CC BY
967
МИКОЛОГИЯ
ЭМЕРДЖЕНТНЫЕ
грибковые инфекции животных: новые виды возбудителей
EMERGENT FUNGAL INFECTIONS IN ANIMALS:
NEW AETIOLOGICAL AGENTS
УДК 619:616.992.288
Р. С. Овчинников R. Ovchinnikov
М. Г. Маноян M. Manoyan
А. Н. Панин
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории ветеринарной микологии ФГБУ «ВГНКИ», г. Москва
A. Panin
PhD, Principal researcher Laboratory of veterinary mycology, FGBU «VGNKI», Moscow
аннотация
Эмерджентные грибковые инфекции - одна из самых злободневных проблем как в гуманной, так и в ветеринарной медицине. В данной статье изложена классификация эмерджентных инфекций, приведены факторы их возникновения и распространения. Обобщены современные данные по эмерджентным микозам животных, вызываемых новыми, неизвестными ранее возбудителями - хитридиомикоз амфибий, «синдром белого носа» летучих мышей, «грибковая болезнь змей». Данные инфекции вызывают массовую гибель животных, быстро распространяются на новые территории, наносят огромный ущерб биоразнообразию планеты, вызывают экологический дисбаланс, что, бесспорно, заслуживает самого пристального внимания ветеринарной общественности.
summary
Emergent infectious diseases represent an extremely actual issue both in human and veterinary medicine. In current review the classification of emergent infections also as their origin and spreading factors are expounded. Actual data on emergent animal mycoses caused by new pathogens (amphibian chytridiomycosis, white nose syndrome in bats, snake fungal disease) is summarized. Emergent mycoses extend rapidly and evoke mass mortality, damage to biodiversity and ecological disbalance. Steady attention of veterinary community should be focused on this emergent problem.
66
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
VetPharma №2 | МАРТ 2014
МИКОЛОГИЯ
Эмерджентные инфекционные заболевания (от англ. emergency - непредвиденность, чрезвычайность) -одна из наиболее актуальных проблем как в гуманной, так и в ветеринарной медицине. Спектр возбудителей быстро расширяется, изменяя наши представления о безвредных и патогенных микроорганизмах.
Это особенно ярко прослеживается на примере грибов - самой обширной и таксономически разнородной группе возбудителей инфекционных болезней. Причем в современном контексте ни одни вид гриба нельзя считать безвредным, рассматривать как контаминант, недооценивая его клиническую значимость. Подавляющее большинство микроскопических грибов - оппортунистические патогены, и именно ими вызываются многие эмерджентные инфекции [7].
классификация и факторы
возникновения эмерджентных инфекций
По имеющейся классификации, к эмерджентным инфекциям относят:
- Новые, ранее неизвестные науке возбудители и инфекции, диагностирующиеся впервые;
- Известные инфекционные болезни в новых формах проявления и течения, распространившиеся на новые географические зоны или на несвойственные виды хозяев; появление новых видов или вариантов возбудителя;
- Старые, ранее побежденные и контролируемые инфекции, вновь получившие неожиданное распространение («возвращающиеся» инфекции).
Выделяют несколько типов факторов, обуславливающих возникновение и распространение эмерджентных инфекций:
- факторы биологического характера - генетические механизмы изменчивости возбудителей (мутации, рекомбинации, наличие плазмид, профагов). Они обусловливают возникновение различных вариантов микроорганизмов с приобретением новых признаков патогенности, новых экотипов, формирование новых природно-очаговых зон;
- зоогеографические факторы - увеличение плотности популяций домашних и диких животных,
перекрытие их ареалов; миграционные процессы, которые нарушили ранее выраженную региональную вариабельность, распространение видов-переносчиков. Это создает предпосылки для эволюции микроорганизмов, непредсказуемого пассирования возбудителей в популяции восприимчивых животных;
- социально-экономические факторы - интенсивное перемещение людей, животных, торговые связи, реализация и потребление продуктов животноводства создают предпосылки для распространения эмерджентных возбудителей [1].
Начиная с середины 2000-х годов микозы, вызываемые эмерджентными патогенами, все активнее выходят на арену ветеринарной микологии. Они регистрируются у многих видов животных - теплокровных и холоднокровных, позвоночных и беспозвоночных, домашних, диких, промысловых, продуктивных. И практикующим врачам и специалистам ветеринарных лабораторий следует быть готовыми к встрече с эмерджентными микозами. В таблице 1 обобщены эмерджентные грибковые инфекции животных, известные к настоящему времени.
В данной статье будут рассмотрены грибковые инфекции животных, неизвестные ранее и открытые совсем недавно: в конце 90-х - начале 2000-х гг. Яркими примерами новых, ранее неизвестных микозов являются хитридиомикоз амфибий, «синдром белого носа» летучих мышей, «грибковая болезнь» змей.
хитридиомикоз амфибий
Возбудитель заболевания - гриб вида Batracho-chytrium dendrobatidis, относящийся к отделу Хитридиомикота, классу хитридиомицетов. Естественная среда обитания гриба - водоемы. Гриб обладает кератинофильными свойствами и поражает широкий спектр амфибий в дикой природе. Диагностирован у более чем 500 различных видов, представителей всех трех отрядов амфибий - Anurans (Бесхвостые), Caudates (Хвостатые) и Gymnophiona (Безногие, или червяги). В 2013 г. был описан новый вид возбудителя хитридиомикоза - B. salamandrivorans.
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
67
МИКОЛОГИЯ
VetPharma №2 | МАРТ 2014
ЭМЕРДЖЕНТНЫЕ МИКОЗЫ ЖИВОТНЫХ. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА
КАТЕГОРИЯ ЭМЕРДЖЕНТНЫХ МИКОЗОВ НАИМЕНОВАНИЕ ЭМЕРДЖЕНТНОГО МИКОЗА ВОЗБУДИТЕЛЬ ВИДЫ ЖИВОТНЫХ ОСОБЕННОСТИ ИНФЕКЦИИ
НОВЫЕ, РАНЕЕ НЕИЗВЕСТНЫЕ МИКОЗЫ Хитридиомикоз амфибий Batrachochytrium dendrobatidis Амфибии (лягушки, жабы,саламандры), диагностирован у 35 видов Массовость; высокая летальность
«Синдром белого носа» Pseudogymnoascus destructans Летучие мыши Массовость; высокая летальность
«Грибковая болезнь змей» Ophidiomyces ophiodiicola Змеи Поражения глаз, кожи; летальность
НОВЫЕ ВИДЫ И ВАРИАНТЫ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИЗВЕСТНЫХ МИКОЗОВ Феогифомикозы К настоящему времени описано 29 видов возбудителей Моллюски, членистоногие, рыбы, птицы, млекопитающие, а также люди Широкий круг возбудителей и восприимчивых животных; разнообразные клинические формы
Аспергиллез Aspergillus felis Кошки, собаки, а также люди Для кошек характерна сино-орби-тальная форма; устойчивость к противогрибковой терапии
Дерматофитоз =Trichophyton mentagrophytes var. porcellae Морские свинки Идентификация традиционными методами затруднена
НОВЫЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИЗВЕСТНЫХ МИКОЗОВ Дерматофитоз - поражения когтей Trichophyton mentagrophytes Собаки Атипичная клиническая форма
Дерматофитоз -поражения слухового прохода Microsporum canis Кошки Атипичная клиническая форма
Малассезиоз - стоматиты, конъюнктивиты, риниты,вулвова-гиниты,акропо-ститы, поститы, баланопоститы Malassezia spp. Собаки и кошки Атипичная клиническая форма
68
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
VetPharma №2 | МАРТ 2014
МИКОЛОГИЯ
ЭМЕРДЖЕНТНЫЕ МИКОЗЫ ЖИВОТНЫХ. СВОДНАЯ ТАБЛИЦА
МИКОЗЫ, РАСПРОСТРАНИВШИЕСЯ НА НОВЫЕ ТЕРРИТОРИИ CANV-микоз (впервые диагностирован в РФ в 2007 г.) Chrysosporium -анаморфа Nannizziopsis vriesii Рептилии (игуаны, агамы и др.) Высокая контагиоз-ность; трансформация поверхностной формы микоза в глубокую
Нокардиоз (впервые диагностирован в РФ в 2008 г.) Nocardia spp. Кошки, собаки и другие млекопитающие Характерна пио- гранулематозная форма
Криптококкоз* Cryptococcus neoformans, C. gattii Кошки, собаки и другие млекопитающие У кошек основная форма - риносинусит
Пневмоцистоз* Pneumocystis carinii Кошки, собаки и другие млекопитающие Основная форма - пневмония
МИКОЗЫ,РАСПРОСТРАНИВШИЕСЯ НА НОВЫЕ ВИДЫ ХОЗЯЕВ Лобомикоз морских млекопитающих Lacazia loboi (ранее возбудитель обнаруживался только у людей) Дельфины, киты Хронические кожные поражения
«ВОЗВРАЩАЮЩИЕСЯ» ГРИБКОВЫЕ ИНФЕКЦИИ Кандидозы Candida spp. Крупный рогатый скот, другие с/х животные и птицы Для КРС характерны маститы, дерматиты вымени, эндометриты
“Достоверные случаи диагностики на территории РФ в литературе не найдены
патогенез
Гриб поражает кератинизированные ткани, не распространяясь на более глубокие слои. Несмотря на то, что B. dendrobatidis вызывает незначительные патологические изменения, инфекция приводит к летальному исходу в силу той огромной физиологической роли, которую играет кожа в регулировании влажности и биохимических процессов в крови амфибий (Рис.1). Вследствие размножения гриба развивается эпидермальная дисфункция, снижение уровня Na и К в сыворотке крови, электролитический дисбаланс [4]. Продукты жизнедеятельности гриба также влияют на пролиферацию лимфоцитов, обладают токсическим иммуносупрессивным действием, вызывают апоптоз клеток. Больные животные меньше в размерах; смертность зависит от степени инфицированности грибом.
Рис.1 Хитридиомикоз амфибий.
Погибшие животные (по M. Fisher, 2013)
Таблица №1
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
69
МИКОЛОГИЯ
VetPharma №2 | МАРТ 2014
Рис.2 Гистологическая картина при хитридиомикозе у жабы Rana yavapaiensis. Клетки гриба B. dendrobatidis в эпидермисе (показаны стрелками). Характерен гиперкератоз при отсутствии воспалительной реакции (по P. Cryan et al, 2010)
Инфекция высоколетальна, ставит под угрозу существование целых популяций земноводных: около 200 видов уже оказалось на грани исчезновения. Хитридиомикоз называют самой смертоносной и агрессивной инфекцией, когда-либо поражавшей позвоночных, имея в виду как большое количество восприимчивых видов, так и урон, наносимый заболеванием.
Впервые заболевание описано в 1999 г., однако к настоящему времени оно зарегистрировано практически на всех материках, кроме Антарктиды [5] (Fisher, Garneretal. 2009). В Европе хитридиомикоз зарегистрирован уже в 17 странах. За короткий период возбудитель из статуса эндемичного перешел в статус глобально распространенного патогена, а заболевание приобрело масштабы панзоотии. Что касается распространенности в РФ, то на сегодняшний день опубликовано одно исследование по диагностике возбудителя в Приморье, выполненное чешскими авторами [3]. В данной работе не удалось обнаружить B. dendrobatidis в популяции диких земноводных, что не исключает присутствие возбудителя на территории нашей страны.
Основной метод диагностики хитридиомико-
за - qPCR (количественная ПЦР). Гистологическая картина поражений характеризуется гиперкератозом, гиперплазией и наличием внутриклеточных зооспорангиев гриба (Рис.2). Возможен эрозивный тип поражений без признаков гиперкератоза.
Возбудитель B. dendrobatidis чувствителен к азолам - итраконазолу, вориконазолу. Для лечения применяют ванны с концентрацией антимикотика 1.0 мг/л-
1. Экспозиция 5 мин, курс 7 дней. Вторая разновидность возбудителя - B. salamandrivorans - в 10 раз более устойчива к азоловым антимикотикам [6].
Рис.з Летучая мышь, пораженная «синдромом белого носа» (по G. Turner)
70
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
VetPharma №2 | МАРТ 2014
МИКОЛОГИЯ
основной мишенью гриба является кожа крыльев животных, площадь которых в несколько раз превышает площадь остальной поверхности тела [4]. На крыльях больных мышей обнаруживаются многочисленные кожные поражения, вызванные грибом (Рис.4). Кожа крыльев, ввиду её большой площади, играет важную роль в обеспечении гомеостаза летучих мышей.
Проблема хитридиомикоза амфибий вызывает серьезную озабоченность и специалистов и широкой общественности, т.к. заболевание наносит серьезный ущерб биоразнообразию планеты, а также ведет к дисбалансу в экосистеме. Один из важнейших факторов международного распространения инфекции - торговля амфибиями, включая как декоративные, так и пищевые виды. Заболевание включено в список инфекций, контролируемых Международным эпизоотическим бюро (МЭБ, OIE).
«синдром белого носа»
у летучих мышей
В 2006 г. впервые было описано грибковое заболевание летучих мышей, в последствие получившее название «синдром белого носа» (white nose syndrome, WNS). Характерным клиническим признаком является образование белого налета, состоящего из грибковых спор, на морде вокруг носа, а также
на крыльях животных (Рис.3).
Возбудитель - мицелиаль-ный геофильный гриб вида Pseudogymnoascus destructans, поражающий мышей во время спячки. Он является психрофильным видом, для которого микроклимат пещер является оптимальной экологической нишей. Температурный оптимум гриба составляет 4-15 градусов С, при температуре 20 градусов С гриб погибает. Гриб обнаруживается в грунте пещер, где зарегистрировано заболевание. Основным путем передачи возбудителя является непосредственный контакт животных. Распространение возбудителя через воздух пока не подтверждено.
Патогенез заболевания изучен недостаточно. Известно, что пораженные животные часто просыпаются во время спячки, проявляют аномальную активность, травмируют крылья, что, очевидно, ведет к их истощению. Cryan et al. (2010) считают, что
Роман Овчинников
Сегодня мы предлагаем вниманию читателей статью, открывающую обширную и актуальную тему -эмерджентные грибковые инфекции. Очевидно, термин «эмерджентные инфекции» уже знаком многим нашим читателям, им в последние годы посвящается много научных публикаций, выступлений на научных форумах и т.д. С конца 90-х гг. выходит специализированный журнал Emergent Infectious Diseases (ориентированный в основном на гуманную медицину).
В области ветеринарной микологии накопилась «критическая масса» данных по эмерджентным микозам, которая на наш взгляд требует систематизации и упорядочивания. В данной статье будут, в частности, рассмотрены эмерджентные инфекции, вызываемые новыми, ранее неизвестными патогенами, активно заявившими о себе в последние годы.
Как заметит читатель, все рассмотренные в статье микозы поражают диких животных. Микозы животных в дикой природе - ещё одна актуальная тема, которой занимаются многие специалисты-микологи во всем мире. Причина тому - колоссальный ущерб, наносимый некоторыми патогенными грибами целым популяциям диких животных, из-за чего некоторые виды находятся под угрозой вымирания. Микозы, распространенные в дикой природе, могут представлять угрозу и для домашних животных, а также для благополучия человека.
Не стоит рассматривать эмерджентные микозы (и микозы диких животных, в частности) как далекую экзотику. В современном, быстро меняющемся мире практикующие врачи могут столкнуться с этими инфекциями уже в ближайшем будущем. Поэтому не будем забывать -«предупрежден - значит вооружен».
КОЛОНКА НАУЧНОГО РЕДАКТОРА
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
71
МИКОЛОГИЯ
VetPharma №2 | МАРТ 2014
Рис.4 Патологические изменения, вызываемые Geomyces destructans в коже крыльев летучих мышей. а. Очаги поражения мембраны крыла у Myotis lucifugus. в. Нормальная мембрана крыла (черная стрелка) и пораженная область (белая стрелка) с нарушенной пигментацией, эластичностью и целостностью. с. Гистологический срез пораженного крыла. Стрелками показаны грибные гифы, замещающие мышечную ткань (по Cryan et al., 2010)
Обширные грибковые поражения, вызванные P. Destructans, у летучих мышей приводят к дисбалансу в гомеостазе, что можно сравнить с патогенезом хитри-диомикоза у амфибий, вызываемого B. dendrobatidis. При этом микозе нарушается способность кожи к регуляции влажности и гомеостаза организма, возникает электролитический дисбаланс. Общим в этих двух случаях является и то, что и у амфибий и у летучих мышей кожа играет исключительно важную физиологическую роль. И в обоих случаях отсутствует воспалительная реакция кожи на внедрение грибкового патогена. При хитридиомикозе отсутствие воспаления очевидно связано с сугубо поверхностным характером инфекции. При «синдроме белого носа» воспаление не выражено в силу ареактивного состояния иммунной системы в период спячки. Общим является и то, что оба возбудителя ранее были известны исключительно как сапротрофы, поэтому потребовалось много времени, чтобы установить их патогенетическую роль.
Однако если при хитридиомикозе возбудитель не вызывает сильных повреждений кожи, то P. destructans вызывает сильную эрозию и деструкцию пораженных тканей. Очевидно, основным фактором смертности при данном грибковом заболевании являются катастрофические нарушения физиологических процессов, связанных с крыльями: критическое обезвоживание, нарушение терморегуляции, нарушение дыхательного газообмена, утрата контроля за процессом полета [4].
Изначально больные летучие мыши были обнаружены в пещерах штата Нью-Йорк. К настоящему времени заболевание зафиксировано в более чем 115 колониях летучих мышей, в основном на северо-востоке США, а также в некоторых провинциях Канады. Всего заболевание диагностировано у 11 видов рукокрылых.
Возбудитель также обнаружен и в популяциях европейских летучих мышей, возможно, гриб был ввезен на территорию США именно из Европы. Примечательно, что в Европе инфицированные мыши не погибают, хотя и обнаруживают клинические признаки (белый налет на морде). Предполагается, что у европейских популяций летучих мышей существует иммунитет к возбудителю, однако феномен устойчивости европейских летучих мышей к заболеванию требует дальнейшего изучения.
Смертность от «синдрома белого носа» достигает 95%, из-за чего многие популяции рукокрылых резко сократились, а некоторые виды попали под угрозу исчезновения. Заболевание не только наносит серьезный урон биоразнообразию планеты. Ввиду снижения численности летучих мышей, растет численность насекомых, в т.ч. сельскохозяйственных вредителей. Это, в свою очередь, наносит значительный экономический ущерб.
«грибковая болезнь» змей
(snake fungal disease, sfd)
Грибковые заболевания у змей в дикой природе на территории США регистрировались и ранее, однако начиная с 2006 отмечается резкий всплеск данной патологии. В том числе микоз диагностируется у змей, пойманных в дикой природе и перемещенных в домашние условия.
Наиболее частые клинические признаки - струпья, корочки, подкожные узелки, утолщения кожи, отслоение роговых чешуек, помутнение глаз, не связанное с линькой (Рис.5). Реже встречаются кожные язвы, опухание морды, образование узелков в глубоких тканях. У разных видов змей клиника может несколько отличаться; четкие патогномичные признаки на сегодня пока не установлены.
Наиболее часто от больных змей выделяют гриб вида Ophidiomyces ophiodiicola, ранее относившийся к роду Chrysosporium, однако в 2013 г. отнесенный
72
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
VetPharma №2 | МАРТ 2014
МИКОЛОГИЯ
Рис.5 Клинические признаки «грибковой болезни змей» у Coluber constrictor: помутнение глаз («очки») и темные, твердые чешуйки на подбородке и шее (показаны стрелками) (по D. Green).
к новому роду Ophidiomyces Sigler, Hamleton & Pare, gen. nov. (L. Sigler, 2013). Примечательно, что данный вид обнаруживается только у змей. На данный момент исследователи склоняются, что именно О. ophiodiicola является основным возбудителем «грибковой болезни змей» [8].
Заболевание контагиозно и нередко приводит к летальному исходу. В Нью-Хэмпшире популяция гремучих змей (Crotalus horridus) за 2006-2007 г. уменьшилась на 50%. Микоз официально зарегистрирован уже в 9 штатах США, но его истинная распространенность может быть гораздо шире. Восприимчивы многие виды змей, включая Nerodia sipedon, Coluber constrictor, Pantherophis obsoletus species complex, Crotalus horridus, Sistrurus catenatus, Sistrurus miliarius, Lampropeltis triangulum [2].
Данные по терапии этого микоза очень ограничены. Однако в опубликованных исследованиях возбудитель проявлял устойчивость к терапии кетоконазолом и итраконазолом.
В целом этиология, патогенез и распространенность данной грибковой инфекции изучена ещё недостаточно, что во многом обусловлено скрытным характером змей, сложностью наблюдения за ними в дикой природе.
заключение
Таким образом, в последние годы наблюдается тревожная тенденция к распространению грибковых инфекций, вызываемых эмерджентными возбудителями. Новые эмерджентные микозы, рассмотренные
в данной статье - хитридиомикоз амфибий, «синдром белого носа» летучих мышей, «грибковая болезнь змей» - были обнаружены лишь несколько лет назад, однако они уже успели нанести колоссальный урон биоразнообразию планеты, поставив на грань исчезновения некоторые виды диких животных.
Кроме того, сокращение популяций животных в дикой природе вносит дисбаланс в экологическую систему планеты, что может иметь самые непредвиденные негативные последствия и ощущается уже сегодня (например, рост численности насекомых-вредителей). Некоторые виды восприимчивых диких животных являются объектами промысла, употребляются в пищу, что является фактором риска для здоровья человека.
Таким образом, проблема эмерджентных микозов подняла ещё одну немаловажную тему - грибковые инфекции животных в дикой природе. К сожалению, в нашей стране этому вопросу не уделяется должного внимания. Особенно настораживает проблема хитри-диомикоза амфибий - заболевания, принявшего масштабы панзоотии и регистрирующегося в ближайших к нам европейских странах. Эмерджентные микозы как домашних, так и диких животных требуют к себе самого пристального внимания ветеринарных специалистов.
литература
1. Ачкасова Т. и др. Актуальность эмерджентных инфекций. Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия «Биология, химия», 2012; 25(64)
(1): p. 21-28.
2. Anonimous. Rise in snake fungal disease draws researchers' attention. J Am Vet Med Assoc, 2013; 243(2): p. 178.
3. Civis P., et al. Sampling for Batrachochytrium dendrobatidis in Russia. Herpetological Journal, 2013; 23: p. 55-58.
4. Cryan P.M., et al. Wing pathology of white-nose syndrome in bats suggests life-threatening disruption of physiology. BMC Biology, 2010; 8(1): p. 135.
5. Fisher M.C., Garner T.W., and Walker S.F. Global emergence of Batrachochytrium dendrobatidis and amphibian chytridiomycosis in space, time, and host. Annu Rev Microbiol, 2009; 63: p. 291-310.
6. Fisher M. Batrachochytrium sp. and the panzootic of amphibian chytridiomycosis. in 1st International Veterinary Mycology Course - 4-8 November 2013; Radboudumc, Nijmegen, The Netherlands. 2013.
7. Pfaller M.A. and Diekema D.J. Rare and Emerging Opportunistic Fungal Pathogens: Concern for Resistance beyond Candida albicans and Aspergillus fumigatus. J. Clin. Microbiol., 2004; 42(10): p. 4419-4431.
8. Sigler L., et al. Molecular Characterization of Reptile Pathogens Currently Known as Members of the Chrysosporium Anamorph of Nannizziopsis vriesii Complex and Relationship with Some Human-Associated Isolates. J Clin Microbiol, 2013; 51(10): p. 3338-57.
ПОМНИ О ЖИЗНИ | MEMENTO VIVERE
73
