李小军,韩利方,闫文朝,王天奇
自1865年Kuhn首次在猪肉中发现住肉孢子虫包囊以来,猪住肉孢子虫病(Sarcocystosis)在世界各地均有报道[1]。在猪群中感染率为0.2%~96%,引起仔猪发热、贫血、消瘦、运动和呼吸困难,甚至死亡,母猪流产,而包囊在肌肉中寄生使大量肉品废弃,造成养猪业巨大经济损失[2-5]。有些种如猪人住肉孢子虫(Sarcocystis suihominis)对人也有明显的致病性,具有重要的兽医公共卫生意义[6-8]。在我国兽医界和生猪屠宰检疫中对猪住肉孢子虫病的危害性和公共卫生风险性认识不足,虽然《生猪屠宰检疫规范》(NY/T909-2004)规定住肉孢子虫为胴体检疫指标[9],但据了解我国目前仅有少量生猪屠宰场把住肉孢子虫作为检疫指标,并对住肉孢子虫阳性猪肉做无害化处理。本文对近年来猪住肉孢子虫病的病原种类、生活史、致病性、猪源住肉孢子虫对人的感染风险性等病原学特性方面取得的进展进行了综述与分析,以期提高兽医界对猪住肉孢子虫病危害性或潜在风险的认识,为有效防控猪和人住肉孢子虫病提供参考和启发。
猪住肉孢子虫病由顶复门、孢子虫纲、真球虫目、住肉孢子虫科、住肉孢子虫属原虫寄生于猪肌纤维内和各脏器毛细血管内皮细胞内所引起的一类人兽共患原虫病[5,10]。其病原目前报道的有3种:米氏住肉孢子虫(S.miescheriana)、猪人住肉孢子虫和猪猫住肉孢子虫(S.porcif elis),前2种在德国、美国、印度、日本、马来西亚、伊朗等世界各地均有广泛报道,其生活史、包囊结构特征、致病性以及核糖体小亚基18S r RNA基因等信息齐全(表1),其有效性得到公认[2-4,11-17];而猪猫住肉孢子虫仅在苏联和中国云南等局部地区报道,其包囊结构特征、致病性和分子鉴定等数据资料缺乏,其作为独立种的有效性尚有争议[1,14]。依据形态学标准判定,目前中国猪群中米氏住肉包子虫流行更广泛[18]。Yang等(2002)[19]和刘莹等(2010)[20]通过18S r RNA 序列分析发现,在云南和广西除了流行米氏住肉包子虫外,还存在猪人住肉孢子虫。本课题组通过鲜肉压片、组织切片镜检和18S r RNA序列分析,发现豫北地区部分猪场感染米氏住肉包子虫(数据待发表)。
住肉孢子虫的传统分类主要根据成熟包囊壁的厚度和形态特征(主要通过超微结构分析)、孢子囊的形态大小、宿主特异性、寄生部位等形态学指标鉴定[6]。光学显微镜下,米氏住肉孢子虫的包囊呈圆管状,两端略尖,与肌纤维平行,包囊大小为0.53~1.25 mm,肉眼不易辨别[1,4,21];猪人住肉孢子虫包囊呈长梭形或柳叶状,两端稍尖,包囊较长,肉眼可见[6,20]。在透射电镜下,包囊壁由2层组成,米氏住肉孢子虫包囊外壁向外表面凸出,形成许多栅栏状突起,突起内有纤丝和嗜锇酸颗粒,囊壁较厚[4,14]。猪人住肉孢子虫包囊壁在其表面向外折叠形成绒毛突起,厚度 较 薄,属 于 包 囊 壁 10 型[4,14-15]。 囊 壁 厚度和突起形态因种而异,成为虫种鉴别的重要依据。内壁向囊内延伸,将囊腔分成若干隔室,通常外层隔室住有球形的母细胞,内层隔室含有由母细胞内分裂产生的香蕉形缓殖子,其大小为10~12μm×4~9μm,一端稍尖,一端偏钝。包囊成熟之前,囊腔内多数为球形的母细胞,而成熟的包囊内层含有大量香蕉形缓殖子,仅在外层含有少量或没有球形的母细胞[4,15]。
寄生于猪的住肉孢子虫不止一种,同一宿主可能感染多种住肉孢子虫,有些种间包囊形态极为相似不易分辨[17,20];包囊大小及其壁的结构特征在包囊不同阶段也有差异[6],这说明仅凭形态学指标很难准确定种。分子标记技术具有灵敏、特异和快捷等特点,成为住肉孢子虫传统形态学分类的有益补充[6,16]。Kia等(2011)[16]报道,野猪源米氏住肉孢子虫和家猪源、狗源18S r RNA序列同源性为97%~100%,与猪人住肉孢子虫序列同源性为94.5%。利用18S r RNA基因等标记基因对不同地区猪源住肉孢子虫进行分子鉴定和分子流行病学调查,对评估住肉孢子虫病对猪和人类健康的危害性具有重要指导意义。另外,猪猫住肉孢子虫是否为有效种,分子标记技术也是一种有效的验证手段。
表1 寄生于猪的住肉孢子虫生物学特性[1,4,14,20]Tab.1 Biological characteristics of Sarcocystis in pigs
和其他宿主源住肉孢子虫一样,3种猪源住肉孢子虫也需要在两个不同的宿主才能完成其生活史,裂殖生殖阶段通常在中间宿主—猪体内,配子生殖和孢子生殖阶段在终末宿主体内完成[1,5]。Ro mmel和Heydor n(1972)阐明了米氏住肉孢子虫的生活史,犬是其终末宿主;Golubkovan和Kisliakova(1974)发现,猫是猪猫住肉孢子虫的终末宿主;Dubey等(1979)发现猪人住肉孢子虫的终末宿主不是犬、猫,而是人和灵长类动物[1,4,10]。
以米氏住肉孢子虫为代表来说明其生活史。犬、狐狸等犬科动物吞食了猪肌肉组织中的包囊后,脱囊后的缓殖子进入小肠粘膜固有层细胞,进行配子生殖,形成的卵囊在肠壁内已完成孢子化,孢子化卵囊内有两个孢子囊,每个孢子囊内有4个子孢子和一个残体,卵囊壁薄而脆弱,常在肠内自行破裂,因此在粪便中常见到无色透明的孢子囊,大小为13.6~16.4μm×8.3~10.6μm。不同种住肉孢子虫的孢子囊形态大小差别不大。具有感染性的孢子囊被猪吞食后,子孢子入侵肠黏膜经血液循环到达肝脏,在肝脏小静脉内皮细胞内进行第1代裂殖生殖,释放出的裂殖子随血流到达全身各脏器,在脏器毛细血管和小静脉内皮细胞内进行第2代裂殖生殖,产生大量裂殖子随血流入侵骨骼肌和心肌,在肌纤维内进行内双芽或内二分裂生殖,最终形成含有大量缓殖子的成熟包囊,对犬等终末宿主具有感染性,猪食入孢子囊后47~52 d在肌肉中发现成熟包囊[4,5,22]。猪人住肉孢子虫在猪的肝脏血管内皮细胞内要进行2代裂殖生殖,然后第2代裂殖子到达横纹肌、心肌和脑组织进行第3代裂殖生殖形成对终末宿主具有感染性的成熟包囊[4]。
人、犬、猫粪便中的孢子囊是猪住肉孢子虫病的传染源。终末宿主一次感染,可持续排出孢子囊10余天至数月,孢子囊对外界环境的抵抗力极强,在4℃下可存活1年之久[4-5]。含有孢子囊的粪便污染饲料和饮水,猪食入后引起感染。包囊内缓殖子在常温下能保持活力很长时间,但对高温、冷冻和盐渍敏感,67℃处理5 min,-20℃放置2 d,每千克肉加60 g食盐腌制3 d,均可灭活肌肉中的包囊缓殖子,达到无害化处理[23]。
由于犬、猫可以作为多种住肉孢子虫的终末宿主,随粪便排出的卵囊或孢子囊在形态大小上不能准确区分到种,因此有必要借助分子标记技术对猪源住肉孢子虫的生活史特别是终末宿主进行验证。
在20世纪70年代前,一度认为住肉孢子虫致病性不强或无致病性,生活史阐明后,发现某些住肉孢子虫不但具有明显致病性,而且可引起动物死亡。米氏住肉孢子虫和猪人住肉孢子虫对猪具有不同程度的致病性,而猪猫住肉孢子虫对猪的致病性上不明确,米氏住肉孢子虫对犬等终末宿主无明显致病性。猪人住肉孢子虫对狒狒和猩猩不表现明显致病性,而对人表现一定的致病性[1,4,6,24],含有该虫种包囊的生猪肉被志愿者食入后6~48 h,出现胀气反胃、没食欲、呕吐、腹泻、呼吸困难和脉搏跳动加快等症状,而另外几个志愿者食入来自同一头病猪的熟肉后,却没有出现不适症状[6]。中国学者李逸明食入含有猪人住肉孢子虫包囊的生猪肉后12 d开始排出孢子囊,一直持续120 d[8]。
米氏住肉孢子虫的前2代裂殖生殖阶段为主要致病阶段,在猪肝脏和全身其它脏器小动脉、毛细血管和小静脉内皮细胞内完成;包囊主要寄生于猪的膈肌、肋间肌、咬肌、颈背侧肌、腰肌和心肌等部位,其中膈肌和肋间肌包囊感染强度较大,多为屠宰检疫的首选部位[3,4,20]。猪感染米氏住肉孢子虫后临床症状的轻重取决于食入孢子囊的数量和机体的免疫抵抗力,如果应激、怀孕等状态下,往往加重病情。研究表明,5万个孢子囊接种育肥猪,没有严重的临床症状出现,但是增重明显下降[3]。高剂量200~300万个孢子囊感染猪后多出现厌食和发热,特别是感染后14 d左右体温升高到41℃以上,皮肤出现紫斑,肠炎,贫血,甚至死亡,感染后47~52 d在肌肉中出现大量成熟包囊,出现跛行和运动困难等症状[5,25]。给妊娠3~15 w 的母猪接种200~800万孢子囊后,除出现上述症状外,在感染后9~14 d发生流产[5]。这主要是由于住肉孢子虫两次裂殖生殖阶段的大量裂殖子损伤全身各脏器毛细血管内皮细胞,并释放毒素,引起全身性出血和剧烈的免疫炎症反应。感染后期,寄生于肌纤维内的包囊机械性压迫周围肌肉组织,同时包囊内缓殖子释放内毒素类物质,肌纤维变性、萎缩,包囊周围出现巨噬细胞、淋 巴 细 胞 浸 润,引 起 肌 炎[1,5]。Daugschies 等(1989)[26]和褚荣鹏(2003)[27]报道,感染住肉孢子虫病的猪与非感染猪相比,红细胞压积明显较低,红细胞平均血红蛋白量、乳酸脱氢酶活性和血浆总蛋白较高,表明猪的住肉孢子虫病可引起猪的溶血性贫血,被感染猪的白细胞较非感染高,说明在住肉孢子虫刺激作用下,机体可产生较强的炎症应答反应。
猪人住肉孢子虫前2代裂殖生殖阶段主要在肝脏血管内皮细胞内完成,其包囊阶段主要寄生于横纹肌、心肌和脑部。在猪体内,主要致病阶段集中在肝脏血管内皮细胞内的裂殖生殖阶段[4,24]。急性病例在感染后5~9 d和11~15 d出现两次发热,在第二次发热伴随精神沉郁、呼吸困难、贫血和黄疸,后期出现肌肉痉挛、过度兴奋和卧地不起,母猪有时会出现流产[4,14]。猪人住肉孢子虫对猪致病机制与米氏住肉孢子虫相似。
像其它住肉孢子虫一样,米氏住肉孢子虫和猪人住肉孢子虫完成其生活史需要特定的,或进化关系亲密的中间宿主和终末宿主即宿主特异性。米氏住肉孢子虫的中间宿主是猪和野猪[4,16],含有米氏住肉孢子虫包囊的猪肉被终末宿主—狗、狐狸等犬科动物食入后可以排出卵囊或孢子囊,而猫却不能被感染[4],对人和其它动物是否具有感染性目前尚未报道。猪人住肉孢子虫的孢子囊能感染猪,而不能感染牛;人、黑猩猩、恒河猴和食蟹猴食入含有猪人住肉孢子虫包囊的猪肉后,能排出大量孢子囊,并且人食入后,表现明显的反胃、腹痛和腹泻等症状[6]。有文献报道,志愿者食入生猪肉后,除了表现肠型住肉孢子虫感染症状外,还出现肌肉疼痛和心肌炎等肌肉型住肉孢子虫感染症状[4,24]。推测猪肉中可能含有能感染人肌肉的未知住肉孢子虫,具体需要进一步验证。
目前尚未明确哪一种住肉孢子虫的中间宿主是人,但据文献记载,近100例病人表现肌肉型住肉孢子虫感染[6,28],Velasquez等(2008)[29]报道,在阿根廷一艾滋病人的肝脏内发现住肉孢子虫的裂殖体,血液涂片发现有裂殖子,另外该病人生前有肌肉疼痛症状,说明人可以作为某些未知住肉孢子虫的中间宿主。这些未知住肉孢子虫的来源有以下3种可能:一是某些捕食灵长类的肉食动物排出未知的、以灵长类为中间宿主的住肉孢子虫卵囊或孢子囊,污染了人的饮水或食物,进而引起人的肌肉型住肉孢子虫感染。从捕获野生发病恒河猴肌肉内分离的住肉孢子虫包囊进行18S r RNA序列比对分析发现,与已知住肉孢子虫的序列同源性较远,结果暗示有可能是新的未鉴定虫种[30]。该结果部分支持了上述推测。二是某些已知住肉孢子虫由于其中间宿主的特异性不强,终末宿主如犬、猫等掠食动物排出的孢子囊不仅能感染固有的中间宿主如牛、羊、猪等,也可以感染人,在人的骨骼肌、心肌或脑组织形成包囊。部分文献报道,住肉孢子虫的配子生殖阶段宿主特异性较强,而裂殖生殖阶段可能感染多个中间宿主[10],如猫排出的S.cr uzi孢子囊不仅能感染牛,也能感染水牛、野牛[6];负鼠排出的S.neurona孢子囊能感染马、臭鼬、莞熊、水獭和猫等多种动物,在这些动物肌肉中形成包囊[31]。这些数据间接支持了这种可能性的存在。三是人同时是猪人住肉孢子虫和人住肉孢子虫(S.hominis)的终末宿主和中间宿主,随人粪便排出卵囊或孢子囊污染了人的食物或饮水,人食入后在脏器血管内皮细胞内进行早期裂殖生殖,在肌肉内形成包囊[29]。上述3种推测尚需要借助分子标记技术、动物交叉感染试验和透射电镜技术来进一步验证。
猪住肉孢子虫病是重要的食源性人兽共患寄生虫病,猪肉是人们最主要的餐桌肉食品之一,保证猪肉卫生安全具有重要的公共卫生意义[32]。猪住肉孢子虫病不仅在云南、广西和青海地区流行,在全国其它地区时有发生[18]。目前中国养猪水平参差不齐,不仅有现代集约化大猪场,而且依然存在数量庞大、饲养水平低下的养殖户,借助分子生物学和免疫学检测技术揭示集约化猪场和散养户猪住肉孢子虫病的流行病学规律[31,33],评估猪源住肉孢子虫对人的感染风险性,为生猪屠宰是否检疫住肉孢子虫提供科学依据。探明猪源住肉孢子虫的宿主特异性、致病性等病原学特性,为防控人和猪的住肉孢子虫病提供理论基础。
[1]Dubey JP,Speer CA,Fayer R.Sarcocystis of animals and man[M].Boca Raton:CRC Press,Inc.,1989:254-278.
[2]Daugschies A,Rommel M,Schnieder T,etal.Effects of Sarcocystis miescheriana infection on carcass weight and meat quality of halot hane-tested fattening pigs[J].Vet Parasit ol,1987,25(1):19-31.DOI:10.1016/0304-4017(87)90061-6
[3]Barrows PL,Prest wood AK,Green CE.Experi mental Sarcocystis suicanis infections:disease in gr owing pigs[J].Am J Vet Res,1982,43(8):1409-1412.
[4]Taylor MA,Coop RL,Wall RL.Veterinar y parasitology[M].3rd edition.Oxford:Black well Publishing Company,2007:345-347.
[5]Jiang JS.Veterinary pr otozoology[M].Beijing:China Agricult ural University Press,2000:273-280.(in Chinese)蒋金书.动物原虫病学[M].北京:中国农业大学出版社,2000:273-280.
[6]Fayer R.Sarcocystis spp.in hu man infections[J].Clin Microbiol Rev,2004,17(4):894-902.DOI:10.1128/CMR.17.4.894-902.2004
[7]Fayer R,Heydor n AO,Johnson AJ,etal.Trans mission of Sarcocystis suihominis from hu mans to swine to nonhu man pri mates(Pan tr oglodytes,Macaca mul atta,Macaca ir us)[J].Z Parasitenkd,1979,59(1):15-20.
[8]Li YM,Lian ZQ.Infection test of Sarcocystis suihominis isolated from Yunnan province in hu man beings and pigs[J].Curr Zool,1986,32(4):329-334.(in Chinese)李逸明,连自强.流行我国云南的猪人住肉孢子虫(Sarcocystis suiho minis)的人-猪间循环感染研究[J].动物学报,1986,32(4):329-334.
[9]Ministr y of Agricult ure of the People’s Republic of China.Quarantine standard of the slaughtered pigs(NY/T909-2004)[S].Beijing:China Agriculture Press,2005:4.(in Chinese)中华人民共和国农业部.生猪屠宰检疫规范(NY/T909-2004)[S].北京:中国农业出版社,2005:4.
[10]Long PL.The biology of the Coccidia[M].London:Ed war d Arnold Press,1982:18-19,53-56.
[11]Saito M,Shibata Y,Ohno A,etal.Sarcocystis suihominis detected for the first ti me from pigs in Japan[J].J Vet Med Sci,1998,60(3):307-309.
[12]Dubey JP,Powell EC.Prevalence of Sarcocystis in so ws from Iowa[J].Vet Parasitol,1994,52(1-2):151-155.DOI:10.1016/0304-4017(94)90045-0
[13]Saleque A,Bhatia BB.Prevalence of Sarcocystis in do mestic pigs in India[J].Vet Parasitol,1991,40(1-2):151-153.DOI:10.1016/0304-4017(91)90092-A
[14]Yang YZ,Li ZY.Infective test of Yunnan swine Sarcosporidiu m in animals[J].J Yunnan Agri Univer,1992,7 (4):227-230.(in Chinese)杨月中,李治滢.云南猪住肉孢子虫的动物感染试验[J].云南农业大学学报,1992,7(4):227-230.
[15]Mehl hor n H,Heydor n AO.Electr on micr oscopical st udy on gamogony of Sarcocystis suihominis in hu man tissue cultures[J].Parasitol Res,1979,58 (2):91-113. DOI:10.1007/BF01951336
[16]Kia EB,Mir hendi H,Rezaeian M,etal.First molecular identification of Sarcocystis miescheriana (Protozoa,Apico mplexa)from wild boar(Sus scr of a)in Iran[J].Exp Parasitol,2011,127(3):724-726.DOI:10.1016/j.exppara.2010.11.007
[17]Tenter A M.Current research on Sarcocystis species of do mestic animals[J].Int J Parasitol,1995,25(11):1311-1330.DOI:10.1016/0020-7519(95)00068-D
[18]Chen LY,Zhou BJ,Li CY,etal.A review of epidemiology of Sarcocystis species[J].Chin J Zoonoses,2008,24(7),675-677.(in Chinese)陈连勇,周本江,李翠英,等.肉孢子虫流行病学研究进展[J].中国人兽共患病学报,2008,24(7),675-677.
[19]Yang ZQ,Li QQ,Zuo YX,etal.Characterization of Sarcocystis species in do mestic animals using a PCR-RFLP analysis of variation in the 18S r RNA gene:a cost-effective and si mple technique for r outine species identification[J].Exp Parasitol,2002,102(3-4):212-217.DOI:10.1016/S0014-4894(03)00033-X
[20]Liu Y.A sur vey on the prevalence and genetic relationship of Sarcocystis in por k and beef from Guangxi and Yunnan mar ket[D].Nanning:Guangxi Medical University,2010.(in Chinese)刘莹.广西与云南两地市售猪、牛肉的肉孢子虫感染情况调查和亲缘关系研究[D].广西医科大学硕士论文,2010:23-53.
[21]Reiner G,Eckert J,Peischl T.Variation in clinical and parasitological traits in Pietrain and Meishan pigs infected wit h Sarcocystis miescheriana[J].Vet Parasitol,2002,106(2):99-113.DOI:10.1016/S0304-4017(02)00041-9
[22]Jiril udvik I.The electron microscopy of Sarcocystis miescheri-ana Kuhn 1865[J].J Eukar yotic Microbiol,1960,7(2):128-135.DOI:10.1111/j.1550-7408.1960.t b00719.x
[23]Saleque A,Juyal PD,Bhatia BB.Effect of temperature on the infectivity of Sarcocystis meischeriana cysts in por k[J].Vet Parasitol,1990,36:343-346.
[24]Li JH,Lin Z,Dou JF,etal.Infective test of Sarcocystis suihominis isolated from Guangxi pr ovince[J].Chin J Parasitol Parasit Dis,2007,25(6):466-468.(in Chinese)李锦辉,林珍,杜进发,等.广西猪人肉孢子虫实验感染研究[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志,2007,25(6):466-468.
[25]Reiner G,Hepp S,Hertra mpf B.Genetic resistance to Sarcocystis miescheriana in pigs f ollo wing experi mental infection[J].Vet Parasitol,2007,145(1-2):2-10.DOI:10.1016/j.vetpar.2006.10.019
[26]Daugschies A,Altfeld E,Ro mmel M.Hemostatic alterations in pigs fed sublet hal doses of Sarcocystis miescheriana[J].Vet Parasitol,1989,34(1-2):1-13.
[27]Chu RP.Sur vey of sarcocystosis in the slaughtered pigs and blood exa mination[J].Chin Qinghai J Ani Vet,2003,33(6):17-18.(in Chinese)褚荣鹏.屠宰猪住肉孢子虫病的调查及血液指标测定[J].青海畜牧兽医杂志,2003,33(6):17-18.
[28]Mehr otra R,Bisht D,Singh PA,etal.Diagnosis of hu man Sarcocystis infection from biopsies of the skeletal muscle[J].Pat hology, 1996, 28 (3 ): 281-282. DOI: 10.1080/00313029600169164
[29]Velasquez JN,Di Risio C,Etchart CB,etal.Systemic sarcocystosis in a patient with acquired i mmune deficiency syndr o me[J].Hu m Pat hol,2008,39(8):1263-1267.DOI:10.1016/j.hu m pat h.2008.01.016
[30]Lane JH,Mansfield KG,Jackson LR,etal.Acute f ul minant sarcocystosis in a captive-bor n r hesus macaque[J].Vet Pat hol,1998,35(6):499-505.DOI:10.1177/030098589803500604
[31]Year gan MR,Howe DK.Impr oved detection of equine antibodies against Sarcocystis neurona using polyvalent ELISAs based on the parasite Sn SAG surface antigens[J].Vet Parasitol,2011,176(1):16-22.DOI:10.1016/j.vetpar.2010.10.034
[32]Dor ny P,Praet N,Deckers N,etal.Emer ging f ood-bor ne parasites[J].Vet Parasit ol,2009,163(3):196-206.DOI:10.1016/j.vetpar.2009.05.026
[33]Elsheikha H M,Mansfield LS.Molecular t yping of Sarcocystis neur ona:current status and f uture trends[J].Vet Parasitol,2007,149(1-2):43-55.DOI:10.1016/j.vet par.2007.06.039