Toxoplasmosi - Cause e patogenesi

Cause della toxoplasmosi

La causa della toxoplasmosi è Toxoplasma gondii (sottoregno Protozoi, tipo Apicomplecxa, ordine Coccidia, sottordine Eimeriina, famiglia Eimeriidae).

Nell'organismo umano e animale, T. gondii attraversa diverse fasi di sviluppo: trofozoite (endozoite, tachizoite), cisti (cistozoite, bradizoite) e oocisti. I trofozoiti hanno dimensioni di 4-7x2-4 µm e hanno una forma a mezzaluna. Le cisti sono ricoperte da una membrana densa, di dimensioni fino a 100 µm. Le oocisti hanno una forma ovale, con un diametro di 10-12 µm.

Secondo i dati di genotipizzazione, si distinguono tre gruppi di ceppi di toxoplasma. I rappresentanti del primo gruppo causano la toxoplasmosi congenita negli animali. I ceppi del secondo e del terzo gruppo di toxoplasma sono rilevati negli esseri umani, mentre i rappresentanti dell'ultimo gruppo sono più frequenti nei pazienti con infezione da HIV. È stata determinata la struttura antigenica delle varie fasi dello sviluppo del toxoplasma ed è stato stabilito che trofozoiti e cisti presentano antigeni comuni e specifici per ciascuno di essi.

Il T. gondii è un parassita intracellulare obbligato che penetra nelle cellule epiteliali intestinali e si riproduce in esse per endodiogenia. Successivamente, i trofozoiti (tachizoiti) penetrano in altri organi e tessuti (linfonodi, fegato, polmoni, ecc.) attraverso il flusso sanguigno e linfatico, dove penetrano attivamente nelle cellule. Nelle cellule colpite compaiono gruppi di endozoiti di una generazione, circondati da una membrana di un vacuolo parassitoforo (le cosiddette pseudocisti). Come risultato della risposta immunitaria dell'ospite, i parassiti scompaiono dal sangue e si formano cisti ricoperte da una membrana densa nelle cellule bersaglio infette. Nei casi cronici della malattia, il T. gondii, sotto forma di cisti intracellulari, rimane vitale indefinitamente. Le cisti sono localizzate principalmente nel cervello, nei muscoli cardiaci e scheletrici, nell'utero e negli occhi.

Gli ospiti principali di T. gondii sono rappresentanti della famiglia dei Felidi (gatti) e possono contemporaneamente essere ospiti intermedi, poiché nei loro corpi i toxoplasmi sono in grado di migrare dall'intestino alle cellule di vari organi. Attraverso la merogonia, il parassita si riproduce nelle cellule epiteliali dell'intestino; di conseguenza, si formano merozoiti. Alcuni di essi danno origine a cellule riproduttive maschili e femminili, i merozoiti. Dopo aver lasciato gli enterociti, i merozoiti maschili si dividono ripetutamente, formando microgameti ("spermatozoi"); i macrogameti ("uova") si formano dai merozoiti femminili. Dopo la fecondazione, si forma un'oocisti immatura, che viene escreta nell'ambiente con le feci. In condizioni favorevoli, la maturazione delle oocisti (sporogonia) dura da 2 giorni a 3 settimane. Le cisti mature sono resistenti a fattori ambientali avversi e possono rimanere vitali fino a un anno o più.

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Patogenesi della toxoplasmosi

Dal sito di introduzione (il più delle volte gli organi cavi dell'apparato digerente), il toxoplasma, attraverso il flusso linfatico, entra nei linfonodi regionali, dove si moltiplica e causa lo sviluppo di linfoadenite. Successivamente, i parassiti entrano in grandi quantità nel sangue e vengono trasportati in tutto il corpo, causando lesioni al sistema nervoso, al fegato, alla milza, ai linfonodi, ai muscoli scheletrici, al miocardio e agli occhi. A causa della riproduzione dei trofozoiti, le cellule infette vengono distrutte. Si formano granulomi specifici attorno ai focolai di necrosi e all'accumulo di toxoplasma. Con una normale risposta immunitaria dell'organismo, i trofozoiti scompaiono dai tessuti e inizia il processo di formazione di cisti (la reazione infiammatoria intorno a essi è debole). La toxoplasmosi passa dalla fase acuta a quella cronica e, ancora più spesso, a quella cronica con la conservazione delle cisti nei tessuti degli organi. In condizioni sfavorevoli per l'organismo (malattie acute e situazioni stressanti che hanno un effetto immunosoppressivo), le membrane delle cisti vengono distrutte; i parassiti liberati, moltiplicandosi, colpiscono le cellule intatte ed entrano nel flusso sanguigno, il che si manifesta clinicamente con un'esacerbazione della toxoplasmosi cronica. Infiltrati infiammatori e necrosi si riscontrano nei muscoli scheletrici, nel miocardio, nei polmoni e in altri organi. Focolai infiammatori con successiva necrosi compaiono nel cervello, che a volte porta alla formazione di pietrificazioni. Un'infiammazione necrotica produttiva si verifica nella retina e nella coroide. La toxoplasmosi assume un decorso maligno sullo sfondo di un quadro clinico dettagliato di AIDS, mentre si sviluppa una forma generalizzata della malattia, che in alcuni casi causa la morte dei pazienti.

In risposta agli antigeni del toxoplasma vengono prodotti anticorpi specifici e si sviluppa una reazione immunitaria simile alla DTH.

Nella toxoplasmosi congenita, a causa della parassitemia, il patogeno viene introdotto nella placenta, formando un focolaio primario, e da lì entra nel feto attraverso il flusso sanguigno. Il feto si infetta indipendentemente dalla presenza di manifestazioni cliniche nella donna incinta, ma l'esito dipende dallo stadio della gravidanza in cui si è verificata l'infezione. L'infezione nelle fasi precoci dell'embriogenesi si conclude con aborto spontaneo, morte fetale, causa gravi disturbi dello sviluppo, spesso incompatibili con la vita (anencefalia, anoftalmia, ecc.) o porta allo sviluppo di toxoplasmosi generalizzata. In caso di infezione nel terzo trimestre di gravidanza, predominano le forme asintomatiche, i cui segni clinici tardivi compaiono mesi e anni dopo.

Ciclo vitale del toxoplasma

L'agente eziologico della toxoplasmosi è un parassita intracellulare obbligato; è stata dimostrata la possibilità di un parassitismo intranucleare del toxoplasma. L'agente eziologico fu scoperto nel 1908, indipendentemente l'uno dall'altro, dai francesi Nicoll e Manso in Tunisia nei roditori gondi e dall'italiano Splendore in Brasile nei conigli. La designazione generica di toxoplasma riflette la forma a mezzaluna dello stadio asessuato del parassita ("taxon" - arco, "plasma" - forma), la designazione specifica - il nome dei roditori (gondi).

Da un punto di vista biologico generale, T. gondii è caratterizzato da caratteristiche che lo rendono un parassita con adattamenti molto profondi. È presente in tutti i continenti e a tutte le latitudini geografiche, può parassitare e riprodursi in centinaia di specie di mammiferi e uccelli, ed è in grado di colpire un'ampia varietà di tessuti e cellule dei suoi ospiti.

Nel 1965, Hutchison dimostrò sperimentalmente per la prima volta che i gatti partecipano alla trasmissione del T. gondii. Nel 1970, scienziati provenienti da Inghilterra, Danimarca e Stati Uniti scoprirono quasi simultaneamente e indipendentemente oocisti nelle feci di gatti infetti da toxoplasmosi, molto simili a quelle dei coccidi. Ciò dimostrò che il toxoplasma appartiene ai coccidi e ben presto il ciclo vitale del parassita fu completamente decifrato, costituito da due fasi: intestinale ed extraintestinale, o non tissutale.

La fase intestinale del ciclo vitale del Toxoplasma prevede lo sviluppo nelle cellule della mucosa intestinale dell'ospite definitivo, che è il gatto domestico e altri felini (gatto selvatico, lince, tigre del Bengala, ocelot, leopardo delle nevi, giaguaro, eir).

Il ciclo di sviluppo completo (da oocisti a oocisti) di T. gondii può essere completato solo nell'organismo dei rappresentanti della famiglia dei felini. Il ciclo vitale del toxoplasma comprende 4 fasi principali di sviluppo: schizogonia, endodiogenesi (gemmazione interna), gametogonia, sporogonia. Queste fasi si verificano in diversi ambienti ecologici: schizogonia, gametogonia e l'inizio della sporogonia si verificano solo nell'intestino dei rappresentanti della famiglia dei felini (gli ospiti finali del toxoplasma), la sporogonia si completa nell'ambiente esterno e l'endodiogenesi avviene nelle cellule dei tessuti dell'ospite intermedio (incluso l'uomo) e nelle cellule dell'ospite principale: il gatto.

Prima di passare a un esame dettagliato del ciclo vitale del toxoplasma, è necessario affrontare la questione della terminologia degli stadi del parassita. Dato che il ciclo di sviluppo del toxoplasma è stato decifrato solo nel 1970 e molti dettagli sono ancora poco chiari, la terminologia relativa al toxoplasma è in fase di chiarimento e diversi autori propongono termini diversi per gli stessi stadi del parassita.

Pertanto, per designare il tessuto (fase extraintestinale di sviluppo della toxoplasmosi, stadio asessuale - endodiogenia) in caso di invasione acuta, si utilizzano i seguenti termini: "forma proliferativa", "endodizoite", "endozoite", "trofozoite", "tachiozoite", mentre lo stadio caratteristico del decorso cronico dell'invasione è indicato dai termini: "forma cistica", "zoite", "cistozoite" e "bradizoite". Allo stato attuale delle conoscenze sul ciclo vitale del toxoplasma, secondo la maggior parte degli studi nazionali, i termini più accettabili sono: endozoite - stadio tissutale asessuale del toxoplasma, solitamente in rapida moltiplicazione, localizzato nel toxoplasma o nei vacuoli cellulari, caratteristico dell'infezione acuta; insorgenza di cistozoite - forme tissutali localizzate all'interno della cisti e caratteristiche del decorso cronico dell'infezione.

Tutti gli altri termini utilizzati per designare gli stadi tissutali del ciclo vitale del Toxoplasma devono essere considerati sinonimi di "endozoita" e "cistozoita".

La terminologia degli stadi di sviluppo del Toxoplasma nell'epitelio intestinale dell'ospite principale è simile a quella dei coccidi tipici.

Fase intestinale dello sviluppo del toxoplasma

Fase intestinale dello sviluppo del toxoplasma nel corpo dell'ospite finale. La fase intestinale dello sviluppo inizia con l'infezione (per via orale) dei felini - gli ospiti principali del parassita - sia con oocisti con sporozoiti, sia con forme vegetative (endozoiti e cistozoiti), ingerite con i tessuti degli ospiti intermedi. I cistozoiti penetrano nell'intestino in cisti tissutali, la cui membrana viene rapidamente distrutta dagli enzimi proteolitici. Gli endozoiti e i cistozoiti liberati dalla membrana penetrano nelle cellule della mucosa intestinale e si moltiplicano intensamente per riproduzione asessuata (endodiogenesi e schizogonia).

Dopo circa 2 giorni, in seguito a ripetuti cicli di riproduzione asessuata (schizogonia), si forma un tipo speciale di schizonti, i merozoiti, che danno origine alla fase successiva dello sviluppo del parassita: la gametogonia.

Quando le oocisti mature di Toxoplasma, liberate dalle loro membrane, entrano nell'intestino del gatto, gli sporozoiti penetrano nelle cellule dell'epitelio ciliato intestinale e iniziano a riprodursi per schizogonia. Come risultato della riproduzione asessuata, da uno schizonte si formano da 4 a 30 merozoiti. Studi submicroscopici hanno dimostrato che lo schizonte è circondato da una pellicola, costituita da una membrana interna e una esterna. Sono presenti uno o più mitocondri, un ribosoma, un nucleo, un reticolo endoplasmatico ben sviluppato e un conoide all'estremità anteriore. I tubuli subpellicolari sono assenti.

A differenza dei coccidi, durante la schizogonia di Toxoplasma, i merozoiti si formano vicino al nucleo, non alla periferia dello schizonte. Nell'intestino dei gatti, Toxoplasma subisce diverse schizogonie successive, dopo le quali i merozoiti danno origine alla fase sessuata dello sviluppo del parassita (gametogonia). I gametociti (cellule sessuali immature) si trovano circa 3-15 giorni dopo l'infezione in tutto l'intestino tenue, ma più spesso nell'ileo del gatto. La gametogonia inizia con la formazione di microgametociti, che si verifica nella parte inferiore dell'intestino tenue e nell'intestino crasso dell'ospite principale. Lo sviluppo dei microgametociti è accompagnato da una serie di divisioni successive dell'uovo. Lungo la periferia del macrogametocita, si formano 12-32 microgameti per esvaginazione della sua membrana. Hanno la forma di una mezzaluna fortemente allungata con estremità affilate e, insieme ai flagelli, raggiungono i 3 µm di lunghezza e possiedono anch'essi 2 flagelli (il terzo è rudimentale), con l'aiuto dei quali si muovono nel lume dell'intestino e raggiungono il macrogamete.

Lo sviluppo del macrogametocita avviene senza divisione del nucleo. In questo caso, il gametocita aumenta di dimensioni (da 5-7 a 10-12 µm di lunghezza), il nucleo di grandi dimensioni con il nucleolo diventa compatto, una grande quantità di glicogeno si accumula nel citoplasma e si trovano numerosi ribosomi, mitocondri e reticolo endoplasmatico.

La fecondazione, ovvero la fusione di macro e microgameti, avviene in una cellula epiteliale, con conseguente formazione di uno zigote, che forma una membrana densa e si trasforma in un oocinete, e quindi in un'oocisti. La forma degli oocisti è rotondo-ovale con un diametro compreso tra 9-11 e 10-14 μm. Per un certo periodo, gli oocisti rimangono nelle cellule epiteliali, ma poi cadono nel lume intestinale e il toxoplasma entra nella fase successiva di sviluppo: la sporogonia, che continua nelle feci e nell'ambiente esterno. Gli oocisti maturi presentano una membrana densa e incolore a doppio strato, grazie alla quale sono resistenti agli effetti di vari fattori ambientali, inclusi numerosi agenti chimici. Con umidità, temperatura e ossigeno sufficienti, dopo pochi giorni si formano all'interno dell'oocisti due sporocisti con quattro sporozoiti a forma di banana ciascuno. Gli sporocisti, a loro volta, presentano una densa membrana a doppio strato. Le loro dimensioni medie variano da 6-7 x 4-5 a 8 x 6 µm. Gli sporozoiti hanno una struttura simile agli endozoiti e ai cistozoiti, stadi tissutali del toxoplasma. Gli oocisti maturi con sporozoiti rappresentano stadi invasivi del parassita sia per l'ospite finale (il gatto) che per gli ospiti intermedi, incluso l'uomo. In condizioni di umidità, gli sporozoiti presenti negli oocisti rimangono invasivi fino a 2 anni.

Fase extraintestinale (tissutale) dello sviluppo del toxoplasma nel corpo degli ospiti intermedi

Nelle cellule di vari tessuti di ospiti intermedi, compresi gli esseri umani, la riproduzione asessuata avviene per endodiogenesi, ovvero la formazione di due cellule figlie all'interno della cellula madre. Nel 1969-1970 fu scoperto un metodo di gemmazione interna multipla, per il quale fu proposto il termine endopoligenesi. Questi due metodi di riproduzione asessuata, insieme alla schizogonia, furono scoperti anche nell'intestino dell'ospite principale del parassita: il gatto.

La fase tissutale dello sviluppo del toxoplasma inizia quando gli stadi sessuati del parassita (oocisti con sporozoi) o gli stadi asessuali (endozoiti e cistozoiti) con tessuti di animali invasi penetrano nell'intestino di animali e esseri umani (ospiti intermedi). Nell'intestino tenue, sotto l'azione di enzimi proteolitici, gli sporozoiti rilasciati dalle oocisti, o i cistozoiti o gli endozoiti dalle cisti, penetrano nelle cellule epiteliali della mucosa intestinale, dove inizia la riproduzione asessuale (endodiogenesi ed endopoligenesi).

Gli endozoiti compaiono come risultato della riproduzione. Entro 2-10 ore dal momento dell'introduzione dello sporozoita (endozoite) nella cellula, 12-24-32 endozoiti figli emergono dalla cellula ospite distrutta. Gli endozoiti neoformati penetrano attivamente nelle cellule vicine. Foci necrotici locali si formano nell'intestino tenue dell'ospite, da dove gli endozoiti possono penetrare nei vasi sanguigni e linfatici e quindi in vari tessuti. La disseminazione degli endozoiti in tutto il corpo dell'ospite intermedio è facilitata anche dalla fagocitosi del parassita da parte delle cellule del sistema reticoloendoteliale. In questa fase, la rapida riproduzione asessuata per endodiogenia si ripete ciclicamente. Gli endozoiti si trovano all'esterno della cellula durante il periodo successivo all'uscita dalla cellula distrutta e prima di penetrare in una nuova cellula. Si riproducono solo nelle cellule viventi, dove il loro accumulo assomiglia a una cisti. Ma questi ammassi di endozoiti sono localizzati direttamente nel citoplasma o nel vacuolo citoplasmatico. La delicata membrana che circonda tali ammassi di parassiti viene formata dalla cellula ospite nella fase acuta del toxoplasma. Questi ammassi non hanno una propria membrana, quindi in realtà sono pseudocisti. Se gli endozoiti sono localizzati nei vacuoli citoplasmatici, allora tali vacuoli sono chiamati parassitofori.

Gradualmente, si forma una membrana parassitaria attorno ai gruppi di endozoiti e il toxoplasma passa a un nuovo stadio: una vera e propria cisti tissutale. I parassiti stessi partecipano alla formazione di una membrana cistica complessa, e questo si verifica nella toxoplasmosi cronica. Tali membrane sono impermeabili agli anticorpi e garantiscono la vitalità del parassita per molti anni, e talvolta per tutta la vita. Di norma, le cisti si trovano all'interno della cellula, sebbene sia stata dimostrata anche la localizzazione extracellulare. Il diametro delle cisti varia da 50-70 a 100-200 µm. Con la formazione di una cisti, gli endozoiti in essa contenuti si trasformano in un nuovo stadio: i cistozoiti. Una cisti matura può contenere diverse migliaia di cistozoiti.

Lo scopo biologico delle cisti tissutali è molto importante. Innanzitutto, le cisti garantiscono la sopravvivenza del parassita nell'organismo immunitario e quindi aumentano le probabilità di infezione da toxoplasmosi sia per gli ospiti finali che per i nuovi individui degli ospiti intermedi. La formazione dello stadio cistico è una fase importante nel ciclo vitale del toxoplasma, poiché lo stadio cistico - i cistozoiti - è molto più resistente ai fattori esterni. Pertanto, se gli endozoiti ingeriti muoiono sotto l'azione del succo gastrico dopo uno o due minuti, i cistozoiti rimangono vitali in questo ambiente per 2-3 ore, sebbene la membrana della cisti venga distrutta quasi istantaneamente sotto l'azione della pepsina. È stato dimostrato sperimentalmente che dai cistozoiti nell'intestino di un gatto si completa con maggiore costanza e più velocemente, cioè prima, la fase intestinale di sviluppo del toxoplasma nel corpo dell'ospite finale.

Pertanto, dalla descrizione del ciclo vitale del toxoplasma, si evince che gli ospiti intermedi (animali selvatici e da allevamento, nonché l'uomo) sono portatori degli stadi vegetativi (tessuti) del parassita, ovvero gli endozoiti in cisti. È con questi che medici, veterinari e parassitologi devono confrontarsi nella diagnosi di toxoplasmosi.

L'ultrastruttura degli endozoiti e dei cistozoiti è identica a quella dei merozoiti dei coccidi. Dal punto di vista di un parassitologo-epidemiologo e clinico, è molto importante conoscere diverse caratteristiche della biologia di Toxoplasma. In primo luogo, Toxollasma è un parassita dei gatti, nel cui organismo è in grado di completare sia la fase intestinale che quella extraintestinale (tissutale) di sviluppo senza la partecipazione di altri ospiti. Pertanto, i gatti possono svolgere simultaneamente le funzioni di ospiti intermedi e definitivi e garantire lo sviluppo di fase di Toxoplasma da oocisti a oocisti. Tuttavia, Toxoplasma non è un parassita monoxeno: gli ospiti intermedi prendono parte al suo ciclo vitale, sebbene la loro partecipazione sia facoltativa; pertanto, Toxoplasma è caratterizzato da eterogeneità facoltativa. Inoltre, endozoiti e cistozoiti – stadi di ospiti intermedi – possono infettare non solo gli ospiti definitivi, ma anche nuovi ospiti intermedi (carnivori ed esseri umani). In questo caso avviene una sorta di transito o trasferimento senza la partecipazione dell'ospite finale e senza il rilascio di toxoplasma nell'ambiente esterno.

In molti animali (topi, ratti, porcellini d'India, criceti, conigli, cani, pecore, maiali) e negli esseri umani è stata osservata la trasmissione transplacentare del toxoplasma allo stadio di endozoita, causando così la toxoplasmosi congenita.

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