Kinetoplastid: lipitsalised – kinetoplast, elupaigad ja parasiidid

Kinetoplastid on üksikute lipitsaliste eukarüootide rühm. Nende hulka kuuluvad mitmed parasiidid, mis põhjustavad tõsiseid haigusi inimestel ja teistel loomadel, aga ka vabalt elavad vormid pinnases ja veekeskkonnas. Nad paiknevad taksonoomiliselt peamiselt Euglenozoa rühma all. Kinetoplastid on olulised nii meditsiiniliselt ja veterinaarselt kui ka ökoloogiliselt—mõned liigid mõjuvad oluliselt inimeste tervisele ja põllumajandusele, teised osalevad mikroobide kontrollis ökosüsteemides.

Nende peamiseks rakuomaduseks on kinetoplast — suur, tihedalt pakitud DNA-d sisaldav graanul, mis asub raku lipukeste (basaalkeha) alusel paikneva üksiku mitokondri sees. Kinetoplast sisaldab eripärast kDNA-d, mis koosneb suurtest "maxicircles" ja paljudest vähematest "minicircles" rõngakujulisest DNA-st; selle organiseeritus ja replikatsioon erineb oluliselt tavalistest eukarüootide mitokondriaalsetest DNA-de vormidest. Kinetoplastidel on ka üks või kaks lipukest (flagella), mis osalevad liikumises ja peremehesse kinnitumises, ning spetsialiseerunud rakuorganellid nagu gükosoomid, kus toimub osa glükolüüsi ensüümide aktivatsioonist.

Taksonoomia ja liigid

Kinetoplastide taksonoomia algas selgema määratlusega pärast Honigbergi töid 1961. aastal, mil lipitsaliste selts (Kinetoplastida) sai oma eristuva grupi. Traditsiooniliselt jagatakse nad kaheks suuremaks rühmaks: biflagellatilised bodoniidid (Bodonidae), mis hõlmavad paljusid vabalt elavaid ja bakterisööjaid, ning uniflagellatilised Trypanosomatidae, mis sisaldavad peamiselt parasiitilisi perekondi. Trypanosomatidae hulka kuulub mitu meditsiiniliselt ja veterinaarselt tähtsat perekonda; nende hulka kuuluvad näiteks Trypanosoma, Leishmania, Crithidia ja Cryptobia.

Elupaigad ja elutsüklid

Kinetoplastide elupaigad on väga varieeruvad: vabalt elavad bodoniidid elavad magevees, meres ja mullas, kus nad toituvad peamiselt bakteritest ja orgaanilisest jäägist. Trypanosomatidid on enamasti parasiitilised ja nende elutsüklid on sageli keerukad, hõlmates ühte või mitut peremeest ja vektorit. Näited:

• Trypanosoma brucei levib tsetse-laste (Glossina) kaudu ja põhjustab unehaigust (inimese Aafrika trüpanoos).
• Trypanosoma cruzi levib triatomiin-tigude kaudu ja põhjustab Chagase haigust (Chagase haigus), mille kroonilised vormid võivad kahjustada südant ja seedesüsteemi.
• Leishmania liigub liitsilklaste (sandfly) kaudu ja põhjustab leishmaniaasiat, mille kliinilised vormid ulatuvad nahahaavadest kuni elundiliste kahjustusteni.
• Crithidia parasiidib putukatel, Cryptobia on tuntud kalade lõpuste ektoparasiidina.

Paljude trypanosomatide puhul vahelduvad peremeeste ja vektorite etapid: peremeesel esinevad sageli amastiigaat- või promastigotaatvormid, vektoris toimub transformatsioon ja paljunemine, mis võimaldab edasist ülekannet.

Rakulise ehituse ja biokeemia eripärad

Kinetoplastidel on üksik, suur mitokondrion, milles paikneb kinetoplast. Lisaks kDNA-le eristuvad nad ka spetsiifiliste metaboolsete lahtristruktuuride poolest, näiteks gükosoomid — need sisaldavad glükolüüsi ensüüme, mis on tähtsad energia saamiseks eriti anaeroobsetes või vähese hapnikusisaldusega tingimustes. Kinetoplastide geneetiline regulatsioon ja RNA töötlemine (nt uridina lisamine kRNA redigeerimisel) on eripärane ja on olnud uurimisobjektiks, sest see erineb tavalistest eukarüootsetest mehhanismidest.

Haigused, diagnoos ja ravi

Trypanosomatid põhjustavad mitmeid olulisi haigusi inimestel ja loomadel. Peamised meditsiinilised probleemid on:

• Inimese Aafrika trüpanoos (Trypanosoma brucei): sümptomiteks on palavik, peavalu, nõrkus ja edasine neuroloogiline kahjustus, mis viib unehäireteni ja võib lõppeda surmaga, kui seda ei ravita. Diagnoos põhineb vere või lümfisõlme proovi mikroskoopial, seroloogial ja molekulaarsetel meetoditel.
• Chagase tõbi (Trypanosoma cruzi): äge faas võib olla sümptomitevaba või põhjustada palavikku ja lokaalseid kahjustusi; krooniline faas võib põhjustada cardiomüopaatiat ja sooleprobleeme. Diagnoos hõlmab seroloogiat ja PCR-teste.
• Leishmania infektsioonid (Leishmania): esinevad naha- (kutaanne), limaskestade- ja siseelundite kahjustused; diagnoosiks kasutatakse koeproove, mikroskoopiat, kultuuri ja molekulaarseid teste.

Ravi sõltub liigist ja haiguse staadiumist. Näiteks Aafrika trüpanoosile kasutatakse raviks ravimeid nagu suramiin ja eflornitiin (sõltuvalt haigusetüübist), Chagase haigust ravitakse sageli benznidazooliga või nifurtimoxiga, leishmaniaasi ravitakse kohalike ja süsteemsete antiparasiitsete ravimitega (nt amfoteritsiin B, pentavantiinid, miltefosiin). Ravi ja diagnoos võivad olla keerulised: ravimid võivad olla toksilised, ravi tuleb sageli kombineerida vektorikontrolli ja muude avaliku tervise meetmetega.

Ennetus ja kontroll

Ennetus põhineb peamiselt vektori kontrollil ja peremeeste/vereülekannete sõelumisel. Näited ennetusmeetmetest:

• viktoriidide (näiteks tsetse-laste, liitsilklaste, triatomiinide) populatsioonide vähendamine ja nende elupaikade modifitseerimine,
• persoonikaitse ja riiete kasutamine kõrgevõimalusega piirkondades,
• vereandjate testimine ja loomade reservuaaride kontroll veterinaarmeditsiinis,
• haridusprogramme ja varajast diagnoosi eelkõige endemic piirkondades.

Uuringud ja tähtsus teaduses

Kinetoplastid on ka mudelorganismid rakuorganellide, mitochondriaalsete geenide töötlemise ja parasiitide bioloogia uurimiseks. Kinetoplasti kDNA ja selle replikatsioonimüsteemid on eriliselt huvipakkuvad, sest need pakuvad unikaalseid võimalusi uute ravimite sihtmärkide leidmiseks. Lisaks uuritakse nende evolutsiooni ja vektorite suhet, et mõista haiguste levikut ja arendada paremaid kontrollimeetodeid. On leitud, et mõnede trypanosomatide vahel võib esineda ka seksuaalset rekombinatsiooni vektori etappides (näiteks Trypanosoma brucei tsetse-lastes), mis mõjutab geneetilist mitmekesisust ja resistentsuse kujunemist.

Kokkuvõte

Kinetoplastid on mitmekesine rühm eukarüootseid protiste, mille eripäraks on DNA-konteinereid sisaldav kinetoplast ja sageli keerulised elutsüklid, mis hõlmavad vektoreid. Mõned neist on olulised haigusetekitajad inimestel ja loomadel (Trypanosoma, Leishmania jt), teised on vabalt elavad mikroobide tarbijad ökosüsteemides. Mõistmine nende bioloogiast, taksonoomiast ja elutsüklitest on võtmetähtsusega haiguste diagnoosi, ravi ja ennetuse arendamisel ning teadusuuringute edendamisel.

Bodo on tüüpiline vabalt elavate bodoniidide liik, mille hulka kuuluvad mitmesugused bakteritega toituvad liigid ning mis näitab selle rühma ökoloogilist mitmekesisust ja tähtsust mikrobioloogilistes toiduahela protsessides.

Küsimused ja vastused

K: Mis on kinetoplastid?

K: Mis on kinetoplastide peamine tunnusjoon?

K: Kes määratles lipulaadsete (Kinetoplastida) klassi?

K: Kuidas on kinetoplastid traditsiooniliselt jaotatud?

K: Millised perekonnad kuuluvad Trypanosomatidae hulka?

K: Milliseid haigusi põhjustavad kineetoplastilised parasiidid?

K: Mis on Bodo?

Otsing