旋毛形线虫
一、引言
旋毛形线虫[Trichinella spiralis(Owen,1835)Railliet,1895]简称旋毛虫,分类上隶属于毛形科(Trichinellidae),毛形线虫属(Trichinella)。旋毛虫寄生后可引起严重的人兽共患寄生虫病——旋毛虫病(trichinellosis),该病主要因生食或半生食含有旋毛虫幼虫囊包的肉类引起,也属于食源性寄生虫病。
旋毛形线虫是第1个被发现的旋毛虫,主要分布在东亚(中国、韩国、老挝、缅甸、越南、泰国),同时也广泛分布在整个欧洲大陆、埃及、北美、南美、夏威夷和新西兰等地区。
二、历史沿革
旋毛虫首次在1828年由英国学者Peacock在伦敦对一名意大利血统女性进行尸检时发现。1835年,Owen描述了它的形态,并将其命名为旋毛虫(Trichina spiralis)。1846年, Leidy在美国费城的猪肉中发现它的幼虫。1857年,Leuckart在德国将含幼虫的肌肉饲喂小鼠后发现它可发育为成虫。1859年,Virchow在肠道中发现早期成熟的幼虫并在肠系膜淋巴结及肌纤维内发现幼虫。同一年Zenker分别在人肠道和肌肉中发现成虫和未成囊的幼虫,并认为幼虫可经淋巴管到肌肉组织。直到1860年,Zenker在德国证明它对人类具有致病性。由于1830年Trichina已被用于蝇的一个属名,因此在1895年Railliet提出将其属名改为Trichinella,从而Trichinella spiralis被普遍接受并一直沿用至今。
在我国Manson于1881年首先在厦门猪肉中发现此虫,1934年Yugawa在东北发现感染此虫的犬;1937年秦耀庭发现猫也可感染此虫;1939年唐仲璋在福建鼠体内发现此虫;新中国成立后武汉医学院、金大雄等、崔祖让等在猫、熊等动物体内发现此虫,至1964年2月在西藏灵芝地区首次发现与确诊人体感染旋毛虫。
自从旋毛虫被发现后,世界各地通过对收集到的旋毛虫进行生物学、遗传学、生物化学和分子生物学等研究,已将毛形线虫属分为8个种和4个分类地位尚未确定的基因型,即旋毛形线虫(T.spiralis,T1)、乡土旋毛虫(T.nativa,T2)、布氏旋毛虫(T.britovi,T3)、伪旋毛虫(T.pseudospiralis,T4)、穆氏旋毛虫(T.murrelli,T5)、T6基因型(Trichinella T6)、纳氏旋毛虫(T.nelsoni,T7)、T8基因型(Trichinella T8)、T9基因型(Trichinella T9)、巴布亚旋毛虫(T.papuae,T10)、津巴布韦旋毛虫(Trichinella zimbabwensis,T11)、T12基因型(Trichinella T12)。
三、形态
1.成虫 成虫虫体微小,细线状,乳白色,表皮光滑,呈假分节。头端较尾端稍细。雌雄异体,雌虫较雄虫大。雄虫大小为(1.0~1.8)mm×(0.03~0.05)mm,雌虫为(2.5~3.5)mm×0.05mm。成虫具有完整的消化道,包括口、咽管、中肠、后肠和肛门。口为圆形。咽管长为虫体的1/3~1/2。在咽管后段的背侧为杆状体(stichosome),分泌物经小管排入咽管腔,具有消化功能和抗原性。肛门位于尾端。成虫的生殖器官均为单管型。雄虫睾丸管状、管壁厚,生殖细胞附着于管壁上,其内充满精子。接连睾丸的是输精管,之后是较膨大的储精囊,其远端直径变小,具肌细胞的部分为射精管。射精管和后肠开口于泄殖腔,交配时泄殖腔可向外翻出。虫体尾端有两个扁平的叶状交配附器(亦称钟状乳突),精子由交配叶间排出。无交合刺。雌虫尾部直而钝圆。卵巢呈管状,位于虫体的后部,卵原细胞附着于管壁并沿其一侧发育,卵细胞发育至适当大时落入管腔。输卵管短而窄。受精囊位于输卵管和子宫之间。子宫较卵巢长,其内可见到各期发育的胚胎。成熟的虫卵为椭圆形,表面光滑,内含明显的胞质核糖体和一个清晰的核和发育完好的核仁;发育中的早期胚胎由一些小细胞组成,外被鞘膜,当胚胎发育成熟时脱去鞘膜并将其遗留在子宫内。阴道分为薄壁的较长部分和厚壁的较短部分。阴门开口于虫体前段1/5处。新生幼虫从阴门排出。
2.新生幼虫 新生幼虫即刚产出的幼虫,位于宿主肠腔。大小为124μm×6μm,圆柱状或棒状,两端钝圆。顶端微有凹陷(系正在发育的口孔),其后为分化较差的咽管球,咽管以后布满细胞核。在虫体顶端后26μm处有一神经环。
3.成熟幼虫 成熟幼虫为感染期幼虫,对新宿主具有感染性,大小为1.0mm×0.03mm。幼虫因假体腔内含有血红蛋白而呈淡橙红色。虫体表面光滑,两端钝圆,具有假分节,但无异常突起或附器及皮下腺细胞。消化道完全,咽管结构和成虫的相似。生殖系统可区分雌雄幼虫,由未分化的生殖原基组成。成熟幼虫卷曲于骨骼肌内的梭形囊包中(图19-8)。囊包长轴与骨骼肌纤维平行排列,大小为(0.25~0.5)mm×(0.21~0.42)mm。通常一个囊包内含有1~2条幼虫,多时可达6~7条(图19-9)。
图19-8 旋毛虫囊包模式图
图19-9 旋毛虫囊包形态
四、生活史
旋毛虫的成虫和幼虫寄生于同一宿主体内。成虫主要寄生于十二指肠和空肠上段,而幼虫则寄生于宿主的横纹肌细胞内,虽然成虫和幼虫均不需在外界发育,但完成生活史必须转换宿主。人、猪、野猪、犬、猫、鼠、熊及多种野生动物均可作为本虫的宿主,其中猪是旋毛虫最常见的宿主,人是偶然宿主。
人或动物在食入含有活的旋毛虫幼虫囊包的动物肉类后,幼虫从囊包内逸出,侵入十二指肠及空肠上部黏膜。幼虫在48h内发育为成虫。雌、雄虫交配后,受孕雌虫迁移至肠壁深部或肠系膜淋巴结处。受精卵在雌虫子宫内发育至幼虫。感染后3~4天,子宫内幼虫孵化,第5天开始产出幼虫,每条雌虫可产幼虫1 500~2 000条。雌虫寿命为1~4个月,死亡后随宿主粪便排出(图19-10)。
少数新生幼虫可落入肠腔排出,绝大多数在黏膜内侵入局部的小静脉和淋巴管,随血液循环至全身各处,但只有最终到达骨骼肌的幼虫才能继续发育。幼虫侵入肌肉后,穿破微血管进入肌细胞内发育。20天后幼虫体积增大约200倍。
因幼虫的机械性及化学性刺激,肌纤维受损可出现炎症细胞浸润,纤维组织增生。幼虫被一层源于宿主的胶原所覆盖,胶原囊周围由毛细血管网包裹,至此形成了旋毛虫幼虫囊包。感染后第14天的部分幼虫对新宿主已具有感染性,但仍以成囊幼虫的感染力最强。囊包约经半年开始出现钙化,幼虫逐渐丧失感染能力并随之死亡,最后整个囊包发生钙化。尽管只有骨骼肌才是幼虫寄生的适宜组织,但在脑、心肌、肺、肝及肾脏等器官中也可发现不成囊的旋毛虫幼虫。
图19-10 旋毛虫生活史
五、细胞和分子致病
旋毛虫的幼虫与成虫均可对人体致病,但主要致病阶段为幼虫。致病作用与多种因素有关,如摄入囊包的数量、幼虫的活力及其发育阶段、幼虫侵犯的部位及宿主的种类及功能状态等。
当宿主吞食含幼虫囊包的肉类后,幼虫囊包在宿主肠道内脱囊、雌性成虫侵入宿主肠黏膜,该过程持续约1周。在此过程中,雌性成虫以宿主肠绒毛为食,虫体产生的排泄/分泌(excretion/secretion,ES)抗原及产出的大量幼虫刺激导致十二指肠和空肠广泛炎症。成虫和幼虫分泌多种蛋白酶,如透明质酸酶、丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、核酸内切酶等,可水解宿主结构蛋白或血液蛋白等,破坏宿主的天然屏障。
旋毛虫引起的空肠炎症可抑制NOⅡ型合成酶(NOS-2)基因转录、表达及酶活性,而NO具有抗炎效果。初次感染旋毛虫后肠道中成虫的持续时间与宿主种类密切相关,在人体成虫可持续6周或更长时间,在小鼠和大鼠为10~20天。肠道期以成虫的逐渐或突然消失而终止。旋毛虫感染诱导的肠道平滑肌收缩能力的增强可能与腹痛、腹泻等旋毛虫病的一些胃肠道症状有关。
当新生的幼虫随宿主血液、淋巴循环到达各器官及侵入骨骼肌后发育为幼虫囊包的过程(2~3周)。雌虫产出的新生幼虫从肠黏膜进入血液循环,穿破毛细血管,分泌的毒性代谢产物可引起全身中毒症状及过敏反应,从而导致周身性血管炎和肌炎。幼虫侵入肌肉时,严重破坏肌纤维,引起肌纤维肿胀、横纹消失、排列紊乱、呈网状结构,间质有不同程度的轻度水肿和炎性细胞浸润,包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞。在感染后22天及29天在浸润的炎性细胞中发现有CD4+和CD8+细胞,在感染后60天,CD8+细胞则明显减少。幼虫侵入其他脏器时导致毛细血管和小动脉损伤,亦可引起间质水肿和急性炎症,如脑炎、肺炎、心肌炎等。心肌炎并发心力衰竭是本病患者死亡的主要原因。在重度感染者中,幼虫可侵入神经中枢系统引起颅内压增高和非化脓性脑膜脑炎,大脑皮质下可见肉芽肿样结节,偶可在脑脊液中查到幼虫。幼虫移行损害肺毛细血管时可导致广泛性肺出血或灶性出血、支气管肺炎、肺水肿、胸膜炎甚至胸腔积液。旋毛虫实验感染动物结果显示膈肌是感染幼虫最为严重的肌肉,尸检发现每克膈肌含幼虫2 095条。在肝、脾、肾等脏器有时见肝脾肿大。
受损肌细胞逐渐修复,该过程持续4~16周。当肠道内的成虫停止产幼虫且肌肉内的幼虫发育为幼虫囊包后开始进入成囊期。虫体随虫龄的增长逐渐卷曲,被寄生的肌细胞逐渐膨大呈梭形。囊包外表的外周炎性细胞浸润逐渐减退,肌膜周围相连的纤维结缔组织增生形成纤维层。
六、临床学
旋毛虫病的潜伏期一般为5~15天,平均10天左右,但也有短至数小时,长达46天的病例。一般是潜伏期越短,病情越重。本病轻者可无明显临床症状,重者可在发病后3~7周内死亡,症状不典型者可导致误诊。临床表现可分为3期。
1.侵入期(invasion stage) 侵入期为虫体侵犯肠黏膜而引起肠道出现炎症反应期。在发病第1周内患者可出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻或便秘等症状。腹泻和腹痛是本期最常见的症状,严重患者腹泻每天可达10~15次,腹泻便中常含有黏液但无脓血。本期症状一般较轻微,除严重感染者外,因此常被患者忽视。在此期患者还可同时伴有全身症状,如乏力、畏寒及低热等,仅有极个别患者因广泛性肠炎和严重腹泻导致死亡。
2.幼虫移行期(larval migration stage) 幼虫移行期又称为肠外期(parenteral phase)或肌肉期(muscular phase)。该期的典型表现为持续性高热、面部或(和)眼睑水肿、全身性肌肉酸痛及过敏性皮疹等。一般在发病后第2周患者出现体温38~40℃、持续2~4周的高热,重者高达6周,之后热度逐渐下降。发热同时多数患者面部、眼睑及眼眶周围出现水肿,重者可伴有下肢甚至全身水肿。结膜和甲下出血是旋毛虫性血管炎所致。本病最为突出的症状是全身性肌痛,肌肉肿胀,有硬结感,触痛与压痛明显,常影响躯干肌、颈肌及上下肢肌肉,患者常呈强迫屈曲状几乎呈瘫痪状态。部分患者可伴有说话咀嚼和吞咽困难,动眼和呼吸时均感疼痛,极度乏力。肌痛常在运动时出现,多数严重患者在休息时亦有肌痛。多个器官水肿,可出现颅内压增高和心力衰竭,甚至有肝肾功能损害、心肌炎及视网膜出血的表现。少数患者则以呼吸道症状为主。
3.成囊期(encapsulation stage) 成囊期又称恢复期,常在感染后第6~8周开始。此期患者急性炎症消退,全身症状和体征逐渐减轻,检查结果逐渐转为正常,但肌痛可维持数月之久。在少量感染的情况下,若不进行病原治疗,多数患者可无症状。重症者可呈恶病质、虚脱,或因并发肺炎、心肌炎或脑炎而死亡。(https://www.daowen.com)
有食生肉习惯的西藏自治区、云南等地以及严重感染者常见上述旋毛虫病病程的典型临床表现,但在我国北方地区多数患者的症状一般较轻或不典型。此外,旋毛虫还可引起子宫内膜炎及并发回盲部肠梗阻等。孕妇患旋毛虫病后可引起流产或早产。
七、诊断
在临床望诊中轻者症状不明显,重者常呈现面容痛苦状或全身衰竭状。门诊患者全身肌肉表现出明显酸痛、压痛,在腓肠肌压痛表现最为明显。颜面、肢干或躯体呈见凹陷性水肿。叩诊中可发现浊音。听诊中部分患者心音异常。一些患者心脑电图检查异常,X线片检查可见肺部纹理增粗,肺实质性浸润或阴影扩大。
目前,旋毛虫除临床诊断以外的检测方法,还包括实验室常规检查、动物肉类检查、病原学检查、血清学检查及分子生物学检查等。每类检查又包括多种不同的方法。
1.实验室常规检查 在感染旋毛虫后第2~5周患者白细胞水平增长迅速,急性期患者白细胞计数总数多在(15~30)×109/L之间。绝大多数患者的嗜酸性粒细胞明显升高,嗜酸性粒细胞增多出现较早,常在全身临床症状和体征出现之前出现,其水平与肌痛的严重程度有关,在有神经系统并发症的患者中明显升高。此外,本病患者血清中肌组织特异的酶活性明显增高,如磷酸果糖醛缩酶、乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激酶等。
2.病原学检查 最可靠的诊断方法是从患者肌肉活检旋毛虫幼虫。一般在发病后10天从患者腓肠肌、肱二头肌或三角肌摘取0.2~0.5g肌肉组织,剪成小米粒大小,置于载玻片上,加1滴50%甘油溶液,用解剖针将肌肉撕碎,另覆盖1张载玻片,用手指轻压后低倍镜检查,发现旋毛虫幼虫即可确诊。若观察到典型的幼虫囊包,不再需要作肌肉组织切片检查。为提高检出率,可采用人工消化法,先将肌肉消化,然后直接取沉渣检查,或用贝氏法分离幼虫,活虫不被消化,能活动,死虫则被消化。
在早期和轻度感染者中由于不易检获幼虫,在晚期患者中因受摘取肌肉组织的数量及范围所限,肌肉活检的阳性率仅为50%左右。由于旋毛虫幼虫的胶原囊、肌细胞的嗜碱性转变和炎性细胞的浸润,即便在病理切片上未发现旋毛虫的幼虫,肌细胞的嗜碱性转变也可作为诊断旋毛虫病的一条重要标准。如患者保留有使用的同批动物肉类或吃剩的生肉,取小块压片镜检或用消化法检查,发现旋毛虫幼虫可作为有力的诊断佐证。
3.血清学检查
(1)检测抗体:一般认为IgE是人体感染旋毛虫后首先出现的抗体,在旋毛虫病的急性期IgE明显升高,然而由于血清中IgE的半衰期相对较短,因此,临床上很少将其用于旋毛虫病的诊断。用新生幼虫抗原检测特异性IgA可对旋毛虫感染进行早期诊断。由于在血清中IgG含量高,持续时间长,易检测,且结合物价格便宜,来源广,即使是轻度或无症状的感染者其特异性IgG也可在感染后持续存在,故一般首选检测特异性IgG对可疑旋毛虫病患者进行血清学检查,其中IgG1是针对肌幼虫表皮抗原和ES抗原表位的,主要见于旋毛虫病的早期;IgG2和IgG3与旋毛虫病的严重程度相关,而当旋毛虫该病处于恢复期时则IgG4水平增加。有些患者发病后第1周血清学检测可能为阴性,数日后应做第2次检测。
用于检测抗旋毛虫抗体的血清学方法主要有IFA、ELISA、免疫印迹试验(Western blot)、DIGFA、IEST、胶体金免疫层析试验(GICA)、乳胶凝集试验(LAT)、IHA等。在现有的血清学方法中,以ELISA的敏感性最高,且具有简便经济,特异性、敏感性和稳定性好以及检测结果可靠等优点,已成为人体旋毛虫病最常用的检测方法。
(2)检测循环抗原:由于检出循环抗原(circulating antigen,CAg)即可证明患者体内有活虫存在,故可区别既往感染和现在感染,尤其适用于疗效考核和早期诊断。常用的方法有双抗体夹心法ELISA等。由于Cag在血清中的含量通常很低,在本病患者的检出率仅为19%~63%。
4.分子生物学检查 应用PCR分别在旋毛虫实验感染小鼠、患者血液中扩增出幼虫的DNA,并发现通过PCR检测旋毛虫DNA的敏感性与检测时间和感染程度有关。PCR阳性率与感染剂量呈正比。由于血液循环中旋毛虫幼虫存在时间短,故检测旋毛虫DNA仅对免疫功能低下者在感染早期抗体检测结果为阴性时具有一定应用价值。
八、流行
1.地理分布 旋毛虫分布广泛,目前在全世界55个国家,约有1 100万人体感染者。旋毛虫病在欧洲及北美国家曾发生过严重流行。目前,在俄罗斯及东欧国家、墨西哥、智利、阿根廷及泰国等国仍严重流行。罗马尼亚已成为目前世界上旋毛虫病患者最多的国家。近年来,在意大利和法国因生食马肉发生了多起暴发。在加拿大和美国因食野猪、海象、熊、美洲狮等野生动物肉类发生了多起暴发。在我国周边国家,如老挝、日本、越南、朝鲜和印度等均已发现本病。旋毛虫病在我国被列为三大人兽共患寄生虫病之首(旋毛虫病、囊虫病及棘球蚴病)。
1964年2月,我国在西藏首次发现与确诊人体感染旋毛虫病,至2011年在我国大陆121个市县有人群受染的病例报道,散在发病与暴发达600余次,发病38 797人,死亡336人,其中云南省发病人数最多,占国内总发病人数的90.73%,其次为湖北、河南、四川、西藏、广西、黑龙江。我国每年均有一定数量的旋毛虫病例发生,甚至有暴发及死亡病例,在一些严重的省区已成为较为严重的一种食物源性寄生虫病。
2.流行因素
(1)传染源:现已发现150多种感染旋毛虫的家畜和野生动物,这些动物之间通过互相残杀从而吞食含有旋毛虫活幼虫的动物尸体,导致旋毛虫病的互相传播。目前多数国家虽已将野生动物列入法律保护范围,但食用偷猎的未经检疫旋毛虫的野生动物肉类危害性更大。
(2)感染方式:人或动物感染旋毛虫是因生食或半生食含有活的旋毛虫囊包的动物肌肉。人群的发病以生食或半生食猪肉为主要因素,其次为野猪肉、犬肉、羊肉、熊肉、鼠肉、牛肉。而在四川阿坝藏区发生旋毛虫感染则是因为生食或半生食熊肉,四川甘孜藏区则是因为生食或半生食野猪肉。
(3)幼虫的抵抗力:动物肌肉中的幼虫囊包内的幼虫抵抗力较强,耐低温,如猪肉中囊包内的幼虫在-12℃时可存活57天,在-15℃时可存活近20天。幼虫的抵抗力与虫种及宿主种类有关,野生动物肌肉内的旋毛虫对低温的强抵抗力较强。酱油、醋、烙制、熏烤及暴晒等常不能杀死囊包内的幼虫。无论进食何种方式烹饪的动物肉类,只要肌肉中心温度低于80℃,一旦该动物肌肉中含有活的旋毛虫囊包,均可导致感染发病。
(4)易感人群与发病季节:不同性别、年龄及种族人群对旋毛虫均易感。但一般男性患者多于女性,可能与男性参加宴会机会较多有关。旋毛虫流行可见于一年四季,但人类的行为对旋毛虫病的传播有明显的影响,如在北半球人体旋毛虫病主要发生于12月至次年2月,而在南半球的智利和阿根廷主要发生在6~8月。在我国部分地区传统节日或婚丧宴会期间,因人群聚餐,若肉制品未煮熟、煮透,易发生人群旋毛虫病的暴发。
九、治疗和预防
1.治疗患者
目前国内治疗旋毛虫病的首选药物是阿苯达唑。该药不仅能杀死移行期幼虫和肌肉中幼虫,而且还有驱除肠内早期脱囊幼虫和成虫以及抑制雌虫产幼虫的作用。5~7天为1个疗程。开始治疗后多数患者于2天开始退热,3~5天恢复正常,水肿消退,肌痛减轻并逐渐消失,具有退热、镇痛及抗炎作用。本药不良反应少而轻,可有短暂的头晕、恶心、食欲缺乏及脱发等。服药后少数患者于第2天或第3天会出现皮疹或体温反而升高,为虫体异体蛋白反应所致。因阿苯达唑杀灭肠内脱囊幼虫、成虫及移行期幼虫的效果优于成囊期幼虫,因此在本病暴发流行时应强调早期诊断与及时治疗。甲苯达唑无明显毒性作用,但疗效较差。多数患者仅给予病原治疗即可。糖皮质激素有非特异性消炎、退热与抗过敏作用,对重症患者具有减轻肌痛、降低高热的效果。但因激素可延长旋毛虫感染的肠道期,糖皮质激素必须与阿苯达唑联合应用。
2.加强健康教育 预防人体旋毛虫病的关键是对人群进行卫生宣传及健康教育。改变不良的饮食习惯和烹饪方法,不生食或半生食猪肉及其他动物肉类和肉制品。
3.加强肉类检疫 对于屠宰后的动物肉类严格进行卫生检疫,通常是在24个肉片标本内当发现囊包或钙化的旋毛虫不超过5个,肉体经高温处理后可食用;超过5个以上者,做工业用或销毁。库存猪肉经低温冷冻处理至规定时间可杀死幼虫。
4.改善养猪方法 因猪肉是人旋毛虫病的主要来源,因此在发展养猪业时应尽量规范化、工业化,防止猪感染旋毛虫。对农户分散饲养的猪,应将猪圈养,管好粪便,保持猪舍清洁卫生。饲料煮沸30min以防猪的感染。
5.管理保虫宿主 禁止用生肉喂犬、猫、海狸鼠及其他肉食经济动物,对于感染旋毛虫的动物无害化处理,禁止将带虫的动物尸体作饲料。自然界鼠是旋毛虫最重要的保虫宿主。因此,应注意防鼠灭鼠,防止旋毛虫病的发生及流行。
(刘 君)