Практикум по зоологии: Учебное пособие - Т. А. Дауда 2014

Простейшие
Споровики
Класс Кокцидиеобразные

В отличие от грегарин, кокцидиеобразные на большей части своего жизненного цикла — внутриклеточные паразиты. Из отрядов, относящихся к этому классу, мы рассмотрим два: Кровяных споровиков (Haemosporidia) и Кокцидий (Coccidiida).

Отряд Кровяные споровики (Haemosporidia)

Этот отряд включает в себя несколько десятков видов, часть жизненного цикла которых протекает в эритроцитах позвоночных животных — млекопитающих, птиц, рептилий. В отличие от кокцидий, у кровяных споровиков спорогония никогда не протекает во внешней среде, а проходит в теле кровососущих насекомых (чаще всего комаров), которые и являются переносчиками этих паразитов. К кровяным споровикам относится и малярийный плазмодий, представленный четырьмя видами.

Малярийный плазмодий (Plasmodium vivax) (рис. 22) — паразит крови. В один период жизни его хозяином является человек, в другой — малярийный комар. Когда плазмодий попадает в организм человека, человек заболевает малярией. Заболевания, подобные малярии, вызываемые другими гемоспоридиями, наблюдаются и у сельскохозяйственных животных. Эти заболевания известны под названием пироплазмозов.

Рис. 22 Цикл развития малярийного плазмодия:

1, 2 — спорозоиты, проникающие в клетки кровеносных сосудов печени человека; 3, 4 — шизогония (образование мерозоитов); 5 — проникновение мерозоита в эритроцит; 6-10 — рост мерозоита и шизогония; 10 — выход мерозоитов из эритроцита; 11, 12 — развитие макрогаметоцита (11а, 12а — развитие микрогаметоцита); 13 — макрогамета; 14 — микрогаметоцит; 15 — образование микрогамет; 16 — копуляция гамет; 17 — зигота; 18 — оокинета; 19-23 — развитие оокинеты в стенке желудка комара; 24 — выход спорозоитов; 25 — проникновение спорозоитов в слюнные железы комара.

Для работы необходимы: схема цикла развития малярийного плазмодия; микроскоп с иммерсионным объективом; кедровое масло; микропрепараты мазков крови людей, больных малярией.

Задание. Ознакомиться с циклом развития малярийного плазмодия. Рассмотреть и зарисовать различные стадии жизненного цикла малярийного плазмодия.

Изучение цикла развития малярийного плазмодия по схеме (см. рис. 22). Зараженный малярийным плазмодием комар из рода Anopheles при укусе человека вместе со слюной вносит в его кровь паразитов на стадии спорозоитов. Паразиты, имеющие веретенообразную форму, внедряются в клетки различных внутренних органов, в частности в клетки эндотелия кровеносных сосудов, в клетки ретикуло-эндотелия печени и др. Примерно через 5 суток после заражения человека спорозоиты превращаются в шизонтов овальной формы размером до 40-60 мк. Шизонты внеэритроцитарной стадии развития беспигментные, так как не содержат в себе пигмента, в отличие от шизонтов эритроцитарной стадии. Ядра беспигментных шизонтов делятся, образуя много других ядер, вокруг которых обособляется цитоплазма, и в шизонте образуются новые стадии — мерозоиты.

При разрушении клетки, пораженной плазмодием, мерозоиты выходят в плазму крови. Так протекает процесс шизогонии — множественного деления, в результате которого накапливаются мерозоиты. Пребывание свободных мерозоитов в плазме кратковременно. Они быстро внедряются в новые тканевые клетки, проделывая здесь повторно цикл бесполого размножения, или же в эритроциты, где начинается эритроцитарная стадия развития.

В мерозоите, проникшем в эритроцит, появляется вакуоль, и он принимает форму кольца, так как плазма и ядро располагаются на его периферии — он превращается в трофозоит. Продолжительность этой стадии не превышает 8-10 часов. Затем плазмодий принимает форму амебы и вступает в стадию собственно шизонта. Это наиболее продолжительная стадия, которая у Pl. vivax длится 32-34 часа. В течение этого времени шизонт растет, питается за счет гемоглобина красного кровяного тельца.

В плазме шизонта откладываются продукты его жизнедеятельности — мелкие глыбки пигмента меланина (продукт распада гемоглобина эритроцита). Далее происходит процесс шизогонии. Ядро шизонта многократно делится, вокруг каждого ядра обособляется цитоплазма, и шизонт распадается на мерозоиты. Оболочка эритроцита разрушается, мерозоиты выходят в плазму крови и внедряются в другие красные кровяные тельца.

После целого ряда шизогоний в крови человека накапливается большое количество продуктов жизнедеятельности паразита, поступающих в кровь во время выхода мерозоитов из эритроцитов. Эти продукты жизнедеятельности паразитов токсичны для хозяина.

Ответная реакция организма человека на отравление выражается в виде приступа малярии. Начало приступа, когда у больного наступает озноб, совпадает с распадом эритроцитов и поступлением в плазму крови мерозоитов и продуктов обмена плазмодиев. Приступы малярии повторяются через правильные промежутки времени в зависимости от продолжительности бесполого размножения плазмодиев в эритроцитах. Это видовой биологический признак плазмодиев: для Pl. vivax (возбудитель трехдневной малярии) интервал между приступами составляет 46-48 часов, для Pl. malariae (возбудитель четырехдневной малярии) — 72 часа и для Pl. falciparum (возбудитель самой тяжелой формы заболевания — тропической малярии) интервал между приступами 40-48 часов, иногда сокращающийся до 24 часов. Инкубационный (скрытый) период малярии продолжается от двух недель до нескольких месяцев, после чего начинаются приступы малярии, чередующиеся с периодами покоя продолжительностью 48 или 72 часа.

После ряда бесполых поколений среди мерозоитов появляются гаметоциты (гамонты) — незрелые половые особи паразита. Среди гаметоцитов различают мужские — микрогаметоциты и женские — макрогаметоциты. Гаметоциты, так же как и мерозоиты, проникают в эритроциты.

Только в том случае, если макро- и микрогаметоциты попадут в окончательного хозяина — комара рода анофелес, они могут созреть и соединиться (копулировать). В желудке самки комара, насосавшейся крови больного малярией, перевариваются мерозоиты и эритроциты, освобождаются гаметоциты и при благоприятной температуре начинается половой цикл развития плазмодиев. Макрогаметоцит, созревая, превращается в зрелую макрогамету. Микрогаметоцит, созревая, делится на 12-20 мелких червеобразных микрогамет. Микро- и макрогаметы, сливаясь попарно, образуют зиготы.

В течение первых суток при оптимальной температуре зигота превращается в червеобразное подвижное тельце — оокинету. На вторые сутки оокинета проходит между клетками эпителия стенки кишечника и выходит на наружную поверхность кишечника. Здесь оокинета округляется, покрывается плотной оболочкой и превращается в ооцисту. Содержимое ооцисты делится много раз, образуя тонкие одноядерные очень подвижные спорозоиты. В каждой ооцисте образуется несколько тысяч веретеновидных спорозоитов. Ооциста увеличивается, оболочка ее лопается, спорозоиты попадают в полость тела и разносятся кровью по всему телу комара, часть из них попадает в слюнные железы. При укусе комар вместе со слюной вносит в кровь человека спорозоиты и заражает его малярией.

Таким образом, бесполая стадия развития плазмодия протекает в крови человека или животного, а половая — в кишечнике комара. Комар из рода анофелес — не только окончательный хозяин плазмодия, но и переносчик его.

Так как передача плазмодиев происходит от человека к комару и от комара к человеку и плазмодий не выходит в наружную среду, то плазмодий является споровиком, у которого отсутствует стадия спор с защитными оболочками.

Изучение препарата. Рассмотрите окрашенный готовый препарат — мазок крови больного трехдневной малярией (возбудитель — Pl. vivax) — с иммерсионным объективом. Для этого каплю масла нанесите непосредственно на поверхность мазка и погрузите в нее иммерсионный объектив. Наведите на фокус, отрегулируйте освещение, опуская конденсор или слегка закрывая диафрагму.

В мазке крови, передвигая препарат, найдите эритроциты, пораженные плазмодием, — они несколько увеличены в размерах. Обратите внимание на окраску эритроцитов, лейкоцитов и плазмодиев. Цитоплазма эритроцита бледно-розового цвета, ядра лейкоцитов и лимфоцитов темно-фиолетовые, цитоплазма плазмодиев голубоватосиневатая, а ядра их ярко-красные.

Найдите мерозоитов, проникших в эритроциты и имеющих вначале амебовидную форму, и трофозоитов (ранняя форма развития плазмодиев в эритроците) — они имеют вид кольца (рис. 23). В центре их видна вакуоль, цитоплазма образует голубовато-синеватый ободок, а ядро, окрашенное в красный цвет, лежит на периферии кольца. Рассмотрите, что на дальнейших стадиях развития правильная кольцевидная форма шизонта (паразит, увеличивающийся в размерах и готовящийся к делению) утрачивается, но вакуоль обычно сохраняется.

Передвигая препарат, найдите более поздние стадии развития шизонта — амебовидных шизонтов с одним ядром и с многочисленными выростами цитоплазмы. Рассмотрите в цитоплазме таких шизонтов зернышки темно-бурого пигмента — меланина. Меланин — продукт распада гемоглобина, используемого паразитом. В молодых шизонтах зернышек меланина мало.

Рис. 23 Различные формы малярийного плазмодия (Plasmodium vivax) из крови человека:

1,2 — стадии кольца; 3, 4 — амебовидные шизонты; 5, 6 — шизогония и образование мерозоитов; 7, 8 — гаметоциты.

Зарисуйте стадии трофозоита, молодых шизонтов и перейдите к рассмотрению шизонтов на стадии подготовки к делению. Такой шизонт имеет овальную или округлую форму, без вакуоли и псевдоподий. Он заполняет большую часть пораженного эритроцита. Его крупное ядро обычно расположено на периферии, а зерна меланина собраны кучками.

Найдите шизонты с множеством ядер (процесс шизогонии) и эритроциты, содержащие от 12 до 20 мерозоитов. Цитоплазма этих мерозоитов голубая, ядро вишневокрасного цвета. Можно рассмотреть и компактные кучки меланина, лежащие между мерозоитами.

Продолжая работу, найдите в препарате половые формы плазмодия: у гаметоцитов, в отличие от взрослых шизонтов, одно ядро. Микрогаметоцит отличается тем, что его цитоплазма бледно-голубого цвета, содержит крупные зерна меланина, ядро рыхлое, большое. Центральная часть ядра окрашена в вишнево-красный цвет, периферическая имеет розоватый оттенок. Макрогаметоцит крупнее по размерам микрогаметоцита и лежащих рядом эритроцитов, не поврежденных паразитом. Ядро его компактное, крупнее, чем ядро шизонта, но меньшего размера, чем ядро микрогаметоцита, окрашено в красный цвет, цитоплазма более темного цвета.

Зарисуйте многоядерные шизонты и шизонты с мерозоитами, гаметоциты.

Отряд Кокцидии (Coccidiida)

Кокцидии — паразиты, живущие в кишечнике и различных органах (например, в печени) некоторых рыб, кроликов, крупного рогатого скота, кур, индеек, уток и гусей. Иногда они встречаются и в организме человека. Заболевание, вызываемое кокцидиями, называется кокцидиозом.

Для кокцидий характерны два способа размножения — половое и бесполое, которые правильно чередуются. У большинства видов один хозяин, и спорогония протекает во внешней среде. Рассмотрим жизненный цикл однохозяинной кокцидии Eimeria magna, паразитирующей в кишечнике кролика.

Материал и оборудование. В кишечнике кролика встречаются несколько видов рода Eimeria. Наиболее обычны E. magna, E. perforans, E. media. Кроме того, E. stiedae поражает печень. Наличие паразита в кишечнике устанавливается путем исследования под микроскопом кала на присутствие ооцист. Совершенно свободных от кокцидий кроликов почти не встречается. Сильно зараженными оказываются молодые кролики в возрасте 1-2 месяца.

Более богатый и однородный материал удается получить при экспериментальном заражении молодых животных в возрасте 18-22 дней. Для этого каплю насыщенного раствора NaCl с ооцистами того или иного вида эймерий пипеткой вносят в ротовую полость заражаемого кролика. Зная сроки отдельных стадий жизненного цикла эймерии (см. монографию: Хейсина Е. М. Кокцидии кишечника кролика. С. 51), выбирают сроки вскрытия больных кроликов для фиксации материала. E. magna локализируется в нижней части тонкой кишки на протяжении около 60 см от места ее впадения в толстые кишки. При сильном заражении простым глазом ясно видно поражение кишечника, которое выражается в набухании слизистой и в красноватом оттенке его внутренней стенки. С внутренней поверхности кишечника делают мазок на покровном стекле, фиксируют и окрашивают железным гематоксилином.

Для работы необходимы: микроскоп; схема цикла развития кокцидии; фиксированный препарат разреза кишечника кролика с различными стадиями развития кокцидии.

Задание. Ознакомиться с жизненным циклом кокцидий. Рассмотреть и зарисовать различные стадии жизненного цикла.

Изучение цикла развития кокцидии по схеме. Животные и человек заболевают кокцидиозом, проглатывая вместе с пищей ооцисты кокцидий, заключающие споры с зародышами — спорозоитами (рис. 24). В кишечнике хозяина оболочка ооцисты растворяется, оболочки спор лопаются и спорозоиты активно внедряются в эпителиальные клетки кишечника или печени, где начинают размножаться путем шизогонии. При делении шизонта на мерозоиты (от 8 до 60) эпителиальные клетки кишечника или печени разрушаются, из них выходят мерозоиты и проникают в новые эпителиальные клетки. Процесс шизогонии повторяется многократно. Интенсивность заражения зависит и от количества спор, попавших в хозяина.

Бесполый процесс сменяется половым, который протекает в том же хозяине. При половом процессе мерозоиты в эпителиальных клетках начинают превращаться в незрелые мужские и женские половые клетки (макро- и микрогаметоциты). Каждый макрогаметоцит, созревая, превращается в макрогамету, а каждый микрогаметоцит, созревая, делится на микрогаметы. Затем происходит копуляция гамет и образуется зигота. Она покрывается оболочками и превращается в ооцисту.

Рис. 24 Цикл развития кокцидии (Eimeria magna), паразитирующей у кролика:

А — первое поколение шизогонии; Б — второе поколение шизогонии; В — третье поколение шизогонии; Г — гаметогония; Д — спорогония; 1 — спорозоиты; 2 — молодой шизонт; 3 — растущий шизонт с множеством ядер; 4 — шизонт, распавшийся на мерозоиты; 5 — мерозоиты; 6 — развитие макрогаметы; 6а — развитие микрогамет; 7 — микрогамета; 8 — ооциста; 9 — ооциста, приступающая к спорогонии; 10 — спороциста с четырьмя споробластами и остаточным телом; 11 — развитие споробластов; 12 — зрелые ооцисты с четырьмя спорами, в каждой споре по два спорозоита.

Ооцисты выпадают в просвет кишечника и вместе с экскрементами хозяина выбрасываются в наружную среду. Для дальнейшего развития ооцист необходимы определенные температура, влажность и свободный кислород воздуха. В процессе деления внутри ооцисты образуются споробласты; они превращаются в споры, содержащие спорозоиты.

Сравните цикл развития кокцидий с циклом развития малярийного плазмодия. Сложный жизненный цикл кокцидий и гемоспоридий, связанный у кокцидий с выходом их в наружную среду, а у кровяных споровиков — с переходом в другого хозяина, содержит целый ряд препятствий их распространению и обусловливает большую гибель паразитов.

Шизогония — приспособление для усиленного размножения, гарантирующее существование и распространение как кокцидий, так и кровяных споровиков.

Изучение препарата. Рассмотрите при большом увеличении микроскопа различные стадии развития кокцидии E. magna в кишечнике кролика (рис. 25). Более детальное изучение проводится при иммерсии. Передвигая препарат и регулируя освещение, найдите клетки эпителия, покрывающие ворсинку кишечника, и шизонтов в ранней стадии развития. Шизонты на ранней стадии развития имеют правильную сферическую форму, одноядерные.

Можно найти шизонтов, ядра которых разделились на 2, 4 и 8 шизонтов с многочисленными ядрами (на стадии шизогонии). Легко обнаружить стадию образования мерозоитов. Шизонты с образовавшимися мерозоитами обращают внимание тем, что мерозоиты располагаются друг около друга наподобие долек апельсина. Иногда в препарате можно найти и рассмотреть половые формы кокцидии.

Рис. 25 Разрез ворсинки кишечника кролика с различными стадиями развития Eimeria magna:

1 — эпителиальные клетки; 2 — макрогаметы; 3 — микрогаметоцит с микрогаметами; 4 — шизонт в начале роста; 5 — шизонт, распавшийся на мерозоиты; 6 — шизонт в конце роста с многочисленными ядрами.

Макрогаметы на ранних стадиях развития трудноотличимы от молодых шизонтов. На более поздних стадиях развития они отличаются от шизонтов тем, что ядро не делится, имеет пузыревидную форму.

Макрогаметы имеют вначале сферическую форму, затем становятся овальными. Микрогаметоцит отличается тем, что в нем заключено множество длинных микрогамет. Ооциста имеет две оболочки.

Зарисуйте отдельные стадии развития кокцидии: молодой шизонт на стадии деления, шизонт с множеством ядер, шизонт с мерозоитами, макрогамету, микрогаметоцит с микрогаметами, ооцисты.