Microsporidia

Microsporidia zijn een groep protozoaire micro-organismen die behoren tot de klasse van de cnidosporidia. Dit zijn intracellulaire parasieten die niet buiten het gastheerorganisme kunnen bestaan. Er zijn bijna 1300 soorten, vertegenwoordigd door bijna 200 geslachten. Dit is slechts een fractie van de werkelijke diversiteit aan mycorsporidia die al in de wetenschappelijke wereld is beschreven: veel mogelijk geïnfecteerde gastheren zijn nog niet onderzocht op de aanwezigheid van deze parasieten in het lichaam. De gastheer kan vrijwel elk dier zijn – van protozoa tot mensen. Het grootste aantal en de grootste diversiteit aan microsporidia worden vertegenwoordigd door schaaldieren en insecten.

Mensen kunnen besmet raken met microspodiaceae van zes geslachten: Encephalitozoön, Pleistophora, Nosema, Vittaforma, Enterocytozoon en Microsporidium. Hoewel sommige parasieten uit deze groep waarschijnlijk asymptomatische of voorbijgaande darminfecties veroorzaken, is het infectiemechanisme met microsporidiose nog niet voldoende onderzocht.

Microsporidia hebben verschillende unieke eigenschappen die hun uitzonderlijke aanpassingsvermogen aan intracellulair parasitisme aantonen. Hun sporen bevatten een unieke set organellen: het extrusie-apparaat. Met behulp hiervan wordt een gezonde cel geïnfecteerd door het membraan te doorboren en sporen direct in het cytoplasma vrij te laten. Geen enkele andere protozoasoort heeft een vergelijkbaar mechanisme voor de verspreiding van hun sporen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Structuur van microsporidia

Het microsporidia-genoom is het kleinste van alle cellen met een celkern. Er zijn vrijwel geen intronen in de cellen en de mitose verloopt in de vorm van gesloten intranucleaire pleuromitose. De ribosomen van microsporidia zijn qua structuur vergelijkbaar met de ribosomen van cellen met een kernloze structuur. De cel heeft geen kinetosomen, lysosomen of deeltjes reservevoedingsstoffen. Voorheen werd gedacht dat microsporidia geen mitochondriën hadden, maar nog niet zo lang geleden werden er kleine mitosomen in gevonden, wat diende als bewijs voor hun mitochondriale aard.

Sporen hebben meestal een drielaags membraan: een glycoproteïne-exospore, een chitineuze endospore en een cytoplasmatisch membraan. Het extrusie-apparaat bestaat uit een achterste vacuole, een ankerschijf, een polaroplast en een polaire buis. De achterste vacuole heeft een eenkamer- of meerkamerstructuur. Soms bevat de vacuole een posterosoom. Op het moment dat het embryo in een gezonde cel terechtkomt, neemt de vacuole onmiddellijk toe, waardoor de spore in de polaire buis wordt verdrongen.
De polaroplast bestaat meestal uit membranen die compact in een soort "pakket" zijn geplaatst.

Soms bevat de polaroplast blaasjes en buisvormige structuren. De polaroplast is betrokken bij het genereren van de benodigde druk om de polaire buis naar buiten te brengen, voorziet de polaire buis van een membraan en zorgt ervoor dat het sporoplasma zich een weg naar binnen baant. De polaire buis is een langwerpige formatie met twee membranen, spiraalvormig aangelegd en uitlopend vanaf de ankerschijf. Hun uiterlijk en ontwikkeling kunnen sterk variëren in microsporidia.

Levenscyclus van microsporidia

Het sporoplasma is een enkele kern omgeven door een kleine hoeveelheid cytoplasma met ribosomen. De kern bevindt zich in de spore. Zodra de spore de interne omgeving van de gastheercel binnendringt, vormt het sporoplasma zijn eigen beschermende cytoplasmatische membraan, waarover nog weinig bekend is.

Vervolgens groeit het sporoplasma snel. Op dit punt heeft de cel een minimum aan organellen: posterosoom, ribosomen, glad en ruw endoplasmatisch reticulum.

Met het begin van de sporogoniefase – sporont – krijgt de cel een nieuw membraan. In deze fase delen de celkernen zich actief en vormen plasmodia.

Microsporidia kunnen nog een extra omhulsel vormen, een sporofoorblaasje. Het uiterlijk en de grootte hiervan kunnen per soort aanzienlijk verschillen.

Sporoblast is een tussenstadium in de ontwikkeling van sporogonaal plasmodium tot spore. Tijdens deze periode ontwikkelen alle membranen zich actief en worden organellen gevormd. Vervolgens wordt de aangetaste cel vernietigd en vallen de resulterende sporen naburige gezonde cellen aan of worden ze uitgescheiden op zoek naar een nieuwe gastheer.

Microsporidia worden gekenmerkt door een verscheidenheid aan levenscycli. Deze cyclus omvat slechts één gastheer (monoxenisch) met de vorming van één type sporen; dit is typisch voor 80% van de bekende soorten. De levenscyclus kan echter ook sterk variëren tussen verschillende soorten: kenmerken van sporogonie, aantal en type delingen in alle stadia. Voor de resterende 20% kan de levenscyclus zich afspelen in twee of meer gastheren, met de vorming van verschillende soorten sporen in structuur en toegewezen functies.

Klinisch beeld en symptomen van microsporidiose

Microsporidia komen veel voor. De ziekten die door microsporidia worden veroorzaakt, evenals de infectieroutes, zijn nog niet voldoende onderzocht. Microsporidia, die in menselijke cellen kunnen leven, treffen ook dieren, zowel wilde als gedomesticeerde dieren, maar het is nog niet duidelijk of mensen via dieren besmet raken. Mensen met een onderdrukte immuniteit kunnen drager zijn. Microsporidia-sporen zijn aanwezig in waterlichamen, maar geen enkel geval van snelle verspreiding van de ziekte heeft aangetoond dat verontreinigd water de oorzaak is. Microsporidia worden vanuit het lichaam van de gastheer uitgescheiden in de externe omgeving via ontlasting, urine en sputum. Er wordt aangenomen dat mensen via elkaar besmet kunnen raken, maar er zijn geen exacte gegevens. Hoogstwaarschijnlijk wordt intestinale microsporidiose opgelopen wanneer de parasiet via de mondholte binnendringt. We hebben het hier voornamelijk over een infectie veroorzaakt door Enterocytozoon bieneusi, die het maag-darmkanaal aantast.

Microsporidiose van de luchtwegen wordt veroorzaakt door parasieten die vrijwel nooit in de ontlasting voorkomen. De meest waarschijnlijke infectiebron is stof in de lucht. De ogen worden aangetast doordat de parasiet rechtstreeks in het bindvlies terechtkomt. Onderzoek wijst uit dat microsporidia macrofagen en fibroblasten van hun eigen slijmvlies kunnen aanvallen.

Intestinale microsporidiose komt vaak voor, maar de ziekte kent veel varianten: microsporidiose van de galwegen, ogen, sinussen, luchtwegen en spiervezels, en gedissemineerde microsporidiose, die de nieren, lever, hart en het zenuwstelsel aantast.

Microsporidia veroorzaken, wanneer geïnfecteerd, vaak acute of chronische diarree. Mensen die een orgaantransplantatie hebben ondergaan en daardoor immuundeficiëntie hebben, lopen een groter risico om geïnfecteerd te raken met microsporidia. Sommige gevallen van epilepsie worden in verband gebracht met een aanval van het lichaam door microsporidia. Er zijn gevallen van keratitis en hoornvlieszweren beschreven die ontstonden als gevolg van schade door Nosema ocularam, Vittaforma corneae en andere microsporidia die nog niet geclassificeerd zijn. Microsporidia zijn aangetroffen bij ontstekingen van spiervezels. Nosema connori is de oorzaak van gedissemineerde microsporidiosis. Een kwart tot de helft van de gevallen van langdurige diarree met onbekende oorzaak bij patiënten met immuundeficiëntie wordt in verband gebracht met microsporidia.

Meestal vallen parasieten jonge mensen aan met lymfocyten van minder dan 100 µl. Microsoridiose komt ook voor bij kinderen met ernstige immuundeficiëntie. Kinderen bij wie de organen door microsporidiose zijn aangetast, kunnen een ontwikkelingsachterstand hebben, periodiek klagen over buikpijn en constante diarree.

Enterocytozoon bieneusi valt darmcellen aan, veroorzaakt ontsteking en beschadigt de villi, maar dringt bijna nooit door in de eigen slijmlaag. De infectie beperkt zich tot het maag-darmkanaal. Encephalitozoon intestinalis daarentegen ontwikkelt zich vaak buiten het maag-darmkanaal. Door de galwegen binnen te dringen, veroorzaakt het ontsteking en niet-calculeuze ontsteking van de galblaas. Bij hiv-geïnfecteerden kunnen parasieten de ogen, sinussen en longen aantasten en zich zelfs ontwikkelen tot een verspreide vorm. Keratoconjunctivitis wordt gekenmerkt door roodheid van het bindvlies, ongemak door blootstelling aan licht, zichtproblemen en een gevoel dat er een vreemd voorwerp in het oog zit. Daarnaast kunnen microsporidia sinusitis veroorzaken door het vrijkomen van slijm en pus uit de neus. Er zijn gevallen bekend waarin de parasiet in de onderste luchtwegen terechtkomt; bij afwezigheid van tekenen van de ziekte kan dan longontsteking of bronchitis ontstaan. In sommige gevallen, bij immunodeficiëntie, kan zich gedissemineerde microsporidiose ontwikkelen. Welke inwendige organen worden aangetast, hangt af van het type parasiet. Encephalitozoon hellem tast de ogen, urinewegen, sinussen en ademhalingsorganen aan. Encephalitozoon intestinalis ontwikkelt zich in het maag-darmkanaal en de galwegen; er zijn gevallen bekend waarbij het de nieren, ogen, sinussen, longen of bronchiën aantast. Encephalitozoon cuniculi is bijzonder gevaarlijk: het kan zich verspreiden en bijna elk orgaan aantasten.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Ziekten veroorzaakt door microsporidia

Verschillende vormen van infecties die veroorzaakt worden door microsporidia, worden gekenmerkt door specifieke kenmerken.

1. Enterocytozoonose (microsporidia van de soort Enterocytozoon bieneusi). De ziekteverwekker tast de cellen van de dunne darm aan. Macroscopisch onderzoek van veranderingen in het darmslijmvlies kan geen uitsluitsel geven. Maar onder een microscoop is een verstoring van de vorm van de enterocyten, beschadiging van de microvilli, proliferatie van crypten en een toename van het aantal lymfocyten zichtbaar.

Pathologische cellen verliezen geleidelijk hun villi en sterven af, waarna sporen vrijkomen om nieuwe, gezonde cellen te bevolken. De infectie veroorzaakt problemen met de voedselvertering, koolhydraten en vetten worden slechter opgenomen. Diarree verergert, houdt weken aan en kan uitdroging veroorzaken. Gebrek aan eetlust leidt tot gewichtsverlies.

Enterocytozoonose treedt meestal op tegen de achtergrond van aids en ontwikkelt zich in een verspreide vorm, waarbij de luchtwegen worden aangetast en koorts ontstaat.
Besmetting kan plaatsvinden via de fecaal-orale route. Preventie van de ziekte verschilt niet van preventie van darminfecties.

2. Encephalitozoönosen (microsporidia van de soorten Encephalitozoon cuniculi en Encephalitozoon hellem). E. cunculi tast macrofagen, bloed- en lymfevaten van de cellen van de hersenen, lever, nieren en andere organen aan. Wanneer de cellen als gevolg van de infectie afsterven, komen er sporen vrij in het bloed en de lymfe. Encephalitozoönosen beginnen acuut, met koorts en disfunctie van de aangetaste inwendige organen. Als de infectie de hersenen heeft aangetast, merken patiënten ernstige hoofdpijn, irritatie van de hersenvliezen of zelfs een meningeaal syndroom. Als de lever is aangetast, zijn er tekenen van hepatitis, als de nieren zijn aangetast, tekenen van nefritis.

Het grootste risico om ziek te worden loopt iemand met aids. De bron van encefalitozoönosen zijn dieren. Om infectie te voorkomen, is het noodzakelijk om tijdig te deratiseren en de regels voor persoonlijke hygiëne in acht te nemen.

Encephalitozoön hellem is bij mensen met immuundeficiëntie de boosdoener van keratoconjunctivitis, nierontsteking en de ontwikkeling van nierfalen. Deze parasiet ontwikkelt zich ook in de luchtwegen, wat gepaard gaat met koorts, hoesten, ademhalingsproblemen en tekenen van interstitiële pneumonie. Vaak worden meerdere inwendige orgaansystemen tegelijkertijd aangetast. De infectie komt van een zieke persoon binnen via de luchtwegen, de mondholte of het bindvlies.

3. Invasie (microsporidia van de soort Trachipleistophora hominis). Tast spiervezels aan, wat gepaard gaat met spierzwakte, koorts en keratoconjunctivitis. Mensen en apen kunnen ziek worden van de invasie, nadat ze door contact besmet zijn geraakt.
4. Septatose (microsporidia van de soort Septata intestinalis). Microsporidia vallen eerst de cellen van het darmslijmvlies en macrofagen aan. Zweren en necrose ontwikkelen zich in de infectiehaarden. Vervolgens kan de ziekteverwekker zich in andere organen ontwikkelen. Het belangrijkste teken van infectie is chronische diarree. Dit kan een ontsteking van de galblaas en galwegen veroorzaken. Je kunt besmet raken via voedsel of water.
5. Nosema (microsporidia van de soort Nosema connori). Dit is een verspreide infectie. De belangrijkste symptomen zijn misselijkheid, braken, ernstige diarree en ademhalingsfalen. Studies tonen aan dat Nosema connori aanwezig is in de spierweefsels van het hart, het middenrif, de maag en de dunne darm, evenals in de wanden van bloedvaten in veel organen, zoals de nieren, de lever en de longen. Besmetting vindt plaats via voedsel.
6. Nosema (microsporidia van de soort Nosema ocularum) is een zeldzame ziekte. De parasiet leeft in het hoornvlies en veroorzaakt een gecombineerde ontsteking van het hoornvlies en het vaatmembraan van de oogbol, en zelfs een hoornvlieszweer.
7. De besmetting (microsporidia van de soort Vittaforma corneum) tast ook de ogen aan.
8. De invasie (microsporidia van de soort Bruchiola vesicularum) tast de spieren aan en ontwikkelt zich bij mensen met immuundeficiëntie.

[ 10 ], [ 11 ]

Hoe kan microsporidiose worden vastgesteld?

Microsporidia worden gekleurd met bepaalde reagentia en geven een positieve PAS-reactie, maar worden vaak niet herkend: hun extreem kleine formaat (1-2 µm) en de afwezigheid van tekenen van een ontstekingsproces in aangrenzende weefsels maken dit lastig. Microsporidiose kan het beste worden gediagnosticeerd met een elektronenmicroscoop. Gemodificeerde driekleurenkleuring en PCR bieden hoogwaardige diagnostiek.

Er kan sprake zijn van microsporidiose als de patiënt klaagt over chronische diarree, conjunctivitis, problemen met de luchtwegen, de nieren en de lever, als de oorzaak van deze klachten niet eerder is vastgesteld en er bij testen geen aanwezigheid van virussen, bacteriën of andere protozoa is aangetoond.

Om de diagnose te verifiëren, wordt een uitstrijkje van de ontlasting afgenomen voor onderzoek. Als er reden is om gedissemineerde microsporidiose te vermoeden, worden hoornvliesuitstrijkjes, urinesediment en biopten van het blaas- en twaalfvingerige darmslijmvlies afgenomen voor onderzoek. De uitstrijkjes worden gekleurd en vervolgens zijn de sporen van de ziekteverwekker zichtbaar. Deze krijgen onder invloed van het reagens een roodachtige kleur, terwijl de meeste bacteriën groen worden – de achtergrondkleur.

Met een elektronenmicroscoop kan de aanwezigheid van de parasiet in het weefsel worden vastgesteld: in de cellen worden sporen aangetroffen met een karakteristieke polaire buis.

Behandeling

Er is geen bewezen behandeling voor microsporidiose. Albendazol neutraliseert E. intestinalis. Fumagilline is ook effectief gebleken. Atovaquon en nitazoxanide verminderen de ernst van de symptomen, maar hun effectiviteit in de strijd tegen de ziekte is niet onderzocht. Bij hiv-geïnfecteerden worden de manifestaties van microsporidiose verminderd door antiretrovirale therapie.

Is microsporidiose gevaarlijk? Microsporidia worden vaak in lichaamsweefsels aangetroffen zonder enige symptomen of problemen te veroorzaken. Meestal wordt de infectie pas gevaarlijk naarmate de immuundeficiëntie toeneemt bij hiv-geïnfecteerden of orgaantransplantatiepatiënten. Maar iemand met een normale immuniteit hoeft zich in de meeste gevallen geen zorgen te maken.