《Veterinary Microbiology》:Weight development of intermediate hosts infected by a
Cystoisospora ohioensis-like coccidian (Apicomplexa: Cystoisosporinae): Experimental model in mice
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本研究旨在探讨一类类似Cystoisospora ohioensis的犬源球虫感染对中间宿主(小鼠)的临床病理及生产性能的影响。研究人员通过建立小鼠感染模型,系统评估了感染后体重变化、内脏器官病理改变及休眠子(hypnozoites)的组织分布。研究发现,感染导致小鼠体重增加但胴体出成率下降,其内脏器官重量增加,且休眠子可在脾脏、肠系膜淋巴结等器官中长期存留。该研究揭示了此类球虫在中间宿主体内具有明显的营养消耗效应,为理解其致病机制及评估其对畜牧业(如经济动物)的潜在经济影响提供了重要实验依据。
在犬猫等伴侣动物以及畜牧业中,由Cystoisospora属球虫引起的球虫病是一种常见的肠道寄生虫病,尤其对幼龄动物危害显著,可导致腹泻、脱水甚至死亡。其中,Cystoisospora ohioensis及其形态相似的虫种(常被统称为C. ohioensis-like group)是重要的病原体。这类寄生虫的生活史复杂,终末宿主(如犬)排出孢子化卵囊,被中间宿主(如多种啮齿类动物、经济动物甚至人类)摄入后,寄生虫可在其内脏器官中形成单虫体组织包裹,即休眠子(hypnozoites)。当终末宿主捕食含有休眠子的中间宿主组织时,便会完成感染循环。
然而,一个长期被忽视的问题是:这些寄生在中间宿主体内的休眠子,仅仅是“无害的过客”,还是会对宿主造成实质性的生理负担和生产性能影响?传统观点往往将非终末宿主视为简单的携带者,但越来越多的迹象表明,感染可能影响宿主的生长发育。例如,在免疫缺陷的人类患者中,由Cystoisospora belli引起的感染可导致慢性腹泻和消耗性疾病,其休眠子的再活化是疾病复发的原因。那么在看似健康的中间宿主体内,情况又如何?明确C. ohioensis样球虫对中间宿主体重发育、内脏健康的影响,不仅对理解其生物学特性至关重要,也对评估其在畜牧业中的潜在经济损耗、完善防控策略具有现实意义。正是基于这些问题,研究人员开展了一项精细的小鼠模型实验,相关成果发表在《Veterinary Microbiology》期刊上。
为探究上述问题,研究团队运用了多项关键技术方法。首先,他们从自然感染Cystoisospora spp.的幼犬粪便中分离、孢子化并纯化了C. ohioensis样球虫的卵囊,并进行了形态学计量和计数。其次,建立了严谨的动物实验模型:将135只雌性瑞士韦伯斯特小鼠分为感染组(INFECTED,灌服10?个孢子化卵囊)、配对饲喂组(PAIR-FED,饲喂量与感染组相同)和自由采食对照组(CONTROL),实验周期35天。通过每日称重、定期剖检并称量各器官重量,系统评估了感染对体重增长、胴体重及内脏器官相对重量的影响。接着,采用胃蛋白酶消化法从感染小鼠的不同内脏器官中回收并量化了休眠子。最后,通过生物测定实验,将感染小鼠的内脏(含休眠子)或孢子化卵囊分别饲喂给幼犬,比较了两种感染途径下犬的排卵囊前时期、排卵囊期及卵囊排出量,以评估休眠子与孢子子的生物学差异。
研究结果
1. 感染对小鼠体重和胴体产量的影响
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体重变化:与自由采食的对照组相比,感染组小鼠的平均活重(ALW)和平均增重(AWG)更低,这种差异在感染后第15天(DAI)开始具有统计学显著性。有趣的是,感染组的增重表现优于配对饲喂组,表明感染引起的体重下降并非单纯由摄食减少(厌食)导致,还存在寄生虫特异性的影响。
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胴体产量:尽管感染组小鼠的总体重较低,但其内脏器官的总重量却更高,导致平均胴体重(ACW)和胴体产量(CY%)降低。在感染后第21天,感染组的胴体产量显著低于配对饲喂组。这表明感染导致了营养资源的重新分配,更多能量和物质被用于维持增大的内脏或免疫反应,而非肌肉生长。
2. 感染对小鼠内脏器官重量的影响
研究人员系统测量了多个器官相对于胴体的重量百分比:
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肠道相关淋巴组织:感染组小鼠的派尔集合淋巴结(PP)重量百分比在感染后第5天显著高于对照组。肠系膜淋巴结(MLN)的重量百分比在感染后期也呈现升高趋势。
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免疫器官:感染组小鼠的脾脏重量百分比在整个实验期间持续高于对照组,并在实验末期(第35天)具有显著性差异。这表明脾脏是寄生虫持续存在和宿主免疫应答活跃的主要场所。
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肝脏:感染组小鼠的肝脏重量百分比在感染早期(第3至9天)有所增加,但随后下降,至实验末期与其它组无差异。
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其他器官:胃、心、肺等器官的重量百分比在组间无显著差异。
3. 休眠子(hypnozoites)在小鼠内脏中的分布与动态
通过胃蛋白酶消化法,研究人员仅在感染组小鼠的特定器官中回收到了休眠子:
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早期分布(1-9 DAI):休眠子最早出现在小肠、大肠和派尔集合淋巴结中。
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后期分布(1-35 DAI):随着时间推移,休眠子主要集中出现在肠系膜淋巴结和脾脏中。值得注意的是,从脾脏中回收的休眠子数量占比随感染时间延长而大幅增加,到第35天时占比高达95.58%,而肠系膜淋巴结中的占比则降至4.42%。这表明脾脏是C. ohioensis样球虫在中间宿主体内最主要的长期寄生部位。
4. 孢子子与休眠子对终末宿主(犬)感染性的生物学差异
通过生物测定实验比较了两种感染途径:
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感染效率:饲喂了含休眠子的小鼠内脏的幼犬,其排卵囊前时期(4天)比口服孢子化卵囊的幼犬(5天)更短。
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排卵囊量与持续期:前者排出的卵囊总量更高,且排卵囊期持续更长(27天 vs 24天)。这证实了来自中间宿主组织的休眠子,其感染犬并完成生活史循环的“效率”高于环境中的孢子化卵囊内的孢子子(sporozoites),二者存在显著的生物学差异。
研究结论与意义
本研究通过系统性的实验,得出了几个关键结论:
首先,C. ohioensis样球虫对中间宿主小鼠并非无害。感染导致小鼠出现“虚胖”——即活重和增重受到抑制,同时内脏器官(尤其是免疫器官)重量代偿性增加,最终导致出肉率(胴体产量)下降。这种“营养消耗”效应是由于感染打破了宿主的代谢平衡,将本该用于生长的资源优先调配给了免疫系统和被寄生虫影响的器官。
其次,研究明确了该寄生虫在中间宿主体内的定居轨迹。它首先侵染肠道局部淋巴组织,随后通过血源或淋巴途径广泛播散,并最终在脾脏和肠系膜淋巴结中形成长期存在的休眠子包裹,其中脾脏是主要的“储库”器官。这种动态分布与观察到的器官重量变化规律相吻合。
最后,也是具有重要流行病学意义的发现是:来源于中间宿主组织内的休眠子,其感染终末宿主(犬)的能力更强,表现为潜伏期更短、排卵囊量更大、持续期更长。这提示在自然条件下,犬通过捕食已感染的猎物(中间宿主)而获得感染,可能是更高效、更重要的传播途径。
这项研究的意义深远。它打破了“中间宿主仅是被动携带者”的传统认知,揭示了球虫感染对其造成的实质性生理负担和生产性能损失。在畜牧业背景下,牛、羊、猪、禽等经济动物都可能成为类似球虫的中间宿主。在集约化养殖场普遍存在应激的情况下,这种潜在的、由寄生虫引起的“隐性消耗”可能导致饲料转化率降低、增重减缓,从而造成可观的经济损失。该研究为评估Cystoisospora类寄生虫在畜牧业中的经济重要性提供了直接的科学证据,强调了对该类寄生虫的防控不应只关注出现腹泻症状的终末宿主,也需考虑其在中间宿主群体中的流行和影响。此外,研究结果对于理解人类免疫缺陷患者感染Cystoisospora belli后出现的消耗综合征也有一定的参考价值。