第五章医学原虫概论

第二篇医学原虫学

第五章医学原虫概论

原虫是单细胞真核生物，属于原生动物亚界（Subkingdom Protozoa）。原虫的整个机体虽仅由一个细胞构成，但却能够完成生命活动的全部功能，如摄食、代谢、呼吸、排泄、运动及生殖等。

在自然界，原虫的种类繁多，约近65000余种，多数营自生或腐生生活，广泛分布于地球表面的各类生态环境中，如海洋、土壤、水体或腐败物内。寄生性原虫约近万种，生活于动物体内或体表。其中医学原虫约近40余种，为寄生于人体管腔、体液、组织或细胞内的致病性或非致病性原虫。致病性原虫对人类健康和畜牧业生产造成严重危害。

【形态】

原虫外形多样，呈球形、卵圆形或不规则。原虫的结构由胞膜、胞质和胞核三部分构成。

1．胞膜亦称表膜（pellicle）或质膜（plasmalemma），在电镜观察下，胞膜由一层或一层以上单位膜构成。其分子结构可用液态镶嵌模型（fluid mosaic model）解释。即原虫的胞膜与其它生物膜一样，是一种具有可朔性、流动性和不对称性的、嵌有蛋白质的脂质双分子层结构。蛋白质和脂质双分子层与多糖分子结合形成细胞被（cell coat）或糖萼(glycocalyx)。由于表膜上的蛋白质分子中具有配体

（ligand）、受体（receptor）、酶类和其它抗原等成分，故是寄生性原虫与宿主细胞和其寄生环境直接接触的部位。表膜参与原虫的营养、排泄、运动、感觉、侵袭，以及逃避宿主免疫效应的多种生物学功能，对研究寄生虫与宿主相互关系具有重要意义。

2．胞质原虫的胞质由基质、细胞器和内含物组成。原虫的代谢和营养储存均在胞质内进行。

（1）基质基质的主要成分是蛋白质。肌动蛋白和微管蛋白分别组成微丝和微管，以此支持细胞的形状并在原虫的运动中起作用。有些原虫的胞质有内、外质之分。外质透明，呈凝胶状（gel-like），具有运动、摄食、排泄、呼吸、感觉及保护等生理功能；内质为溶胶状（sol-like），细胞器、内含物和细胞核含于其内。有些原虫的胞质并无内、外质之分，而是均匀一致的。

（2）细胞器大多数原虫具有线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、动基体等膜质细胞器。它们主要参与细胞的能量合成代谢。有的虫种，因其代谢特性或在进化中处于原始地位，而缺少某种细胞器。前者如行厌氧代谢的肠道阿米巴等虫种多无线粒体；后者如贾第虫并不具备高尔基体和线粒体。溶酶体（lysosome）含有多种水解酶，对食物、有害物质、衰老或损坏的细胞器起分解作用。动基体（kinetoplast）的结构与线粒体的相似，且含与之相似的酶类，故一般认为它是一种特殊类型的线粒体。如，寄生于人体的锥虫和利什曼原虫具有动基体，它们合成的DNA与细胞核合成的不同。

此外，原虫还具有伪足（pseudopodium）、鞭毛（flagellum）和纤

毛（ciliate）等三种运动细胞器。具有相应细胞器的原虫，分别称为阿米巴、鞭毛虫或纤毛虫。鞭毛虫还同时具有波动膜（undulating membrane）。伪足是外质暂时性突出部分，可呈舌状或叶状。伪足形成时，局部外质液化，凝胶发生断裂，内质涌出扩散至邻近的外质上。鞭毛为较长的运动细胞器，数目较少，位于虫体的前端、侧面或后端。与鞭毛相比较，纤毛则较短，数目多，常均匀密布于虫体表面。每根鞭毛或纤毛均从基体，即毛基体（blephearoplast）发出。胞质内的微管和微丝除起支持作用外，还参与鞭毛和纤毛的形成。

原虫的营养细胞器包括胞口、胞咽、胞肛等，其主要功能是摄食和排出废物。寄生性纤毛虫体内含伸缩泡，为一种呈周期性收缩和舒张的泡状结构，具有调节细胞内外水分的功能。

除上述三种主要的细胞器外，胞质中还有食物泡，糖原泡、拟染体等营养储存小体，以及原虫的代谢产物（如疟原虫的疟色素）和共生物（如病毒）等。

3．胞核原虫属真核生物，细胞核是维持原虫生命和繁殖的重要结构。细胞核由核膜、核质、核仁和染色质构成。核膜由双层单位膜组成，其上面的微孔是核内外物质交换的通道。核仁内富含RNA，染色质含DNA、蛋白质和少量RNA。由于这两种核糖核酸均属酸性，故可被碱性物质深染。只有经过染色，核仁的结构特征才能得以辨认。寄生性原虫的核型分为两种：①泡状核（vesicular nucleus），核内染色质稀少、呈颗粒状，分布于核质或核膜内缘，具有1个粒状核仁。多数寄生性原虫具有泡状核；②实质核（compact nucleus），大而不

规则，染色质丰富，具有1个以上的核仁，如纤毛虫的核即是如此。

【生活史类型】

医学原虫的生活史包括了原虫生长、发育和繁殖等各个发育阶段，亦即虫体从一个宿主传播到另一个宿主的全过程。这一过程也就是原虫所导致的疾病的传播过程，在流行病学上具有重要意义。根据医学原虫传播方式的不同，可将其生活史分为如下三种类型。

1．通过直接或间接方式由感染者传播至易感者的原虫此类原虫生活史简单，完成生活史只需一个宿主。但有二种情况： 整个生活史只有一个发育阶段，即滋养体（trophozoite）。此阶段对外界的抵抗力较强，一般以直接接触的方式传播，如阴道毛滴虫（Trichomonas vaginalis）； 生活史有滋养体和包囊(cyst)两个阶段，滋养体具有运动和摄食功能，为原虫的生长、发育和繁殖阶段；包囊则处于静止状态，是原虫的感染阶段。一般通过饮水或食物进行传播。如溶组织内阿米巴（Entamoeba histolytica）和蓝氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）即属于此种类型。

2．通过循环方式传播的原虫此类原虫在完成生活史和传播过程中，需要一种以上的脊椎动物宿主作为终末宿主和中间宿主，其感染阶段可在二者之间进行传播。不需要无脊椎动物宿主。如刚地弓形虫（Toxoplasma gondii），可在终末宿主（猫或猫科动物）和中间宿主（人和多种动物）之间传播。

３．通过媒介昆虫传播的原虫此类原虫只有在媒介昆虫体内才能发育至感染阶段。如不同种的疟原虫(Plasmodium)，只有在相应媒

介蚊种吸血时将其吸入体内，最终发育成感染阶段——子孢子才能感染人体。

【生理】

医学原虫的生理过程包括运动、摄食、代谢和繁殖等方面。

１．运动原虫的运动主要由运动细胞器完成。运动方式主要取决于其所具有的运动细胞器类型。 伪足运动：如溶组织内阿米巴原虫滋养体借助伪足进行运动； 鞭毛运动：如蓝氏贾第鞭毛虫以其4对鞭毛的摆动作翻滚运动。阴道毛滴虫借助鞭毛的摆动前进，以其波动膜波动作螺旋式运动； 纤毛运动：如纤毛虫，由于其体表有大量的纤毛，因此纤毛运动中最主要的因素是纤毛的协调作用； 其它运动方式：有的寄生性原虫体表并不具备可辨认的运动细胞器，但却可以特殊的运动方式找到适合的寄生部位，如疟原虫蚊期在蚊体内形成的合子，可以其螺旋式的运动，穿入到蚊的肠上皮内。还有的原虫并不具备运动细胞器，只好以扭动或滑行的方式进行运动。

2．摄食原虫摄取营养的方式有如下几种。

（1）渗透当胞体内外浓度差别很大的时，有些可溶性营养物质可穿透细胞膜，以被动扩散的形式进入细胞。但更多的有机分子可能是通过位于胞膜上的渗透酶的作用主动运转至细胞内。

（2）胞饮（pinocytosis）系指通过表膜摄入液体养料。如某些阿米巴原虫行胞饮时，先在伪足样突起物上形成管状凹陷，然后断裂成许多小泡，将养料带入细胞内。

（3）吞噬（phagocytosis）原虫对固体食物的摄入称吞噬。

有些原虫具有胞口，可通过胞口将食物摄入。不具有胞口的原虫，则通过表膜内陷将食物摄入胞内。前者如疟原虫的滋养体经胞口摄食红细胞内的血红蛋白；后者如阿米巴原虫吞噬细菌，则以表膜内陷形式完成。无论采取何种方式，但在摄入食物后均先形成食物泡。食物泡进入胞质后与溶酶体结合，然后再经各种水解酶的作用将养料消化、分解、吸收。水解酶包括：核酸酶、蛋白酶、酯酶、脂肪酶和碳水化合物分解酶等等。各种酶由粗糙内质网高尔基体产生并被包入溶酶体而参与消化过程。

3．代谢绝大多数寄生性原虫为兼性厌氧生物，尤其是在肠腔内寄生的原虫，如溶组织内阿米巴原虫，几乎在无氧的环境下才能良好生长。然而，在血液内寄生的原虫，如疟原虫和锥虫则行有氧代谢。原虫一般利用葡萄糖或其他单糖取得能量。糖的无氧酵解是原虫的主要代谢途径，有些种类还具有三羧循环的酶系。此外，原虫在生长、发育和繁殖过程中需要较多的蛋白质和氨基酸。例如疟原虫在红细胞内寄生时，将大部分血红蛋白分解成氨基酸，以合成本身的蛋白质。在分解代谢过程中，原虫利用本身具有的各种酶类，将虫体内的糖类和脂肪分解为水和二氧化碳，及其他小分子物质。同时释放供虫体本身各种活动所需的能量；在通常情况下，蛋白质的分解代谢不占优势，它不是能量主要来源。

4．生殖原虫的生殖方式包括无性生殖和有性生殖两种主要方式。

（1）无性生殖 二分裂：细胞核先分裂为二，然后胞质分裂，

最后形成两个虫体，如阿米巴原虫滋养体的繁殖； 多分裂：胞核先分裂为多个，胞质再分裂并包绕每个已分裂的细胞核。如此，一个个体便增殖为多个子代个体。例如，疟原虫在红细胞内期寄生时的裂体增殖（schizogony）即属此种方式； 出芽生殖：母体细胞先经过不均等细胞分裂产生一个或多个芽体，再分化发育成新个体，即为出芽生殖。可分为“外出芽”（exogenous budding）和“内出芽”（endogenous budding）二种方式。如疟原虫在蚊体内的成孢子细胞以外出芽法繁殖，发育成子孢子。而弓形虫的滋养体则是以“内出芽”法[“内二殖”或“内二芽殖”法（endodygony）]进行增殖的。

（2）有性生殖是原虫的一种重要生殖方式。许多原虫的有性生殖过程是个体正常生活史中的一个阶段，往往与无性生殖阶段交替进行。有性生殖分为较低级的结合生殖和较高级的配子生殖两种方式。 结合生殖（conjugation）：仅见于纤毛虫纲。两个虫体在胞口处相互连接。分裂前，大核ＤＮＡ混合并复制，而后ＤＮＡ近似均等地随机分配到两个子核中,再分裂成两个新的细胞。如结肠小袋纤毛虫。 配子生殖（gametogony）：是由原虫的营养细胞分化产生的雌雄配子(gamete)融合在一起（受精）形成合子的过程。如，疟原虫在蚊体内的发育。

有些原虫的正常生活史具有无性生殖和有性生殖两种方式交替进行的世代交替生殖方式。如疟原虫在人体内行无性生殖，而在蚊媒体内则行有性生殖。

【常见种类的分类】

在生物学分类上，原虫属于原生生物界（Kindom Protista），原生动物亚界（Subkingdom Protozoa）下属的三个门，即肉足鞭毛门（Phylum Sarcomastigophora），顶复门(Phylum Apicomplexa)和纤毛门（Phylum Ciliophora）。此外，根据运动细胞器的有无和类型，可将原虫分为鞭毛虫、阿米巴、纤毛虫和孢子虫四大类。常见的医学原虫及其生物学分类归属见表5-1

【致病特点】

寄生性原虫对人体的致病作用与虫种、株系、寄生部位及宿主免疫状态有密切关系。原虫对宿主的损害主要由如下因素造成的。

1. 增殖作用侵入人体的原虫经过增殖，数目增加到一定程度后，可导致两种后果： 破坏细胞：原虫体积微小,单个或数量很少的虫体不足以引起宿主局部组织、器官的损伤乃至全身的病理变化。只有在其生活史的某一发育阶段增殖到相当数量时，才能使宿主出现明显的损害和相应的临床症状。如疟原虫在红细胞内进行裂体增殖，当虫体增殖达一定数量时造成红细胞周期性破裂，并导致临床症状。有学者统计，寄生于小肠内的贾第虫，当每平方厘米粘膜面积增殖的虫体数目达100万个虫时，即可对粘膜起到遮盖作用，从而明显影响小肠的吸收功能并导致腹泻； 播散作用：当虫体增殖至相当数量时，即具备了向临近或远方组织、器官播散的潜能，从而侵犯更多的组织和器官。如寄生于结肠的溶组织内阿米巴滋养体，可从结肠壁的溃疡病灶侵入血管，随血流到达肝、肺等器官而引起病变。再如被巨噬细

胞吞噬的利什曼原虫和弓形虫，因有抗溶酶体作用，使得它们不仅能在细胞内生存，而且能被带到全身各个组织器官，引起全身感染。

2. 机会性致病有些原虫在感染免疫功能正常的个体，宿主并不表现临床症状，暂时处于隐性感染状态。但当机体抵抗力下降或免疫功能不全时，例如艾滋病患者、长期接受免疫抑制剂治疗或晚期肿瘤病人，这些原虫的繁殖能力和致病力增强起来，患者出现明显的临床症状，甚至危及生命。此类原虫即被称为机会性致病原虫（opportunistic protozoa）。常见的机会性致病原虫有卡氏肺孢子虫、弓形虫和隐孢子虫。另有学者认为贾第虫也属此类原虫。如卡氏肺孢子虫是艾滋病人最常见的合并感染的原虫，是导致晚期艾滋病人死亡的直接原因。此外，艾滋病人在感染隐孢子虫后，常可发生难以治愈的严重腹泻而导致死亡，合并弓形虫感染也可发展成致命的弓形虫脑炎。

表5-1 常见医学原虫及其分类

（卢思奇)