простыми числами называются натуральные числа, имеющие ровно два различных натуральных делителя: и самого себя.

Таблица простых чисел

В этой таблице представлены первые 500 простых чисел. Таблицей можно пользоваться, например, при разложении числа на простые множители. Таблица простых чисел также пригодится для того, чтобы проверить, является ли какое-то число простым или нет.

2357111317192329
31374143475359616771
7379838997101103107109113
127131137139149151157163167173
179181191193197199211223227229
233239241251257263269271277281
283293307311313317331337347349
353359367373379383389397401409
419421431433439443449457461463
467479487491499503509521523541
547557563569571577587593599601
607613617619631641643647653659
661673677683691701709719727733
739743751757761769773787797809
811821823827829839853857859863
877881883887907911919929937941
94795396797197798399199710091013
1019102110311033103910491051106110631069
1087109110931097110311091117112311291151
1153116311711181118711931201121312171223
1229123112371249125912771279128312891291
1297130113031307131913211327136113671373
1381139914091423142714291433143914471451
1453145914711481148314871489149314991511
1523153115431549155315591567157115791583
1597160116071609161316191621162716371657
1663166716691693169716991709172117231733
1741174717531759177717831787178918011811
1823183118471861186718711873187718791889
1901190719131931193319491951197319791987
1993199719992003201120172027202920392053
2063206920812083208720892099211121132129
2131213721412143215321612179220322072213
2221223722392243225122672269227322812287
2293229723092311233323392341234723512357
2371237723812383238923932399241124172423
2437244124472459246724732477250325212531
2539254325492551255725792591259326092617
2621263326472657265926632671267726832687
2689269326992707271127132719272927312741
2749275327672777278927912797280128032819
2833283728432851285728612879288728972903
2909291729272939295329572963296929712999
3001301130193023303730413049306130673079
3083308931093119312131373163316731693181
3187319132033209321732213229325132533257
3259327132993301330733133319332333293331
3343334733593361337133733389339134073413
3433344934573461346334673469349134993511
3517352735293533353935413547355735593571

Первые 100 000 простых чисел можно посмотреть здесь.

Таблица к уроку по биологии «Значение простейших»

Название паразитических простейших

Место обитания

Пути заражения

Меры профилактики

Фото организмов

Дизентерийная амеба

Дизентерийная амеба паразитирует в человеческом организме, но изредка встречается и у диких и домашних животных.

Проглоченные человеком цисты, находящиеся в воде или на немытых овощах, являются источником заражения.

Обязательно нужно очень тщательно обрабатывать ягоды, фрукты и овощи – промывать их водой, желательно теплой. Для питья ни в коем случае нельзя использовать воду из-под водопроводного крана или из сомнительных источников. Пить желательно только кипяченную или бутилированную воду, которая прошла несколько степеней очистки. Не оставляйте на столе без присмотра в открытом виде хлебобулочные изделия, варенье и прочие продукты питания, особенно в теплое время года. Соблюдение личной гигиены – мытье рук до еды, после улицы, посещения туалета, тесного контакта с другими людьми. Мыть руки всегда нужно с использованием мыла…

Малярийный плазмодий

Обитает в эритроцитах и в клетках печени человека

Паразит проникает несколькими путями. Самым основным является укус комара рода анофелес. Но существуют и другие пути проникновения инфекции, например, переливание крови. Инфекция может проникать к плоду во время беременности или во время родов от больной матери.

При пребывании в местах, где распространена малярия, следует  принимать следующие меры предосторожности:

— спать в комнатах, где окна и двери затянуты сеткой или сетчатым пологом, желательно пропитанным инсектицидом;

— с сумерек до рассвета одеваться так, чтобы не оставлять открытыми руки и ноги;

— открытые участки тела обрабатывать репеллентом, особенно оставаясь на открытом воздухе в вечернее и ночное время;
— людям, выезжающим в очаги средней и высокой эндемичности,  рекомендуется профилактический прием противомалярийных препаратов.

 

 

Лямблия

Чаще всего лямблии любят находиться в тонком кишечнике. В этом месте есть все условия для их формирования и дальнейшего размножения. Тонкий кишечник лишен кислорода, но имеет хорошую влажность и подходящую температуру.

По поводу источника заражения у ученых до сих пор не выработан единый подход. Есть мнение, что виды лямблий, паразитирующие у животных, не представляют никакой опасности для человека. В других же источниках приводятся доказательства заражения человека лямблиозом, например, от бобра через воду. Таким образом, единственное, что можно сказать с полной определенностью: человек может заразиться лямблиозом от другого человека, уже носящего в себе этого паразита.

Проведение очистки и кипячение воды для питья в общественных местах и учреждениях; проверка воды на наличие паразитов в местах общественного купания: душевых, банях, а также в водоемах, где организуются пляжи; контроль общего состояния здоровья детей, особенно тех, кто жалуется на расстройства в работе кишечника. Проведение лабораторных исследований общего анализа крови и кала детей, посещающих детские сады, школы, летние оздоровительные лагеря; отслеживание состояния здоровья лиц, обслуживающих людей в местах общественного питания, на наличие разного рода паразитов; проведение занятий с людьми, которым особо опасно заражение. Это беременные женщины, дети, старые люди.

Десять простейших паразитов человека

Наталья Резник

Самый большой. Балантидий Balantidium coli

Крупнейшее простейшее — паразит человека, и единственная инфузория в этой компании. Ее размеры варьируют от 30 до 150 мкм в длину и от 25 до 120 мкм в ширину. Для сравнения: длина малярийного плазмодия в самой крупной стадии — около 15 мкм, и в разы меньше балантидия клетки кишечника, среди которых живет инфузория. Слон в посудной лавке.

Распространен везде, где есть свиньи — его основные носители. Обычно живет в подслизистом слое толстой кишки, хотя у людей встречается и в легочном эпителии. Питается B. coli бактериями, частичками пищи, фрагментами хозяйского эпителия. У животных инфекция протекает бессимптомно. У людей может развиться тяжелейшая диарея с кровавыми, слизистыми выделениями (балантидиаз), иногда в стенках толстой кишки образуются язвы. Умирают от балантидиаза редко, однако он вызывает хроническое истощение.

Люди заражаются через грязную воду или продукты, содержащие цисты. Частота инфицирования у людей не превышает 1%, в то время как свиньи могут быть заражены поголовно.

Лечится тетрациклином или метронидазолом, сообщений о лекарственной устойчивости этой инфузории пока не поступало.

Открыт шведским ученым Мальстемом в 1857 году. Сегодня балантидиаз связывают с тропическими и субтропическими районами, бедностью и плохой гигиеной.

Самая первая. Ротовая амеба Entamoeba gingivalis

Первая паразитическая амеба, найденная у человека. Этот человек был москвичом, и описание его амеб опубликовал московский исследователь Г. Гросс в 1849 году в Bulletin de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou — старейшем русском научном журнале (выходит с 1829 года и посейчас индексируется ВАК под именем «Бюллетень Московского общества испытателей природы»). Гросс обнаружил амебу в зубном налете, отсюда и название от латинского gingivae — десны.

Живет во рту почти у всех людей с больными зубами или воспаленными деснами, населяет десневые карманы и зубной налет. Питается клетками эпителия, лейкоцитами, микробами, при случае эритроцитами. У людей со здоровой ротовой полостью встречается редко.

Это небольшое простейшее размером 10–35 мкм во внешнюю среду не выходит и цист не образует, к другому хозяину передается при поцелуях, через грязную посуду или зараженную пищу. E. gingivalis считают исключительно человеческим паразитом, но иногда ее находят у кошек, собак, лошадей и обезьян, живущих в неволе.

В начале ХХ века E. gingivalis описали как возбудителя пародонта, поскольку она всегда присутствует в воспаленных зубных ячейках. Однако ее патогенность не доказана.

Лекарства, действующие на эту амебу, неизвестны.

Самый всепроникающий. Дизентерийная амеба Entamoeba histolytica

Этот кишечный паразит с кровью проникает в ткани печени, легких, почек, мозга, сердца, селезенки, половых органов. Ест, что добудет: частички пищи, бактерии, эритроциты, лейкоциты и клетки эпителия.

Распространена повсеместно, особенно в тропиках. Обычно люди заражаются, проглотив цисту.

В странах умеренного климата амеба, как правило, остается в просвете кишечника, и инфекция протекает бессимптомно. В тропиках и субтропиках чаще начинается патологический процесс: E. histolytica атакуют стенки. Причины перехода в патогенную форму пока неясны, но описано уже несколько молекулярных механизмов происходящего. Так, понятно, что амебы выделяют лизирующие вещества, пробиваются через слизь и убивают клетки. По-видимому, амеба может уничтожить хозяйскую клетку двумя способами: запустив у нее апоптоз или просто отгрызая куски. Первый способ долгое время считался единственным. Кстати, механизм клеточного самоубийства с рекордной скоростью — за минуты — так и не выявлен. Второй способ описан совсем недавно, авторы назвали его трогоцитозом от греческого «трого» — грызть. Примечательно, что амебы, кусающие клетки, бросают добычу, как только она погибает. А другие могут фагоцитировать мертвые клетки целиком. Предполагают, что кусающие и пожирающие клетки различаются картиной экспрессии генов.

Сейчас способность амебы проникать в кровяное русло, печень и другие органы связывают именно с трогоцитозом.

Амебиаз — смертельно опасное заболевание, ежегодно от инфекции E. histolytica умирает около 100 тыс. человек.

У дизентерийной амебы есть непатогенный близнец, E. dispar, поэтому для диагностики заболевания микроскопии недостаточно.

Для излечения необходимо уничтожить как подвижных E. histolytica (метронидазол, тинидазол), так и цисты (иодокинол или паромомицин).

Описал E. histolytica в 1875 году петербургский врач Федор Александрович Лёш у больного диареей, он же определил ее патогенную природу. Но латинское название амебе дал в 1903 году немецкий зоолог Фриц Шаудин. Histolytica означает «разрушающая ткани». В 1906 году ученый умер именно от амебного абсцесса кишечника.

Самый распространенный. Кишечная лямблия Giardia lamblia (G.intestinalis)

Лямблия, самый распространенный паразит кишечника, встречается повсеместно. Заражены 3–7% людей в развитых странах и 20–30% в развивающихся. То есть примерно 300 млн. человек.

Обитают паразиты в двенадцатиперстной кишке и желчных протоках хозяина, где то плавают, работая жгутиками, то прикрепляются к эпителию с помощью клейкого диска, расположенного на нижней стороне клетки. На 1 см2 эпителия налипает до миллиона лямблий. Они повреждают ворсинки, что нарушает всасывание питательных веществ, вызывает воспаление слизистой оболочки и диарею. Если болезнь затрагивает желчные протоки, она сопровождается желтухой.

Лямблиоз — болезнь грязных рук, воды и продуктов. Жизненный цикл простейшего прост: в кишечнике — активная форма, а на выходе с фекальными массами — устойчивые цисты. Чтобы заразиться, достаточно проглотить десяток цист, которые в кишечнике опять перейдут в активную форму.

Главный секрет повсеместности лямблий в изменчивости поверхностных белков. Организм человека борется с лямблиями антителами и, в принципе, способен выработать иммунитет. Но люди, живущие в одной и той же местности и пьющие одну и ту же воду, заражаются снова и снова потомками своих же паразитов. Почему? Потому что при переходе от активной фазы к цисте и обратно лямблия изменяет белки, к которым вырабатываются антитела, — вариант-специфичные поверхностные белки (variant-specific surface protein). В геноме есть около 190 вариантов этих белков, но на поверхности отдельного паразита всегда присутствует лишь один, трансляция остальных прерывается по механизму РНК-интерференции. А смена случается примерно раз на десять поколений.

Лечится метронидазолом. Болезнь проходит за неделю, но при инфицировании желчных протоков рецидивы возможны в течение многих лет. С цистами борются, иодируя воду.

Открыл Giardia lamblia в 1859 году чешский ученый Вилем Ламбль. С тех пор простейшее сменило несколько названий и нынешнее получило в честь первооткрывателя и французского паразитолога Альфреда Жиара, который лямблию не описывал.

А первую зарисовку лямблии сделал Антони ван Левенгук, обнаружив ее в собственном расстроенном стуле. Было это в 1681 году.

Кстати, лямблия еще и очень эволюционно древняя, происходит чуть ли не прямо от предка всех эукариот.

Самый интимный. Влагалищная трихомонада Trichomonas vaginalis.

Простейшее, которое передается половым путем. Обитает во влагалище, а у мужчин — в мочеиспускательном канале, эпидидимисе и предстательной железе, передается половым путем или через влажные мочалки. Младенцы могут заразиться, проходя через родовые пути. У T. vaginalis 4 жгутика на переднем конце и относительно короткая ундулирующая мембрана, при необходимости он выпускает ложноножки. Максимальные размеры трихомонады — 32 на 12 мкм.

Трихомонада более распространена, чем возбудители хламидиоза, гонореи и сифилиса вместе взятые. Ей поражено около 10% женщин, а возможно и больше, и 1% мужчин. Последняя цифра недостоверна, потому что у мужчин сложнее обнаружить паразита.

T. vaginalis питается микроорганизмами, в том числе молочнокислыми бактериями вагинальной микрофлоры, которые поддерживают кислую среду, и таким образом создает оптимальный для себя рН выше 4.9.

Трихомонада разрушает клетки слизистой оболочки, вызывая воспаление. На симптомы жалуются около 15% инфицированных женщин.

Лечится метронидазолом, но беременным он противопоказан. В качестве профилактики рекомендуют регулярные спринцевания разбавленным уксусом.

Описан в 1836 году французским бактериологом Альфредом Донне. Ученый не понял, что перед ним патогенный паразит, но определил размеры, внешность и тип движения простейшего.

Самый убийственный. Возбудитель сонной болезни Trypanosoma brucei

Возбудитель африканской сонной болезни — самое убийственное простейшее. Зараженный им человек без лечения умирает. Трипаносома — вытянутый жгутиконосец длиной 15—40 мкм. Известны два подвида, внешне неотличимые. Заболевание, вызванное T. brucei gambiense, длится 2—4 года. T. brucei rhodesiense более вирулентный, возбудитель скоротечной формы, от которой умирают через несколько месяцев или недель.

Распространен в Африке, между 15-ми параллелями Южного и Северного полушарий, в естественном ареале переносчика — кровососущих насекомых рода Glossina (муха цеце). Из 31 вида мух для человека опасны 11. От сонной болезни страдает население 37 стран к югу от Сахары на 9 млн. км2. Ежегодно заболевает до 20 тыс. человек. Сейчас больных около 500 тыс., 60 млн. живут в зоне риска.

Из кишечника мухи T. brucei попадает в кровь человека, оттуда проникает в спинномозговую жидкость и поражает нервную систему. Болезнь начинается с лихорадки и воспаления лимфатических желез, затем следуют апатия, сонливость, мышечный паралич, истощение и необратимая кома.

Смертельность паразита связывают с его способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер. Молекулярные механизмы до конца не изучены, но известно, что при проникновении в мозг паразит выделяет цистеиновые протеазы, а также использует некоторые белки хозяина. В центральной нервной системе, с другой стороны, трипаносома укрывается от иммунных факторов.

Первое описание сонной болезни в верховьях Нигера оставил арабский ученый ибн Хальдун (1332—1406). В начале XIX века европейцам был уже хорошо знаком начальный признак заболевания — вздутие лимфатических узлов на задней стороне шеи (симптом Уинтерботтома), и работорговцы обращали на него особое внимание.

Открыл T. brucei шотландский микробиолог Дэвид Брюс, в честь которого она и названа, а в 1903 году он впервые установил связь между трипаносомой, мухой цеце и сонной болезнью.

Лечение зависит от стадии заболевания, лекарства вызывают тяжелые побочные эффекты. Паразит обладает высокой антигенной изменчивостью, поэтому вакцину создать невозможно.

Самый экстравагантный. Лейшмания Leishmania donovani

Лейшмании заслужили звание самых экстравагантных паразитов, потому что живут и размножаются в макрофагах — клетках, призванных паразитов уничтожать. L. donovani — самая опасная из них. Она вызывает висцеральный лейшманиоз, в просторечье лихорадку думдум, или кала-азар, от которой без лечения умирают почти все заболевшие. Зато выжившие приобретают длительный иммунитет.

Существует три подвида паразита. L. donovani infantum (Средиземноморье и Средняя Азия) поражает в основном детей, его резервуаром часто служат собаки. L. donovani donovani (Индия и Бангладеш) опасен для взрослых и пожилых людей, природных резервуаров не имеет. Американский L. donovani chagasi (Центральная и Южная Америка) может жить в крови собак.

L. donovani — жгутиконосец не более 6 мкм в длину. Люди заражаются после укуса москитов рода Phlebotomus, иногда при половом контакте, младенцы — проходя через родовые пути. Попав в кровь, L. donovani проникают внутрь макрофагов, которые разносят паразита по внутренним органам. Размножаясь в макрофагах, паразит их разрушает. Молекулярный механизм выживания в макрофагах довольно сложен.

Симптомы заболевания — лихорадка, увеличение печени и селезенки, анемия и лейкопения, которые способствуют вторичной бактериальной инфекции. Ежегодно висцеральным лейшманиозом заболевает 500 тыс. человек и около 40 тыс. умирает.

Лечение тяжелое — внутривенное введение препаратов сурьмы и переливание крови.

Таксономическую принадлежность L. donovani определил в 1903 году знаменитый исследователь малярии и нобелевский лауреат Рональд Росс. Родовым названием она обязана Уильяму Лейшману, а видовым — Чарльзу Доновану, которые в том же 1903 году независимо обнаружили клетки простейших в селезенке больных, умерших от кала-азара, один — в Лондоне, другой — в Мадрасе.

Самый сложный жизненный цикл. Babesia spp.

Бабезии, помимо многоступенчатого бесполого размножения в эритроцитах млекопитающего и полового в кишечнике клещей рода Ixodes, осложнили свое развитие трансовариальной передачей. Из кишечника самки клеща спорозоиты простейшего проникают в яичники и заражают эмбрионы. Когда личинки клещей вылупляются, бабезии переходят в их слюнные железы и с первым укусом входят в кровь позвоночного.

Распространены бабезии в Америке, Европе и Азии. Их природный резервуар — грызуны, собаки и крупный рогатый скот. Человека заражают несколько видов: B. microti, B. divergens, B. duncani и B. venatorum.

Симптомы бабезиоза напоминают малярию — периодическая лихорадка, гемолитическая анемия, увеличенные селезенка и печень. Большинство людей выздоравливает спонтанно, для больных с ослабленной иммунной системой бабезиозы фатальны.

Методы лечения еще разрабатывают, пока что прописывают курс клиндамицина с хинином, а в тяжелых случаях — переливание крови.

Описал бабезию румынский микробиолог Виктор Бабеш (1888), обнаруживший ее у больных коров и овец. Он решил, что имеет дело с патогенной бактерией, которую назвал Haematococcus bovis. Бабезию долго считали патогеном животных, пока не обнаружили ее в 1957 году у югославского пастуха, умершего от заражения B. divergens.

Самый влиятельный. Возбудитель токсоплазмоза Toxoplasma gondii

T. gondii — самый влиятельный паразит, поскольку управляет поведением промежуточных хозяев.

Распространен повсеместно, распределен неравномерно. Во Франции, например, заражено 84% жителей, в Соединенном Королевстве —22%.

Жизненный цикл токсоплазмы состоит из двух стадий: бесполая протекает в организме любых теплокровных, половое размножение возможно только в эпителиальных клетках кошачьего кишечника. Чтобы T. gondii могла завершить развитие, кошка должна съесть зараженного грызуна. Повышая вероятность этого события, T. gondii блокирует естественный страх грызунов перед запахом кошачьей мочи и делает его привлекательным, воздействуя на группу нейронов в миндалине. Как она это делает — неизвестно. Один из предполагаемых механизмов воздействия — локальный иммунный ответ на инфекцию. Он изменяет содержание цитокинов, что, в свою очередь, повышает уровень нейромодуляторов, таких как дофамин. Влияет токсоплазма и на поведение людей, что проявляется даже на популяционном уровне. Так, в странах с высоким уровнем токсоплазмоза чаще встречается невротизм и желание избегать неопределенных, новых ситуаций. Возможно, инфицированность T. gondii может привести к культурным изменениям.

Инфекция у человека чаще протекает бессимптомно, но при ослабленном иммунитете разрушает клетки печени, легких, мозга, сетчатки, вызывая острый или хронический токсоплазмоз. Течение инфекции зависит от вирулентности штамма, состояния иммунной системы хозяина и его возраста — пожилые люди менее восприимчивы к T. gondii.

Лечат токсоплазмоз пириметамином и сульфадиазином.

Описан в 1908 году у пустынных грызунов. Эта честь принадлежит сотрудникам Института Пастера в Тунисе Шарлю Николю и Луису Мансо.

Самый патогенный. Малярийный плазмодий Plasmodium spр.

Малярийный плазмодий — самый патогенный паразит человека. Число больных малярией может достигать 300–500 млн., а смертность во время эпидемий — 2 млн. Болезнь до сих пор уносит в три раза больше жизней, чем вооруженные конфликты.

Малярию у человека вызывают пять видов плазмодия: Plasmodium vivax, P. falciparum, P. malariae, P. ovale и P. knowlesi, который поражает также макак.

Распространен в ареале переносчиков — комаров Anopheles, которым нужна температура 16–34°С и относительная влажность более 60%.

Сравнение генома самого вирулентного из плазмодиев, P. falciparum, с плазмодиями горилл, позволяет предполагать, что его предком люди заразились именно от этих обезьян. Возникновение этой формы плазмодия связывают с появлением сельского хозяйства в Африке, повлекшего за собой увеличение плотности населения и развитие оросительных систем.

Половое размножение плазмодиев происходит в кишечнике комаров, а в организме человека это внутриклеточный паразит, который живет и размножается в гепатоцитах и эритроцитах до тех пор, пока клетки не лопаются. В 1 мл крови больного содержится 1 — 50 тыс. паразитов.

Болезнь проявляется как воспаление, периодическая лихорадка и анемия, в случае беременности опасна для матери и плода. Эритроциты, зараженные P. falciparum, закупоривают капилляры, и в тяжелых случаях развивается ишемия внутренних органов и тканей.

Лечение требует комбинации нескольких препаратов и зависит от конкретного возбудителя. Плазмодии приобретают устойчивость к лекарствам.

Таблица классификации Простейших

Подцарство Protozoa (одноклеточные).

Тип

Класс

Отряд

Род

Представители

I.Sarcomastigophora

Sarcodina (саркодовые)

Amoebida

Amoeba

A. proteus

A. invoidens

Acointhamoeba

Naegleria

Entamoeba

E. coli

E. gingivalis

E. histolytica

Mastigophora (жгутиконосцы)

Kinetoplastida

Trypanosoma

T. gambiense

T. rhodesiense

T. cruzi

Leishmania

L. donovani

L. tropica

L. brasiliensis

Diplomandida (билатеральная симметрия, 2 ядра, 4 пары жгутиков)

Lamblia intestinalis

Trichomonadida

Trichmonas

T. hominis

T. urogenetalis

T. tenox

II. Apicomplexa

Coccidia

Eucoccidia

Подотряд eimerina

Isospora

Sarcocystis

Toxoplasma

T. gondii

Подотряд

Haemodium

Plasmodium

Pl. Vivax

Pl. Malaria

Pl. Falciparum

Pl. Ovale

III. Ciliophora (инфузория)

Citiata

Paramecium

P. caudatum

Balantidum

B. coli

Таблица простых чисел — интернет энциклопедия для студентов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Простые числа – это натуральные числа, которые имеют только два натуральных делителя: единицу и само это число.

Все остальные числа, кроме единицы, называются составными. Единица не является ни простым, ни составным. Любое натуральное число, большее единицы, раскладывается в произведение простых множителей с точностью до перестановки множителей. Простых чисел бесконечно много и не существует формулы для их вычисления.

В таблице приводятся простые числа в диапазоне от 2 до 5000

Подробная таблица умножения

\(\ \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline 2&3&5&7&11&13&17&19\\ \hline 23&29&31&37&41&43&47&53\\ \hline 59&61&67&71&73&79&83&89\\ \hline 97&101&103&107&109&113&127&131\\ \hline 137&139&149&151&157&163&167&173\\ \hline 179&181&191&193&197&199&211&223\\ \hline 227&229&233&239&241&251&257&263\\ \hline 269&271&277&281&283&293&307&311\\ \hline 313&317&331&337&347&349&353&359\\ \hline 367&373&379&383&389&397&401&409\\ \hline 419&421&431&433&439&443&449&457\\ \hline 416&463&467&479&487&491&499&503\\ \hline 509&521&523&541&547&557&563&569\\ \hline 571&577&587&593&599&601&607&613\\ \hline 617&619&631&641&643&647&653&659\\ \hline 661&673&677&683&691&701&709&719\\ \hline 727&733&739&743&751&757&761&769\\ \hline 773&787&797&809&811&821&823&827\\ \hline 829&839&853&857&859&863&877&881\\ \hline 883&887&907&911&919&929&937&941\\ \hline 947&953&967&971&977&983&991&997\\ \hline 1009&1013&1019&1021&1031&1033&1039&1049\\ \hline 1051&1061&1063&1069&1087&1091&1093&1097\\ \hline 1103&1109&1117&1123&1129&1151&1153&1163\\ \hline 1171&1181&1187&1193&1201&1213&1217&1223\\ \hline 1237&1249&1259&1277&1279&1283&1289&1291\\ \hline 1297&1301&1303&1307&1319&1321&1327&1361\\ \hline 1367&1373&1381&1399&1409&1423&1427&1429\\ \hline 1433&1439&1447&1451&1453&1459&1471&1481\\ \hline 1483&1487&1489&1493&1499&1511&1523&1531\\ \hline 1543&1549&1553&1559&1567&1571&1579&1583\\ \hline 1597&1601&1607&1609&1613&1619&1621&1627\\ \hline 1637&1657&1663&1667&1669&1693&1697&1699\\ \hline 1709&1721&1723&1733&1741&1747&1753&1759\\ \hline 1777&1783&1787&1789&1801&1811&1823&1831\\ \hline 1847&1861&1867&1871&1873&1877&1879&1889\\ \hline 1901&1907&1913&1931&1933&1949&1951&1973\\ \hline 1979&1987&1993&1997&1999&2003&2011&2017\\ \hline 2027&2029&2039&2053&2063&2069&2081&2083\\ \hline 2087&2089&2099&2111&2113&2129&2131&2137\\ \hline 2141&2143&2153&2161&2179&2203&2207&2213\\ \hline 2221&2237&2239&2243&2251&2267&2269&2273\\ \hline 2281&2287&2293&2297&2309&2311&2333&2339\\ \hline 2341&2347&2351&2357&2371&2377&2381&2383\\ \hline 2389&2393&2399&2411&2417&2423&2437&2441\\ \hline 2447&2459&2467&2551&2557&2579&2591&2593\\ \hline 2609&2617&2621&2633&2647&2657&2659&2663\\ \hline 2671&2677&2683&2687&2689&2683&2699&2707\\ \hline 2711&2713&2719&2729&2731&2741&2749&2753\\ \hline 2767&2777&2789&2791&2797&2801&2803&2819\\ \hline 2833&2837&2843&2851&2857&2861&2879&2887\\ \hline 2897&2903&2909&2917&2927&2939&2953&2957\\ \hline 2963&2969&2971&2999&3001&3011&3019&3023\\ \hline 3037&3041&3049&3061&3067&3079&3083&3089\\ \hline 3109&3119&3121&3137&3163&3167&3169&3181\\ \hline 3187&3191&3203&3209&3217&3221&3229&3251\\ \hline 3253&3257&3259&3271&3299&3301&3307&2213\\ \hline 3319&3323&3329&3331&3343&3347&3359&3361\\ \hline 3371&3373&3389&3391&3407&3413&3433&3449\\ \hline 3457&3461&3463&3467&3469&3491&3499&3511\\ \hline 3517&3527&3529&3533&3539&3541&3547&3557\\ \hline 3559&3571&3581&3583&3593&3607&3613&3617\\ \hline 3623&3631&3637&3643&3659&3671&3673&3677\\ \hline 3691&3697&3701&3709&3719&3727&3733&3739\\ \hline 3761&3767&3769&3779&3793&3797&3803&3821\\ \hline 3823&3833&3847&3851&3853&3863&3877&3881\\ \hline 3889&3907&3911&3917&3919&3923&3929&3931\\ \hline 3943&3947&3967&3989&4001&4003&4007&4013\\ \hline 4019&4021&4027&4049&4051&4057&4073&4079\\ \hline 4091&4093&4099&4111&4127&4129&4133&4139\\ \hline 4153&4157&4159&4177&4201&4211&4217&4219\\ \hline 4229&4231&4241&4243&4253&4259&4261&4271\\ \hline 4273&4283&4289&4297&4327&4337&4339&4349\\ \hline 4357&4363&4373&4391&4397&4409&4421&4423\\ \hline 4441&4447&4451&4457&4463&4481&4483&4493\\ \hline 4507&4513&4517&4519&4523&4547&4549&4561\\ \hline 4567&4583&4591&4597&4603&4621&4637&4639\\ \hline 4643&4649&4651&4657&4663&4673&4679&4691\\ \hline 4703&4721&4723&4729&4733&4751&4759&4783\\ \hline 4787&4789&4793&4799&4801&4813&4817&4831\\ \hline 4861&4871&4877&4889&4903&4909&4919&4931\\ \hline 4933&4937&4943&4951&4957&4967&4969&4973\\ \hline 4987&4993&4999&&&&&\\ \hline \end{array} \)

С помощью таблицы можно проверить, является ли какое-либо число простым или составным, а также искать наименьшее простое число, на которое делится данное (при разложении на множители).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

  • Задание

    Являются ли числа 938 и 2633 простыми.

  • Решение

    Число 938 является четным, то есть делится на 2, следовательно, не является простым.

    Определить каким является число 2633, можно воспользовавшись таблицей простых чисел. Видим, что оно содержится в таблице, а значит, является простым.

  • Ответ

    938 – составное, 2633 – простое.

    ПРИМЕР 2

  • Задание

    Разложить число 120 на простые множители.

  • Решение

    Первое простое число, которое является делителем 120 – это 2, т.е. \(\ 120=2 \cdot 60 \)

    Далее \(\ 60=2 \cdot 30 \), \(\ 30=2 \cdot 15 \) . Следующим простым делителем будет 3, т.е \(\ 15=3 \cdot 5 \). И, наконец \(\ 5=5 \cdot 1 \) .Тогда искомое разложение имеет следующий вид \(\ 120=2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 5 \)

  • Ответ

    \(\ 120=2 \cdot 2 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 5 \)

  • 7 простых советов по повышению производительности при работе из дома

    4. Используйте подходящие инструменты

    Общение и сотрудничество сейчас стали важнее, чем когда-либо, поскольку каждый работает индивидуально из дома. Многие из нас используют видео- и аудиозвонки, чтобы оставаться на связи с коллегами, а также проводить совещания. Такие важные инструменты, как подходящая клавиатура и мышь, USB-адаптеры, мониторы, микрофон и наушники, могут иметь большое значение, помогая вам поддерживать эффективность и продуктивность работы, не беспокоясь о мелочах.

    Наличие еще одного монитора в дополнение к ноутбуку расширит доступное пространство на вашем рабочем месте. Вы можете одновременно открывать разные программы и приложения, а также несколько окон на экране, чтобы сделать свою работу удобней.

    Использование полноразмерной клавиатуры и мыши повышает комфорт при длительной работе за компьютером. Может показаться, что это не так уж важно, но использование полноразмерной клавиатуры и мыши вместо клавиатуры и тачпада ноутбука может повысить вашу продуктивность, сделав рабочий процесс более быстрым и комфортным.

    Кроме того, большую роль может сыграть использование гарнитуры для видео- и аудиозвонков. Есть беспроводные гарнитуры с возможностью подключения по Bluetooth, поэтому вам не нужно беспокоиться о дополнительных кабелях и проводах. Вам также не потребуется отдельный микрофон, поскольку он есть в большинстве гарнитур. Некоторые из них встроены, другие — съемные.

    Некоторые из наших любимых продуктов для работы на дому включают USB-накопители с шифрованием и концентратор Nucleum USB-C. USB-накопитель с шифрованием позволяет быстро и легко передавать данные между устройствами, а также обеспечивает исключительную безопасность, защищая вашу информацию. Если вам абсолютно необходимо выйти на работу, чтобы извлечь файлы, подумайте об USB-накопителе с шифрованием, который защитит данные.

    Nucleum — единый концентратор для управления всеми устройствами. Он позволяет использовать мышь, монитор, USB-устройства и даже подавать питание для зарядки подключенных устройств. Возвращая функциональность всех любимых вами аксессуаров при работе с ноутбуком, он станет превосходным компаньоном для создания идеального рабочего места на дому.

    Таблица 1 | Сравнительное исследование общих простейших паразитов Clarias gariepinus из дикой и культурной среды в штате Бенуэ, Нигерия

    Таблица 1

    Паразиты простейших и их местонахождение в мертвых и живых C. gariepinus из культивируемой среды (пруд).


    Простейшие паразиты Количество рыб, инфицированных
    каждым простейшим паразитом
    Местонахождение паразитов Процент заражения паразитами
    на локацию
    Паразитарная нагрузка на
    каждую локацию
    Процент паразитов
    sp.на рыбе
    Мертвые Живые Мертвые Живые Мертвые Живые Мертвые Живые

    Ichthyobodo sp. 6 7 жабра 39,53 38,40 18 23 20,93 18,40
    I. multifiliis 6 6 жабры 16 25 32.56 41.60
    I. multifiliis 5 9 скин 12 27
    Chilodonella sp. 3 2 скин 33,72 28,80 7 3 8,14 2,40
    Trichodina sp. 4 3 скин 10 6 20.93 13.60
    Trichodina sp. 3 6 плавник 9,30 8,80 8 11
    Cryptobia iubilans 2 4 желудок 5.81 11.20 5 14 17,44 24,00
    Cryptobia iubilans 4 5 кишечник 11.63 12.80 10 16

    Встречи простейших с сигнальными путями Toll-подобных рецепторов: последствия для паразитизма хозяина

    Инфекция простейшими паразитами является серьезной проблемой для здоровья человека , вызывая высокую заболеваемость и смертность, что, особенно в развивающихся странах, способствует политической, социальной и экономической нестабильности. В настоящее время нет вакцин для предотвращения этих разрушительных инфекций, и развитие лекарственной устойчивости у этих патогенов является растущей проблемой (веб-сайт TDR Diseases).Следовательно, существует острая необходимость в разработке новых профилактических стратегий и методов лечения пациентов, инфицированных этим классом патогенов. Понимание сложности иммунологических механизмов, участвующих в устойчивости к инфекции, а также в патогенезе, вызываемом простейшими паразитами, имеет важное значение для разработки эффективных профилактических и терапевтических вакцин.

    На ранних стадиях инфекции врожденная иммунная система хозяина должна быстро обнаруживать инфекцию, вызванную простейшими паразитами, и реагировать на нее, и это достигается с помощью рецепторов врожденного иммунитета.Кроме того, врожденный иммунитет и TLR организуют развитие приобретенного иммунного ответа, который необходим для защиты от повторного заражения. Следовательно, в отсутствие распознавания рецепторами врожденного иммунитета хозяин быстро становится пораженным паразитическим патогеном, что приводит к болезни и, возможно, смерти. И наоборот, если активация рецепторов врожденного иммунитета чрезмерна, высокие уровни провоспалительных медиаторов, таких как интерферон-γ (IFNγ), фактор некроза опухоли (TNF) и реактивные промежуточные соединения азота (RNI), могут быть вредными для хозяина.Следовательно, то, как врожденная иммунная система обнаруживает простейших паразитов и реагирует на них, имеет решающее значение для понимания того, как контролируется инфекция, а также как избежать чрезмерных иммунных реакций.

    В клетках млекопитающих семейство Toll-подобных рецепторов (TLR) является важной группой рецепторов, через которые врожденная иммунная система распознает инвазивные микробы 1,2 . TLR имеют решающее значение для многих аспектов уничтожения микробов, включая привлечение фагоцитов к инфицированной ткани и последующее уничтожение микробов.TLR, экспрессируемые макрофагами и дендритными клетками (ДК), также играют роль в формировании долгосрочного приобретенного иммунитета. Однако при чрезмерной активации TLR опосредуют патологию, как в случае септического шока, вызванного инфекцией грамотрицательными бактериями и липополисахаридом (LPS) 3,4 .

    Хотя важность врожденного иммунитета для устойчивости к паразитарным инфекциям и в патогенезе простейших инфекций хорошо известна, молекулярные механизмы, лежащие в основе распознавания паразитарных простейших клетками врожденного иммунитета, только сейчас начинают понимать.Основные достижения идентифицировали бактериальные и вирусные молекулы, которые действуют как агонисты TLR, и определили, как эти патогены могут манипулировать индуцированными TLR сигнальными каскадами, чтобы продлить свое собственное выживание. Теперь в этой области исследований появляется новое и интересное понимание того, как сигнальная система TLR реагирует на заражение простейшими, включая Leishmania spp., Trypanosoma cruzi , Trypanosoma brucei , Plasmodium spp. и Toxoplasma gondii — патогены, которые ежегодно вызывают огромные человеческие страдания и смерть во всем мире (вставка 1).В этом обзоре мы представляем недавние исследования, описывающие молекулы простейших, которые действуют как агонисты TLR, и описываем роль TLR и адаптерных молекул, содержащих Toll / интерлейкин-1 рецептор (TIR), в устойчивости к этим паразитам. Также обсуждаются появляющиеся примеры новых механизмов, с помощью которых простейшие могут манипулировать TLR-зависимыми каскадами передачи сигнала для установления паразитизма хозяина. Вместе эти исследования доказывают жизненно важную роль сигнальных путей TLR в распознавании простейших врожденным иммунитетом, в возникновении приобретенного иммунитета и, наоборот, в некоторых случаях в развитии иммунопатологии во время инфекции простейшими.

    PAMPs простейших

    Термин «патоген-ассоциированный молекулярный паттерн» (PAMP) был придуман для описания инфекционных, несамостоятельных мишеней врожденной иммунной системы. Три основных свойства характеризуют молекулы, содержащие PAMP: они обычно экспрессируются микробами, а не клетками-хозяевами, они консервативны среди микроорганизмов данного класса и их экспрессия важна для выживания микробов. В то время как первые две характеристики позволяют распознавать микробы, а не клетки-хозяева, третья предотвращает развитие мутантов, которые не распознаются иммунной системой хозяина 5 .Хотя идентификация простейших PAMPs находится на ранней стадии по сравнению с идентификацией PAMPs, содержащихся в бактериальных и вирусных молекулах (вставка 2), в последние годы было идентифицировано несколько агонистов TLR, происходящих от простейших 6 .

    Несколько исследований показали, что гликозилфосфатидилинозит (GPI) якоря (или их фрагменты) из Leishmania major , T. brucei , T. cruzi , Plasmodium falciparum и T.gondii активирует клетки как лимфоидной, так и миелоидной линий 7,8,9,10,11 (Таблица 1). Фрагменты GPI служат для закрепления белков на поверхности эукариотических клеток, и они в большом количестве экспрессируются многими простейшими паразитами. Якоря GPI состоят из гликанового ядра и липидного компонента. Специфичность обеспечивается за счет вариаций в углеводных разветвлениях, липидно-инозитовой части (глицерин по сравнению с церамидом), а также количества, длины и степени насыщения в углеводородных цепях.Для трипомастигот T. cruzi , происходящих из клеток млекопитающих, провоспалительная активность якорей GPI, ковалентно связанных с муциноподобными гликопротеинами (GPI муцин), экспрессируемыми на поверхности паразита, зависит от тонкой структуры якоря GPI. Было показано, что ненасыщенные жирные ацильные цепи и периодат-чувствительные компоненты из GPI-якоря T. cruzi необходимы для запуска продукции цитокинов макрофагами 7,12,13 .

    Таблица 1 Молекулярные паттерны, ассоциированные с простейшими патогенами (PAMP)

    Поскольку якоря GPI паразитов могут инициировать иммунные ответы хозяина, возникает вопрос, почему якоря GPI млекопитающих сами по себе не вызывают неограниченное аутоиммунное заболевание.Клетки млекопитающих обычно экспрессируют 10 5 копий якорей GPI на клетку, тогда как паразитические простейшие экспрессируют до 10 7 копий (и родственных структур) на клетку 14 . Более того, производные простейших GPI якоря содержат более длинное гликановое ядро ​​и липидный компонент (который не присутствует в GPI якорях млекопитающих) 15 . Следовательно, как количество, так и тонкая структура по крайней мере некоторых якорей GPI, происходящих от простейших, являются важными аспектами в определении активации врожденных защитных механизмов, а также воспаления у позвоночных-хозяев.

    Активация TLR простейшими GPI-якорями . Якоря GPI, полученные из T. cruzi , запускают фосфорилирование митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) и ингибитора членов семейства ядерных факторов κB (IκB). Активация обоих этих провоспалительных сигнальных путей запускается активацией TLR. При использовании клеток яичника китайского хомячка (СНО), трансфицированных генами, кодирующими различные молекулы TLR, было показано, что якорей GPI, полученных из T. cruzi- , запускают активацию ядерного фактора-κB (NF-κB) через TLR2.Кроме того, для распознавания якорей GPI необходим CD14, молекула на поверхности клетки-хозяина, участвующая в распознавании бактериального LPS с помощью TLR4 (Ref. 16). Кроме того, индукция провоспалительных цитокинов с помощью якорей GPI была устранена в макрофагах, полученных от TLR2-дефицитных мышей 16 . Действительно, было показано, что трипомастиготы, полученные из живых тканевых культур, активируют клетки СНО, трансфицированные человеческим TLR2 (ссылка 16), и способствуют выработке интерлейкина-1 (IL-1) и гипертрофии кардиомиоцитов через TLR2 (ссылка.17). Хорошо известно, что TLR2 функционирует как гетеродимер с TLR1 или TLR6. Поскольку макрофаги, у которых отсутствует экспрессия TLR6, не могут отвечать на T. cruzi GPI якоря 18 , данные указывают на то, что комплекс TLR2-TLR6 и CD14 участвует в распознавании этих молекул паразита (Рис. 1).

    Рис. 1. Активация Toll-подобных рецепторов молекулярными структурами, связанными с простейшими патогенами.

    Trypanosoma cruzi Гликозилфосфатидилинозитол (GPI), ковалентно связанный с муцин-подобными гликопротеинами (GPI-муцин), являются лигандами гетеродимера Toll-подобного рецептора 2 (TLR2) –TLR6, и CD14 играет дополнительную роль.В случае GPI-якорей Plasmodium falciparum , три жирные ацильные цепи преимущественно активируют гетеродимер TLR2-TLR1, но участие CD14 не установлено. Комплекс TLR4-MD2 распознает свободных якорей T. cruzi GPI, известных как гликонозитолфосфолипиды, содержащие церамид (церамид GIPL). Молекула TLR11, которая экспрессируется клетками мыши, но не человека, распознает профилин-подобный белок (PFTG) из Toxoplasma gondii и, возможно, других родственных апикомлексных паразитов.TLR9, локализованный в эндосомах и эндоплазматическом ретикулуме, распознает геномную ДНК T. cruzi и Trypanosoma brucei , а также гемозоин, полученный из эритроцитов, инфицированных P. falciparum . Активация TLR молекулами паразита запускает сигнальные пути ядерного фактора-κB (NF-κB) и митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), чтобы вызвать экспрессию генов провоспалительных цитокинов и генов, которые непосредственно контролируют репликацию паразита.В то же время индуцируются гены, кодирующие противовоспалительные цитокины. Они контролируют чрезмерный и, следовательно, вредный иммунный ответ. Соответствующий баланс между провоспалительным и противовоспалительным ответом способствует паразитизму хозяина и стойкой инфекции. IκB, ингибитор NF-κB; ИЛ, интерлейкин; IFNγ, интерферон-γ; TGFβ, трансформирующий фактор роста β; TNF, фактор некроза опухоли.

    В дополнение к этим T. cruzi TLR2 – TLR6 лигандов, подмножество свободных якорей GPI из T.cruzi , известные как гликоинозитолфосфолипиды, содержащие церамид, активируют клетки CHO, трансфицированные TLR. Этот ответ зависит от TLR4 и CD14, но не от TLR2 (ссылка 19). In vivo , гликоинозитолфосфолипиды, содержащие церамид, запускают продукцию хемокинов, таких как лиганд CXC-chemokine 2 (CXCL2), у мышей дикого типа, но не у животных, которые экспрессируют нефункциональный TLR4 (ссылка 19). Следовательно, T. cruzi содержит PAMP, которые распознаются как комплексами TLR2-TLR6, так и TLR4.

    Аналогично T. cruzi , другие кинетопластиды, такие как Leishmania spp. имеют GPI-связанные молекулы, которые запускают активацию TLR. Инфекционные промастиготы украшены на своей поверхности GPI-связанными молекулами. На этой конкретной стадии развития основными GPI-связанными молекулами являются липофосфогликаны (LPG), которые содержат длинные углеводные ветви с повторяющимися фосфогликановыми единицами 14,20 . Было показано, что LPG из L. major стимулируют макрофаги мыши и естественные клетки-киллеры человека (NK) через TLR2 (ссылки 8, 21).Более того, использование РНК-интерференции для подавления экспрессии различных TLR показало, что активация макрофагов с помощью Leishmania donovani также, по крайней мере частично, зависит от TLR2 (Ref. 22).

    Имеются данные о том, что GPI-родственные молекулы паразитов апикомплексного типа также запускают активацию TLR2 и TLR4. Например, было показано, что якоря GPI, полученные из мерозоитов P. falciparum , индуцируют синтез TNF за счет взаимодействия трех жирных ацильных цепей якоря GPI с комплексом TLR2-TLR1, который включает незначительный вклад TLR4 (ссылки 23 , 24).Было показано, что нативные якоря GPI, очищенные из тахизоитов T. gondii , а также синтетические фрагменты предполагаемой структуры этих якорей GPI, способствуют активации NF-κB и стимулируют синтез TNF клеточной линией макрофагов мыши 9 , и эти ответы также, по-видимому, опосредуются через TLR2 и TLR4 (F. Debierre-Grokiego et al ., рукопись готовится). Итак, паразитические якоря GPI и родственные молекулы, кажется, подходят под определение PAMP. Вместе они служат лигандами для гетеродимера TLR2-TLR6, гетеродимера TLR2-TLR1 и TLR4, и CD14 участвует по крайней мере в некоторых из этих случаев.

    Лиганды TLR простейших, не относящиеся к GPI . Хотя большая часть ограниченной литературы по активаторам врожденного иммунитета от паразитов сосредоточена на якорах GPI, другие молекулы простейших также служат важными организаторами провоспалительных реакций. Одним из примеров является белок Tc52, производный T. cruzi , который индуцирует синтез провоспалительных цитокинов клетками-хозяевами через TLR2 (ссылка 25). Кроме того, становится ясно, что TLR9, хорошо известный как рецептор неметилированных бактериальных мотивов ДНК CpG, важен для индукции провоспалительных цитокинов во время инфицирования простейшими.ДНК простейших паразитов, таких как T. cruzi , T. brucei и Babesia bovis , стимулирует как макрофаги, так и активацию DC 26,27 , вероятно, через неметилированные мотивы CpG 28 . Недавно было показано, что провоспалительная активность геномной ДНК T. cruzi и T. brucei опосредуется TLR9 (ссылки 29, 30) (рис. 1).

    Геномная ДНК из Plasmodium spp. имеет высокое содержание AT (70–80%) и низкое содержание GC (20–30%), и его роль в активации TLR9 не определена.Фактически, несколько исследований показали, что компоненты P. falciparum , не относящиеся к ДНК, могут активировать клетки врожденного иммунитета через TLR9. Таким образом, не относящийся к ДНК термолабильный компонент и гемозоин, которые, как ранее было показано, стимулируют выработку провоспалительных цитокинов макрофагами 32,33 , активируют ДК человека и мыши через TLR9 (ссылки 34, 35). ). Еще предстоит решить важный вопрос, связаны ли фрагменты геномной ДНК паразита с этими P.falciparum , участвуют в активации TLR9.

    Было обнаружено, что профилин-подобный белок из T. gondii (PFTG) активирует TLR11 в клетках мыши 36 . PFTG присутствует в виде относительно консервативной молекулы в ряде апикомплексанов, что указывает на то, что эти белки могут служить еще одним широким классом простейших PAMPs. Хотя его точная функция у паразита неизвестна, предсказано, что PFTG связывается с актином и, подобно флагеллину, может участвовать в подвижности паразита и вторжении в клетку-хозяин.Индукция IL-12 в DC, подвергнутых воздействию PFTG, опосредуется TLR11, поскольку ответ был отменен в DC от TLR11-дефицитных мышей. Кроме того, мыши, лишенные TLR11, проявляют повышенную восприимчивость к инфекции T. gondii , и это связано со снижением продукции IL-12 in vivo 36 . Однако ген TLR11 у человека имеет преждевременный стоп-кодон и, следовательно, кодирует нефункциональную форму TLR11. Соответственно, казалось бы, что PFTG не активирует человеческие DC для производства IL-12.Наконец, было показано, что другие молекулы T. gondii , такие как тахизоитные белки теплового шока и другие частично очищенные препараты тахизоитов, активируют TLR4 и TLR2, соответственно 37,38 . Эти коллективные исследования показывают, что для любого данного простейшего, вероятно, экспрессируются множественные TLR-связывающие молекулы (Рис. 1).

    Роль передачи сигналов TLR в устойчивости к простейшим

    В настоящее время хорошо известно, что TLR важны для защиты от всех известных категорий микробных патогенов человека.После активации микробными PAMPs TLR взаимодействуют с адапторными белками. Молекулы TLR имеют цитоплазматический домен, который гомологичен рецептору IL-1 и известен как домен TIR 39 . Наиболее изученным адаптерным белком, содержащим TIR-домен, является ген 88 первичного ответа миелоидной дифференцировки (MyD88), который трансдуцирует сигналы для всех TLR, кроме TLR3, а также сигналы для IL-1 и рецепторов IL-18 40, 41 . Другими адаптерами, содержащими TIR-домен, являются MyD88-подобный адаптеру белок (MAL; также известный как TIRAP), адаптерный белок, содержащий TIR-домен, индуцирующий интерферон-β (TRIF; также известный как TICAM1) и связанная с TRIF адаптерная молекула ( ТРАМВАЙ) 42,43,44 .MAL необходим для передачи сигналов TLR2 и TLR4, тогда как TRIF используется TLR3 и TLR4 (ссылки 44–46). Было показано, что TRAM ассоциируется только с TLR4 (ссылка 43).

    Наиболее убедительные данные, указывающие на важность сигнального пути TIR для резистентности хозяина и патогенеза во время паразитарных заболеваний, получены при инфицировании MyD88-дефицитных мышей различными простейшими паразитами 30,47,48,49 (Таблица 2). Мыши с дефицитом MyD88 очень восприимчивы к инфекции T.gondii , так что все животные умирают в течение 10 дней после заражения. Повышенная восприимчивость связана с нарушением продукции ассоциированных с Т-хелпером 1 (T H 1) цитокинов IFNγ и IL-12 и выраженной паразитемией 49 . Аналогичные результаты были получены на мышах с дефицитом MyD88, инфицированных T. cruzi 47 или T. brucei 30 . Нокаут Myd88 у устойчивых в других отношениях мышей C57BL / 6 придает восприимчивость к инфекции L.майор . Эта восприимчивость характеризуется большими незаживающими поражениями, выраженным паразитизмом и развитием иммунного ответа T H 2-го типа, в отличие от нормального IL-12-зависимого T H 1-го типа защитного иммунного ответа, который развивается. у мышей C57BL / 6 дикого типа 48 .

    Таблица 2 Пути передачи сигналов TLR в резистентности хозяина и патогенезе паразитарной инфекции

    Отдельный сценарий наблюдался в случае малярии грызунов. Подобно инфекции другими простейшими, врожденный иммунитет и, в частности, активация MyD88, играют важную роль в производстве провоспалительных цитокинов, таких как IL-12, TNF и IFNγ 50 .Однако инфицирование мышей с дефицитом MyD88 Plasmodium berghei (возбудитель малярии грызунов) привело к нарушению продукции цитокинов, но показало меньшую патологию и улучшенный результат 51 . Следовательно, хотя передача сигналов через MyD88 в клетках врожденного иммунитета играет защитную роль в большинстве случаев инфекции простейшими, активируя иммунный ответ, связанный с T H 1, в других ситуациях может наблюдаться снижение провоспалительных ответов, вызванное отсутствием передачи сигналов MyD88. выгодно хозяину.

    Несмотря на исследования, указывающие на важную роль передачи сигналов TLR в устойчивости к инфекции простейшими, как это наблюдается у мышей Myd88 — / — , мыши с дефицитом одного TLR в большинстве случаев не показывают заметного увеличения восприимчивости к инфекции. 19,30,47,49,51,52,53,54 . Например, отсутствие экспрессии TLR2, который распознает якоря GPI простейших, не влияет на восприимчивость мышей к инфекции T. cruzi . Напротив, мыши, у которых есть инактивирующая мутация в Tlr4 (мыши C3H / HeJ), демонстрируют небольшое, но значительное повышение восприимчивости к инфекции T.cruzi по сравнению с мышами C3H / HeN дикого типа, которые имеют функциональную молекулу TLR4. Однако недавние данные показывают, что восприимчивость к инфекции у Tlr4 -нокаут-мышей существенно не изменилась на генетическом фоне C57BL / 6 (RTG, неопубликованные наблюдения), что может указывать на роль генетического фона мышей в их восприимчивости. к заражению в отсутствие TLR4. Никакого основного фенотипа с точки зрения паразитизма или иммунных ответов не наблюдается, когда мыши с дефицитом TLR2 или TLR4 инфицированы T.brucei 30 , T. gondii 52,54 , P. berghei 51 или L. major 53 . Напротив, хотя мыши с дефицитом TLR9 и не так чувствительны, как мыши Myd88 — / — , у мышей наблюдается повышенная паразитемия, а также повышенная смертность после заражения T. cruzi 29 или T. .brucei 30 . Кроме того, мыши с дефицитом TLR11 более восприимчивы к инфекции T.gondii , демонстрируя увеличение числа кист в центральной нервной системе и снижение продукции IL-12 и IFNγ по сравнению с мышами дикого типа 36 . Однако эти мыши не так восприимчивы, как мыши Myd88 — / — , инфицированные T. gondii . Следовательно, эти результаты показывают, что простейшие паразиты распознаются множественными TLR, и отсутствие специфического функционального TLR может быть недостаточным, чтобы привести к резкому повышению восприимчивости хозяина к инфекции, что наблюдается при дефиците MyD88 19 .

    Мы предполагаем, что защита хозяина от патогенов организована множеством TLR, которые, помимо своей повторяющейся роли, могут приводить к различным ответам со стороны разных клеток-хозяев. В поддержку этой гипотезы было показано in vitro , что муцин GPI и ДНК из T. cruzi могут обеспечивать синергетические сигналы для индукции синтеза цитокинов макрофагами и DC. Кроме того, мыши с дефицитом как TLR2, так и TLR9 более восприимчивы к острой инфекции T.cruzi , чем мыши, дефицитные по одному из рецепторов 29 . Было обнаружено, что неспособность контролировать рост паразитов коррелирует с недостаточным T H 1-клеточным ответом in vivo после заражения T. cruzi . Однако мыши с дефицитом как TLR2, так и TLR9 не так восприимчивы к T. cruzi , как мыши Myd88 — / — , что указывает на то, что другой TLR, возможно, TLR4, может способствовать ранней устойчивости хозяина к инфекции. с этим паразитом.Тем не менее, это исследование четко указывает на доминирующую роль TLR9 в индукции экспрессии IL-12 и IFNγ во время инфицирования T. cruzi . Кроме того, было показано, что рецептор B2 для брадикинина взаимодействует с TLR2, вызывая 1-клеточные ответы T H во время инфицирования T. cruzi 55 . Более того, новые данные указывают на то, что другие рецепторы врожденного иммунитета, отличные от TLRs, могут участвовать в начальном распознавании простейших паразитов (Box 3).Следовательно, для полного понимания того, как TLR взаимодействуют между собой и / или с другими эндогенными компонентами хозяина, чтобы запускать провоспалительные реакции и инициировать защиту хозяина от инфекции простейшими, необходимы будущие исследования на мышах, у которых дефицит нескольких TLR и, возможно, других рецепторов хозяина.

    Регуляция активации TLR простейшими

    TLR-зависимые провоспалительные каскады, которые запускаются инфекциями простейшими паразитами и другими микробными патогенами, должны строго контролироваться, чтобы избежать иммунопатологии или возможной смерти.Кроме того, чрезмерно обильный иммунный ответ является негативным исходом для паразита, который пытается сохранить живого хозяина достаточно долго, чтобы передать его другому хозяину. Соответственно, обычным аспектом инфекции простейшими является индукция эндогенных противовоспалительных медиаторов. Эти медиаторы не только предотвращают чрезмерный иммунный ответ, но, по крайней мере, в некоторых случаях, могут напрямую способствовать сохранению паразитов. Кроме того, становится все более очевидным, что простейшие паразиты напрямую вмешиваются в сигнальные каскады, исходящие от родственных рецепторов распознавания, таких как семейство TLR.

    Манипуляция сигнальными путями TLR эндогенными медиаторами хозяина . Противовоспалительный цитокин IL-10, который индуцируется во время заражения простейшими паразитами, хорошо известен своей способностью подавлять провоспалительные медиаторы, такие как IL-12, TNF и RNI, которые запускаются через сигнальный путь TLR 56 . Заражение мышей с дефицитом IL-10 обычно авирулентными штаммами Toxoplasma приводит к повышенной смертности, которая связана с гиперпродукцией провоспалительных цитокинов 57,58 .Сходный летальный провоспалительный фенотип наблюдается при инфицировании мышей с дефицитом IL-10 T. cruzi 59 , и степень тяжести церебральной малярии, связанной с инфицированием P. falciparum у людей и малярией у грызунов, составляет также связано с недостатком производства ИЛ-10 60,61,62 . Напротив, недостаток IL-10 во время заражения L. major не является летальным для хозяина, но приводит к полному уничтожению паразита 63 .Предположительно это является следствием повышенной микробицидной активности, опосредованной провоспалительными цитокинами. Таким образом, IL-10 контролирует провоспалительные реакции и эффекторные механизмы во время инфекции и позволяет паразиту в течение длительного времени сохраняться в организме хозяина.

    Помимо IL-10, некоторые паразиты индуцируют продукцию трансформирующего фактора роста-β (TGFβ). Этот цитокин также обладает противовоспалительными свойствами, которые способствуют выживанию простейших, включая Plasmodium chabaudi , Leishmania chagasi , T.cruzi и T. gondii 64,65,66,67,68 . Активность TGFβ, которая способствует простейшим инфекциям, может быть связана с подавлением врожденных клеток, которые продуцируют IFNγ и тем самым запускают T H 1-клеточную дифференцировку 69 , и может быть обусловлена ​​модуляцией эффекторных механизмов макрофагов 70,71 . Имеющиеся данные также указывают на то, что паразитарная индукция липоксина хозяина A 4 , противовоспалительного эйкозаноида, может способствовать снижению уровня IL-12 и предотвращению иммунопатологии во время инфицирования T.gondii 72,73 .

    Манипуляция сигнальными путями TLR простейшими паразитами . Помимо активации сигнальных путей TLR, существует несколько примеров вмешательства простейших в провоспалительные пути передачи сигналов (рис. 2). Хотя T. gondii , по-видимому, экспрессирует несколько лигандов TLR, макрофаги, нейтрофилы и DC перестают реагировать на LPS-индуцированную активацию после заражения этим паразитом, что измеряется по продукции IL-12 и TNF, усилению регуляции костимулирующих молекул. , и способность стимулировать Т-клетки 74,75,76,77 .Эти эффекты опосредуются, по крайней мере частично, посредством активации сигнального преобразователя и активатора транскрипции 3 (STAT3; рис. 2a), промежуточного звена передачи сигнала, через которое IL-10 проявляет свои противовоспалительные эффекты 78 . В STAT3-дефицитных макрофагах способность T. gondii блокировать LPS-индуцированную продукцию цитокинов значительно снижена 79 . Вместо прямой индукции IL-10, T. gondii запускает фосфорилирование STAT3 во время инфекции 79 .Связано ли это с вызванной паразитами активацией вышележащих молекул Janus kinase (JAK), которые фосфорилируют STATs, или прямым фосфорилированием STAT3, пока не ясно. Также неясно, как STAT3 функционирует во время заражения T. gondii или даже во время стимуляции IL-10. Тем не менее, значение этих исследований состоит в том, что этот паразит может напрямую перехватывать сигнальный путь IL-10, подавляя провоспалительные реакции.

    Рис. 2: Манипуляции с путями передачи сигналов Toll-подобных рецепторов простейшими.

    a | Прямая активация преобразователя сигнала и активатора транскрипции 3 (STAT3) с помощью Toxoplasma gondii подавляет выработку интерлейкина-12 (IL-12) и фактора некроза опухоли (TNF). б, в | Паразит также предотвращает фосфорилирование митоген-активируемой протеинкиназы p38 (MAPK) (b) и блокирует накопление ядерного фактора-κB (NF-κB) ( c ) в ядре клетки-хозяина после срабатывания Toll-подобного рецептора 4 ( TLR4). d | Была идентифицирована цистеиновая протеаза Leishmania mexicana , которая участвует в деградации ингибитора молекул NF-κB (IκB) и NF-κB. e | Активация пути киназы 1 (ERK1) / ERK2 MAPK, регулируемого внеклеточными сигналами, вовлечена в способность Leishmania major подавлять продукцию IL-12 макрофагами. f | Trypanosoma cruzi вызывает толерантность к вторичной стимуляции, и это характеризуется индукцией протеинфосфатазы типа 2A, которая деактивирует киназу, ассоциированную с рецептором IL-1 (IRAK), молекулы MAPK и NF-κB. г | Покрытый антителами или комплементом L.major взаимодействует с рецепторами хозяина к антителам (такими как FcγR), рецептором комплемента 1 (CR1) и CR3, что приводит к подавлению регулируемой TLR продукции IL-12. ч | Plasmodium falciparum мембранный белок 1 эритроцитов (PfEMP1), который экспрессируется на поверхности эритроцитов, инфицированных P. falciparum , взаимодействует с CD36, экспрессируемым клеткой-хозяином, что приводит к дезактивации дендритных клеток, характеризующейся невосприимчивостью к лигандам TLR . MyD88, ген первичного ответа миелоидной дифференцировки 88; TRAF6, фактор 6, связанный с рецептором TNF.

    Toxoplasma gondii также регулирует LPS-индуцированную активацию MAPK 80 ; в частности, активация p38 MAPK, которая необходима для продукции IL-12 (рис. 2b). Однако влияние T. gondii на передачу сигналов p38 MAPK, по-видимому, отличается от феномена толерантности к LPS, который также характеризуется инактивацией MAPK 3,81,82 . Это связано с тем, что толерантность, индуцированная LPS, нацелена на сигнальные молекулы, которые находятся непосредственно проксимальнее TLR.Напротив, стимуляция инфицированных клеток T. gondii- LPS приводит к активации MAPK-киназы 3 (MKK3; также известного как MAP2K3) и MKK6 (также известного как MAP2K6), которые являются активаторами p38 MAPK; деградация IκB также наблюдается 80 . Это указывает на то, что либо мишенью для инактивации T. gondii является другая p38-активирующая киназа (такая как MKK4; также известная как MAP2K4), либо T. gondii индуцирует фосфатазу p38 MAPK, которая предотвращает фосфорилирование и, следовательно, активацию. этой киназы.

    Активация NF-κB также является мишенью для T. gondii . Хотя инфекция вызывает быстрое фосфорилирование и деградацию IκB, молекула NF-κB не может перемещаться в ядро ​​ 83,84 . Точно так же NF-κB не может перемещаться, когда инфицированные клетки стимулируются LPS (рис. 2c), хотя этот эффект теряется в течение 6 часов после заражения 74 . Недавние исследования показывают, что очевидное отсутствие транслокации на самом деле может быть результатом увеличения ядерного экспорта, а не снижения ядерного импорта NF-κB 85 .Есть также указания на то, что дефект активации NF-κB может быть характеристикой высоковирулентных штаммов паразитов, а не низковирулентных штаммов 86 .

    Амастиготы Leishmania mexicana , которые в значительной степени лишены LPG, специфически подавляют продукцию IL-12 макрофагами 87 . Это, по-видимому, связано с экспрессией амастигот-специфичных цистеинпептидаз 88 . Эти молекулы, ранее идентифицированные как факторы вирулентности, модулируют сигнальный путь NF-κB путем протеолитического расщепления IκB и NF-κB (рис.2г). Как эти цистеинпептидазы выходят из вакуоли, содержащей L. mexicana , и попадают в цитоплазму клетки-хозяина, еще не определено. Связанные с этими исследованиями, промастиготов L. major также специфически подавляют продукцию IL-12 макрофагами во время стимуляции LPS. Частично это может быть связано со стимуляцией пути киназы 1 (ERK1) / ERK2 MAPK, регулируемого внеклеточными сигналами LPG промастигот, что приводит к негативной регуляции продукции IL-12 89 (рис.2д). Интересно, что LPG сам по себе является лигандом TLR2, поскольку сообщалось, что другие лиганды TLR2, такие как Pam3Cys (трипальмитоил- S -глицерилцистеин), ингибируют продукцию IL-12 за счет индукции ERK1 / ERK2 MAPK. путь 90 . Такая перекрестная регуляция путей TLR, вероятно, является важным аспектом врожденного ответа на инфекцию.

    Тем не менее ясно, что не все лиганды TLR2 действуют, напрямую подавляя продукцию IL-12. Муцин GPI из т.cruzi трипомастиготы индуцируют мощные ответы IL-12. Подобно LPS, муцин GPI также вызывает толерантность к вторичной стимуляции 91 . Стимуляция муцином LPS или GPI индуцирует активность протеинфосфатазы 2A (PP2A), которая разрушает сигнальный каскад TLR, модулируя провоспалительные реакции макрофагов на агонисты TLR. Это происходит за счет дезактивации киназы 1, связанной с рецептором интерлейкина-1 (IRAK1), молекул MAPK и IκB, тем самым вызывая толерантность 92 (рис.2е). Контроль PP2A происходит через ауторегуляторную петлю, поскольку индукция его фосфатазной активности зависит от передачи сигналов через p38 MAPK и NF-κB.

    Подавление IL-12 при заражении Leishmania spp. также может быть вызвано рецептор-опосредованным поглощением опсонизированных паразитов (рис. 2g). Передача сигналов через рецептор комплемента 1 (CR1; также известный как CD35) и CR3 негативно регулирует продукцию IL-12 за счет нарушения фосфорилирования тирозина STAT1 во время активации LPS и IFNγ 93 .Для инфицирования L. major это может быть связано с индукцией протеинтирозинфосфатаз, таких как SHP1 (протеинтирозинфосфатаза 1, содержащая домен SRC гомологии 2 (Sh3)) (Refs 94, 95). В связи с этими открытиями, лигирование макрофага FcγR (рецептор с высоким сродством к IgG) опсонизированными паразитами приводит к подавлению транскрипции IL-12 96 . Хотя это могло быть прямым ингибирующим действием на промотор IL-12p40, также было обнаружено, что FcγR-опосредованное поглощение L.Основные амастиготы стимулировали высвобождение IL-10, ингибируя транскрипцию IL-12p40 и синтез IL-12. Как следствие, инфицированные макрофаги невосприимчивы к активирующим эффектам IFNγ, увеличивая внутриклеточную выживаемость паразита 97 .

    ДК, которые фагоцитируют эритроциты, инфицированные P. falciparum или Plasmodium yoelii , становятся невосприимчивыми к LPS-индуцированной активации, что приводит к дефектам активации Т-клеток 98,99,100 .В случае P. falciparum эти эффекты опосредуются взаимодействием рецептора скавенджера CD36, который экспрессируется ДК, и PfEMP1 ( белка мембраны эритроцитов P. falciparum 1), который экспрессируется на инфицированных эритроцитах 101 (Fig. 2h), хотя связь между сигнальными путями CD36 и TLR не ясна. На другом уровне фагоцитоз малярийного гемозоина, который является агонистом TLR9, во время инфекции P. chabaudi приводит к нечувствительности DC к LPS и неспособности активировать Т-клетки 102 .

    Таким образом, простейшие нацелены на сигнальные пути TLR изнутри клеток ( Leishmania spp., T. gondii и T. cruzi ), чтобы влиять на иммунные ответы хозяина, а также могут использовать рецепторы на поверхности клетки-хозяина (например, Plasmodium spp. И Leishmania spp.) Для подавления этих путей. Разнообразные механизмы, используемые простейшими для подавления передачи сигналов TLR, вероятно, отражают потребность этих организмов в долгосрочном пребывании в своих хозяевах.

    Стратегии борьбы с простейшими инфекциями на основе TLR

    Инфекции простейшими наносят разрушительный урон здоровью людей во всем мире, и существует острая необходимость в новых стратегиях лечения и профилактики болезней. Использование химически определенных микробных лигандов TLR в качестве терапевтических и профилактических средств является многообещающим в этом отношении. Как обсуждалось ранее, активация TLR приводит к экспрессии костимулирующих молекул и провоспалительных цитокинов (например, IL-12), которые способствуют дифференцировке клеток T H 1.Эти клетки опосредуют антиген-специфический клеточно-опосредованный иммунитет и продуцируют IFNγ, который также стимулирует выработку защитных антител B-клетками, и поэтому эти клетки являются основой защитного иммунитета против микробных инфекций 1 . Фактически, многие из химически определенных микробных продуктов, используемых в качестве адъювантов или иммуностимуляторов, являются агонистами TLR (к ним относятся полиинозиновая-полицитидиловая кислота (поли I: C) (агонист TLR3), липид A (агонист TLR4), флагеллин (агонист TLR5), имиквимод (агонист TLR7 и TLR8) и ДНК CpG (агонист TLR9)) 2 .Однако ключевой проблемой является отделение положительных эффектов (усиление иммунных ответов) от вредных эффектов (отек и боль), вызываемых этими адъювантами 103 . В случае заражения простейшими паразитами монофосфориллипид A (MPL) находится на продвинутой стадии разработки для использования в составах вакцин с использованием рекомбинантных антигенов P. falciparum 104 и Leishmania spp. 105 для защиты от этих инфекций (Таблица 3).Кроме того, CpG-содержащие олигодезоксинуклеотиды оказались успешными в составах вакцин, которые индуцируют эффективный защитный иммунитет против заражения различными простейшими паразитами (такими как Leishmania spp., Plasmodium spp., T. gondii и T. cruzi ) в экспериментальных моделях 106,107,108,109,110 . Флагеллин, полученный из бактерий, оказался высокоэффективным в стимулировании иммунитета слизистых оболочек 111 . Это может иметь потенциальную ценность для разработки вакцины против подмножества простейших паразитов, таких как T.gondii , которые поражают кишечник.

    Таблица 3 Области потенциала использования основанных на TLR стратегий для предотвращения или лечения заболеваний, вызываемых простейшими паразитами

    Вторая область, представляющая интерес в отношении клинического использования иммуностимулирующих агонистов TLR, — это лечение стойких хронических инфекций, которые часто невосприимчив к традиционной химиотерапии. Многие используемые в настоящее время химиотерапевтические препараты, особенно те, которые используются при лейшманиозе и болезни Шагаса, более эффективны при использовании в сочетании с вакцинами или иммуностимуляторами, такими как IL-12 или Mycobacterium bovis bacillus Calmette – Guérin 112,113 .Следовательно, может быть полезно использовать терапевтические вакцины в сочетании с агонистами TLR или просто использовать агонисты TLR в сочетании с коммерчески доступными антипаразитарными препаратами. Фактически, исследования с использованием имиквимода 114,115 или CpG-содержащих олигодезоксинуклеотидов 116 , по-видимому, эффективны при лечении кожного лейшманиоза на экспериментальных моделях.

    Другой привлекательной областью иммунологического вмешательства при паразитарных заболеваниях является использование антагонистов TLR в случаях, когда активация пути TLR вовлечена в патологию.MyD88, по-видимому, участвует в патологии, связанной с малярией 51 . Таким образом, использование антагониста TLR во время острых эпизодов малярии может потенциально иметь клиническую эффективность, поскольку MyD88 и TLR могут не иметь решающего значения для защитного иммунитета и выведения паразитов во время инфицирования Plasmodium spp. Поскольку якоря GPI P. falciparum распознаются TLR 23 , интересно, что синтетические якоря GPI, имитирующие якоря паразита, эффективны в качестве антитоксической вакцины, блокируя патологические эффекты малярии 117 .Однако важный вопрос заключается в том, может ли блокирование взаимодействий TLR – TLR лиганд препятствовать развитию защитного иммунитета во время инфекции другими простейшими. Это может иметь место во время заражения трипаносоматидами или T. gondii , которые, по-видимому, в значительной степени зависят от активации MyD88 для устойчивости 30,47,48,49 .

    Благоприятный эффект вмешательств на основе TLR, обсуждаемых здесь, в настоящее время в значительной степени гипотетичен, и их потенциал в качестве терапевтических агентов требует дальнейшего тестирования на экспериментальных моделях и в полевых условиях, чтобы помочь определить их эффективность.Тем не менее, информация, накопленная в последние годы в отношении клеточной и молекулярной биологии TLR и их важности в иммунологии к инфекционным заболеваниям, дает большие надежды с точки зрения разработки новых стратегий профилактики инфекций простейшими паразитами.

    Ящик 1 | Простейшие паразиты и болезни человека

    Трипаносоматиды

    Кожный лейшманиоз . Это иммунологически тихая инфекция, которая приводит к поражениям кожи.Развитие паразитоспецифических ответов Т-хелперов 1 (T H 1) и интерферона-γ (IFNγ) является защитным и связано с заживлением поражений. T H 2-клеточные ответы связаны с тяжелым диффузным лейшманиозом. Во всем мире инфицировано 12 миллионов человек. Этиологическими агентами являются Leishmania major , Leishmania mexicana , Leishmania brasiliensis и Leishmania amazonensis .

    Висцеральный лейшманиоз .Это иммунологически тихая инфекция, которая приводит к выраженному паразитизму в костном мозге и селезенке. Тяжелое заболевание связано с паразитоспецифической анергией Т-клеток. Защитный иммунитет опосредуется Т H 1-клеточным IFNγ. Приблизительно 0,5 миллиона человек ежегодно заболевают висцеральным лейшманиозом. Возбудителями являются Leishmania donovani и Leishmania chagasi .

    Сонная болезнь . Сонная болезнь характеризуется выраженной паразитемией, цитокинемией и сопутствующими симптомами, включая жар, головную боль и летаргию.Защитный иммунитет опосредуется 1-клеточными ответами T H , IFNγ и антителами. Примерно 1 миллион человек инфицированы африканскими видами трипаносом.

    Болезнь Шагаса . Болезнь Шагаса имеет те же общие характеристики, что и сонная болезнь, но также включает миокардит. Защитный иммунитет опосредуется Т-клетками T H 1 и CD8 + , IFNγ и антителами. Хроническая патология связана с редкой паразитемией в крови, но с выраженной инфильтрацией Т-лимфоцитов в сердце, которая совпадает с тканевыми паразитами.Примерно 18 миллионов человек в Латинской Америке инфицированы Trypanosoma cruzi .

    Apicomplexans

    Малярия . Малярия характеризуется выраженной паразитемией, связанной с цитокинемией и связанными с ней симптомами. Защитный иммунитет опосредуется 1-клеточным ответом T H и T-клетками CD8 + , IFNγ и антителами. Более поздние стадии инфекции связаны с иммунной толерантностью. Приобретенный иммунитет непостоянен, в отличие от большинства других простейших инфекций.Ежегодно около 300 миллионов человек инфицируются и 1 миллион детей умирают. Этиологические агенты: Plasmodium falciparum , Plasmodium vivax , Plasmodium ovale и Plasmodium malarae .

    Токсоплазмоз . Токсоплазмоз приводит к заметной иммунной активации, на что указывают лимфоаденопатия, спленомегалия, лихорадка и головная боль. Защитный иммунитет опосредуется клетками T H 1, T-клетками CD8 + и IFNγ.Это чрезвычайно распространенная инфекция (30–50% населения имеет серопозитивный характер), доброкачественная, за исключением лиц с иммунодефицитом. Возбудитель Toxoplasma gondii .

    Ящик 2 | Паразиты — уникальные патогенные организмы

    В отличие от бактерий и вирусов, простейшие часто дифференцируются внутри хозяина на отдельные формы, которые морфологически и молекулярно различны. Это отражает уникальную способность этого класса организмов адаптироваться к среде хозяина и создавать биологическую нишу в рамках ограничений иммунной системы хозяина.

    Распознавание простейших патогенов врожденной иммунной системой хозяина представляет дополнительные проблемы, поскольку, как и их хозяева, они являются эукариотическими организмами. Следовательно, у иммунной системы может не быть такого количества мишеней для распознавания простейших паразитов, как для вирусов и бактерий. Например, нуклеиновые кислоты (одноцепочечная РНК, двухцепочечная РНК и ДНК, содержащая мотивы CpG) являются основными вирусными молекулярными мишенями, которые распознаются Toll-подобным рецептором 7 (TLR7) и TLR8, TLR3 и TLR9 в соответствующих случаях. заказ 2 .У бактерий набор распознаваемых молекул еще более разнообразен. Компоненты клеточной стенки, такие как липополисахариды и липопептиды, и структурные белки, такие как флагеллин и ДНК, содержащие мотивы CpG, являются мишенями для распознавания TLR4, TLR2, TLR5 и TLR9 в соответствующем порядке 2 . Тем не менее существуют молекулярные паттерны, ассоциированные с простейшими, которые распознаются TLR. К ним относятся доминирующие поверхностные гликолипиды (якоря гликозилфосфатидилинозитола, распознаваемые TLR2 и TLR4), структурные белки (профилин-подобные белки, распознаваемые TLR11) и геномная ДНК, активирующая TLR9 (см.6).

    Для некоторых из описанных молекул простейших, концентрации, необходимые для активации TLR, высоки по сравнению с вирусными и бактериальными агонистами TLR. Соответственно, хозяин может выдерживать относительно высокий уровень паразитизма. Напротив, толерантность к бактериям и вирусам намного ниже, а острые эпизоды бактериальных или вирусных инфекций обычно требуют гораздо меньшего количества патогенов, чтобы вызвать резкую активацию врожденной иммунной системы. Тем не менее, ген 88 первичного ответа миелоидной дифференцировки (MyD88) и / или TLR оказались решающими для инициации синтеза провоспалительных цитокинов и контроля репликации простейших 29,30,36,47,48,49 , а также для цитокинов. патология при малярии грызунов 51 .

    Ящик 3 | Помимо TLR: доказательства для других семейств рецепторов врожденного иммунитета

    Хотя семейство Toll-подобных рецепторов (TLR) является важным классом сенсоров для простейших инфекций, есть намеки на существование других систем врожденного распознавания, которые выполняют ту же функцию. Роль распознавания, не связанного с TLR и MyD88 (ген 88 первичного ответа миелоидной дифференцировки), во время инфекции простейшими указывается в исследованиях на мышах, дефицитных по MyD88. Например, хотя Myd88 — / — мышей, инфицированных Trypanosoma cruzi , демонстрируют повышенную восприимчивость к инфекции, резистентность хозяина, тем не менее, выше, чем у мышей с дефицитом интерферона-γ (IFNγ) 47 .Кроме того, инфекция T. cruzi продолжает вызывать низкие уровни интерлейкина-12 (IL-12) и IFNγ в отсутствие MyD88. И хотя Myd88 — / — мышей восприимчивы к инфекции Toxoplasma gondii , остаточный ответ на ИЛ-12 сохраняется 49 . Более того, инфицирование T. gondii с низкой вирулентностью не является летальным для мышей Myd88 — / — , но вызывает смерть мышей с дефицитом IL-12 или IFNγ 118 .Следовательно, простейшие также могут распознаваться TLR, которые используют другие адапторные молекулы или другие рецепторы врожденного иммунитета, не связанные с TLR. В то время как природа MyD88-независимых механизмов распознавания простейшими является в значительной степени неизученной областью, примеры, полученные в результате исследований с другими микробными патогенами, могут оказаться полезными.

    Недавние исследования указывают на существование не-TLR систем распознавания образов, которые функционируют как сенсоры вирусных и бактериальных компонентов. Например, пептидогликановый компонент стенок бактериальных клеток распознается семейством белков распознавания пептидогликана (PGRP) 119 .Кроме того, белки NOD1 (нуклеотид-связывающий домен олигомеризации 1) и NOD2 действуют как цитозольные сенсоры бактериальных компонентов, полученных из пептидогликана. Активация белков NOD, как и TLR, запускает пути хозяина NF-κB (ядерный фактор-κB) и MAPK (митоген-активируемая протеинкиназа). В дополнение к хорошо известной РНК-связывающей способности PKR (IFN-индуцируемая двухцепочечная (ds) РНК-зависимая протеинкиназа), РНК-геликаза RIG-I (ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой; также известный как DDX58) распознает дцРНК 120 .Аналогичным образом, внутриклеточная молекула FADD (FAS-ассоциированная через домен смерти) участвует в распознавании вирусной дцРНК 121 . Способствуют ли эти или другие еще не открытые несамочувствительные системы распознаванию простейшими и то, как они взаимодействуют с сигнальными путями TLR, являются захватывающими областями, ожидающими будущих открытий.

    Кишечные простейшие инфекции формируют бактериальную микробиоту фекалий у детей из Гвинеи-Бисау

    Abstract

    Кишечные паразитарные инфекции, вызываемые гельминтами и простейшими, распространены во всем мире и являются основными причинами заболеваемости во всем мире.Микробиота кишечника может модулировать вирулентность паразитов и реакцию хозяина на инфекцию. Сложное взаимодействие между паразитами и микробиотой кишечника плохо изучено, отчасти из-за трудностей отбора проб в отдаленных районах с высоким содержанием паразитов. В большом исследовании детей в Гвинее-Бисау мы обнаружили высокую распространенность кишечных паразитов. Посредством секвенирования генов 16S рРНК в образцах фекалий, хранящихся на фильтровальной бумаге, всего у 1204 детей, мы демонстрируем, что бактериальная микробиота не подвергается значительному изменению гельминтными инфекциями, в то время как она формируется присутствием как патогенных, так и непатогенных простейших, включая Entamoeba ( E .) spp. и Giardia ( G .) lamblia . Разнообразие внутри выборки остается в основном неизменным, в то время как на общий состав сообщества значительно влияет заражение как непатогенными E . coli (R 2 = 0,0131, P = 0,0001) и Endolimax nana (R 2 = 0,00902, P = 0,0001) и патогенными E . histolytica (R 2 = 0,0164, P = 0,0001) и G . лямблии (R 2 = 0.00676, P = 0,0001). Инфекции несколькими видами паразитов вызывают более выраженные сдвиги в сообществе микробиоты, чем легкие. В общей сложности 31 род бактерий во всех четырех основных бактериальных типах был дифференциально представлен простейшими инфекциями по сравнению с неинфицированными индивидуумами, включая увеличенную численность Prevotella , Campylobacter и две клады Clostridium и снижение численности Collinsella , Lactobacillus , Ruminococcus , Veillonella и одна клада Clostridium .В настоящем исследовании мы демонстрируем, что фекальная бактериальная микробиота формируется кишечной паразитарной инфекцией с наиболее выраженными ассоциациями для простейших видов. Наши результаты дают представление о взаимодействии между микробиотой и кишечными паразитами, что очень важно для понимания биологии инфекции и разработки дальнейших исследований, направленных на оптимизацию стратегий лечения.

    Информация об авторе

    Инфекции кишечными паразитами, в том числе гельминтами и простейшими, являются одними из самых распространенных инфекций в бедных странах.Эти инфекции продолжают оказывать огромное влияние как на смертность, так и на заболеваемость во всем мире. Кишечные паразиты населяют кишечник инфицированного хозяина, но то, как заражение этими паразитами может изменить состав бактерий в кишечнике, остается более или менее неясным. Здесь мы исследуем, как бактериальный состав в кале у детей из Гвинеи-Бисау (Западная Африка) изменяется в результате заражения различными видами кишечных паразитов. Мы обнаружили, что инфекции, вызванные несколькими видами паразитов, вызывают более выраженные изменения в составе бактерий, а некоторые виды паразитов значительно изменяют разнообразие бактерий.Кроме того, мы демонстрируем, что образцы фекалий, хранящиеся при комнатной температуре на фильтровальной бумаге в течение нескольких месяцев, можно использовать в полевых исследованиях состава кишечных бактерий. Наше исследование позволяет по-новому взглянуть на сложную взаимосвязь между кишечными паразитами и составом фекальных бактерий и может открыть путь к новым вариантам лечения и помочь объяснить, почему одни люди более восприимчивы к инфекции по сравнению с другими.

    Образец цитирования: von Huth S, Thingholm LB, Kofoed P-E, Bang C, Rühlemann MC, Franke A, et al.(2021) Кишечные простейшие инфекции формируют бактериальную микробиоту фекалий у детей из Гвинеи-Бисау. PLoS Negl Trop Dis 15 (3): e0009232. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232

    Редактор: Лютер А. Бартельт, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, США

    Поступила: 23 сентября 2020 г .; Принят к печати: 11 февраля 2021 г .; Опубликован: 3 марта 2021 г.

    Авторские права: © 2021 von Huth et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Анонимный набор данных, включая данные о последовательностях гена 16S рРНК, подтверждающий выводы этой статьи, доступен в репозитории NCBI SRA (номер доступа PRJNA642721).

    Финансирование: Это исследование финансировалось за счет неограниченных грантов от следующих организаций: Фонд бесплатных исследований при университете Оденсе (SvH, UH), Фонд исследований региона Южной Дании (PEK, UH), Фонд Аасе и Эйнера Даниэльсена (SvH) и Музей А.Фонд П. Мёллера по развитию медицинской науки (SvH). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

    Введение

    Кишечные паразитарные инфекции относятся к числу наиболее распространенных инфекций у людей и вносят свой вклад в глобальную заболеваемость и смертность. Инфекции распространены по всему миру, с наибольшей распространенностью в тропических и субтропических регионах, преимущественно в развивающихся странах [1].Кишечные паразитарные инфекции вызываются широким спектром видов гельминтов и простейших различной важности и степени тяжести. Гельминты, передающиеся через почву, включают аскариды ( Ascaris lumbricoides ), власоглавы ( Trichuris trichiura ) и анкилостомы ( Necator americanus и Ancylostoma duodenale ), и, по оценкам, поражают более 275 миллиардов человек во всем мире. , 3], а также приводят к потере почти 4 миллионов лет жизни с поправкой на инвалидность (DALY) [4].К числу наиболее важных кишечных простейших для человека относятся G . lamblia , которым заражено более 250 миллионов человек во всем мире [5–8], и E . histolytica , что дает прибл. 400 000 случаев ежегодно и составляет 40–110 000 случаев смерти [5,9].

    Несмотря на несколько инициатив по снижению заболеваемости, включая распространение препаратов, таких как метронидазол, для лечения Giardia -инфекций и массовых препаратов для лечения ППГ [10], а также улучшение водоснабжения, санитарии и гигиены [11], кишечные паразитарные инфекции остаются проблемой. серьезная проблема глобального здравоохранения.Хотя документально подтверждено общее снижение заболеваемости ППГ с 1990 г., наблюдается рост других кишечных паразитарных инфекций, включая амебиаз [4], и эти инфекции по-прежнему остаются одной из наиболее важных причин заболеваемости в регионах с высокой распространенностью. Кампании по массовому лечению от ППГ имеют очень разную эффективность, особенно в отношении T . trichiura -инфекция [12,13]. Кроме того, лекарственная устойчивость является растущей проблемой в ветеринарии и, возможно, также у людей, поскольку устойчивость к метронидазолу против E .виды и G . Сообщалось о лямблиях [14]. Очевидно, что существует острая необходимость в разработке новых подходов к борьбе с кишечными паразитарными инфекциями. Один из возможных способов добиться этого — лучше понять взаимодействие между кишечными паразитами и их хозяином.

    Отношения паразит-хозяин очень сложны и в настоящее время изучены лишь частично. Принято считать, что кишечные паразиты эволюционировали совместно со своими хозяевами и адаптировались к ним, что также предполагается для прокариотических микробов кишечного тракта [15].Чтобы лучше понять взаимодействие между кишечными паразитами и их позвоночными-хозяевами, в последние годы некоторое внимание уделялось тому, как кишечные паразиты взаимодействуют с кишечной микробиотой хозяев, то есть с комменсальными микробами (в основном бактериями) в желудочно-кишечном тракте [15–21]. ]. Поскольку было продемонстрировано, что микробиота кишечника является повсеместной и важной для здоровья человека, включая созревание и регулирование иммунной системы хозяина и защиту от патогенов [16–18], и поскольку кишечные паразиты занимают ту же нишу, что и микробиота, это вполне вероятно что происходит взаимодействие паразита и микробиоты, и что это взаимодействие может определять симптоматологию, вирулентность и исход инфекции [19].Большинство кишечных паразитов секретируют иммуномодулирующие молекулы, которые могут изменять локальную среду в кишечнике и тем самым вызывать изменения в микробиоте [20]. Большинство клинических и доклинических исследований было сосредоточено на том, как гельминты влияют на микробиоту кишечника, и результаты не были единообразными, как описано в [21–23]. Большинство исследований, проведенных на людях, характеризуются относительно низким числом участников (<100), с различными методами отбора проб и секвенирования [21,24].Было замечено, что разнообразие микробиоты как увеличивается, так и уменьшается, или даже остается неизменным из-за инфекции кишечных гельминтов [24]. Например, в одном исследовании сообщалось об уменьшении разнообразия из-за заражения T . trichiura [25], тогда как другой сообщил об увеличении [26]. Кроме того, с инфекцией связаны различные бактериальные таксоны, но в исследованиях нет четкой тенденции. Недавнее исследование, охватывающее два географически отдельных региона, Либерию и Индонезию, продемонстрировало, что определенные представители кишечной микробиоты могут различать инфицированных ППГ и неинфицированных людей.Кроме того, исследование продемонстрировало увеличение количества актинобактерий и spp. в связи с Т . trichiura в когорте из Либерии, но не из Индонезии [26], что может отражать общие различия в микробиоте кишечника между географически отдельными популяциями. Кроме того, исследование показало, что разнообразие микробиоты увеличилось в обеих когортах из-за заражения обоими T . тричиура , А . lumbricoides и анкилостомы.Аналогичным образом Mejia et al . недавно было обнаружено, что разнообразие фекальной микробиоты было увеличено у южноамериканских детей, инфицированных гельминтами [27]. В исследовании, проведенном в Камеруне, повышенное разнообразие и увеличение числа Bacteroidetes было замечено у лиц, инфицированных Ent . histolytica [28]. Это исследование еще раз подчеркнуло важность образа жизни и уровня жизни для состава кишечной микробиоты, поскольку авторы изучали как охотников-собирателей, так и фермеров и рыболовов.В исследовании, проведенном в Кот-д’Ивуаре, было продемонстрировано, что относительная численность Bifidobacteria и Escherichia увеличивается при заражении G . lamblia с помощью целевой КПЦР [29], тогда как исследование Mejia et al . упомянутые ранее обнаружили снижение разнообразия микробиома у детей, инфицированных Giardia [27]. В недавнем исследовании Berry et al. . авторы обнаружили, что инфекция Giardia снижает численность Gammaproteobacteria и увеличивает численность Prevotella. видову более чем 1000 детей из четырех разных развивающихся стран [30].

    В настоящем исследовании мы изучили связь между изменениями фекальной бактериальной микробиоты и кишечными паразитарными инфекциями в большой когорте детей из столицы одной из беднейших стран мира, Гвинеи-Бисау, Западная Африка. С помощью этого кросс-секционного набора данных мы не можем сделать выводы о возможных ранее существовавших различиях в микробиоте между инфицированными и неинфицированными субъектами.Однако на основе предыдущих исследований, рассмотренных выше, которые описали способность кишечных паразитарных инфекций вызывать изменения в микробиоте кишечника, а также наблюдаемого эффекта увеличения инфекционной нагрузки на микробиоту, как описано ниже, мы представляем результаты с предварительным условием. предположение, что наблюдаемые ассоциации вызваны паразитарной инфекцией. Отсюда бактериальная микробиота называется просто микробиотой. Используя эту когорту, мы недавно исследовали распространенность кишечных паразитарных инфекций как у детей, обращающихся за медицинской помощью (обозначенных как когорта I), так и у детей из фоновой популяции (обозначенных как когорта II), все в возрасте от 2 до 15 лет, и обнаружили, что инфекции были широко распространены в обеих когортах [31].У 566 детей в когорте I и 708 детей в когорте II мы обнаружили, что распространенность кишечных гельминтов составляла 13,8% и 9,6% соответственно (точный критерий Фишера между группами, P = 0,021), тогда как распространенность кишечных простейших составляла 41,5% и 46,0%. соответственно (точный критерий Фишера между группами, P = 0,112). Гельминтозные инфекции были вызваны в основном анкилостомами, а в простейших инфекциях преобладали как патогенные, так и непатогенные виды, включая E . coli , E . histolytica / dispar и G . лямблии . После исследования паразитологов фекалий с помощью микроскопии образцы фекалий наносили на фильтровальную бумагу и хранили при температуре окружающей среды. Посредством высококачественного секвенирования гена 16S рРНК (> 10000 считываний на образец) образцов фекалий 1204 этих детей мы демонстрируем, что фекальная микробиота в значительной степени связана с кишечной паразитарной инфекцией, и что эта связь сильнее у детей, инфицированных простейшими, по сравнению с гельминты.Кроме того, здесь мы демонстрируем, что фекальная микробиота из образцов, хранящихся при температуре окружающей среды на фильтровальной бумаге (анализ кала на скрытую кровь, FOBT) в течение до 1000 дней, может облегчить крупномасштабные исследования микробиома в отдаленных районах, что подтверждается нашим предыдущим исследованием [32] . Мы обнаружили небольшую, но значительную связь микробиома со временем хранения для текущего набора данных и поэтому включили время хранения в качестве ковариаты в дальнейший анализ (см. S1 Text, S1 и S2 Figs для более подробной информации).Таким образом, мы демонстрируем, что длительное хранение на бумаге FOBT является применимым подходом для крупномасштабного сбора образцов в полевых условиях, где немедленное замораживание образцов невозможно.

    Насколько нам известно, это крупнейшее на сегодняшний день исследование, изучающее взаимосвязь между кишечными паразитами и изменениями фекальной микробиоты. Это предварительное исследование должно позволить нам продвинуться вперед с целенаправленными вопросами для понимания роли микробиоты в кишечных паразитарных инфекциях и связанных с инфекциями осложнениях.

    Результаты

    Характеристики когорты и распространенность паразитов

    Набор данных включает микроскопическое исследование кишечных паразитов в образцах фекалий 1274 детей, включенных в период с августа 2015 года по апрель 2017 года в городе Бисау, Гвинея-Бисау. Подробная информация о дизайне исследования, методах паразитологического обследования и результатах подробно описана в другом месте [31]. Всего из когорты на бумагу FOBT было нанесено 1264 образца фекалий, из которых 1253 подверглись секвенированию 16S рРНК.В общей сложности 60 образцов были исключены из-за низкого выхода или качества ДНК, низкой последовательности считывания или недавнего использования антибиотиков, а окончательный размер образца, включенный в это исследование, составил 1204 образца. Блок-схема включения и окончательного размера выборки представлена ​​на S3 Рис.

    .

    Характеристики участников исследования, а также время хранения образцов кала на фильтровальной бумаге при комнатной температуре представлены в таблице 1. Среди включенных субъектов с доступными данными о последовательности средний возраст составлял 6 лет в обеих когортах (дети, обращающиеся за медицинской помощью). и дети из фоновой популяции) с 54% мальчиков (таблица 1).Не было значительных различий между двумя когортами в отношении возрастного и гендерного распределения. Однако были существенные различия в некоторых параметрах между двумя когортами, включая птицеводство, источник питьевой воды, период включения (дождливый или сухой сезон) и время хранения образцов (таблица 1).

    Таблица 1. Когортная характеристика и распространенность кишечных паразитов.

    Характеристики когорты I (n = 529) и когорты II (n = 675), которые были включены в анализ микробиоты.Межгрупповые различия рассчитываются с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона, точного критерия Фишера или рангового критерия равенства популяций Краскела – Уоллиса, когда это необходимо.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.t001

    Общая распространенность паразитов была статистически безразличной между двумя когортами (таблица 1): в когорте I 51,4% были положительными по крайней мере на одного кишечного паразита, тогда как 49,8% были положительными в когорте II (точный критерий Фишера, P = 0,817). Распространенность гельминтов была выше в когорте I, чем в когорте II (14.0% против 9,6%, точный критерий Фишера, P = 0,012), тогда как распространенность простейших была одинаковой между двумя (43,1% против 45,3%, точный критерий Фишера, P = 0,237). Распространенность анкилостомы и G . lamblia различались между когортами (10,4% против 5,8%, P = 0,002 и 21,2% против 25,6%, P = 0,041, соответственно). Заражение несколькими видами было одинаково распространено в двух когортах; 14,0% детей из когорты I и 13,6% из когорты II были инфицированы двумя видами паразитов, а 3,0% — в когорте I и 2.2% в когорте II были инфицированы тремя и более видами паразитов.

    Основными видами кишечных гельминтов, обнаруженных у участников исследования, были Ancylostoma (A . ) duodenale (анкилостомы, n = 94) и Hymenolepis (H . ) nana (карликовый цепень, n = 36). Наиболее распространенными видами кишечных простейших, обнаруженными у участников, были E . coli (n = 98), E . histolytica / dispar (n = 214), G . lamblia (n = 285) и Endolimax (E . ) nana (n = 94). Был обнаружен ряд других видов кишечных паразитов с меньшей распространенностью, но они не были включены в настоящее исследование из-за отсутствия статистической мощности. Распространенность и распределение основных кишечных паразитов в двух когортах, а также статистические различия между группами представлены в таблице 1.

    Идентификация смешивающих переменных

    Несколько фенотипических переменных хозяина и факторов окружающей среды ранее были связаны с различиями в составе микробиоты кишечника, включая возраст, диету, витаминные добавки и лечение антибиотиками (как описано в [33]).Таким образом, мы исключили из анализа всех лиц, которые в анамнезе принимали антибиотики за три месяца до включения, и скорректировали с учетом потенциального мешающего влияния возраста, истории приема добавок витамина А (бинарная переменная, ((i) да или (ii) нет) ), источник туалета (двоичная переменная, либо (i) отсутствие личного туалета / уборной, либо (ii) доступ к частному уборному / туалету), тропический сезон для сбора проб (бинарная переменная, (i) дождливый или (ii) сухой сезон) и время хранения образца (в днях). Поскольку между двумя когортами наблюдались некоторые различия в характеристиках и распространенности паразитов (таблица 1), все анализы были выполнены для обеих когорт отдельно и вместе, причем последнее было скорректировано с учетом статуса когорты.В следующих разделах представлены результаты объединенного анализа, если не указано иное.

    Инфекция кишечных паразитов практически не влияет на альфа-разнообразие

    Относительное обилие бактериального типа во всех образцах показало, что в составе микробиоты всех участников исследования, как и ожидалось, преобладали Firmicutes и Bacteroidetes (рис. 1).

    Рис. 1. Гистограмма таксономического профиля кишечной микробиоты участников.

    Иллюстрация относительной численности (ось y) типов в 1204 образцах (ось x) в исследовании, независимо от статуса инфекции. 10 наиболее распространенных типов окрашены и перечислены в легенде. Для всех образцов двумя доминирующими типами являются Bacteroidetes и Firmicutes, за которыми следуют Proteobacteria и Actinobacteria, что соответствует нормальной микробиоте кишечника человека.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.g001

    Для изучения возможных изменений разнообразия из-за кишечных паразитарных инфекций были рассчитаны три различных показателя альфа-разнообразия: энтропия Шеннона; ACE как мера видового богатства; и филогенетическое разнообразие как мера общей уникальной длины филогенетической ветви (Таблица 2).Мы сравнили измерения альфа-разнообразия для индивидуумов с каждой из девяти переменных инфекции (паразит-положительный, гельминто-положительный, простейший-положительный или положительный для одного из шести конкретных видов, т. Е. A . duodenale , H . nana , E . coli , E . histolytica / dispar , G , lamblia или E . nana ) против неинфицированных людей.Воздействие на все три индекса разнообразия было ограничено для всех инфекций, как показано на рисунке 2 для филоразнообразия (таблица 2 и рисунок 2). Значительное снижение разнообразия АПФ наблюдалось у участников когорты I с G . lamblia инфекция (β = -3,42; P = 0,0470), которая не была обнаружена в когорте II. Увеличение индекса филоразнообразия наблюдалось в когорте II с любыми кишечными паразитами и простейшими (β = 7,00; P = 0,0153 и β = 6,73; P = 0,0266 соответственно). Кроме того, все три индекса альфа-разнообразия были увеличены в когорте II с E .spp., которые не наблюдались в когорте I. В объединенном наборе данных, содержащем обе когорты, значительное увеличение филоразнообразия наблюдалось при заражении E . виды (β = 11,35; P.adj. = 0,0115 для Ent , coli и β = 8,15; P.adj. = 0,0115 для E , histolytica / dispar ), однако только номинально значимо в когорте II. Таким образом, изменения альфа-разнообразия преимущественно наблюдались в когорте II и преимущественно для филоразнообразия.Изменения заключались в основном в увеличении разнообразия инфицированных людей, что согласуется с результатами, представленными в [28].

    Рис. 2. Филоразнообразие нарушается заражением Entamoeba spp.

    Иллюстрация различий в уровнях филодоразнообразия между образцами с разным статусом заражения. Философское разнообразие как мера альфа-разнообразия остается неизменным при заражении гельминтами G . лямблии и E . нана .Заражение E . виды значительно увеличивает филоразнообразие. На каждой прямоугольной диаграмме показаны неинфицированные (с любым протестированным паразитом (оранжевый) по сравнению с образцами, инфицированными интересующим паразитом, как указано в заголовке графика (серый). Скорректированный уровень значимости из надежного регрессионного теста указан в скобках.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.g002

    Таблица 2. Кишечные паразитарные инфекции ограниченно влияют на альфа-разнообразие.

    Три различных индекса альфа-разнообразия были проанализированы на предмет связи со статусом инфекции с использованием надежной регрессии ( методы ).В таблице представлены сводные статистические данные: значение P для анализа внутри участников из когорты I, внутри участников из когорты II и для всех участников (всего), скорректированное значение P по Бенджамини-Хохбергу для анализа по всем индивидуумам (P.adj) и коэффициент ассоциации ( Бета). Наиболее выраженные эффекты наблюдаются в когорте II с простейшими инфекциями. Значения P и значения P.adj ниже 0,05 выделены .

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.t002

    Высоко значимая связь между инфекцией простейшими и составом микробиоты

    Связь между переменными паразитарной инфекции и структурой микробного сообщества (несходство Брея-Кертиса) оценивалась с использованием многофакторного перестановочного ANOVA-подобного подхода (адонис в веганском пакете R с 9999 перестановками) (Таблица 3).Для общих переменных наиболее выраженная ассоциация наблюдалась для простейших (R 2 = 1,03⋅10 −2 ; P = 1,00⋅10 −4 ), за которыми следовали любые паразиты (R 2 = 9,73⋅10 ). −3 ; P = 1,00⋅10 −4 ), в то время как ассоциация для любого гельминта была незначительной (R 2 = 2,40⋅10 −3 ; P = 6,61⋅10 −2 ). Следовательно, связь между общей паразитарной инфекцией и микробиотой может быть вызвана простейшими инфекциями, что дополнительно подтверждается аналогичным внешним видом визуализации на основе ординации общих паразитарных и простейших инфекций на рис.

    Рис. 3. Микробиота кишечника формируется простейшими инфекциями и инфекционной нагрузкой.

    (A) Возрастающая инфекционная нагрузка, определяемая количеством различных видов паразитов, идентифицированных с помощью микроскопии в каждом образце, вызывает возрастающие сдвиги в микробиоте, предполагая, что многовидовые инфекции оказывают более выраженное влияние на микробиоту, чем инфекции одного вида. (B) Паразитарная инфекция (любой положительный результат, независимо от вида) вызывает визуальный сдвиг в структуре микробиоты. (C) Общая протозойная инфекция вызывает сдвиг в составе микробиоты кишечника, очень похожий на сдвиг, наблюдаемый для общей паразитарной инфекции, что указывает на то, что именно эта инфекция простейшими, а не гельминтная инфекция, оказывает сильнейшее влияние на состав микробиоты, наблюдение подтверждается результатами из анализа на основе адониса. (D) Гельминтная инфекция не оказывает видимого воздействия на структуру микробиоты. Рисунок состоит из четырех графиков ординации, построенных с использованием общих данных относительной численности и анализа основных координат (функция capscale в пакете R vegan с несходством Брея-Кертиса и автоматическим преобразованием данных (metaMDS = T)).Графики построены с помощью пакета R ggplot2, а эллипсы нарисованы с помощью функции stat_ellipse с параметрами по умолчанию. Каждая точка показывает образец, каждый из которых окрашен в зависимости от статуса заражения. (A) Все 1204 образца окрашены инфекционной нагрузкой от отсутствия инфекции (0) до заражения четырьмя различными видами паразитов (4). (BD) Графики, показывающие взаимосвязь между микробиотическим сообществом образцов: (B) неинфицированных (красный) или инфицированных паразитом (синий), (C) неинфицированных (красный) или инфицированных простейшие (синий) и (D) неинфицированные (красный) или зараженные гельминтом (синий).

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.g003

    Таблица 3. Бета-разнообразие формируется инфекциями простейшими.

    Связь между различными переменными инфекции и структурой сообщества микробиоты на уровне родов, рассчитанная с использованием адониса с 9999 перестановками ( методы ). Наиболее выраженные эффекты наблюдаются при простейших инфекциях. Переменные, отмеченные красным шрифтом, значимы (P <0,05).

    https: // doi.org / 10.1371 / journal.pntd.0009232.t003

    Инфекционную нагрузку определяли с помощью микроскопии и ранжировали по количеству различных видов паразитов, идентифицированных в каждом образце. Большинство людей были инфицированы либо ни одним (0), либо одним (1) видом паразитов, а с уменьшающейся распространенностью — двумя, тремя или четырьмя различными видами (Таблица 1). Оценка на основе ранжирования показала, что увеличение инфекционной нагрузки показало увеличивающийся сдвиг в сообществе микробиоты от состава неинфицированных индивидуумов (инфекционная нагрузка 0), предполагая, что многовидовые инфекции вызывали более выраженные изменения, чем легкие (рис. значимая связь с составом микробиома (адонис, R 2 = 0.012, P = 0,0001).

    Бета-разнообразие в значительной степени не зависело от какой-либо переменной гельминтов, тогда как ассоциации для обнаруженных видов простейших ( E . Spp., G , lamblia и E . nana ) были очень значимыми. Две переменные Entamoeba ( E . coli и E . histolytica / dispar ), связанные с наивысшим коэффициентом (R 2 ) (R 2 = 1.31⋅10 −2 ; P = 1,00⋅10 −4 и R 2 = 1,64⋅10 −2 ; P = 1,00⋅10 −4 соответственно). Менее выраженные, но статистически значимые ассоциации наблюдались при инфицировании G . лямблии и E . нана (R 2 = 6,76⋅10 −3 ; P = 1,00⋅10 −4 и R 2 = 9,02⋅10 −3 ; P = 1,00⋅10 −4 , соответственно) (таблица 3).

    Большая часть протестированных бактериальных таксонов связана с кишечной инфекцией простейшими

    Связь между переменными паразитарной инфекции и относительной численностью отдельных таксонов была оценена для филогенетического уровня от филума к роду (Таблица 4 и Рис. 4).Как уже упоминалось, у людей с гельминтозными инфекциями наблюдались лишь незначительные эффекты на бета-разнообразие фекальной микробиоты (рис. 3). Соответственно, мы наблюдали лишь несколько ассоциаций, касающихся конкретных таксонов фекальной микробиоты и гельминтозов; для общей переменной гельминтов никакие ассоциации не оставались значимыми на уровне рода (P.adj. <0,05), в то время как численность ветви Epsilonproteobacteria-Campylobacterales-Campylobacteraceae увеличивалась для лиц, инфицированных A . duodenale (таблица 4). Однако численность Campylobacter в целом увеличилась у людей, инфицированных простейшими, что привело к ассоциации с A . duodenale не является специфическим (рис. 4 и табл. 4). Помимо Campylobacter , единственным родом, ассоциированным с гельминтозной инфекцией, был Collinsella , который ассоциировался с H . nana инфекция (β = -0,48; P.adj. = 3,22⋅10 −2 ).

    Рис 4.Конкретные таксоны изменяются разными паразитическими видами.

    Всего 32 рода в значительной степени связаны с кишечной паразитарной инфекцией, будь то общие инфекции или конкретные виды паразитов. Большинство ассоциаций наблюдается с простейшими инфекциями, тогда как гельминтозы имеют ограниченное влияние на изменения таксонов. На рисунке показана значимая связь между родами и различными паразитарными инфекциями (линейная регрессия, P.adj <0,05). Сводная статистика по показанным ассоциациям представлена ​​в таблице 4.Цвет показывает коэффициент (синий для низких значений, зеленый для высоких значений), тогда как размер показывает значимость (рассчитывается с помощью -log (p-value) (больший пузырь, более высокая значимость). График построен с использованием пакета ggplot2 в R

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.g004

    Таблица 4. Изменения отдельных родов из-за кишечных инфекций простейшими.

    Было обнаружено, что 31 род из четырех основных типов кишечной микробиоты значительно увеличил или уменьшил численность из-за простейших инфекций (линейная регрессия, P.adj <0,05). Род Campylobacter был обнаружен в увеличенном количестве из-за любой из простейших инфекций. В таблице показаны коэффициенты (бета) и скорректированные значения P Бенджамини-Хохберга (P.adj) для каждой ассоциации с P.adj <0,05. Ассоциации были оценены по родам, и перечислены более высокие таксономические уровни для поддержки оценки затронутых филогенетических ветвей.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.t004

    Для 43 проанализированных родов всего 31 род из четырех основных типов кишечной микробиоты, связанных с инфекцией простейшими, либо в целом положительных по простейшим, либо для отдельных виды (P.adj. <0,05) (Таблица 4 и Рис. 4). Было обнаружено, что большинство родов было изменено общей инфекцией простейшими (10 с повышенной численностью, 16 с пониженной численностью), за которым следовало заражение E . histolytica / dispar (6 с повышенной численностью, 15 с пониженной численностью), E . coli (5 с повышенной численностью, 10 с пониженной численностью), E . nana (6 с повышенной численностью, 7 с пониженной численностью) и G . лямблий (3 с повышенной численностью, 7 с пониженной численностью) (таблица 4 и рис. 4).

    Род Collinsella в филуме Actinobacteria был связан как с E . histolytica / dispar и G . lamblia инфекция (β = -1,82⋅10 −1 ; P.adj. = 2,91⋅10 −3 и β = -1,63⋅10 −1 ; P.adj. = 4,32⋅10 — 3 соответственно). В рамках типа Bacteroidetes род Prevotella был связан с G . lamblia инфекция (β = 3,80⋅10 −1 ; P.adj. = 6,00⋅10 −3 , таблица 4 и рис. 4).

    Девятнадцать родов в рамках типа Firmicutes были связаны с простейшими инфекциями. Общая инфекция простейшими была связана с более низкой численностью родов в отряде Lactobacillales, включая Enterococcus (β = -3,31⋅10 −2 ; P.adj. = 3,45⋅10 −2 ), Lactobacillus (β = -9,95⋅10 −2 ; P.adj. = 2,42⋅10 −3 ) и Streptococcus (β = -1.48⋅10 −1 ; P.adj. = 2,97⋅10 −4 ), и эти тенденции были обнаружены также для конкретных видов простейших (таблица 4 и рис. 4). Было обнаружено, что роды в отряде Clostridiales связаны как с повышенной, так и с пониженной численностью, в зависимости от видов простейших. Например, снижение численности Blautia наблюдалось у особей с E . coli (β = -1,01⋅10 −1 P.adj. = 3,45⋅10 −2 ) и E . histlytica / dispar (β = -7.01⋅10 −2 ; P.adj. = 4,90⋅10 −2 ), тогда как численность рода Clostridium IV увеличилась на E . histolytica / dispar и E . nana , но не E . coli или G . lamblia (таблица 4 и рис 4). Снижение численности близкородственного рода Clostridium XVIII было связано со всеми паразитами простейших, кроме G . lamblia (таблица 4 и рис 4).

    Из четырех протестированных родов в рамках класса Gammaproteobacteria три оказались менее многочисленными среди лиц с простейшими инфекциями, а именно Escherichia / Shigella , Klebsiella и Haemophilus , а четвертый, Succinivibrio , был увеличен. Таблица 4 и Рис. 4).

    Один род в классе Epsilonproteobacteria, а именно Campylobacter , был единственным родом с повышенной численностью для всех вышеупомянутых переменных протозойной инфекции (β = 1,38⋅10 −1 ; P = 2,66⋅10 −4 для общей инфекции простейшими, β = 1.68⋅10 −1 ; P.adj. = 5,52⋅10 −3 для E . Инфекция coli , β = 1,49⋅10 -1 ; P.adj. = 1,58⋅10 −3 для E . Инфекция histolytica / dispar , β = 1,66⋅10 -1 ; P.adj. = 2,66⋅10 −4 для G . лямблий инфекция, β = 1,98⋅10 -1 ; P.adj. = 1,45⋅10 −3 для E . nana ) (Таблица 4 и Рис.

    Кроме того, семейство Lachnospiracea incertae sedis (в настоящее время таксономически организованное в рамках класса Clostridia) было обнаружено в меньшей численности из-за заражения любым E .виды (β = -2,45⋅10 −1 ; P.adj. = 9,43⋅10 −3 для E . coli и β = -1,64⋅10 −1 ; P.adj. = 2 , 35⋅10 −2 для E . histolytica / dispar ) (таблица 4 и рис 4).

    Таким образом, большая часть проанализированных родов была связана с инфекцией простейшими, в то время как только несколько таксонов были в значительной степени связаны с инфекцией гельминтов. Все основные типы, обычно встречающиеся в кишечной микробиоте человека, были представлены в связанных родах.

    Обсуждение

    В настоящем исследовании мы проанализировали состав фекальной микробиоты 1204 детей из Бисау, Гвинея-Бисау, с общей высокой распространенностью кишечных паразитарных инфекций, преимущественно вызванных простейшими, включая E . виды и G . лямблии . Мы продемонстрировали, что на альфа-разнообразие микробов в значительной степени не влияют гельминтозы, и что простейшие инфекции оказывают умеренное влияние на альфа-разнообразие. Мы показали, что бета-разнообразие связано с инфекционным статусом как для патогенных, так и для непатогенных простейших, и что численность в общей сложности 32 родов бактерий была изменена из-за паразитарных инфекций.Наконец, мы продемонстрировали ценность бумаги FOBT для отбора проб микробиоты в сельской местности.

    Мы обнаружили в общей сложности 31 род из четырех различных типов из 43 проанализированных родов, которые значимо связаны с кишечной инфекцией простейшими. К ним относится уменьшение числа представителей рода Collinsella у лиц, инфицированных E . histolytica / dispar и G . лямблии . Насколько нам известно, никакие предыдущие исследования не связывали этот род с кишечными паразитарными инфекциями, однако недавно было продемонстрировано, что тип Actinobacteria увеличивается при инфицировании человека Trichuris trichiura [26]. Collinsella spp. было продемонстрировано, что они регулируют уровни циркулирующего инсулина у беременных женщин [34], а снижение количества было связано с серьезностью симптомов у пациентов с синдромом раздраженного кишечника [35]. Распространенным и изнурительным признаком инфекции Giardia является пост-лямблиозный синдром после полного уничтожения паразита с симптоматикой, очень похожей на синдром раздраженного кишечника [36,37]. Одним из возможных объяснений этих длительных постинфекционных симптомов может быть измененная микробиота, включая снижение численности Collinsella spp.Однако, поскольку G . lamblia находится только в тонком кишечнике [38], эффект, наблюдаемый в фекальной микробиоте, может быть иммунологическим, а не локальным взаимодействием. Сообщалось, что у мышей инфекция Giardia увеличивает количество Proteobacteria в передней и задней кишке [39]. Это противоречит нашим наблюдениям, где протеобактерии сами по себе не были ассоциированы и два из трех родов в кладе были уменьшены при заражении Giardia .

    Мы обнаружили снижение численности рода Bacteroides из-за заражения E . histolytica / dispar . Существуют противоречивые результаты относительно изменений микробиоты кишечника из-за E . histolytica , поскольку ранее наблюдалась как повышенная [28], так и пониженная [40] численность Bacteroides . Эти два исследования проводятся в Зимбабве и Индии соответственно, и противоречивые результаты могут быть связаны с географическими изменениями микробиоты кишечника.Кроме того, существуют различия в применяемых методах, так как один основан на секвенировании, а другой — на целевой ПЦР. Мы также обнаружили снижение количества Lactobacillus spp. из-за заражения E . histolytica / dispar , что согласуется с предыдущими данными [40].

    Мы обнаружили ограниченное (отдельные таксоны и бета-разнообразие) или отсутствие (альфа-разнообразие) эффектов на состав кишечной микробиоты из-за гельминтозов. Это противоречит предыдущим исследованиям на эту тему, в которых несколько бактериальных таксонов были связаны с инфекцией [41].Что касается анкилостомоза, предыдущие исследования продемонстрировали увеличение количества Bacteroidetes и уменьшение как Lachnospiraceae, , так и Firmicutes [26,42]. Число инфицированных анкилостомами людей в этих исследованиях варьируется от 8 до 55, по сравнению с 94 в настоящем исследовании, и различия, таким образом, можно объяснить недостатком мощности в предыдущих исследованиях, поскольку они содержат повышенный риск. ложноположительных результатов. Кроме того, распространенность гельминтов в настоящем исследовании незначительна по сравнению с простейшими и может частично объяснить, почему наблюдаются менее выраженные эффекты из-за гельминтозов.Кроме того, региональные и географические различия в составе микробиоты кишечника — еще одно правдоподобное объяснение отсутствия единообразных результатов. Насколько нам известно, никакие другие исследования не изучали изменения микробиоты кишечника из-за инфекции Hym . нана .

    Исторически все простейшие и гельминты считались паразитическими и патогенными. Судя по количеству распространенных случаев и связанной с ними заболеваемости во всем мире, это действительно верно для некоторых видов.Отличительной особенностью многих кишечных паразитарных инфекций является то, что они вызывают значительную заболеваемость и менее выраженную смертность. Например, инфекции ППГ, которые особенно поражают детей, могут вызывать дефицит питания, что может привести к анемии и, в конечном итоге, к снижению роста и когнитивного развития [2,3,43]. Что касается некоторых кишечных паразитов, инфекция может быть опасной для жизни и даже смертельной, как видно из синдрома гиперинфекции Strongyloides , непроходимости кишечника при инфекции Ascaris или инвазивного амебиаза E . histolytica инфекция [44–46]. Хотя некоторые кишечные паразиты могут вызывать выраженную патологию у людей, оценка существующей литературы показывает, что многие распространенные виды эукариот в кишечнике человека, первоначально идентифицированные как патогенные паразиты, на самом деле являются комменсалами или даже полезными, по крайней мере частично, и могут рассматриваться как патобионты, вызывающие заболевание только в определенных контекстах [23,47,48]. Некоторые даже расширяют это, чтобы заявить, что эукариотические члены микробиоты (называемые эукариомами или паразитом) имеют решающее значение для поддержания гомеостаза кишечника и формирования иммунитета хозяина [49], и, следовательно, отсутствие e.грамм. гельминты могут вызывать дисфункцию иммунной системы [15], что частично объясняет рост аутоиммунных заболеваний, наблюдаемый в промышленно развитых странах [50]. Наиболее распространенные кишечные паразиты, обнаруженные в настоящем исследовании, являются патогенными, за исключением амебных видов E . coli и E . nana , которые обычно считаются непатогенными. Мы демонстрируем лишь незначительные различия между двумя когортами (дети, обращающиеся за медицинской помощью, и дети из основной популяции, соответственно) в отношении распространенности паразитов, и это различие связано с гельминтозными инфекциями, которые преобладают в когорте I.Таким образом, наши результаты подтверждают, что присутствие кишечных паразитов не обязательно заставляет людей обращаться за медицинской помощью, даже если микробиота этих людей изменена.

    Одним из основных ограничений нашего исследования является традиционный и довольно грубый метод обнаружения кишечных паразитов. В промышленно развитых странах обычная световая микроскопия в значительной степени была заменена молекулярной диагностикой, включая КПЦР, которая оказалась лучше микроскопии с повышенной чувствительностью и специфичностью [51].Однако в развивающихся странах и на местах доступ к лабораториям ограничен, и микроскопия остается дешевым, быстрым и воспроизводимым методом исследования паразитов с приемлемой чувствительностью и специфичностью [52]. Из-за более низкой чувствительности микроскопии по сравнению с методами количественной ПЦР существует риск того, что паразитарные инфекции остались незамеченными в текущем исследовании. В то время как относительно нечувствительная световая микроскопия может гарантировать, что количество паразитов в положительных образцах является клинически значимым, это влечет за собой риск того, что субклинические и необнаруженные инфекции могут исказить интерпретацию.Еще одно методологическое ограничение микроскопической диагностики — невозможность различить патогенные и потенциально смертельные E . histolytica и непатогенные E . dispar , так как они не различимы под микроскопом [53,54]. Высокая распространенность E . histolytica / dispar , обнаруженный в нашем исследовании, очень вероятно может напоминать E . dispar , и описанные ассоциации с фекальной микробиотой не могут быть связаны с E . histolytica . Изменения микробиоты из-за заражения E . histolytica ранее исследовали в Камеруне, где сообщалось об инфекционно-зависимом увеличении Bacteroidetes [28].

    Из-за подхода к секвенированию, используемого для исследования фекальной микробиоты, мы не смогли обнаружить изменения на уровне штамма. Кроме того, поскольку два рода Escherichia и Shigella (в классе Gammaproteobacteria) имеют очень похожие последовательности гена 16S рРНК, мы не смогли провести различие между ними.Оба рода связаны с патологией желудочно-кишечного тракта, и различие между ними с помощью других подходов может дать интересные аспекты. Наконец, использование образцов, хранящихся на бумаге FOBT при комнатной температуре, можно рассматривать как слабое место настоящего исследования. Хотя мы продемонстрировали некоторые существенные изменения, связанные с хранением при комнатной температуре и, соответственно, с поправкой на время хранения, такие изменения были незначительными и не являются аргументом против использования карт FOBT в полевых работах без электричества, как мы также продемонстрировали в предыдущем исследовании [32].Что кажется важным, так это единообразный сбор образцов и корректировка анализов с учетом времени хранения.

    В настоящем исследовании мы демонстрируем, что скопления микробиоты в значительной степени связаны с кишечными простейшими инфекциями, в то время как из-за гельминтозов наблюдаются ограниченные эффекты или их отсутствие. Мы находим эти специфические таксоны, связанные с различными простейшими инфекциями, которые могут лечь в основу дальнейшего целенаправленного анализа с целью разработки подходов, улучшающих лечение, облегчение симптомов или устойчивость к колонизации за счет модуляции микробиома.На данный момент это исследование еще больше углубляет наше понимание взаимодействия между микробиотой хозяина и кишечными паразитарными инфекциями.

    Материалы и методы

    Этическое заявление

    Набор участников и микроскопическое исследование образцов кала были одобрены Этическим комитетом Гвинеи-Бисау (Comité Nacional de Ética na Saúde) (исх. № 0029 / CNES / INASA / 2015). Участники или родители / опекуны участников дали устное и письменное согласие на участие.Последующий анализ микробиоты был одобрен Этическим комитетом Гвинеи-Бисау (исх. № 062 / CNES / INASA / 2017) и Региональным этическим комитетом Южного региона Дании (исх. № S-20160138). Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией.

    Сбор и хранение проб

    образцов стула были собраны в рамках проспективного двухкогортного исследования без вмешательства, посвященного изучению распространенности и потенциальных факторов риска кишечных паразитарных инфекций у детей из Бисау, Гвинея-Бисау, Западная Африка.Район исследования и процедура отбора проб подробно описаны ранее [31]. Вкратце, в период с августа 2015 г. по апрель 2017 г. дети в возрасте 2–15 лет были включены в местные медицинские центры (когорта I) или по их частному адресу (когорта II). После включения участники доставили свежие образцы стула в специальные стерильные контейнеры, которые хранились в холодильнике до микроскопического анализа на кишечных паразитов. Микроскопические паразитологические анализы проводились в соответствии с местным распорядком, а инфекционная нагрузка определялась количеством различных идентифицированных видов.После микроскопического исследования образец кала гомогенизировали вручную в контейнере, и приблизительно 0,5 мл образца наносили на два окна из фильтровальной бумаги фильтровальной карты для анализа кала на скрытую кровь (FOBT) (Hemoccult, Beckman Coulter) с помощью чистой деревянной шпатель. Образец сушили на воздухе в ламинарном потоке воздуха, защищенном от солнечного света, в течение 1–6 часов, после чего образец помещали в индивидуальный герметичный пакет с замком на молнии с осушителем (пакеты с осушителем Whatman, Sigma-Aldrich).Затем образцы хранили в темноте при температуре окружающей среды, которая составляет прибл. В среднем 25 ° C в Гвинее-Бисау [55] до отправки самолета в лабораторию в Германии для выделения ДНК и секвенирования 16S рРНК. Время хранения образца рассчитывали от дня включения до дня выделения ДНК. Все образцы хранились от 209 до 993 дней при комнатной температуре до экстракции ДНК.

    Хранилище на фильтровальной бумаге было выбрано из-за недостаточной мощности замораживания и дальнейшего отсутствия возможности транспортировать пробы из Гвинеи-Бисау в центральные лаборатории при стабильных и постоянных температурах замерзания.Недавно мы продемонстрировали, что этот конкретный метод хранения применим в исследованиях микробиоты, поскольку микробиота фекалий из образцов, хранящихся на фильтровальной бумаге FOBT при комнатной температуре в течение до пяти месяцев, сопоставима с микробиотой образца, замороженного и немедленно сохраненного при -80 ° C. после сбора в отношении разнообразия и совокупной численности [32].

    В общей сложности для микроскопического исследования было собрано 1274 пробы фекалий, все от участников с полными данными анкеты.Из них образцы от 1264 участников были нанесены на фильтровальную бумагу и подверглись экстракции ДНК, как описано ниже. Блок-схема исследования представлена ​​на S3 Рис.

    .

    Экстракция ДНК

    Фактический фильтр с карт FOBT был отрезан от карты с помощью ножниц и обработан пинцетом. Инструменты тщательно очищали между каждым образцом, используя абсолютный этанол (EMSURE), чтобы избежать перекрестного загрязнения между образцами. Экстракцию бактериальной ДНК из бумаги FOBT проводили с помощью мини-набора QIAamp DNA Stool Mini (QIAGEN) на платформе QIAcube (QIAGEN) в соответствии с инструкциями производителя с небольшими изменениями.Вкратце, бумагу FOBT помещали в пробирки PowerBead с гранатовыми шариками (0,70 мм) (QIAGEN) с буфером для лизиса ASL (QIAGEN). Образцы гомогенизировали путем взбивания шариков при 40–50 МГц в течение 45 секунд на приборе SpeedMill PLUS (Analytik Jena AG), центрифугировали и супернатант стабилизировали таблетками InhibitEX (QIAGEN), содержащими матрицу поглощения ингибитора ПЦР. Последующее выделение ДНК было автоматизировано на QIAcube по стандартным программам. Выделенную ДНК хранили при -80 ° C перед амплификацией ПЦР.Для исследования потенциального загрязнения были включены пустые контроли экстракции без матрицы.

    Амплификация и объединение бактериальной ДНК

    Две гипервариабельные области V1 и V2 гена 16S рРНК были амплифицированы с использованием прямого праймера 27F и обратного праймера 338R и двойной индексации MID, как описано Kozich et al . [56]. Бактериальная ДНК была закодирована двойным штрих-кодом с помощью уникальных прямых и обратных праймеров, как описано Caporaso et al . [57], что позволяет осуществлять последующее мультиплексирование продукта ПЦР.Продукты ПЦР оценивали с помощью гель-анализа и нормализовали с использованием набора для планшетов для нормализации SequalPrep (Invitrogen) в соответствии с инструкциями производителя. Объединенные продукты ПЦР измеряли флуорометрически с использованием флуорометра Qubit 4 (Invitrogen) для проверки концентрации ДНК.

    Секвенирование гена 16S рРНК и обработка данных

    Секвенирование

    выполняли на платформе Illumina MiSeq с использованием набора реагентов MiSeq Reagent Kit v3 в соответствии с инструкциями производителя. Файлы MiSeq FastQ были обрезаны с помощью серпа [58] в режиме PE (парный конец) со скользящим окном 0.1 длина чтения. Обрезка выполнялась, когда среднее качество в пределах окна было ниже 20, и все чтения были> 100 п.н. после обрезки. Риды были сшиты с помощью VSEARCH [59] с длиной от 280 до 350 п.н. Кроме того, VSEARCH отфильтровал чтение с более чем одной ожидаемой ошибкой. Дальнейшая качественная фильтрация была выполнена с использованием FastX-Toolkit :: fastq_quality_filter [60] для исключения последовательностей с> 5% нуклеотидов с показателем качества ниже 30. Файлы были впоследствии преобразованы в формат FASTA, а химеры были удалены в VSEARCH с использованием золота.база данных fa. Остальные чтения были классифицированы с использованием алгоритма UTAX, где были удалены чтения, классифицированные как хлоропласты или не классифицированные на уровне домена.

    таблицы OTU были сгенерированы в UPARSE [61], реализованном в VSEARCH. После удаления реплик и синглтонов считывания были сгруппированы на основе 97% сходства. Химеры снова были отфильтрованы с помощью VSEARCH в режиме de-novo. Чтобы сгенерировать таблицы изобилия OTU, все чтения для каждой выборки были сопоставлены с таблицами OTU с помощью VSEARCH. Используя классификатор SINTAX [62] на минимально возможном уровне с минимальной достоверностью начальной загрузки 80%, была аннотирована одна репрезентативная последовательность для каждой OTU.OTU с идентичными аннотациями были сгруппированы в таксономические бункеры. Образцы от людей, которые сами сообщили об использовании антибиотиков за 3 месяца до включения, не были включены в анализ (n = 31).

    Статистический анализ

    Межгрупповые различия в исходных характеристиках и распространенности паразитов были рассчитаны с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона, точного критерия Фишера и рангового критерия Краскела-Уоллиса в STATA 15.1 (StataCorp, College Station, TX, США). Значения P <0,05 считались значимыми в этих анализах.

    Статистический анализ данных микробиоты был выполнен с использованием среды программирования R v3.2 [63]. Все скорректированные значения p были получены с использованием функции P.adjust в статистике пакета R и метода Бенджамини-Хохберга (метод = «BH»). Во-первых, данные были отфильтрованы путем исключения образцов с менее чем 10 000 считываний и образцов, возможно затронутых чрезмерным ростом факультативных анаэробных таксонов, которые преимущественно были обнаружены в типах Proteobacteria и Firmicutes (последний в ветви Streptococci ).Эти образцы были идентифицированы, если они находились выше третьего квартиля плюс трехкратный межквантильный диапазон (IQR) численности филума (n = 18). Данные подсчета микробов в оставшихся 1204 образцах были преобразованы для корректировки отклонения глубины секвенирования путем деления количества на сумму образца и умножения на сотню для получения относительной численности от нуля до 100.

    Поскольку жизненный цикл, путь заражения и тяжесть инфекции значительно различаются у разных видов кишечных паразитов, мы решили проанализировать различные аспекты фекальной микробиоты по отдельности.Сначала мы выполнили анализ на всех паразитов, любых гельминтов и любых простейших, а затем провели анализ на наиболее распространенные отдельные виды патогенных паразитов ( A . duodenale , H . nana , E . coli. , E . histolytica / dispar , G . lamblia и E . nana ). Для каждого анализа инфицированную группу сравнивали с подмножеством лиц без обнаруживаемой паразитарной инфекции (n = 596).

    Все анализы были скорректированы на время хранения при комнатной температуре. Изменения, связанные с гельминтными инфекциями, были скорректированы с учетом коинфекции простейшими, и наоборот. Для дальнейшего контроля возможных смешивающих факторов все анализы были скорректированы с учетом возраста, использования витамина А, источника туалета и тропического сезона сбора образцов. Как описано выше, участники были включены в исследование на основе двух когорт. Хотя не было общей разницы в инфекционной нагрузке между двумя когортами, распространенность некоторых видов значительно различалась, и поэтому мы скорректировали статус когорты в совместном анализе и выполнили отдельный вспомогательный анализ в каждой группе из двух когорт.Результаты объединенного анализа представлены в основном тексте, а в таблице S1 показаны результаты всех трех анализов.

    Связь с альфа- и бета-разнообразием

    Связь между альфа-разнообразием и каждым из девяти инфекционных состояний (общий положительный результат на паразитов; общий положительный результат на гельминты; общий положительный результат на простейшие; A . duodenale положительный; H . nana положительный, E . coli положительный, E . histolytica / dispar положительный, G . лямблии положительные, E . nana положительный) оценивали с использованием надежной регрессии (функция lmRob в надежном пакете R [64]) и ковариат, приведенных выше. Рассматриваемыми мерами альфа-разнообразия были энтропия Шеннона (функция разнообразия с индексом = «Шеннон» в R-пакете для веганов [65]), мера видового богатства ACE (функция оценки R с использованием четвертой строки результатов в R-веганском пакете) и филологическое разнообразие в качестве меры. общей уникальной длины филогенетической ветви (рассчитано с использованием mothur’s phylo.функция разнообразия [66] с филогенетическим деревом, построенным с использованием FastTree с —nt и —gtr и таблицей 16S OTU в качестве входных данных). Оценка связи между статусом заражения паразитами и структурой микробного сообщества была выполнена с использованием функции адониса в R package vegan [65] с несходством Брея-Кертиса и 9999 перестановками (оставшиеся настройки по умолчанию). Кроме того, связь с инфекционной нагрузкой оценивалась с инфекционной нагрузкой в ​​диапазоне от 0 до 4 по количеству идентифицированных видов в каждом образце.Ковариаты были такими, как указано выше.

    Анализ отдельных таксонов

    Относительная численность отдельных бактерий оценивалась от таксономического уровня от филума к роду и фильтровалась для сохранения наиболее распространенных таксонов следующим образом; отфильтрованы, чтобы требовать среднего содержания по всем образцам не менее 0,05 и содержания 0,05 по меньшей мере в одном образце. Далее, таксоны с ≥40% нулей по выборкам были удалены. После фильтрации осталось 43 рода, 23 семейства, 15 порядков, 11 классов и 5 типов.Связь между выбранными таксонами и статусом заражения паразитами оценивалась с использованием линейной регрессии с преобразованием численности таксонов с преобразованием квадратного корня и ковариатами, указанными выше.

    Использованы дополнительные пакеты R

    reshape2 v1.4 [67], grid v3.5, gridExtra v2.3 [68], gridBase v0.4 [69], plyr v1.8 [70], ggplot2 v3.1 [71], extrafont v0.17 [72], metafor v2.0 [73], plotly v4.9 [74], data.table v1.12 [75], ggrepel v0.8 [76], MASS v7.3 [77], надежный v0.4 [64].

    Вспомогательная информация

    S1 Рис.Композиционные изменения за счет увеличения срока хранения.

    На иллюстрации показана средняя совокупная численность таксонов на уровне (A) , семейства (B) и уровня родов (C) для семи различных периодов времени хранения при комнатной температуре (каждый из которых охватывает 100 дней). (A) Наблюдается относительное уменьшение Bacteroidetes и соответствующее увеличение Firmicutes. Уменьшение количества Bacteroidetes, по-видимому, вызвано Prevotellaceae на уровне семейства (B) и Prevotella на уровне рода (C) .

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.s001

    (PDF)

    S2 Рис. Изменение обилия таксонов при длительном хранении при комнатной температуре.

    На иллюстрации показаны семь графиков корреляции (A-G) между относительной численностью отобранных таксонов (оси y) и временем хранения на фильтровальной бумаге в днях (оси x) с наилучшим образом подогнанной линией синего цвета (линия минимума). Наиболее выраженные эффекты наблюдаются в типе Firmicutes. (H) График Beeswarm, показывающий взаимосвязь между временем хранения (ось x, семь групп, каждая по 100 дней) и филодоразнообразием (созданный с помощью функции beeswarm в пакете R beeswarm), демонстрирующий значительную связь.Над каждым графиком представлены результаты корреляционного анализа Спирмена.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.s002

    (PDF)

    S3 Рис. Блок-схема включения и отбора проб фекалий.

    Набор данных включает микроскопическое исследование кишечных паразитов у 1 274 детей в возрасте 2–15 лет из города Бисау, Гвинея-Бисау. Подробная информация о когорте, включая метод микроскопии, описана в другом месте. В общей сложности 1253 образца подверглись секвенированию гена 16S рРНК, а 49 были впоследствии исключены, в результате чего окончательный размер исследования составил 1204 образца.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.s003

    (PDF)

    S1 Таблица. Все таксоны, связанные с кишечной паразитарной инфекцией.

    В таблице показаны коэффициенты (бета), уровни значимости (P) и скорректированные p-значения Бенджамини-Хохберга (P.adj) для каждой протестированной ассоциации с линейной регрессией, P.adj <0,05 по таксономическим уровням от типа к родам.

    https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0009232.s005

    (DOCX)

    Благодарности

    Мы хотим поблагодарить участников исследования и их родителей / опекунов, а также сотрудников Bandim Health Center и Bandim Health Project за их помощь со сбором образцов и микроскопическим исследованием.Кроме того, мы хотели бы поблагодарить технический персонал Института клинической молекулярной биологии Кильского университета Кристиана Альбрехта за помощь в лаборатории.

    Ссылки

    1. 1. Молинье Д.Х., Савиоли Л., Энгельс Д. Забытые тропические болезни: прогресс в борьбе с хронической пандемией. Ланцет. 2017; 389: 312–325. pmid: 27639954
    2. 2. Пуллан Р.Л., Смит Д.Л., Ясрасария Р., Брукер С.Дж. Глобальные показатели инфекций и бремени болезней, передаваемых через почву, гельминтозов в 2010 г.Векторы паразитов. 2014; 7: 37. pmid: 24447578
    3. 3. Jourdan PM, Lamberton PHL, Fenwick A, Addiss DG. Глистные инфекции, передающиеся через почву. Ланцет. 2017; 391: 252–265. pmid: 28882382
    4. 4. Херрикс Дж. Р., Хотез П. Дж., Ванга В., Коффенг Л. Э., Хаагсма Дж. А., Басаньес М.-Дж. И др. Исследование глобального бремени болезней, 2013 г .: Что это означает для ДНТ? PLoS Negl Trop Dis. 2017; 11: e0005424. pmid: 28771480
    5. 5. Келли П. Кишечные простейшие. В: Фаррар Дж., Редактор.Тропические инфекционные болезни Мэнсона. 23-е изд. Эльзевир; 2014. С. 664–682.
    6. 6. Савиоли Л., Смит Х., Томпсон А. Giardia и Cryptosporidium присоединяются к «Инициативе по забытым болезням». Trends Parasitol. 2006; 22: 203–208. pmid: 16545611
    7. 7. Бартельт Л.А., Сартор РБ. Успехи в понимании лямблий: детерминанты и механизмы хронических последствий. F1000Prime Rep. 2015; 7: 62. pmid: 26097735
    8. 8. Анкарклев Дж., Йерлстрём-Хультквист Дж., Рингквист Э., Троелл К., Свард С.Г.За улыбкой: клеточная биология и механизмы заболевания лямблий. Nat Rev Microbiol. 2010; 8: 413–422. pmid: 20400969
    9. 9. Соавторы исследования Global Burden of Disease Study 2013. Глобальная, региональная и национальная заболеваемость, распространенность и годы, прожитые с инвалидностью для 301 острого и хронического заболевания и травмы в 188 странах, 1990–2013 гг .: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней 2013 г. Lancet. 2015; 386: 743–800. pmid: 26063472
    10. 10. Clarke NE, Clements ACA, Doi SA, Wang D, Campbell SJ, Gray D, et al.Дифференциальный эффект массовой дегельминтизации и целевой дегельминтизации для борьбы с гельминтами, передаваемыми через почву, у детей: систематический обзор и метаанализ. Ланцет. 2017; 389: 287–297. pmid: 27979381
    11. 11. Кэмпбелл SJ, Savage GB, Gray DJ, Atkinson J-AM, Soares Magalhães RJ, Nery SV и др. Вода, санитария и гигиена (WASH): важнейший компонент устойчивой борьбы с гельминтами и шистосомозом, передаваемыми через почву. PLoS Negl Trop Dis. 2014; 8: e2651. pmid: 24722335
    12. 12.Кейзер Дж., Утцингер Дж. Эффективность существующих препаратов против гельминтозов, передаваемых через почву: систематический обзор и метаанализ. ДЖАМА. 2008; 299: 1937–1948. pmid: 18430913
    13. 13. Велч В.А., Гогому Э., Хоссейн А., Авасти С., Бхутта З.А., Камбербэтч С. и др. Массовая дегельминтизация для улучшения здоровья и благополучия детей в странах с низким и средним доходом: систематический обзор и сетевой метаанализ. Ланцет Glob Health. 2017; 5: e40 – e50. pmid: 27955788
    14. 14.Лалле М., Ханевик К. Лечебно-рефрактерный лямблиоз: проблемы и решения. IDR. 2018; Том 11: 1921–1933. pmid: 30498364
    15. 15. Гаузе WC, Майзелс RM. Макробиота — гельминты как активные участники и партнеры микробиоты в гомеостазе кишечника хозяина. Curr Opin Microbiol. 2016; 32: 14–18. pmid: 27116368
    16. 16. Григг Дж. Б., Зонненберг Г. Ф. Взаимодействия хозяина и микробиоты формируют местные и системные воспалительные заболевания. J Immunol. 2017; 198: 564–571.pmid: 28069751
    17. 17. Тайс К.А., Змора Н., Леви М., Элинав Э. Микробиом и врожденный иммунитет. Природа. 2016; 535: 65–74. pmid: 27383981
    18. 18. Honda K, Littman DR. Микробиота в адаптивном иммунном гомеостазе и болезнях. Природа. 2016; 535: 75–84. pmid: 27383982
    19. 19. Парфри Л. В., Уолтерс В. А., Найт Р. Микробные эукариоты в микробиоме человека: экология, эволюция и направления на будущее. Front Microbiol. Границы; 2011; 2: 153.pmid: 21808637
    20. 20. Ли С.К., Тан М.С., Лим ЯЛ, Чой С.Х., Курц З.Д., Кокс Л.М. и др. Колонизация гельминтами связана с увеличением разнообразия микробиоты кишечника. PLoS Negl Trop Dis. 2014; 8: e2880. pmid: 24851867
    21. 21. Заисс М.М., Харрис Н.Л. Взаимодействие кишечного микробиома и гельминтов-паразитов. Parasite Immunol. 2016; 38: 5–11. pmid: 26345715
    22. 22. Мидха А., Шлоссер Дж., Хартманн С. Взаимодействие между нематодами и их микробной средой.Front Cell Infect Microbiol. 2017; 7: 144. pmid: 28497029
    23. 23. Люнг Дж. М., Грэм А. Л., Ноулз СКЛ. Взаимодействие паразитов и микробиоты с кишечником позвоночных: синтез через экологическую призму. Front Microbiol. 2018; 9: 843. pmid: 29867790
    24. 24. Scotti R, Southern S, Boinett C, Jenkins TP, Cortés A, Cantacessi C. MICHELINdb: веб-инструмент для анализа наборов данных о взаимодействии гельминтов и микробиоты, а также метаанализ текущих исследований. Микробиом. BioMed Central; 2020; 8: 10–15.pmid: 32008578
    25. 25. Раманан Д., Боукатт Р., Ли С.К., Тан М.С., Курц З.Д., Дин И и др. Инфекция гельминтов способствует устойчивости к колонизации через иммунитет 2 типа. Наука. 2016; 352: 608–612. pmid: 27080105
    26. 26. Роза Б.А., Супали Т., Ганкпала Л., Джуарди Ю., Сартоно Е., Чжоу Ю. и др. Дифференциальные комплексы микробиома кишечника человека при заражении гельминтами, передаваемыми через почву, в Индонезии и Либерии. Микробиом. 2018; 6: 33. pmid: 29486796
    27. 27. Mejia R, Damania A, Jeun R, Bryan PE, Vargas P, Juarez M и др.Влияние кишечных паразитов на микробиоту и последовательности генов кобаламина: пилотное исследование. Векторы паразитов. 2020; 13: 221. pmid: 32357898
    28. 28. Morton ER, Lynch J, Froment A, Lafosse S, Heyer E, Przeworski M и др. Изменчивость микрофлоры кишечника африканских сельских жителей сильно коррелирует с колонизацией энтамоэбой и жизнеобеспечением. PLoS Genet. 2015; 11: e1005658. pmid: 26619199
    29. 29. Iebba V, Santangelo F, Totino V, Pantanella F, Monsia A, Di Cristanziano V и др.Микробиота кишечника, связанная с Giardia duodenalis, Entamoeba spp. и инфекции Blastocystis hominis у людей из Кот-д’Ивуара. J Infect Dev Ctries. 2016; 10: 1035–1041. pmid: 27694739
    30. 30. Берри АЧС, Джонсон К., Мартинс Р., Салливан М.С., Фариас Аморим С., Путре А. и др. Естественная инфекция лямблиями связана с измененной структурой сообщества микробиома кишечника человека и собаки. Раунд J, редактор. мСфера. 2020; 5: 387. pmid: 32759335
    31. 31. фон Хут С., Кофоед П.Е., Холмсков Ю.Распространенность и потенциальные факторы риска желудочно-кишечных паразитарных инфекций у детей в городе Бисау, Гвинея-Бисау. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2019. pmid: 31034044
    32. 32. von Huth S, Thingholm LB, Bang C, Rühlemann MC, Franke A, Holmskov U. Незначительные изменения состава фекальной микробиоты после пяти недель и пяти месяцев хранения при комнатной температуре на фильтровальной бумаге. Sci Rep.2019; 9: 19008. pmid: 31831829
    33. 33. Дебелиус Дж., Сонг С.Дж., Васкес-Баеза Й., Сюй З.З., Гонсалес А., Найт Р.Крошечные микробы, огромное воздействие: что важно в исследованиях микробиома кишечника? Genome Biol. 2016; 17: 217. pmid: 27760558
    34. 34. Гомес-Аранго Л.Ф., Барретт Х.Л., Уилкинсон С.А., Каллавей Л.К., Макинтайр HD, Моррисон М. и др. Низкое потребление пищевых волокон увеличивает количество Collinsella в кишечной микробиоте беременных женщин с избыточным весом и ожирением. Кишечные микробы. 2018; 9: 189–201. pmid: 2

      33
    35. 35. Кассинен А., Крогиус-Курикка Л., Мякивуокко Х., Ринттиля Т., Паулин Л., Корандер Дж. И др.Микробиота кала пациентов с синдромом раздраженного кишечника значительно отличается от таковой здоровых людей. Гастроэнтерология. 2007; 133: 24–33. pmid: 17631127
    36. 36. Ханевик К., Венсаас К.А., Рортвейт Г., Эйде Г.Э., Мёрч К., Лангеланд Н. Синдром раздраженного кишечника и хроническая усталость через 6 лет после инфицирования лямблиозом: контролируемое проспективное когортное исследование. Clin Infect Dis. 2014; 59: 1394–1400. pmid: 25115874
    37. 37. Halliez MCM, Buret AG. Внекишечные и отдаленные последствия инфекций Giardia duodenalis.Мир Дж. Гастроэнтерол. 2013; 19: 8974–8985. pmid: 24379622
    38. 38. Einarsson E, Ma’ayeh S, Svärd SG. Последние новости о лямблии и лямблиозе. Curr Opin Microbiol. 2016; 34: 47–52. pmid: 27501461
    39. 39. Бараш Н. Р., Мэлони Дж. Г., Певец С. М., Доусон СК. Лямблии изменяют разнообразие комменсальных микроорганизмов в кишечнике мышей. Appleton JA, редактор. Заражение иммунной. 2017; 85: 8974. pmid: 28396324
    40. 40. Верма А.К., Верма Р., Ахуджа В., Пол Дж. Анализ кишечной флоры в реальном времени у пациентов, инфицированных Entamoeba histolytica, в Северной Индии.BMC Microbiol. 2012; 12: 183. pmid: 22

      2
    41. 41. Броссхот Т.П., Рейнольдс Л.А. Влияние модифицированного гельминтами микробиома на иммунитет хозяина. Mucosal Immunol. Издательская группа «Природа»; 2018; 11: 1039–1046. pmid: 211
    42. 42. Giacomin P, Zakrzewski M, Croese J, Su X, Sotillo J, McCann L, et al. Экспериментальная анкилостомическая инфекция и возрастающие проблемы с глютеном связаны с повышенным микробным богатством у пациентов с глютеновой болезнью. Sci Rep.2015; 5: 13797. pmid: 26381211
    43. 43.Бетони Дж., Брукер С., Альбонико М., Гейгер С.М., Лукас А., Димерт Д. и др. Глистные инфекции, передающиеся через почву: аскаридоз, трихоцефалез, анкилостомоз. Ланцет. 2006; 367: 1521–1532. pmid: 16679166
    44. 44. Nutman TB. Заражение человека Strongyloides stercoralis и другими родственными видами Strongyloides. Паразитология. 2017; 144: 263–273. pmid: 27181117
    45. 45. Dold C, Голландия CV. Аскариды и аскаридоз. Микробы заражают. 2011; 13: 632–637. pmid: 201
    46. 46.Хак Р., Хьюстон компакт-диск, Хьюз М., Хаупт Е., Петри В.А. Амебиаз. N Engl J Med. 2003; 348: 1565–1573. pmid: 12700377
    47. 47. Лукеш Дж, Кухта Р., Шольц Т., Помайбикова К. (Само-) инфекции паразитами: переосмысление для настоящего. Trends Parasitol. 2014; 30: 377–385. pmid: 25033775
    48. 48. Лукеш Дж., Стенсволд С.Р., Йирко-Помайбикова К., Вегенер Парфри Л. Полезны ли кишечные эукариоты человека или комменсалы? PLoS Pathog. 2015; 11: e1005039.pmid: 26270819
    49. 49. Джексон Дж. А., Фриберг И. М., Литтл С., Брэдли Дж. Серия обзоров по гельминтам, иммунной модуляции и гигиенической гипотезе: иммунитет против гельминтов и иммунологические явления в современных популяциях людей: коэволюционное наследие? Иммунология. 2009; 126: 18–27. pmid: 195
    50. 50. Блумфилд С.Ф., Рук Г.А., Скотт Е.А., Шанахан Ф., Стэнвелл-Смит Р., Тернер П. Время отказаться от гигиенической гипотезы: новые взгляды на аллергические заболевания, микробиом человека, профилактику инфекционных заболеваний и роль целевой гигиены.Перспектива общественного здравоохранения. 2016; 136: 213–224. pmid: 27354505
    51. 51. Verweij JJ, Stensvold CR. Молекулярное тестирование для клинической диагностики и эпидемиологических исследований кишечных паразитарных инфекций. Clin Microbiol Rev.2014; 27: 371–418. pmid: 24696439
    52. 52. Николай Б, Brooker SJ, Pullan RL. Чувствительность диагностических тестов на гельминтозы, передаваемые через почву: метаанализ при отсутствии истинного золотого стандарта. Int J Parasitol. 2014; 44: 765–774.pmid: 249
    53. 53. Verweij JJ, Blotkamp J, Brienen EA, Aguirre A, Polderman AM. Дифференциация цист Entamoeba histolytica и Entamoeba dispar с использованием полимеразной цепной реакции на ДНК, выделенной из фекалий с помощью спин-колонок. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2000. 19: 358–361. pmid: 10898137
    54. 54. Гонин П., Трудел Л. Обнаружение и дифференциация изолятов Entamoeba histolytica и Entamoeba dispar в клинических образцах с помощью ПЦР и иммуноферментного анализа.J Clin Microbiol. 2003. 41: 237–241. pmid: 12517854
    55. 55. CIA World Factbook. Гвинея-Бисау. В: CIA World Factbook [Интернет]. 22 января 2018 г. [цитировано 17 мая 2018 г.] стр. 1–13. Доступно: https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/pu.html
    56. 56. Kozich JJ, Westcott SL, Baxter NT, Highlander SK, Schloss PD. Разработка стратегии двухиндексного секвенирования и конвейера курации для анализа данных последовательности ампликонов на платформе секвенирования MiSeq Illumina.Appl Environ Microbiol. 2013. 79: 5112–5120. pmid: 237
    57. 57. Caporaso JG, Lauber CL, Walters WA, Berg-Lyons D, Lozupone CA, Turnbaugh PJ, et al. Глобальные паттерны разнообразия 16S рРНК на глубине миллионов последовательностей на образец. Proc Natl Acad Sci USA. 2011; 108 Приложение 1: 4516–4522. pmid: 20534432
    58. 58. Серп v. 1.33. Доступно: https://github.com/najoshi/sickle
    59. 59. Rognes T, Flouri T, Nichols B, Quince C, Mahé F. VSEARCH: универсальный инструмент с открытым исходным кодом для метагеномики.PeerJ. 2016; 4: e2584. pmid: 27781170
    60. 60. Hannonlab. FASTX-Toolkit [Интернет]. 26 окт.2017 г. [цитировано 10 окт.2019 г.] стр. 1–3. Доступно: http://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/index.html
    61. 61. Эдгар RC. UPARSE: высокоточные последовательности OTU, полученные при считывании микробного ампликона. Нат методы. 2013; 10: 996–998. pmid: 23955772
    62. 62. Эдгар Р. СИНТАКС: простой небайесовский классификатор таксономии для последовательностей 16S и ITS. bioRxiv.
    63. 63.R Core Team. R: Язык и среда для статистических вычислений. R Фонд статистических вычислений. Вена, Австралия; 2019. Доступно: https://www.R-project.org/
    64. 64. Ван Дж., Замар Р., Марацци А., Йохай В., Салибиан-Баррера М., Маронна Р. и др. robust: Порт S + «Надежная библиотека». Пакет R версии 0.4. https://CRAN.R-project.org/package=robust. 0 изд. 2019 Июль
    65. 65. Оксанен Дж., Бланше Ф.Г., Киндт Р., Лежандр П., Минчин П.Р., О’Хара Р.Б. и др.веганский: Пакет «Экология сообщества». Пакет R версии 2.4–4. https://CRAN.R-project.org/package=vegan. 2-е изд. 2017 Сентябрь
    66. 66. Schloss PD, Westcott SL, Ryabin T, Hall JR, Hartmann M, Hollister EB, et al. Представляем mothur: программное обеспечение с открытым исходным кодом, независимое от платформы, поддерживаемое сообществом, для описания и сравнения сообществ микробов. Appl Environ Microbiol. 2009; 75: 7537–7541. pmid: 19801464
    67. 67. Уикхэм Х. Изменение формы данных с помощью пакета изменения формы.J Stat Soft. 2007; 21.
    68. 68. Огюи Б. gridExtra: Разные функции для «сеточной» графики. Пакет R версии 2.3. 2-е изд. 2017 Сентябрь
    69. 69. Мюррелл П. gridBase: интеграция базовой и сеточной графики. Пакет R версии 0.4–7. https://CRAN.R-project.org/package=gridBase. 0 изд. 2015 Февраль
    70. 70. Уикхэм Х. Стратегия анализа данных «разделить-применить-объединить». J Stat Soft. 2011; 40.
    71. 71. Уикхэм Х. ggplot2.2-е изд. Нью-Йорк: Спрингер-Верлаг; 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24277-4
    72. 72. Чанг В. extrafont: Инструменты для использования шрифтов. Пакет R версии 0.17. https://CRAN.R-project.org/package=extrafont. 0 изд. 2016 Август
    73. 73. Фихтбауэр В. Проведение мета-анализа в R с помощью пакета metafor. J Stat Soft. 2010; 36.
    74. 74. Зиверт С. Интерактивная веб-визуализация данных с R, plotly и shiny. Чепмен и Холл / CRC; 2020.
    75. 75. Доул М., Сринивасан А. таблица данных: расширение `data.frame`. Пакет R версии 1.12 https://CRAN.R-project.org/package=data.table. 2019 Декабрь
    76. 76. Словиковски К. ggrepel: Автоматически размещать неперекрывающиеся текстовые метки с помощью «ggplot2». Пакет R версии 0.8. https://CRAN.R-project.org/package=ggrepel. 2020 Март
    77. 77. Венейблз WN, Рипли BD. Современная прикладная статистика с С. Нью-Йорком: Спрингер; 2011.

    Лабораторные исследования, визуализация, другие тесты

  • Маттис Б., Бобьева М., Каримова Г., Менглибоева З., Жан-Ришар В., Хоимназарова М. и др.Распространенность и факторы риска гельминтов и кишечных простейших инфекций среди детей начальных школ в западном Таджикистане. Векторы паразитов . 7 октября 2011 г. 4:195. [Медлайн]. [Полный текст].

  • Алиусефи Н.А., Махди М.А., Махмуд Р., Лим Я. Факторы, связанные с высокой распространенностью кишечных простейших инфекций среди пациентов в городе Сана, Йемен. PLoS One . 2011. 6 (7): e22044. [Медлайн]. [Полный текст].

  • Sargeaunt PG, Jackson TFGH, Simjee AE.Биохимическая однородность изолятов Entamoeba histolytica, особенно из абсцесса печени. Ланцет . 1982. 1: 1386-8. [Медлайн].

  • Карранса PG, Лухан HD. Новые взгляды на биологию лямблий. Микробы заражают . 2009 20 сентября. [Medline].

  • Muller N, von Allmen N. Недавние исследования реакций слизистых оболочек, связанных с инфекциями Giardia lamblia. Инт Дж. Паразитол . Ноя 2005.35: 1339-47. [Медлайн].

  • Каранис П., Куренти С., Смит Х. Передача простейших паразитов через воду: всемирный обзор вспышек заболеваний и извлеченных уроков. J Здоровье воды . Март 2007. 5: 1-38. [Медлайн].

  • Хантер П.Р., Томпсон Р. Зоонозная передача Giardia и Cryptosporidium. Инт j Паразитол . Октябрь 2005. 35: 1181-90. [Медлайн].

  • Fleming CA, Caron D, Gunn JE, Barry MA.Вспышка Cyclospora cayetanensis, передаваемая через пищевые продукты, на свадьбе: клинические особенности и факторы риска заболевания. Arch Intern Med . 1998 25 мая. 158 (10): 1121-5. [Медлайн].

  • Хуанг П., Вебер Дж. Т., Сосин Д. М. и др. Первая зарегистрированная вспышка диарейного заболевания, связанного с Cyclospora, в США. Энн Интерн Мед. . 1995 15 сентября. 123 (6): 409-14. [Медлайн].

  • Кашьяп Б., Синха С., Дас С., Рустаги Н., Джамб Р.Эффективность диагностических методов для корреляции между распространенностью кишечных простейших паразитов и статусом ВИЧ / СПИДа — опыт больницы третичной медицинской помощи в Восточном Дели. Дж. Паразит. Диск . 2010 Октябрь 34 (2): 63-7. [Медлайн]. [Полный текст].

  • Ванденберг О., Пик Р., Суая Х. и др. Клинические и микробиологические особенности диентамэбиаза у пациентов с подозрением на паразитарное желудочно-кишечное заболевание: сравнение инфекций Dientamoeba fragilis и Giardia lamblia. Int J Infect Dis . 2006 май. 10 (3): 255-61. [Медлайн].

  • Грачик Т.К., Шифф С.К., Таманг Л. и др. Связь Blastocystis hominis и Endolimax nana с диарейным стулом у замбийских детей школьного возраста. Parasitol Res . 2005 декабрь 98 (1): 38-43. [Медлайн].

  • Эртуг С., Каракас С., Окяй П., Эргин Ф, Онку С. Влияние Blastocystis hominis на статус роста детей. Медицинский научный мониторинг . Январь 2007 г.13: CR40-3. [Медлайн].

  • Лоуренс Д. Н., Нил Дж. В., Абади Ш. и др. Эпидемиологические исследования среди индейского населения Амазонии. III. Кишечные паразиты в деревнях, с которыми недавно вступили в контакт и в селах, где проводится аккультуризация. Am J Trop Med Hyg . 1980 29 июля (4): 530-7. [Медлайн].

  • Ареллано Дж., Перес-Родригес М., Лопес-Осуна М. и др. Повышенная частота HLA-DR3 и комплотипа SCO1 у мексиканских детей-метисов с амебным абсцессом печени. Parasite Immunol . 1996 18 октября (10): 491-8. [Медлайн].

  • Сарабия-Арсе С., Салазар-Линдо Э., Гилман Р. Х. и др. Исследование случай-контроль инфекции Cryptosporidium parvum у перуанских детей, госпитализированных с диареей: возможная связь с недоеданием и внутрибольничной инфекцией. Pediatr Infect Dis J . 1990 Сентябрь 9 (9): 627-31. [Медлайн].

  • Wichro E, Hoelzl D, Krause R и др. Микроспоридиоз при хронической диарее, связанной с путешествиями, у иммунокомпетентных пациентов. Am J Trop Med Hyg . 2005 августа 73 (2): 285-7. [Медлайн].

  • Осеве П., Аддисс Д.Г., Блэр К.А. и др. Криптоспоридиоз в Висконсине: исследование случай-контроль передачи инфекции после вспышки. Эпидемиологическая инфекция . 1996 Октябрь 117 (2): 297-304. [Медлайн].

  • Хантер П. Р., Хьюз С., Вудхаус С. и др. Последствия для здоровья криптоспоридиоза человека у иммунокомпетентных пациентов. Clin Infect Dis . 2004 15 августа. 39 (4): 504-10. [Медлайн].

  • Blanshard C, Jackson AM, Shanson DC, Francis N, Gazzard BG. Криптоспоридиоз у ВИЧ-инфицированных пациентов. Q J Med . 1992 ноябрь-декабрь. 85 (307-308): 813-23. [Медлайн].

  • Эль-Шазли А.М., Абдель-Магид А.А., Эль-Бешбиши С.Н. и др. Blastocystis hominis среди лиц с симптомами и бессимптомно в Центре Талха, мухафаза Дакалия, Египет. J Egypt Soc Parasitol . 2005 августа, 35 (2): 653-66. [Медлайн].

  • Duggan C, Santosham M, Glass RI.Ведение острой диареи у детей: пероральная регидратация, поддерживающая терапия и диетотерапия. Центры по контролю и профилактике заболеваний. MMWR Recomm Rep . 1992 16 октября. 41 (RR-16): 1-20. [Медлайн].

  • Rossignol JF, Kabil SM, Said M, Samir H, Younis AM. Эффект нитазоксанида при стойкой диарее и энтерите, связанном с Blastocystis hominis. Клин Гастроэнтерол Гепатол . Октябрь 2005. 3: 987-91. [Медлайн].

  • [Рекомендации] Служба общественного здравоохранения США и Американское общество инфекционных болезней.Руководство USPHS / IDSA 1999 г. по профилактике оппортунистических инфекций у лиц, инфицированных вирусом иммунодефицита человека. MMWR Recomm Rep . 1999 20 августа. 48 (RR-10): 1-59, 61-6. [Медлайн].

  • Manque PA, Tenjo F, Woehlbier U, Lara AM, Serrano MG, Xu P и др. Идентификация и иммунологическая характеристика трех потенциальных вакциногенов против видов Cryptosporidium. Clin Vaccine Immunol . 2011 18 ноября (11): 1796-802. [Медлайн]. [Полный текст].

  • Quach J, St-Pierre J, Chadee K. Будущее разработки вакцины против Entamoeba histolytica. . Hum Vaccin Immunother . 2014 6 февраля. 10 (6): [Medline].

  • Олсон М.Э., Кери Х., Морк Д.В. Прививка от лямблий. Паразитол Сегодня . 2000 Май. 16 (5): 213-7. [Медлайн].

  • Абубакар I, Алию Ш., Арумугам Ц., Хантер П.Р., Усман Н.К. Профилактика и лечение криптоспоридиоза у пациентов с ослабленным иммунитетом. Кокрановская база данных Syst Rev . Янв 2007. 24: CD004932. [Медлайн].

  • Сириони О., Джакометти А., Дренагги Д. и др. Распространенность и клиническая значимость Blastocystis hominis в различных группах пациентов. Eur J Epidemiol . 1999, 15 апреля (4): 389-93. [Медлайн].

  • Коллинз, штат Пенсильвания, Райт, штат Миссисипи. Возникающие кишечные простейшие: диагностическая дилемма. Clin Lab Sci . 1997 сентябрь-октябрь. 10 (5): 273-8. [Медлайн].

  • Croft SL, Уильямс Дж., Макгоуэн И.Микроспоридиоз кишечника. Семин Гастроинтест Дис . 1997 г., 8 (1): 45-55. [Медлайн].

  • Эриксон М.С., Ортега Ю.Р. Инактивация простейших паразитов в пищевых, водных и экологических системах. J Food Prot . Ноябрь 2006. 69: 2786-808. [Медлайн].

  • Фартинг MJ. Варианты лечения эрадикации кишечных простейших. Нат Клин Практик Гастроэнтерол Гепатол . Август 2006. 3: 436-45. [Медлайн].

  • Фунг HB, Доан TL.Тинидазол: нитроимидазольное противопротозойное средство. Clin Ther . Dec 2005. 27: 1859-84. [Медлайн].

  • Goodgame RW. Понимание кишечных спорообразующих простейших: криптоспоридии, микроспоридии, изоспоры и циклоспоры. Энн Интерн Мед. . 1996 15 февраля. 124 (4): 429-41. [Медлайн].

  • Grazioso CF, Mitchell DK. Паразитарные причины диареи у детей. Semin Pediatr Infect Dis . 1994. 5: 191-201.

  • Hashmey R, Genta RM, White Jr AC.Паразиты и диарея. I: простейшие и диарея. J Трэвел Мед . 1997 г. 1. 4 (1): 17-31. [Медлайн].

  • Хилл DR. Лямблиоз. Вопросы диагностики и ведения. Инфекция Dis Clin North Am . 1993 7 сентября (3): 503-25. [Медлайн].

  • Хоффнер Р.Дж., Килагбиан Т., Эсекогву В.И., Хендерсон С.О. Общие проявления амебного абсцесса печени. Энн Эмердж Мед . 1999 Сентябрь 34 (3): 351-5. [Медлайн].

  • Hussein EM, El-Moamly AA, Dawoud HA, et al.ПЦР в реальном времени и проточная цитометрия для обнаружения ооцист Cyclospora в образцах фекалий педиатрических пациентов с симптомами и бессимптомно. J Egypt Soc Parasitol . 2007 Апрель 37 (1): 151-70. [Медлайн].

  • Леббад М, Свард С.Г. ПЦР-дифференциация Entamoeba histolytica и Entamoeba dispar от пациентов с инфекцией амебы, первоначально диагностированной под микроскопом. Scand J Infect Dis . 2005. 37 (9): 680-5. [Медлайн].

  • Lengerich EJ, Addiss DG, Juranek DD.Тяжелая форма лямблиоза в США. Clin Infect Dis . 1994 Май. 18 (5): 760-3. [Медлайн].

  • Линдси Д.С., Дубей Дж. П., Блэгберн Б.Л. Биология Isospora spp. от людей, приматов и домашних животных. Clin Microbiol Ред. . 1997 г., 10 (1): 19-34. [Медлайн].

  • Martinez-Garcia MC, Munoz O, Garduno-Rodriguez G, et al. Патогенные и непатогенные зимодемы Entamoeba histolytica в сельской местности Мексики.Согласование с серологией. Арч Инвест Мед (Мексика) . 1990. 21 Suppl 1: 147-52. [Медлайн].

  • Могхаддам Д.Д., Гадириан Э., Азами М. Blastocystis hominis и оценка эффективности метронидазола и триметоприма / сульфаметоксазола. Parasitol Res . 2005 июнь 96 (4): 273-5. [Медлайн].

  • Молбак К., Аби П., Ходжлынг Н., да Силва А.П. Факторы риска диареи Cryptosporidium в раннем детстве: исследование случай-контроль в Гвинее-Бисау, Западная Африка. Am J Epidemiol . 1994 г. 1. 139 (7): 734-40. [Медлайн].

  • Mungthin M, Subrungruang I, Naaglor T, et al. Характер выделения спор Enterocytozoon bieneusi у бессимптомных детей. J Med Microbiol . 2005 Май. 54 (Пт 5): 473-6. [Медлайн].

  • Несбитт Р.А., Моша Ф.В., Катки Х.А. и др. Амебиаз и сравнение микроскопии с методом ELISA при обнаружении Entamoeba histolytica и Entamoeba dispar. J Natl Med Assoc .2004 г., май. 96 (5): 671-7. [Медлайн].

  • Ортега Ю. Р., Стерлинг ЧР, Гилман Р. Х. Cyclospora cayetanensis. Адв. Паразитол . 1998. 40: 399-418. [Медлайн].

  • Пикеринг Л.К., Энгелькирк PG. Лямблии лямблии. Педиатрическая клиника North Am . 1988 июн. 35 (3): 565-77. [Медлайн].

  • Рамратнам Б., Фланиган ТП. Криптоспоридиоз у лиц с ВИЧ-инфекцией. Postgrad Med J . 1997 ноябрь 73 (865): 713-6.[Медлайн].

  • Sheehan DJ, Raucher BG, McKitrick JC. Ассоциация Blastocystis hominis с признаками и симптомами заболевания человека. Дж. Клин Микробиол . 1986, 24 октября (4): 548-50. [Медлайн].

  • Шлим Д. Р., Хоге С. В., Раджа Р. и др. Является ли Blastocystis hominis причиной диареи у путешественников? Проспективное контролируемое исследование в Непале. Clin Infect Dis . 1995 21 июля (1): 97-101. [Медлайн].

  • Smith HV, Corcoran GD.Новые препараты и лечение криптоспоридиоза. Curr Opin Infect Dis . 2004 г., 17 (6): 557-64. [Медлайн].

  • Смит Л.А. Все еще существуют и все еще опасны: Giardia lamblia и Entamoeba histolytica. Clin Lab Sci . 1997 сентябрь-октябрь. 10 (5): 279-86. [Медлайн].

  • Turgay N, Yolasigmaz A, Erdogan DD, Zeyrek FY, Uner A. Заболеваемость циклоспориазом у пациентов с желудочно-кишечными симптомами в западной Турции. Медицинский научный мониторинг .Янв 2007. 13: CR34-9. [Медлайн].

  • Тернер Дж. Лямблиоз и инфекции, вызываемые Dientamoeba fragilis. Педиатрическая клиника North Am . 1985 августа, 32 (4): 865-80. [Медлайн].

  • Уолцер П.Д., Джадсон Ф.Н., Мерфи КБ и др. Вспышка балантидиоза в г. Трук. Am J Trop Med Hyg . 1973, 22 января (1): 33-41. [Медлайн].

  • Wolfe MS. Лямблиоз. Clin Microbiol Ред. . 1992, 5 (1): 93-100. [Медлайн].

  • Kiser JD, Paulson CP, Brown C. Клинические исследования. Какое самое эффективное лечение лямблиоза ?. J Fam Pract . 2008 апр. 57 (4): 270-2. [Медлайн].

  • Granados CE, Reveiz L, Uribe LG, Criollo CP. Препараты для лечения лямблиоза. Кокрановская база данных Syst Rev . 2012, 12 декабря: CD007787. [Медлайн].

  • Микробы: бактерии, вирусы, грибы и простейшие (для родителей)

    Что такое микробы?

    Термин «микробы» относится к микроскопическим бактериям, вирусам, грибам и простейшим, которые могут вызывать заболевания.

    Хорошее и частое мытье рук — лучший способ предотвратить появление микробов, вызывающих инфекции и болезни.

    Какие типы микробов?

    Бактерии

    Бактерии (bak-TEER-ee-uh) — это крошечные одноклеточные организмы, которые получают питательные вещества из окружающей среды. В некоторых случаях это окружение — ваш ребенок или другое живое существо.

    Некоторые бактерии полезны для нашего организма — они помогают поддерживать пищеварительную систему в рабочем состоянии и препятствуют проникновению вредных бактерий.Некоторые бактерии используются для изготовления лекарств и вакцин.

    Но бактерии также могут вызывать проблемы, например, при кариесах, инфекциях мочевыводящих путей, ушных инфекциях или стрептококковой инфекции горла. Антибиотики используются для лечения бактериальных инфекций.

    Вирусы

    Вирусы даже меньше бактерий. Они даже не целая камера. Это просто генетический материал (ДНК или РНК), упакованный внутри белковой оболочки. Им необходимо использовать структуры другой клетки для воспроизводства. Это означает, что они не могут выжить, если не живут внутри чего-то еще (например, человека, животного или растения).

    Вирусы могут жить очень короткое время вне других живых клеток. Например, вирусы в инфицированных жидкостях организма, оставленных на таких поверхностях, как дверная ручка или сиденье унитаза, могут жить там в течение короткого времени. Они быстро умрут, если не появится живой хозяин.

    Однако, попав в чье-то тело, вирусы легко распространяются и могут вызвать заболевание. Вирусы вызывают незначительные заболевания, такие как простуда, обычные заболевания, такие как грипп, и очень серьезные заболевания, такие как оспа или ВИЧ / СПИД.

    Антибиотики не эффективны против вирусов. Противовирусные препараты были разработаны против небольшой избранной группы вирусов.

    Грибы

    Грибы (FUN-guy) — это многоклеточные организмы, похожие на растения. Гриб получает питание от растений, пищи и животных во влажной и теплой среде.

    Многие грибковые инфекции, такие как микоз стопы и дрожжевые инфекции, не опасны для здорового человека. Однако люди со слабой иммунной системой (от таких заболеваний, как ВИЧ или рак) могут получить более серьезные грибковые инфекции.

    Простейшие

    Простейшие (pro-toe-ZO-uh) — одноклеточные организмы, похожие на бактерии. Но они больше, чем бактерии, и содержат ядро ​​и другие клеточные структуры, что делает их больше похожими на клетки растений и животных.

    Простейшие любят влагу. Таким образом, кишечные инфекции и другие вызываемые ими заболевания, такие как амебиаз и лямблиоз, часто передаются через загрязненную воду. Некоторые простейшие паразиты. Это означает, что они должны жить в другом организме (например, в животном или растении) или в другом организме, чтобы выжить.Например, простейшие, вызывающие малярию, растут внутри красных кровяных телец, в конечном итоге разрушая их. Некоторые простейшие инкапсулированы в цистах, которые помогают им жить вне человеческого тела и в суровых условиях в течение длительных периодов времени.

    Подвижность простейших через узкие каналы

    Микромасштабные неоднородности физических, химических и биологических свойств глубоко влияют на микробные сообщества в окружающей среде (20). Почва или отложения — это физически и химически сложный материал с неоднородными поверхностными свойствами и сложной пористой структурой.На биологические популяции влияет микромасштабная неоднородность их среды обитания и вносит свой вклад в эту неоднородность. Например, большинство почвенных бактерий обнаруживается в порах размером менее 10 мкм и отсутствует в порах размером менее 0,8 мкм (27). Хищники бактерий, в том числе бентосные простейшие, также находятся под сильным влиянием неоднородности отложений: простейшие чаще всего встречаются около слоя окислительно-восстановительных преобразований в отложениях в пустотах мелкозернистых песков и отсутствуют в мелкозернистых отложениях или если большая часть глины присутствует. присутствует (5).Химические градиенты, включая локальные области аноксии, развиваются непосредственно рядом с активными микробными сообществами, поскольку питательные вещества потребляются быстрее, чем диффузия может их восполнить. Было показано, что выпас простейших является важным фактором в контроле численности и активности бактерий в окружающая среда (8, 36). Выпас простейших может быть выбран для бактериальных популяций на основе размера (1, 2, 7, 31), характеристик поверхности клетки (23) или других бактериальных свойств. Было показано, что хищничество напрямую влияет на активность бактерий (25, 32).Например, присутствие простейших может повысить чистую бактериальную активность за счет увеличения скорости рециркуляции ограничивающих питательных веществ (17, 36). Было продемонстрировано, что присутствие простейших увеличивает скорость разложения полиароматических углеводородов бактериями (Taghon, личное сообщение) и минерализацию каменноугольной смолы в полевых условиях (19). Однако влияние хищничества на биоремедиацию широко не изучалось. Поскольку хищничество простейших является доминирующим фактором, контролирующим популяции бактерий в природе (8, 14), естественно, что бактерии использовали различные стратегии, чтобы избежать хищничества.Например, было высказано предположение, что бактериальные клетки, имеющие очень маленький или очень большой размер (т.е. менее 0,4 мкм или более 2,4 мкм), в некоторой степени защищены от хищничества (24). Бактерии также могут быть устойчивы к хищникам, образуя надстройки, такие как нити (9) или хлопья (10). Другим важным средством избегания хищников может быть неравномерное распределение добычи в пространственно неоднородной почве или отложениях (11, 12, 26, 28, 29, 36). Hassink et al. (11) исследовали численность микробов в почвах с разной структурой пор и обнаружили положительную корреляцию между объемом почвы с порами между 0.2 и 1,2 мкм в диаметре и бактериальной биомассе, а также между объемом почвы с порами диаметром от 30 до 90 мкм и биомассой нематод (но не было обнаружено никакой связи между пористостью и биомассой грибов или простейших). Другие авторы показали, что бактерии имеют тенденцию иметь несколько большее количество во фракции почв с размером пор менее 6 мкм (27) и что такие поры могут защищать бактерии от хищников (12, 36). Однако бактерии могут накапливаться в порах меньшего размера, чтобы быть более защищенными от высыхания и воздействия экзогенных водорастворимых токсичных веществ в почве и отложениях.Между тем, они сталкиваются с дополнительным недостатком более ограниченного запаса питательных веществ, диффундирующих в мертвые объемы (26, 27, 36). Физическая сложность микробной среды обитания влияет на биологическое изобилие, восприимчивость к хищникам, а также на концентрации и потоки различных химических видов. Очевидно, что при изучении влияния физической сложности на микробные популяции необходимо учитывать ряд факторов. Эти факторы особенно трудно понять в сложных системах, где конкурирующие факторы существуют одновременно, или даже в упрощенных микрокосмах или пакетных системах, где эффекты наблюдаются через дискретные промежутки времени в совокупности.Достижения в области микроскопии и компьютерных технологий позволяют использовать более прямые наблюдения за микробными взаимодействиями в реальном времени. Прямое наблюдение позволило Wu et al. (37), чтобы показать, что простейшие действительно питаются бактериями, которые являются частью нити. Кроме того, они предполагают, что относительный защитный эффект образования волокон может иметь большее отношение к эффективности хищничества, чем к вероятности контакта, и образование хлопьев может быть не столько адаптацией к избеганию хищников, сколько формой роста, которая стала возможной благодаря улучшенным условиям питания, вызванным высвобождение органических веществ от выпаса скота.Для понимания сложных взаимодействий микроорганизмов необходимо контролировать множество источников сложности и по возможности использовать прямые наблюдения за людьми. В очень немногих исследованиях непосредственно наблюдались и измерялись ограничения подвижности простейших при отсутствии смешанных физико-химических свойств. Одним из важных исключений является недавнее исследование, в котором изучалось, как геометрия солевого канала в морском льду влияет на перемещение мелких хищников, в том числе некоторых простейших (16). В ходе исследования проверялась относительная численность микроорганизмов в жидких культурах со стеклянными капиллярами и без них, а также оценивалась гибкость тел хищников при прохождении сужающихся капиллярных каналов диаметром до 69 мкм.Максимальное количество микроорганизмов наблюдается в капиллярах, размеры которых немного меньше размера организма, возможно, потому, что более высокие концентрации в корме заставляют хищников пастись в небольших каналах.

    В этой статье мы представляем новый подход к изучению взаимодействия отдельных простейших в пространственно сложных (но химически однородных) инженерных микросредах. Мы используем прямое наблюдение за подвижностью шести видов простейших с ресничками в микрофлюидных устройствах, сконструированных с точными физическими характеристиками размером 5 мкм и меньше.Используя эти устройства, мы можем показать, как отдельные простейшие обнаруживают и перемещаются по узким каналам, размеры которых аналогичны размерам поровых пространств в окружающей среде. Были проведены эксперименты, чтобы конкретно проверить влияние видов простейших, плотности популяции, размеров и геометрии каналов на подвижность простейших. Результаты этой статьи будут полезны для понимания пространственных ограничений на выпас бактерий простейшими в естественной среде обитания.

    МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

    Культуры простейших.

    Простейшие виды, использованные в эксперименте по исключению размера, включали Euplotes vannus , Euplotes plicatum , Cyclidium sp., Uronema sp. (клон BBcil), HCIL и Keronopsis sp. (См. Таблицу 1 и Рис. 1 для дополнительной информации о штаммах инфузорий). E. vannus был получен из коллекции культур водорослей и простейших, Камбрия, Соединенное Королевство. Другие культуры простейших были предоставлены Гэри Тэгоном из Института морских и прибрежных наук в Рутгерсе, Государственный университет Нью-Джерси (культура HCIL была первоначально предоставлена ​​Гэри Тэгону Дэвидом Кэроном из Университета Южной Калифорнии).Изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL представляют собой небольшие гименостомы. Для микробиоценоза эстуарного песка они являются одними из наиболее важных бактериальных инфузорий в поверхностных слоях и, как известно, играют важную роль в регуляции популяций бактерий (6). E. plicatum , E. vannus и Keronopsis sp. являются инфузориями гипотрих. E. vannus , в частности, широко распространенная морская инфузория (18) и обычно встречается в загрязненных средах (15).Бактериальные хищники, такие как E. vannus , особенно хорошо подходят для микрофлюидных устройств, описанных здесь. Они могут питаться взвешенными бактериями, когда пищи много, но они также хорошо приспособлены к питанию на поверхностях (18).

    Простейшие содержались в растворах искусственной морской воды для простейших (ASWP). Состав раствора на литр: 27,5 г растворимых океанских синтетических морских солей (Aquarium Systems, Inc, Mentor, OH), 0,5 г трицина, 56,25 мг NaNO 3 , 2,25 мг Na 2 HPO 4 , 1.88 мг K 2 HPO 4 и 50 мл почвенного экстракта. Почвенный экстракт был приготовлен путем смешивания 105 г просеянного на 1 см сухой почвы и 660 мл деионизированной воды и фильтрации автоклавированного супернатанта с помощью стекловолоконного фильтра GF / C с размером пор 0,2 мкм (Whatman Inc., Клифтон, Нью-Джерси). . Конечный pH ASWP был доведен до 7,6–7,8 с помощью 1 M NaOH, а конечная соленость составляла 25 ‰, чтобы отразить условия эстуария.

    Культуры размножали, добавляя 1 мл предыдущей культуры к 14 мл стерильной ASWP в 50-миллилитровой колбе для культивирования ткани из полистирола (Becton Dickinson, NJ).Несколько зерен стерильного риса Bolger были добавлены в качестве субстрата для роста бактерий, которые, в свою очередь, служили пищей для простейших. Культуры инкубировали при комнатной температуре (22 ° C) под воздействием непрямого солнечного света в течение дня и с закрытыми крышками колб для культивирования, чтобы предотвратить испарение и концентрацию среды. Раз в 5 дней колбы устанавливали в вертикальное положение и открывали крышки для обеспечения газообмена.

    Перед каждым экспериментом моноксенные культуры простейших получали с помощью двухступенчатого процесса фильтрации.Сначала 15 мл культуры простейших в стационарной фазе фильтровали через металлическое сито с размером ячеек, немного превышающим площадь поперечного сечения простейших, для удаления крупных бактериальных агрегатов и остатков риса. Затем отфильтрованную культуру снова фильтровали через 5-мкм поликарбонатный мембранный фильтр (Millipore) в сборке с колонной стерильного стеклянного фильтра на 15 мл (VWR International) и промывали стерильным ASWP для смывания бактерий. Простейшие, оставшиеся на фильтре, промывали обратно в колбу для свежей культуры с 15 мл стерильного ASWP.

    Определение размера простейших.

    Длину и ширину простейших измеряли у 20 случайных особей в колбах с культурами простейших с помощью калиброванной видеокамеры Zeiss Axiocam (Мюнхен-Халльбергмос, Германия), установленной на полностью автоматизированном микроскопе Zeiss Axiovert 200 M, оборудованном системой обработки изображений (Axiovision 4.1, Carl Zeiss Vision GmbH, Нью-Йорк). Эта система визуализации также использовалась для всех других прямых наблюдений, описанных в этой рукописи. Высоты E. plicatum и E.vannus были также измерены у 20 случайно выбранных особей, когда они входили в плоскость наблюдения или выходили из нее. Поскольку высота изолятов Cyclidium и Uronema и изолятов HCIL была примерно такой же, как их ширина, их площади поперечного сечения рассчитывались на основе круговой модели. Напротив, площади поперечного сечения E. plicatum и E. vannus были смоделированы как эллипсы из-за большой разницы между их шириной и высотой.

    Конструкция устройства наблюдения.

    Микрожидкостные устройства были разработаны для определения влияния физических ограничений на подвижность простейших. Конструкция состояла из двух цилиндрических скважин диаметром 4 мм, соединенных каналом длиной 11 мм (рис. 2). Два дизайна (пост-основанный и основанный на каналах) были созданы для проверки влияния длины сужения на подвижность простейших. В конструкции на основе штифта номинальная ширина канала поддерживалась постоянной на уровне 100 мкм, но 10 периодических резких сужений через каждые 1 мм ограничивали ширину канала от 50 мкм до 5 мкм.(Фактические размеры канала немного варьировались из-за неконтролируемых различий в условиях изготовления мягкой литографии. Список фактических размеров канала см. В Таблице 2.) Эти сужения создавались штырями шириной 30 мкм, которые сужались до острых точек по обе стороны от канала. осевая линия. В устройстве на основе канала длинные перетяжки формировались путем постепенного уменьшения всей ширины канала на каждый 1 мм со 100 мкм до 5 мкм (таблица 2). В обеих конструкциях номера сужений и шкала длины в микрометрах после каждого сужения были включены в конструкцию.Эта функция была полезна для отслеживания положения и скорости плавания отдельных простейших.

    Проекты были нарисованы с помощью AutoCAD 2002 (Autodesk, Inc.). На основе чертежей AutoCAD компания Advanced Reproductions Corporation (North Andover, MA) создала хромовую маску обратного считывания, используемую в процедуре мягкой литографии для изготовления микрофлюидных устройств.

    Техника мягкой литографии.

    Микрожидкостные устройства были изготовлены с использованием стандартных методов мягкой литографии (30, 35, 38). Все работы по изготовлению микрожидкостных устройств выполнялись в одной из двух чистых комнат класса 100, расположенных в Институте исследований и обучения интегративных биосистем Университета Вандербильта.Сначала кремниевая пластина механической чистоты диаметром 2 дюйма и толщиной 289 мкм (университетская пластина, Южный Бостон, Массачусетс) была очищена ацетоном марки ACS, изопропиловым спиртом и этиловым спиртом в вертушке (модель WS-400A-6NPP). -LITE, Laurell Technologies Corporation, PA) при 4000 об / мин и запекание при 200 ° C в течение 5 минут (цифровая плита DataPlate, модель PMC 720 Series). Приблизительно 2 мл выбранного фоторезиста отрицательного тона (SU-8, MicroChem, Newton, MA) было нанесено на пластину на вращающемся устройстве. Скорость отжима сначала увеличивали до 500 об / мин при ускорении 100 об / мин для распределения фоторезиста.Затем для достижения желаемой толщины пленки скорость отжима была увеличена до определенной конечной скорости с ускорением 336 об / мин / с и выдержана в течение 30 секунд (таблица 3). Три высоты фоторезиста (фактическая высота: 5 мкм, 19 мкм и 38,5 мкм при измерении с помощью цифрового профилометра). Средство для удаления кромочного валика (MicroChem, Newton, MA) наносили на край покрытой пластины со скоростью 500 об / мин для удаления кромочного валика. Покрытые вафли обжигали на горячей плите (таблица 3). Затем на подложке был нанесен рисунок путем направленного воздействия УФ-света через индивидуальную хромовую маску (выравниватель маски MJB3, Karl Suss Inc., Германия). После экспонирования выпекали на горячей плите с использованием двухэтапной процедуры (Таблица 3). Узорчатая подложка была проявлена ​​в проявителе SU-8 (MicroChem, Newton, MA) в течение 5 минут для создания мастер-формы. Контролируемое твердое обжигание (таблица 3) осуществлялось на горячей плите, чтобы сделать узорчатые структуры на эталоне постоянным. Устройства были отлиты в полидиметисилоксане (PDMS) (также называемом силиконовым каучуком), [Si (CH 3 ) 2 -O-] .Было показано, что PDMS является эффективным материалом для изготовления микрофлюидных устройств (21). PDMS — это оптически прозрачный гибкий полимер, который позволяет легко наблюдать за клетками, а также обеспечивает отличную проницаемость для газов, включая кислород и диоксид углерода (33). Учитывая, что коэффициент диффузии O 2 и CO 2 в PDMS при 35 ° C составляет 3,5 × 10 5 и 2,2 × 10 5 см 2 с −1 , соответственно (22 ), аналогично свободной диффузии этих газов в воде (3), нет проблем с подачей кислорода, достаточного для поддержания наших аэробных культур клеток.Силиконовый эластомер Sylgard 184

    и его отвердитель (Dow Corning, Мидленд, Мичиган) были смешаны в массовом соотношении 10: 1, дегазированы, затем вылиты на мастер-форму в пластиковых чашках Петри (VWR International) и отверждены в печи. при 60 ° C в течение 2 ч. После отверждения ПДМС снимали с мастера и нарезали до нужного размера. Цилиндрические лунки диаметром 4 мм были пробиты в верхней части устройства (микроканалы отпечатаны в нижней части) полированной трубкой из нержавеющей стали (метрическая тип 316, внешний диаметр 4 мм; внутренний диаметр 3 мм).5 мм; Макмастер-Карр, Атланта, Джорджия). Устройства очищали метанолом для жидкостной хроматографии высокого давления (ВЭЖХ) и сушили в потоке азота (класс B, J&M Cylinder Gases Inc., Decatur, AL). Готовые устройства прижимали к чистому предметному стеклу микроскопа так, чтобы открытые проточные каналы проходили между блоком PDMS и поверхностью предметного стекла.

    Процедура исключения размера.

    Микрожидкостные устройства сначала были полностью заполнены стерильным ASWP, отфильтрованным 0,2 мкм, путем применения вакуума.Затем около 15 человек были помещены в устройства путем добавления соответствующего объема моноксенной культуры простейших (в зависимости от концентрации культур это обычно составляло около 10 мкл). Запустив программу «отметь и найди» Axiovision 4.1, управляемый компьютером автоматический столик микроскопа был перемещен в предварительно выбранные координаты, так что фотографии каждого сегмента каждого устройства делались при 100-кратном увеличении каждые 5 минут в течение 5 дней. Время появления первых простейших в каждом постепенно уменьшающемся сегменте канала было зафиксировано путем изучения фотографий.

    Разведка временного эксперимента.

    Для дальнейшего изучения влияния плотности популяции на время, когда первая особь входит в канал или время разведки, различные начальные плотности популяции E. vannus варьируются от 1 до 15 особей (от 8 до 120 особей мл — 1 ) из той же моноксенной культуры были доставлены отдельно в лунку для введения 15 различных устройств для исключения размером 38,5 мкм. E. vannus был выбран для использования в этом исследовании, потому что его относительно длительное время удвоения позволяет избежать смешанных эффектов воспроизводства в большинстве экспериментов.Фотографии делались при открытии канала каждую 1 секунду при 100-кратном увеличении до тех пор, пока первые E. vannus не вошли в канал, и регистрировалось общее прошедшее время.

    Видеомикроскопические наблюдения.

    Чтобы изучить поведение простейших в устройствах исключения размера, были проведены живые наблюдения с помощью ранее описанной оптической системы. Для измерения подвижности простейших в устройствах исключения размера изображения собирали непрерывно на 2 кадрах с -1 при 400-кратном увеличении.Подвижность определяли путем измерения времени, необходимого для проплывания одного сегмента (1000 мкм) канала для каждого из по крайней мере трех отдельных простейших для данного размера канала.

    РЕЗУЛЬТАТЫ

    Пора простейшим найти канал.

    Время, необходимое отдельным простейшим, чтобы найти и войти в канал из исходной скважины, называемое временем разведки, варьировалось в зависимости от размера простейших и размеров канала (Таблица 4). Для данного устройства время разведки, как правило, было короче для более мелких простейших.В основанном на штифте канале высотой 38,5 мкм мелкие простейшие, включая изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL, смогли обнаружить канал менее чем через 5 минут после введения. Для более крупных видов простейших E. plicatum и E. vannus время разведки увеличилось до 1,75 часа.

    Для данного вида более крупные каналы, как правило, обнаруживаются быстрее, чем каналы меньшего размера. Например, для HCIL в устройстве на основе каналов лидеру потребовалось 4 минуты, чтобы определить местонахождение канала 38.Устройство высотой 5 мкм, но 2,75 часа и 4,75 часа для определения местоположения канала в устройствах высотой 19 и 5 мкм соответственно. Высота канала оказала статистически значимое влияние на журнал времени разведки мелких видов простейших ( Cyclidium : P = 0,04; Uronema : P = 0,028; HCIL: P = 0,005). Напротив, для крупных простейших ( E. plicatum и E. vannus ) наблюдалась небольшая, но незначительная разница для журнала времени разведки между тремя высотами канала ( E.plicatum : P = 0,55; E. vannus : P = 0,19).

    Чтобы выяснить, можно ли объяснить различия во времени разведки относительной площадью поперечного сечения простейших и каналом, время разведки всех видов во всех устройствах было нанесено на график в зависимости от отношения раскрытия канала к средней площади поперечного сечения простейших (рис. 3). Результаты были несколько разрозненными, хотя общая тенденция к сокращению времени разведки с увеличением отношения открытия к площади поперечного сечения простейших очевидна ( P = 0.005). Однако не похоже, что различия между видами во времени разведки могут быть полностью объяснены различиями в физическом размере, что приводит к специфическим для видов различиям в том, насколько легко найти и войти в узкие каналы. Влияние плотности популяции на время разведки было проверено на E. vannus в приборах высотой 38,5 мкм (рис.4, таблица 5). Была сильная корреляция между размером популяции и журналом времени разведки ( P = 0,0001). Например, сравнивая время разведки для популяций из 1 и 15 особей E.vannus в устройствах высотой 38,5 мкм, среднее время разведки уменьшилось почти на два порядка с 1218 до 19 минут. Однако воспроизводимость данных была плохой. Все повторения имели относительно большое стандартное отклонение, за исключением повторений для семи E. vannus в устройствах для штифтов высотой 38,5 мкм. Между двумя устройствами не было статистической разницы во влиянии размера популяции на журнал времени разведки.

    Максимальное проникновение простейших.

    Как только простейшие обнаружили отверстие канала, они в разной степени перемещались по все более узким каналам. Максимальное проникновение измеренного параметра определяется как наименьший размер сужения, проходящего в устройстве на основе штифта, или как наименьший канал, пройденный в устройстве на основе каналов, по крайней мере для одного человека из тестируемых видов. Данные о максимальном проникновении приведены в таблице 6. Из-за различных размеров тела мелкие простейшие (изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL) могут проходить меньшие сужения, чем крупные простейшие ( E.plicatum , E. vannus и Keronopsis sp.). Например, в устройствах с каналом высотой 38,5 мкм все мелкие виды простейших прошли каждое из сужений, включая самое узкое сужение шириной 5,2 мкм, и достигли целевой скважины. Напротив, крупные простейшие виды прошли только некоторые сужения, застревая в канале определенной ширины, предотвращая дальнейшее движение к целевой скважине. Наименьшие пройденные перетяжки для E. plicatum , E.vannus и Keronopsis sp. составляли 19,8 мкм, 20,3 мкм и 10,4 мкм соответственно.

    Высота канала, а также ширина были также важным параметром, влияющим на движение простейших через узкие каналы. Большая высота канала привела к уменьшению минимального размера сужения, которое может пройти данный вид в данном типе устройства. В случае E. vannus отдельное простейшее могло пройти через перетяжку шириной 8,6 мкм и достигнуть целевой лунки за 38.Штифты высотой 5 мкм. Однако в устройствах на основе штифта с высотой канала всего 19 мкм максимальное проникновение увеличилось до 20,5 мкм. В штифтовом канале высотой 5 мкм особь E. vannus не могла войти в канал шириной 97,8 мкм.

    Также было проверено влияние длины сужения на максимальное проникновение. Было обнаружено, что геометрия сужения является важным фактором, ограничивающим подвижность простейших в узких каналах. Было замечено, что простейшие могут проходить через меньшие сужения в устройствах на основе штифта по сравнению с сужениями аналогичного размера в устройствах на основе каналов (Таблица 6).Например, в устройствах на основе штифтов высотой 19 мкм отдельные организмы E. plicatum прошли перетяжку шириной 12,2 мкм и достигли целевой лунки. Напротив, в устройствах на основе каналов с одинаковой высотой особи E. plicatum не могли войти в канал шириной 100,9 мкм. Максимальные результаты проникновения были нормализованы по средней площади поперечного сечения простейших, чтобы определить, обладают ли разные виды одинаковыми способность пересекать узкие каналы относительно их размера (таблица 7).Из-за гибких тел протестированных видов простейших и оптических искажений, создаваемых стенками PDMS микрофлюидных устройств, было невозможно измерить точные размеры простейших внутри устройств для исключения размеров. Таким образом, средние размеры простейших, перечисленные в таблице 1, были использованы для расчета площади поперечного сечения простейших. Относительно небольшие стандартные отклонения показали, что размеры простейших от каждого вида были довольно однородными (Таблица 1).

    В устройствах, основанных на каналах, три небольших вида простейших проходят через каналы размером всего 38% от средней площади неограниченного поперечного сечения клетки.Но крупные простейшие были способны проходить каналы только с их средней неограниченной площадью поперечного сечения или немного меньше ее. Простейшие, перемещающиеся через устройства, основанные на столбах, могут преодолевать более мелкие препятствия размером всего 30% от неограниченной площади поперечного сечения среднего простейшего.

    Подвижность.

    Линейные скорости движения были измерены для Cyclidium и E. vannus . В канальном устройстве высотой 5 мкм Cyclidium перемещался со средней скоростью в диапазоне от 300 до 500 мкм / с -1 в широких каналах с размерами каналов более 50 мкм.Однако, когда ширина канала уменьшилась до 16,1 мкм, средняя скорость движения отдельных организмов Cyclidium упала до 97 мкм с -1 . В устройствах на основе канала высотой 38,5 мкм E.vannus перемещались со средней скоростью 62 мкм с -1 в канале шириной 49,6 мкм. Средняя подвижность E.vannus снизилась до 20 мкм с -1 , когда особи переместились в узкие каналы, где движение ограничено.

    Для отдельных организмов E. vannus в 38.В устройствах с высотой 5 мкм средняя скорость движения снизилась с 298 мкм с -1 до 164 мкм с -1 после прохождения сужения шириной 18,2 мкм, хотя размеры каналов двух сегменты были такими же. Единственным очевидным различием между двумя сегментами было предшествующее присутствие и активность особей в первом сегменте и отсутствие какой-либо предшествующей активности простейших во втором сегменте.

    Видеомикроскопические наблюдения.

    С помощью видеомикроскопа высокого разрешения мы задокументировали поведение различных видов простейших в нескольких устройствах исключения размера.Было постоянно замечено, что простейшие используют несколько стратегий для пересечения узких каналов. Все протестированные виды простейших в некоторой степени изменяют свои физические размеры, чтобы пройти через сужения (рис. 5 и рис. 6). Keronopsis sp. Организмы, в частности, имеют чрезвычайно гибкие тела и могут легко изменять форму и размеры тела, чтобы пересечь сужения (рис. 6). Для E. vannus и E. plicatum , высота тела которых составляет около 50% их ширины, особи изменили свою ориентацию, поворачиваясь, чтобы выровнять свой минимальный размер поперечного сечения с минимальным размером канала (рис.5). Другие виды, особенно изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL, использовали штопороподобное движение для прохождения сужений, намного более узких, чем их собственные размеры (рис. 7). Хотя это поведение труднее визуализировать на неподвижных фотографиях, чем на видео, из трех панелей на рис. 7 видно, что темные области внутри ведущей ячейки перемещаются относительно устройства, когда ячейка вращается в продольном направлении, когда она продвигается вперед.

    Все протестированные виды простейших, кроме Keronopsis sp.также наблюдались «разбег» в каждом устройстве: простейшие, неспособные пройти узкое сужение, возвращались в канал, ускорялись и центрировались внутри сужения, используя импульс. Часто требовалось несколько попыток проникнуть в крошечные каналы.

    Простейшие также постоянно наблюдались, чтобы блокировать соперников от входа в канал в устройствах, основанных на каналах. Когда простейшие в канале ощущали, что другие простейшие пытаются войти в тот же канал, они двигались назад к входу, пока злоумышленники не были изгнаны.Такое поведение наблюдалось для всех исследованных видов простейших, кроме Keronopsis sp. Эти наблюдения могут быть первым документом конкурентного поведения между отдельными микроорганизмами.

    ОБСУЖДЕНИЕ

    Было показано, что физические и химические неоднородности, существующие в пространственном масштабе от миллиметров до микрометров, влияют на микробные сообщества в естественной среде обитания (5, 20). Однако эффекты микромасштабных неоднородностей не могут быть воспроизведены обычными экспериментальными методами.Наш экспериментальный подход использует достижения в области мягкой литографии для создания микрожидкостных устройств, имитирующих микромасштабную физическую сложность пористой среды. Усовершенствованное программное обеспечение для микроскопии и обработки изображений также является важным достижением, которое позволяет непосредственно наблюдать взаимодействия отдельных простейших в пространственно сложной среде на микромасштабе.

    Время разведки.

    Данные наших экспериментов по исключению размера показывают, что простейшие в относительно большом резервуаре легко обнаруживают отверстия каналов, размеры которых аналогичны размерам поровых пространств, встречающихся в природе в почве или отложениях.Отверстия каналов во всех устройствах составляют менее 0,003% от общей площади поперечного сечения всех скважин-источников. Время разведки варьируется и отрицательно коррелирует с увеличением высоты русла и уменьшением размера простейших (Таблица 4). Нормализация времени поиска для всех видов простейших и всех устройств по отношению канала к средней площади поперечного сечения простейших не дала устойчивой тенденции (рис. 3), что свидетельствует о видоспецифических различиях во времени поиска каналов.Холиоак и Лоулер (13) исследовали распространение простейших хищников (хищных инфузорий Didinium nasutum ) и жертв (бактериоядных инфузорий Colpidium striatum ) в множестве бутылей для культивирования (30-миллилитровые бутыли, соединенные внутренним диаметром 0,2 см, Пробирки длиной 11,2 см) при разной плотности популяции (плотность хищников: от 32 до 645 мл −1 ; плотность добычи: от 5,2 до 12,4 мл −1 ). Скорость рассеивания рассчитывалась как пропорция людей, которые рассеялись от бутылки-источника к целевой бутылке за час.Они обнаружили, что распространение хищников и добычи не зависело от плотности их собственных популяций, но что распространение добычи было больше, когда присутствовали хищники. В нашем эксперименте по поиску времени скорость распространения простейших была определена как время, необходимое первому простейшему человеку, чтобы определить местонахождение канала от источника. Результаты показывают, что время разведки для лидера зависит от размера популяции. Более высокая плотность населения приводит к сокращению времени разведки (таблица 5, рис.4).

    Мы предполагаем, что более высокий размер популяции либо делает простейшие более агрессивными, либо увеличивает вероятность контакта со входом в канал для любого человека в данный период времени. Текущий набор данных, полученных в результате нашего эксперимента со временем разведки, не может определить, какой механизм доминирует в процессе разведки. Требуются дальнейшие исследования влияния численности популяции на скаутское поведение.

    Прохождение узких каналов.

    Результаты экспериментов по исключению размера показали, что виды простейших, размеры сужения и геометрия каналов — все это имеет важное влияние на подвижность простейших.Это подтверждает, что структура пористых субстратов может сильно влиять на биологические взаимодействия (4, 5, 36). Предыдущая работа продемонстрировала, что маленькие поры могут служить убежищем для добычи за счет исключения размеров хищников, тем самым сдерживая хищников. Krembs et al. (16) обнаружили, что диаметр мельчайших стеклянных капилляров, содержащих инфузории эуплотида, составляет 12 мкм. Они также наблюдали, как эуплотидные инфузории проходят через капилляры, равные 100% диаметра их несгибаемого тела (в то время как коловратки и турбеллярии проходят через капилляры 57% и 60% диаметров их несгибаемого тела, соответственно).Однако минимальный диаметр капилляров, используемый для изучения сгибания тела, составлял 69 мкм. Наша работа расширяет предыдущие результаты, исследуя подвижность простейших в каналах гораздо меньшего размера, а также исследуя влияние геометрии сужения. В других предыдущих работах Wright et al. (36) предположили, что минимальный диаметр шеи 6 мкм обеспечивает значительную защиту бактерий от хищничества Cyclidium steinii . Но штамм Cyclidium steinii , который они исследовали, имеет ширину от 15 до 30 мкм, больше, чем мелкие простейшие виды (изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL), исследованные в этой статье.В наших экспериментах простейшие, такие как изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL, могли легко проходить узкие сужения размером менее 5 мкм, но эти сужения были эффективны для исключения более крупных хищников, таких как E. plicatum и E. vannus. . Наши наблюдения также показывают, что простейшие могли изменять свои физические размеры, чтобы поместиться в небольших каналах. Особенно для этих мелких простейших видов чрезвычайная пластичность их тела, относительно небольшой размер тела и высокая скорость плавания позволили им получить доступ к очень узким длинным каналам (всего 30% средней площади сечения культуры), недоступным для крупные простейшие виды.Наши результаты показывают, что на активность различных простейших могут по-разному влиять различные физические убежища в окружающей среде, частично в зависимости от размера простейших. Для точного описания и прогнозирования влияния физической неоднородности на давление хищников потребуется более обширное исследование.

    Наблюдаемые стратегии, принятые простейшими, включая движение штопора, «разбегание» и блокирование входа соперников, могут эффективно помочь им пересечь очень маленькие каналы.Необходимы дополнительные прямые наблюдения за поведением отдельных простейших, прежде чем мы сможем начать понимать бесчисленные способы взаимодействия микроорганизмов с их естественной средой.

    Подвижность в узких каналах.

    Наши уникальные экспериментальные методы также позволили нам напрямую измерить подвижность простейших в узких каналах. И Cyclidium sp. и E. vannus проявляли пониженную подвижность, когда они перемещались в постепенно более узкие сегменты устройства на основе канала.В соответствии с предыдущим исследованием, этот результат предполагает, что сужение пор может существенно снизить скорость миграции хищников по сравнению с подвижностью в более крупных порах (34). Кроме того, отдельные E. vannus замедлялись, когда они перемещались в последовательных сегментах устройств на основе штифтов, даже несмотря на то, что размеры каналов каждого сегмента оставались постоянными (уменьшалась только ширина резких перегибов, разделяющих каждый сегмент). Мы предполагаем, что в ранее исследованном канале может присутствовать постоянный химический сигнал, который каким-то образом побуждает людей к более быстрому перемещению.Другое возможное объяснение заключается в том, что проталкивание через узкие сужения может повредить или иным образом повлиять на реснички простейших до некоторой степени, что приводит к снижению скорости движения. Кроме того, мелкие простейшие (изоляты Cyclidium и Uronema и HCIL) постоянно наблюдалось, что они движутся с гораздо большей скоростью, чем крупные простейшие ( E. plicatum , E. vannus и Keronopsis sp.) в узких каналах микрофлюидных устройств.Fenchel (6), однако, обнаружил, что скорости плавания всех видов инфузорий постоянны и составляют 1 мм с -1 , независимо от размера тела. Но эти данные были измерены в объеме жидкости, где для инфузорий не налагается ограничение на размер пор. В узких каналах, обычно встречающихся в естественных эстуарных средах обитания, относительно небольшой размер тела может дать больше свободы передвижения для мелких видов простейших, что, возможно, приведет к относительно более высокой подвижности. Средние скорости движения отдельных простейших в микрофлюидных устройствах, представленных здесь, намного меньше 1 мм с -1 .

    Выводы.

    В этой статье мы подчеркиваем влияние пространственных ограничений на подвижность шести видов морских простейших. Мы представляем доказательства того, что структуры каналов сильно влияют на движение простейших. Впервые сообщается о поведении простейших в масштабе пор, включая расположение отверстий каналов и навигацию по узким проходам. Мы также проводим количественные измерения подвижности простейших в узких каналах. Эмпирические результаты и качественные наблюдения, полученные в этом исследовании, будут полезны для понимания поведения простейших и физических ограничений поедания простейшими бактериями в пористой среде.Наша работа послужит основой для будущих исследований, изучающих реакцию простейших на другие сигналы окружающей среды, включая химические градиенты и потоки жидкости. Возможность использовать микрофлюидные устройства для управления физической и химической средой, позволяя при этом проводить количественные измерения активности простейших, предполагает, что этот подход идеально подходит для определения многих параметров, которые потребуются для математического моделирования движения простейших.

    РИС. 1.

    РИС.1. Фотографии шести протестированных видов простейших. (A) Cyclidium sp .; (B) Uronema sp .; (C) HCIL; (D) E. plicatum ; (E) E. vannus ; (F) Keronopsis sp. (увеличение 400 ×, фаза дифференциального интерференционного контраста). Масштабная линейка 20 мкм.

    РИС. 2.

    РИС. 2. Дизайн (A) микроканала на основе постов и (B) микроканала на основе каналов.

    РИС. 3.

    РИС. 3. Нормализация времени разведки в устройствах на основе постов (открытые символы) и устройств на основе каналов (сплошные символы) по отношению раскрытия канала к площади поперечного сечения простейших.Символы: Cyclidium sp. (бриллианты), Uronema sp. (треугольники), HCIL (маленькие прямоугольники), E. plicatum (кружки) и E. vannus (большие прямоугольники).

    РИС. 4.

    РИС. 4. Время, необходимое для E. vannus с разной плотностью населения, чтобы найти открытие канала в устройстве на основе постов (▴) и устройстве на основе каналов (▪).

    РИС. 5.

    РИС. 5. Фотографии E. vannus в устройстве с каналом высотой 38,5 мкм, проходящем (A) шестое сужение (40.0 мкм в ширину), (B) седьмая перетяжка (29,9 мкм в ширину), (C и D) восьмая перетяжка (20,3 мкм в ширину). Обратите внимание, как человек вращается между панелями C и D, чтобы лучше согласовать размеры ячейки с размерами канала (увеличение, 400 ×, фаза светлого поля).

    РИС. 6.

    РИС. 6. Фотографии Keronopsis sp. в устройстве на основе штифта высотой 19 мкм, деформируя свое тело, чтобы пройти (А) пятую перетяжку (шириной 38,7 мкм) и (В) восьмую перетяжку (ширину 25,2 мкм). Две треугольные области на панели A непосредственно справа от сужения представляют собой области, заполненные воздухом (увеличение, 100 ×, яркое поле).

    РИС. 7.

    РИС. 7. Фотографии Uronema sp. демонстрирует движение штопора при прохождении канала шириной 8,1 мкм в устройстве на основе канала высотой 5 мкм. Обратите внимание на вращение темных пятен внутри лидерной ячейки (увеличение 400 ×, фаза светлого поля).

    ТАБЛИЦА 1.

    ТАБЛИЦА 1. Свойства простейших видов a
    Виды Длина (мкм) Ширина (мкм) Высота (мкм) Форма поперечного сечения площадь сечения (мкм 2 ) Время удвоения (ч)
    Cyclidium sp. 26 ± 3 10 ± 1 10 ± 1 Круглый 72,5 6
    Uronema sp. 28 ± 6 9 ± 3 9 ± 3 Круглый 63,9 6-7
    HCIL 14 ± 2 8 ± 2 8 ± 2 Круглый 48,4 5-7
    E. plicatum 51 ± 5 32 ± 5 20 ± 2 Эллиптическая 497 19-24
    E.vannus 82 ± 11 47 ± 7 26 ± 5 Эллиптическая 976 22-30
    Keronopsis sp. 222 ± 66 35 ± 6 Нерегулярные 53-60

    a

    Размеры простейших были измерены у 20 случайно выбранных особей каждого вида. Значения даны как средние значения ± стандартное отклонение ( n = 20).

    ТАБЛИЦА 2.

    ТАБЛИЦА 2. Параметры микроканала 97,8 900 900 900
    № сужения. Ширина сужения устройства на штифте (мкм) Ширина сужения устройства с каналом (мкм)
    Расчетная ширина Измеренная ширина на (мкм) a Расчетная ширина Измеренная ширина на (мкм) a
    38.5 19 5 38,5 19 5
    Вход 100 98,5 100,9 100 99,3
    1 50 52,5 61,9 49,7 90 90,7 91,5 86,3
    2 45 45.7 55,6 45,3 80 79,3 81,4 75,4
    3 40 43,4 51,0 40,6 70 69,1 71,0 67,1
    4 35 38,5 45,5 35,4 60 59,8 61,4 57,5 ​​
    5 30 33.5 38,7 30,4 50 49,6 50,7 47,3
    6 25 27,8 35,1 25,2 40 40,0 40,8 35,9
    7 20 23,7 31,7 21,1 30 29,9 30,4 28,1
    8 15 18.2 25,2 15,6 20 20,3 20,8 16,1
    9 10 11,2 20,5 11,2 10 10,4 10,9 8,1
    10 5 8,6 12,2 5,2 5 5,2 5,2 3,6

    a

    Заголовки столбцов 38.5, 19 и 5 представляют собой фактическую высоту (в микрометрах) трех различных устройств.

    ТАБЛИЦА 3.

    ТАБЛИЦА 3. Параметры микротехнологии 900 10 38.5
    Высота канала (мкм) Фоторезист Скорость отжима (об / мин) Время мягкого запекания (мин) Время выдержки (с) время выпечки (мин) Время твердой выпечки (мин)
    Изменение температуры от 25 ° C до 95 ° C 95 ° C Изменение температуры от 25 ° C до 95 ° C 95 ° C Изменение температуры от 25 ° C до 180 ° C 180 ° C
    5 SU-8 2005 3000 70 110 62 35 55 155 60
    19 СУ-8 2015 2,000 70 50 150 70 50 155 55
    SU-8 2025 2,000 70 110 90 70 30 155 85

    ТАБЛИЦА 4.

    ТАБЛИЦА 4. Время найти канал, открывающийся из источника скважина
    Простейшие виды Время, необходимое в каналах с указанной высотой
    Пост-базовое устройство Канальное устройство
    38.5 мкм 19 мкм 5 мкм 38,5 мкм 19 мкм 5 мкм
    Cyclidium sp. 30 с 2 мин 41 мин 30 с 1 мин 26,5 ч
    Uronema sp. 2,5 мин 4 мин 19 ч 2,5 мин 5 мин 22 ч
    HCIL 1 мин 1.25 ч 3,5 ч 4 мин 2,75 ч 4,75 ч
    E. plicatum 1,75 ч 112 ч НЕТ a 51 ± 1 ч НЕТ НЕТ
    E. vannus 1,75 ч 31 ± 1 ч НЕТ 11 мин 21,5 ч НЕТ
    Keronopsis sp. 8 мин 12 мин Н / Д 34 мин Н / Д Н / Д

    a

    Н / Д, осталась в источнике и сделала не заходить в каналы в течение 5 дней.

    ТАБЛИЦА 5.

    ТАБЛИЦА 5. Время разведки в зависимости от плотности населения E. vannus в устройствах исключения размера
    Пост-базовое устройство Канальное устройство
    Кол-во E. vannus организмов Плотность популяции (клеток / мл) Кол-во повторов Среднее время разведки (мин) SD (мин) Нет .из E. vannus организмов Плотность популяции (клеток / мл) Число повторов Среднее время разведки (мин) SD (мин)
    15 120 1 19 НЕТ a 14 112 2 18 15
    14 112 2 69 91 13 104 1 252 Нет данных
    12 96 1 14 Нет данных 12 96 1 6 Нет
    11 88 1 13 НЕТ 9 72 1 13 НЕТ
    7 56 2 42 1 7 56 1 37 НЕТ
    3 24 1 58 НЕТ 5 40 1 33 Н / Д
    2 16 1 46 Н / Д 2 16 4 111 13
    1 8 5 1,218 1,433 1 8 4 132 35

    a

    Нет данных, не применимо; среднеквадратичное отклонение для этого условия не может быть рассчитано, поскольку существует только одна повторность.

    ТАБЛИЦА 6.

    ТАБЛИЦА 6. Максимальное проникновение одиночных простейших в устройства исключения размера 900 10
    Виды простейших Наименьшее сокращение пройдено в устройствах исключения размера (мкм)
    Пост-базовое устройство Канальное устройство
    H = 38,5 мкм H = 19 мкм H = 5 мкм H = 38.5 мкм H = 19 мкм H = 5 мкм
    Cyclidium sp. <8,6 a <12,2 a <5,2 a <5,2 a <5,2 9025
    Uronema sp. <8,6 a <12.2 a <5,2 a <5,2 a <5,2 a 8,1
    HCIL 0 9255 905 905 9025 <12,2 a <5,2 a <5,2 a <5,2 a 3,6
    E.plicatum 9,4 <12,2 a > 97,8 b 19,8 > 101,1 b > 95,9

    55

    0 vannus

    <8,6 a 20,5 > 97,8 b 20,3 20,8 > 95,9 b
    Keron spopsis <8,6 a <12,2 a > 97,8 b 10,4 > 101,1 b 9009

    a

    Прошла последняя перетяжка и достигла целевой скважины. Число указывает на самую узкую ширину сужения.

    b

    Оставался в исходной скважине и не заходил в каналы в течение 5 дней.Число указывает ширину раскрытия канала.

    ТАБЛИЦА 7.

    ТАБЛИЦА 7. Отношение канала к площади поперечного сечения простейших для наименьшего сужения, пройденного отдельным простейшим 10 0,5 6 0,6 9001
    Виды простейших Соотношение, канал: площадь поперечного сечения простейших
    Пост-ориентированное устройство Канальное устройство
    H = 38.5 мкм H = 19 мкм H = 5 мкм H = 38,5 мкм H = 19 мкм H = 5 мкм
    Cyclidium sp. <4,6 а <3,2 а <0,36 а <2,8 а <1,4
    Uronema sp. <5,2 a <3,6 a <0,41 a <3,1 a <1,5
    HCIL <6,8 a <4,8 a <0,54 a <4,1 a <2.0 a 0,38
    E. plicatum 0,73 <0,47 a > 1,0 b 1,50 9 1,50 > 0,97 b
    E. vannus <0,34 a 0,40 > 0,50 b 0.80 0,41 > 0,49 b

    a

    Прошла последняя перетяжка и достигла целевой скважины. Число указывает отношение наименьшей перетяжки к площади поперечного сечения простейших.

    b

    Оставался в исходной скважине и не заходил в каналы в течение 5 дней. Число указывает отношение раскрытия канала к площади поперечного сечения простейших.

    Благодарности

    Это исследование было поддержано грантом 0120453 от Национального научного фонда и частично Институтом Вандербильта по исследованиям и образованию в области интегративных биосистем за счет гранта Академического венчурного фонда Университета Вандербильта.

    Мы благодарим Гэри Тэгона и Дэвида Грубера за предоставленные образцы простейших и техническую помощь в культивировании простейших. Мы также благодарим Рональда Райзерера и Рэндалла Райзерера за ценные советы и поддержку в разработке устройства и процессе микротехнологии.

    9.2: Важные с медицинской точки зрения простейшие — Biology LibreTexts

    Цели обучения

    1. Укажите болезнь, вызываемую каждым из следующих простейших, и укажите средства их подвижности и то, как они передаются человеку:
      1. Entamoeba histolytica
      2. Acanthamoeba
      3. Giardia lamblia 9735
      4. Giardia lamblia Trichomonas vaginalis
      5. Trypanosoma brucei-gambiens
      6. Balantidium coli
      7. Plasmodium видов
      8. Toxoplasma gondii
      9. 635

      Саркомастигофоры (Amoeboflagellates)

      Амебы (subphylum Sarcodina) передвигаются, расширяя лопастные выступы своей цитоплазмы, называемые псевдоподиями.

      • Микрофотография амебы.

      Видео на YouTube, где амеба движется, образуя псевдоподии (https://www.youtube.com/embed/7pR7TNzJ_pA).

      а. Entamoeba histolytica (см. Микрофотографию), вызывающая желудочно-кишечную инфекцию, называемую амебной дизентерией. Организм производит защитные цисты, которые выходят из кишечника инфицированного хозяина и попадают в организм следующего хозяина. Передается фекально-оральным путем.

      г. Acanthamoeba может вызывать редкие, но тяжелые инфекции глаз, кожи и центральной нервной системы. Acanthamoeba Кератит — это инфекция глаза, которая обычно возникает у здоровых людей и может привести к слепоте или стойкому ухудшению зрения. Гранулематозный амебный энцефалит (ГАЭ) — это инфекция головного и спинного мозга, обычно возникающая у людей с ослабленной иммунной системой. Acanthamoeba встречается в почве, пыли и различных источниках воды, включая озера, водопроводную воду, бассейны, а также системы отопления и кондиционирования воздуха.Обычно он попадает в глаза, и в большинстве случаев он связан с использованием контактных линз, но он также может попасть в порезы или раны и попасть в дыхательные пути.

      г. Naegleria fowleri (иногда называемая «амебой, поедающей мозг») — еще одна амеба, которая может вызывать редкую, но разрушительную инфекцию мозга, называемую первичным амебным менингоэнцефалитом (ПАМ). Амеба обычно встречается в теплых пресноводных реках, озерах, реках и горячих источниках, а также в почве. Обычно он вызывает инфекции, когда зараженная вода попадает в организм через нос, откуда она может попасть в мозг.

      Видео на YouTube о Acanthamoeba

      Жгутики (subphylum Mastigophora) перемещаются с помощью жгутиков. Некоторые также имеют волнообразную мембрану.

      а. Лямблии лямблии (см. Микрофотографию) могут вызывать желудочно-кишечную инфекцию, называемую лямблиозом. Кисты выходят из кишечника инфицированного хозяина и попадают в организм следующего хозяина. Передается фекально-оральным путем.

      Анимация YouTube, иллюстрирующая лямблиоз

      • Сканирующая электронная микрофотография Giardia в кишечнике; любезно предоставлено микроскопией Денниса Кункеля.
      • Сканирующая электронная микрофотография Giardia ; любезно предоставлено CDC.

      г. Trichomonas vaginalis (см. Микрофотографию) поражает влагалище и мужские мочевыводящие пути, вызывая инфекцию, называемую мочеполовым трихомониазом. Он не вызывает стадии кисты и обычно передается половым путем.

      Видео на YouTube Trichomonas vaginalis .

      Видео на YouTube, показывающее подвижность Trichomonas vaginalis .

      г. Trypanosoma brucei gambiens (см. Микрофотографию) вызывает африканскую сонную болезнь и передается через укус инфицированной мухи цеце. Заболевание в первую очередь поражает лимфатическую и нервную системы человека.

      Видео на YouTube о Trypanosoma

      The Ciliophora

      Инфузории передвигаются с помощью ресничек.

      • Микрофотография с помощью сканирующего электронного микроскопа Paramecium , мерцательного простейшего; любезно предоставлено микроскопией Денниса Кункеля.

      Видео на YouTube, показывающее подвижность Balantidium coli.

      а. Единственной патогенной инфузорией является Balantidium coli (см. Микрофотографию), которая вызывает инфекцию типа диареи, называемую балантидиазом. Кисты выходят из кишечника инфицированного хозяина и попадают в организм следующего хозяина. Передается фекально-оральным путем.

      Balantidium coli в фекальном мазке

      The Apicomplexans

      Apicomplexans не подвижны в своих зрелых формах, размножаются как бесполым, так и половым путем и часто имеют сложные жизненные циклы для передачи от хозяина к хозяину.Они обладают комплексом органелл, называемым апикальными комплексами на своей вершине, которые содержат ферменты, используемые для проникновения в ткани хозяина.

      Виды Plasmodium (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)) вызывают малярию и передаются через укус инфицированной самки комара. Anopheles . Они размножаются бесполым путем шизогонией в клетках печени и красных кровяных тельцах человека, но также размножаются половым путем с помощью гамет в комарах (см. Жизненный цикл Plasmodium ). В случае малярии, вызванной P.vivax и P. ovale , спящая форма или гипнозоит остается в печени и может вызвать более поздние рецидивы.

      Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Plasmodium — инфицированные красные кровяные клетки (стрелки)

      Toxoplasma gondii — еще один внутриклеточный апикомплексан, вызывающий токсоплазмоз (см. ). Он может заразить большинство млекопитающих и передается при вдыхании или проглатывании цист с фекалиями инфицированных домашних кошек, где простейшие размножаются как бесполым, так и половым путем, или при проглатывании сырого мяса инфицированного животного.Токсоплазмоз обычно протекает в легкой форме у людей с нормальным иммунным ответом, но может инфицировать мозг, сердце или легкие людей с ослабленным иммунитетом. Он также может передаваться врожденным путем и инфицировать нервную систему инфицированного ребенка.

      Cryptosporidium — это внутриклеточный паразит, вызывающий желудочно-кишечную инфекцию, называемую криптоспоридиозом, хотя у людей с ослабленным иммунитетом он также может вызывать респираторные инфекции и инфекции желчного пузыря. Передается фекально-оральным путем.

      Видео подвижного Cryptosporidium , любезно предоставлено лабораторией Сибли Вашингтонского университета в Медицинской школе Сент-Луиса.

      Видео о Cryptosporidium , проникающем в эпителиальную клетку, любезно предоставлено лабораторией Сибли Вашингтонского университета в Медицинской школе Сент-Луиса.

      Факторы вирулентности, способствующие колонизации простейших

      Факторы вирулентности, способствующие колонизации хозяина простейшими, включают способность:

      1.контактировать с клетками-хозяевами;
      2. прилипают к клеткам-хозяевам и сопротивляются физическому удалению;
      3. вторгаются в клетки-хозяева;
      4. конкурируют за питательные вещества;
      5. сопротивляться врожденной иммунной защите, такой как фагоцитоз и комплемент; и
      6. уклоняться от адаптивной иммунной защиты.

      Примеры факторов вирулентности, способствующих колонизации простейшими, включают:

      1. Некоторые простейшие, такие как Entamoeba histolytica , Trichomonas vaginalis , Giardia lamblia и Balantidium coli , используют псевдоподии, жгутики или реснички для плавания через слизь и контакта с клетками-хозяевами.
      2. Простейшие используют адгезины, связанные с их цитоплазматической мембраной, для прилипания к клеткам-хозяевам, колонизации и противодействия смыванию.
      3. Некоторые простейшие, такие как apicomplexans ( Plasmodium (inf) , Toxoplasma gondii (inf) , и Cryptosporidium (inf) ), обладают комплексом органоидов. их вершины, содержащие ферменты, используемые для проникновения в ткани и клетки хозяина.
      4. Простейшие, такие как Trypanosoma brucei gambiens (inf) и Plasmodium видов (inf) , способны изменять свои поверхностные антигены в течение своего жизненного цикла у человека.Поскольку простейшие изменяют аминокислотную последовательность и форму своих поверхностных антигенов, антитела и цитотоксические Т-лимфоциты, созданные против прежней формы, больше не подходят, и организм должен начать новый виток адаптивного иммунитета против новой формы антигена.
      5. Некоторые простейшие, такие как Entamoeba histolytica (inf) , выделяют свои поверхностные антигены, так что антитела, вырабатываемые организмом против этих поверхностных антигенов, связываются с помощью этих антигенов.

      Чтобы просмотреть фильм Quicktime Cryptosporidium и электронные микрофотографии Giardia и Entamoeba , см. Раздел «Паразиты» на веб-странице CELL’S ALIVE.

      Статья Medscape об инфекциях, связанных с организмами, упомянутыми в этом учебном объекте. Регистрация для доступа к этому сайту бесплатна.

      • дизентерийная амёба
      • Acanthamoeba
      • кишечная лямблия
      • влагалищной трихомонады
      • Trypanosoma brucei gambiens
      • балантидий палочка
      • плазмодий
      • токсоплазма
      • Cryptosporidium

      Авторы и авторство

      .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *