Иксодовые клещи — паразиты и переносчики инфекций

Инфицирование клещей возбудителями

Чаще всего клещ инфицируется, получая возбудителя во время питания вместе с кровью или содержимым очага воспаления. Многочисленными опытами с разными возбудителями было установлено, что для определенных видов и фаз развития клещей существуют минимальные инфицирующие дозы определенных видов и штаммов возбудителей. Количество возбудителя, меньшее этих пороговых доз, не может обеспечить заражение переносчика и приобретение им способности к дальнейшей передаче патогенного агента.

В эксперименте при кормлении личинок и нимф I. persulcatus на белых мышах с титром вируса клещевого энцефалита от 1.5 до 7.8 lg LD5O/0.03 от 1 до 5 % питавшихся особей инфицировалось при титре около 2.0 lg LD50. Подобный уровень, однако, не обеспечивал трансфазовой передачи вируса. Трансфазовая передача наблюдалась при титрах вируса 3.6—4.2 lg LD50, когда инфицировалось 10— 20 % личинок и нимф. Последующее повышение титра вируса в крови мышей до 3.8—5.2 lg LD50 обеспечивало инфицирование 30—50 % личинок и нимф, а при 5.0—6.4 lg LD50— около 80 % (Куренков и др., 1981).

На примере клещей R. appendiculatus и A. variegatum, являющихся переносчиками вируса Тогото в Африке, было установлено, что минимальная инфицирующая доза для первого из них значительно меньше, чем для второго. При кормлении нимф этих клещей на хомяках с разными уровнями виремии крови, заражение 5 % особей первого вида достигается при титрах вируса 1028 PFU/мл и второго — 1027, а 100 % особей — при титрах вируса 1063 и 107 соответственно.

При этом нимфы R. appendiculatus из-за меньших размеров тела поглощали за время питания в 8 раз меньше крови, чем A. variegatum (Davies et al., 1990).

Значительные различия в способности разных видов клещей к инфицированию боррелиями обнаружены для нескольких видов иксодид. В опытах с одновременным кормлением личинок I. scapularis и I. pacificus на белых мышах, инфицированных калифорнийским штаммом Borrelia burgdorferi, среди отпавших напитавшихся личинок зараженными оказались 70 % I. scapularis и только 10—20 % I. pacificus (Piesman, Gray, 1994). При капиллярной методике заражения боррелиями голодных самок I. scapularis и D. occidentalis возбудитель размножался и проникал в слюнные железы только в организме его специфического переносчика I. scapularis, но исчезал через 4—6 сут из D. occidentalis, не способного к передаче боррелий (Li, Lane, 1996). При питании личинок I. scapularis и D. variabilis на инфицированных боррелиями кроликах возбудитель был обнаружен только в нимфах I. scapularis. Полагают, что в слюне этого вида содержится фактор, подавляющий направленную против боррелий иммунную реакцию сыворотки крови хозяина, так что возбудитель может жить в кишечнике питающегося клеща. Однако аналогичный компонент -отсутствует в слюне D. variabilis, и боррелий погибают в этом виде (Mather et al., 1996).

Существование пороговых доз возбудителей, обеспечивающих алиментарное заражение клещей, объясняет различную эпизоотическую ценность их естественных хозяев. Например, 10—40 %-ный уровень инфицирования клещей I. persulcatus может быть обеспечен многими видами мелких млекопитающих. Последние служат главными хозяевами личинок и нимф, а уровень виремии их крови достигает 3.5—4.5 lg LD5O/0.03. В то же время заражение клещей при питании на крупных млекопитающих или на птицах менее вероятно из-за отсутствия или низких титров возбудителя в их крови (Чунихин, Леонова, 1985). Подобную тупиковую роль в циркуляции возбудителя Лайм-боррелиоза, по-видимому, играют олени и другие копытные (Piesman, Gray, 1994). Так же и в случае с Крымской геморрагической лихорадкой вирус был выделен от многих видов млекопитающих и птиц, но только в зайцах, ежах и немногих видах птиц концентрация вируса в крови была достаточной для инфицирования клещей (Watts et al., 1988).

Количественные данные о пороговых инфицирующих дозах других групп возбудителей отсутствуют, за исключением пироплазмид. У пироплазмид, проходящих в клещах сложный цикл развития с половым процессом и бесполым размножением, прямая зависимость между количеством поглощенных макро- и микрогамет и процентом клещей со спорозоитами в слюнных железах не установлена. Для Theileria parva повышение количества эритроцитов хозяина с возбудителем с 14 до 42 % в период питания нимф R. appendiculatus не вело к увеличению процента инвазированных взрослых особей (Buscher, Tangus, 1986). В опытах с теми же видами клеща и возбудителя при паразитемии крови более 30 % зараженность клещей была даже меньшей, чем при паразитемии менее 30 % (Young et al., 1992). У клещей I. trianguliceps, питавшихся на рыжих полевках, инфицирование Babesia microti было возможно при уровне паразитемии крови хозяина не менее 2 %, и этот уровень поддерживается у хозяина в природе около 2 нед (Randolph, 1995).

Алиментарное инфицирование возможно и при отсутствии или подпороговых титрах виремии в крови хозяина, когда одновременно питаются инфицированные и неинфицированные клещи. Впервые этот феномен был установлен для вируса клещевого энцефалита и клещей I. persulcatus (Галимов и др., 1989). В дальнейшем механизм этого явления был достаточно подробно изучен на моделях с вирусом Тогото и клещами R. appendiculatus и A. variegatum (Jones et al., 1987), a затем для вируса клещевого энцефалита и клещей I. ricinus, A. variegatum (Алексеев, Чунихин, 1991; Labuda et al., 1993a, 1993b). Заражение возможно как у особей, питающихся рядом, так и при питании инфицированных и неинфицированных особей на удалении друг от друга. В передаче вируса при совместном питании клещей должен обязательно участвовать белок, выделяемый со слюной кровососа. Этот белок был обнаружен только у активных или потенциальных переносчиков, но отсутствовал в слюне видов, не способных к передаче вируса (Jones et al., 1992).

Из других возбудителей инфицирование при совместном питании отмечено для вируса Крымской геморрагической лихорадки при питании на морских свинках «чистых» личинок Н. truncatum и Н. impeltatum и инфицированных взрослых особей (Gordon et al., 1993). Подобное же инфицирование обнаружено в опытах с В. burgdorferi при одновременном питании «чистых» и зараженных нимф I. ricinus (Gern, Rais, 1996). Рассмотренный путь непосредственной передачи возбудителя от клеща к клещу без виремии у хозяина, по-видимому, имеет широкое распространение в природе и обеспечивает перезаражение особей одной или разных фаз развития при их одновременном нахождении на хозяине.

Половая передача также может иметь важную роль в распространении некоторых возбудителей, когда последние передаются от самцов самкам во время спаривания. Впервые этот феномен был обнаружен у клещей D. andersoni и R. rickettsii (Philip, Parker, 1933), а в дальнейшем у R. helvetica и I. ricinus. Сперматогонии, сперматоциты и зрелые сперматиды последнего вида были инфицированы риккетсиями (Hayes et al., 1980). Очень эффективен этот механизм для горизонтальной передачи вируса клещевого энцефалита. После копуляции инфицированных самцов с неинфицированными самками I. persulcatus и Н. anatolicum вирус получили 50 % самок первого и 6.2 % второго вида. Вирусные частицы были обнаружены в сперматоцитах и сперматидах самцов. Самки, получившие вирус половым путем, передавали его трансовариально личинкам, среди которых инфицированность составила 10.5 % (Чунихин и др., 1983). Сходным образом передается при копуляции клещей Н. truncatum вирус Крым-Конго геморрагической лихорадки (Gonzales et al., 1992).

Трансовариальная передача возбудителей трансмиссивных инфекций известна у иксодовых клещей для вирусов, риккетсий, спирохет и пироплазмид. Она обеспечивают вертикальную передачу возбудителя от родителей к потомству и позволяет ему переживать в клещах на протяжении одного, а возможно, и нескольких поколений без реинфицирования от позвоночных животных. Эффективность трансовариальной передачи оценивают по проценту самок, передавших возбудителя потомству, или по проценту инфицированности дочернего поколения от одной самки. Оба эти показателя очень сильно варьируют в зависимости от видовой принадлежности партнеров, интенсивности заражения переносчика, особенности диссеминации возбудителя в его организме и многих других факторов.

Первоначально это явление было обнаружено у иксодовых клещей и вируса клещевого энцефалита и ему было посвящено большое число исследований (Чунихин, Леонова, 1985; Danielova, Holubova, 1991). Наряду с важнейшими природными переносчиками — I. persulcatus и I. ricinus в эксперименте легко воспринимали и передавали вирус трансовариально виды, не имевшие с ним контакта в естественных условиях. Частота трансовариальной передачи варьировала в опытах разных авторов от долей процента до 100 %, но чаще не превышала 10 %. Отмечена ее зависимость от величины инфицирующей дозы. Опыты В. И. Ильенко с соавт. (1979) показали, что после заражения клещей I. persulcatus и I. ricinus большими дозами вируса клещевого энцефалита трансовариальная передача отмечена у 45—50 % инфицированных самок, а у клещей, собранных в природе, этот показатель варьировал от 0.1 до 10 %. В свою очередь процент инфицированных яиц в кладках колеблется от 2 до 45 %. По данным С. П. Чунихина и Г. Л. Леоновой (1985), 100%-ная трансовариальная передача отмечена у самок, инфицированных на стадии личинки, питавшихся наг хозяевах с вирусемией 6—7 lg LD50, но она полностью отсутствовала при вирусемии менее 3 lg LD50.

Меньшая эффективность трансовариальной передачи обнаружена после инфицирующего кормления нимф I. ricinus вирусом клещевого энцефалита (штамм 9001). Она выявлена у 19 % напитавшихся самок, а процент неинфицированных личинок в кладках варьировал от 0.2 до 0.8. Частота трансовариальной передачи вируса повышалась с увеличением его титра в крови, интервала от отпадения напитавшихся самок до откладки ими яиц и была выше у особей из природных популяций по сравнению с самками, выведенными в лаборатории (Кондрашова, 1975).

Эффективность трансовариальной передачи вируса клещевого энцефалита значительно варьирует в зависимости от штамма возбудителя и вида переносчика. Обычно она наблюдается лишь у части инфицированных самок, которые в свою очередь передают вирус лишь небольшой части своего потомства. Небольшой процент голодных личинок, инфицированных вирусом клещевого энцефалита, не умаляет значения этого пути распространения вируса в природе. Благодаря инфицированию незараженных личинок клещей от зараженных при их совместном питании происходит достоверное увеличение процента перелинявших из них инфицированных нимф. Например, в партиях личинок I. ricinus из кладок зараженных самок с помощью реакции цепной полимеризации присутствие вируса удалось выявить только у небольшого числа особей. После кормления нескольких партий подобных личинок в перелинявших из них"нимфах процент зараженных особей значительно увеличился и в одной партии достиг 79 % (Labuda et al., 1993d).

Данные о возможности трансовариальной передачи клещами других арбовирусов ограничены. Для вируса Крым-Конго геморрагической лихорадки трансовариальная передача обнаружена как у инфицированных самок из природы, так и у самок, получивших вирус интрацеломально (Кондратенко, 1976; Wilson et al., 1991). Приводятся материалы о передаче клещами D. andersoni вирусов колорадской клещевой лихорадки и Повассан, а клещом Н. spinigera — вируса кьясанурской лесной болезни (Burgdorfer, Varma, 1967). По-видимому, трансовариальная передача свойственна многим видам вирусов и клещей, но она происходит нерегулярно и процент голодных инфицированных личинок обычно невелик.

Иксодовые клещи способны к трансовариальной передаче риккетсий (Burgdorfer, 1992а)., В случае Rickettsia rickettsii и D. variabilis возбудителя передавало потомству 30—40 % самок, инфицированных во время личиночного и нимфального кормлений при значительной вариации процента яиц с риккетсиями в кладках. В других опытах этого возбудителя передавало 100 % самок трех видов клещей при столь же высокой инфицированности их потомства (Price, 1954). Трансовариальная передача обеспечивала пассирование R. rickettsii в клещах D. andersoni на протяжении 11 поколений (срок наблюдений), причем зараженность особей дочернего 12-го поколения составляла 100 %. Однако при этом было обнаружено нарастание смертности среди напитавшихся клещей и уменьшение фертильности откладываемых самками яиц. Поэтому возможности трансовариальной передачи риккетсий в природе не безграничны (Burgdorfer, Brinton, 1975).

У хорошо изученного в этом отношении возбудителя Ку-риккетсиоза (Coxiella burnetii) трансовариальная передача менее постоянна, несмотря на исключительную способность к существованию во многих видах клещей. В опытах А. Б. Дайтера (1977) после заражения на нимфальной фазе в последующих поколениях клеща Н. asiaticum отмечено снижение частоты трансовариальной передачи С. burnetii с 24 % в первом поколении, до 11.2 — во втором и 4.8 % — в третьем.

Данные о трансовариальной передаче спирохет группы Borrelia burgdorferi s. lato, связанных с несколькими видами Ixodes, достаточно противоречивы. В США, по данным разных авторов, боррелии были обнаружены менее чем у 1 % собранных в природе голодных личинок (Lane et al., 1991). Среди 1499 собранных в природе и накормленных на кролике самок I. pacificus зараженными оказались 132 (8.8 %), но в полученных от них личинках боррелии во всех случаях не выявлены (Shoeler, Lane, 1993). У голодных личинок I. ricinus, собранных с растительности, инфицированность боррелиями может быть выше и достигает в Швейцарии 3.1 % (Zhioua et al., 1994) и даже 6.3 % в Чехии (Halouzka et al., 1995).

Данные лабораторных экспериментов по трансовариальной передаче боррелий значительно варьируют в зависимости от видовой принадлежности боррелий и клещей. Например, у инфицированных самок I. ricinus трансовариальная передача обнаружена у 3 из 156 (1.9 %) особей, но от 43 до 65 % яиц этих клещей содержали боррелий (Bellet-Edimo et al., 1996). Напротив, у I. hexagonus 17 из 21 самки, напитавшейся на еже (81 %), передали боррелий личинкам. Однако зараженность личинок составляла в среднем только 7 % (Gern et al., 1996).

В литературе неоднократно сообщалось о возможности трансовариальной передачи клещами возбудителя туляремии Francisella tularensis. Однако эти данные не получили подтверждения в опытах с D. marginatus (Петров, 1962), и поэтому положительные результаты могут быть объяснены поверхностным заражением яиц и личинок возбудителем.

Исключительная способность к трансовариальной передаче свойственна пироплазмидам. Так, А. А. Марковым и И. В. Абрамовым (1970) сообщается о трансовариальной передаче Babesia ovis в 44 поколениях клеща R. bursa и В. caballi — в 13 поколениях Н. marginatum. В других опытах (Friedhoff, Smith, 1981), исключающих возможность реинфицирования клещей при питании, линия В. ovis передавалась трансовариально в течение 9 лет в 15 поколениях R. bursa (срок наблюдений). Частота передачи возбудителей потомству зависит, как и в случае с другими патогенными агентами, от величины инфицирующей дозы. После инфицирующего кормления клещей В. microplus на скоте с пораженностью Babesia bigemina более 20 % эритроцитов крови возбудитель инвазировал свыше 90 % яиц зараженных самок. При более низкой паразитемии возбудитель был обнаружен только в 5 % яиц зараженных самок клещей (Riek, 1964).

Трансовариальная передача возбудителя, если исключить редкие случаи поверхностного загрязнения яиц, связана с проникновением микроорганизмов в ткани яичника и в конечном итоге внутрь ооцитов. К сожалению, прямые наблюдения над динамикой и цитологическими особенностями этого процесса немногочисленны. Наиболее детальное электронно-микроскопическое и иммунофлуоресцентное изучение трансовариальной передачи проведено у клещей рода Dermacentor и R. rickettsii (Burgdorfer, Brinton, 1975). Было установлено, что уже у голодных нимф риккетсии заселяют интерстициальные клетки и соединительнотканную оболочку яичника, а проникновение их в оогонии происходит во время нимфального питания и подготовки к линьке. У голодных самок риккетсии располагаются внутри ооцитов одиночно или небольшими группами и, вероятно, находятся в покоящейся фазе. С началом питания и возобновлением оогенеза в развивающихся ооцитах обнаружено интенсивное размножение риккетсии и часто встречаются делящиеся формы. В результате этого процесса количество риккетсии в цитоплазме и ядрах ооцитов значительно возрастает по сравнению с голодными особями.

Данные о локализации возбудителя клещевого энцефалита и других вирусов в яичниках иксодоидных клещей, исключая многочисленные выделения возбудителя из тканей яичника и отложенных яиц, отсутствуют. Крайне ограничены и данные о механизмах и сроках проникновения В. burgdorferi в развивающиеся ооциты. Известно лишь, что при генерализованной инфекции клещей возбудитель проникает во внутренние органы, включая яичник, сквозь клетки или по межклеточным пространствам (Munderloh, Kurtti, 1995).

При инфицирующем кормлении имаго клеща R. bursa бабезии В. ovis в большом количестве были обнаружены в эпителиальных клетках стенок яичника, в развивающихся яйцеклетках напитавшихся и яйцекладущих самок, а также в откладываемых ими яйцах. У самок, получивших возбудителя трансовариально, мерозоиты выявляются в оогониях и ооцитах голодных самок. Проникновение мерозоитов в яйцеклетки возможно на протяжении всего оогенеза, вплоть до образования кутикулярной желточной оболочки. Внутри развивающихся ооцитов и в яйцах в первые 3 сут после их откладки отмечены многочисленные делящиеся формы паразитов. Таким образом, яйца обеспечивают не только передачу возбудителя, но и служат местом его интенсивного размножения (Friedhoff, Smith, 1968).

Эксперименты с инфицированием клещей на разных стадиях оогенеза выявили существование критического периода, по окончании которого даже массированные дозы возбудителя не могут обеспечить его трансовариальной передачи. При заражении самок на более ранних сроках риккетсии обнаруживаются у иксодовых клещей только в последних порциях откладываемых яиц. Наибольший процент трансовариальной передачи наблюдается у особей, которые сами получили возбудителя трансовариально, а не после интрацеломального введения или инфицирующего кормления.

Этому явлению можно найти два объяснения. Во-первых, возбудитель может проникнуть в яичник слишком поздно, когда значительная часть яиц уже отложена. Во-вторых, оно может быть связано с разной «проницаемостью» ооцита для возбудителей на разных стадиях оогенеза (Балашов, 1984). Соединительнотканная оболочка яичника (tunica propria) и аналогичные образования вокруг других внутренних органов не могут служить преградой для микроорганизмов. На электронно-микроскопических фотографиях в ней были обнаружены многочисленные межклеточные поры. Сквозь эти поры в развивающийся ооцит проходят наиболее крупные белковые молекулы предшественников желтка и, вероятно, сравнимые с ними по размерам вирионы. Спорозоиты простейших и спирохеты, по-видимому, преодолевают эту оболочку без задержки или размножения внутри ее клеток, тогда как риккетсии в большом количестве встречаются в стенках яичника даже при отсутствии трансовариальной передачи.

Наружная цитоплазматическая мембрана оогониев и ооцитов, как можно судить по очень раннему заселению этих клеток полученными трансовариально возбудителями, также не является для последних эффективным барьером. На стадии вителлогенеза поступление возбудителя внутрь ооцита облегчается очень интенсивными процессами пиноцитоза. Наружная цитоплазматическая мембрана ооцита в этот период несет многочисленные микроворсинки, характерные для всасывающих поверхностей, а в цитоплазме обнаруживаются в большом количестве пиноцитозные пузырьки (Атлас..., 1979). Биохимическими и иммунологическими методами было показано, что белковые молекулы — предшественники желтка (вителлогенины) в неизменном виде проникают на этой стадии в ооциты клещей (Coons et al., 1982). По завершении вителлогенеза яйца окружаются плотной и толстой кутикулярной желточной оболочкой. После этого они становятся непроницаемыми для возбудителей. Наряду с многочисленными косвенными доказательствами невозможности естественного инфицирования зрелых яиц в организме самки имеются и прямые наблюдения (Aeschlimann, 1958), свидетельствующие о непроницаемости оболочки зрелых яиц аргасового клеща Ornithodoros moubata для спирохет при помещении их in vitro в среду с Borrelia duttoni.