506 漫談人芽囊原蟲 文 圖 / 譚健民 財團法人宏恩綜合醫院內科 前言在臨床上, 人芽囊原蟲 (Blastocystis hominis) 感染並非罕見, 曾經長期被認為是一種對人體無害的酵母 ; 但由近年來的臨床研究, 發現人芽囊原蟲是一種廣泛寄生於人體及靈長類動物腸道內的致病性寄生蟲, 呈全球性分佈, 而主要分佈於熱帶地 (1) 區及發展中國家的人口群中 基本上, 芽囊原蟲 (Blastocystis) 不僅在人類消化道中寄生, 也會在非人類宿主中感染, 並依其不同的宿主而有不一樣的命名 寄生在人類體中的芽囊原蟲首先於 1911 年被 Alexeieff 命名為 Blastocystis enterocola, 翌年 Brumpt 將其更名為 Blastocystis hominis, 並認為 Blastocystis hominis 是屬於 酵母菌 類生物 ; 直至 1967 年,Zierdt 正式將之分類為原生動物門 (Kingdom Protista) (2) 由近年的臨床經驗中, 發現人芽囊原蟲亦是導致 (3) 腹瀉必須要排除的致病因素之一 ; 雖然如此, 絕大多數 ( 約 80-90%) 的人芽囊原蟲感染者是不具任何症 (4) 狀的 此外, 人芽囊原蟲亦可寄生於狗 豬 貓 小鼠 大鼠 家兔 豚鼠 蛙 蛇 蚯蚓及家禽中, 其主要寄居於迴盲腸處 過去十幾年中, 在臺灣地區各大醫院承辦外勞體格檢查項目中, 在糞便檢驗中總會偶而檢出某些常見寄生蟲如蛔蟲 (Ascaris lumbricoides) 阿米巴原蟲 (Entameoba coli) 或蟯蟲 (Enterobius vermicularis) 的蟲卵, 但在最近幾年在外勞體格檢查報告中, 不乏出現 人芽囊原蟲 的診斷, 因此相關臨床醫師對此原蟲感染症, 亦應認真面對其或許會導致家庭內群聚感染的可能性 ; 此外, 近年亦有文獻指出, 人芽囊原蟲感染不僅與消化道疾病有關, 甚至亦是導致結腸直腸癌衍生的因子之一 有鑑於此, 本文在此就人芽囊原蟲的微生物學 流行病學 分子生物學 免疫學 臨床症狀表徵 治療以及實驗室檢查等各方面做一文獻回顧性的報導 微生物學人芽囊原蟲本身的形態是呈多樣性化, 大小約介於 5-40µm 之間, 其主要呈現下列六種型態 : 空泡型 (vacuolar form) 顆粒型(granular form) 阿米 巴型 (amoeboid form) 囊胞型(cyst from) 無空泡型 (avacuolar form) 以及多空泡型 (multivacuolar form), 其中以空泡型最為常見 空泡型人芽囊原蟲常見於培養基以及糞便中 ; 顆粒型則在糞便中較為少見, 但常見於體外培養基中 ; 阿米巴型雖很少出現於培養基中, 但在腹瀉患者的糞便可以被發現 ; 無空泡型則會出現於結腸直腸內視鏡檢查中所採取的標本中 ; 多空泡型在糞便中僅偶然出現 基本上, 糞便培養的人芽囊原蟲形態以空泡型最為常見, 而在無症狀感染者糞便的人芽囊原蟲, 則以顆粒型所佔比例較高, 而有症狀感染者的人芽囊原蟲顆粒型只占其中的 0.3-2.3% 經由電子顯微鏡下觀察, 阿米巴型分為含有中央空泡以及不含中央空泡兩大類, 其是介於空泡型與囊 (5) 胞型間的一個生長階段, 而人芽囊原蟲的阿米巴型可吞食細菌, 並由此提供人芽囊原蟲形成囊胞所需的養份, 人芽囊原蟲阿米巴型的存在可能與其致病性有關 絕大多數人芽囊原蟲囊胞呈現橢圓形, 其可分為兩大類型, 一是有外被包裹, 大小為 8-10µm, 此完整外被呈現扇狀結構並包繞著囊胞, 外被表面由一些小顆粒構成, 外被周圍可見細長纖毛狀結構, 其可黏附 (6) 其他囊胞及細菌表面, 形成不規則團簇狀 ; 另一則不具外被的囊胞, 大小為 3-5µm 由血清學檢查, 發現宿主可對人芽囊原蟲的外被會引發免疫反應而產生 IgG, 因此, 感染人芽囊原蟲罹患者有較高的 IgG 濃度 由微生物病理學得知, 人芽囊原蟲本身的外被厚薄不一, 而再經由長期培養後其外被會變薄, 但在細胞分裂時, 外被則仍可保持完整 人芽囊原蟲生活史目前來說, 人芽囊原蟲的生活史尚不甚完全清楚, 有些學者認為其生活史為空泡型 阿米巴型 空泡型, 亦即當在許多小型空泡堆積 結合後, 會在細胞中央形成巨大空泡, 當顆粒聚集在中央空泡則形成顆粒型, 細胞再經由二分裂法 (binary fission) 原質團分割法(plasmotomy) 裂體生殖法 (schizogony) 內出芽法(endodyogeny), 產生更多的空泡型或顆粒型, 空泡型會逐漸形成囊胞 (encystation), 而阿米巴型細胞的生殖方式則有出芽 8 2010, Vol.53, No.10
507 圖 2 人芽囊原蟲在宿主體內繁殖的主要四種型態 (8) 圖 1 人芽囊原蟲生活史 (7) 生殖 (budding) 芽胞生殖(sporulation) 以及原質團分割法, 由此產生更多的空泡型或顆粒型人芽囊原蟲, 最後空泡型會逐漸形成囊胞, 即成為外界環境中 (7) 具有感染性囊胞型人芽囊原蟲 ( 圖 1) 從人類糞便中分離的人芽囊原蟲囊胞, 可在 25 水中存活 1 個月,4 存活 2 個月,37 則只能存活 4 天, 但人芽囊原蟲的種系不同, 其囊胞所存活的時間亦有差異 由最近的研究, 發現人芽囊原蟲生活史中有兩個形態期, 即滋養體期 (trophozoite stage) 及囊胞期 (cyst satge) (8), 而滋養體主要寄生於人體迴盲部, 以腸腔內容物為其主要的營養來源, 不斷隨糞便排出囊胞, 但感染者並無明顯臨床症狀, 而一旦當個體免疫力降低, 或腸道正常菌叢失調時, 人芽囊原蟲則可大量繁殖, 並侵入腸黏膜, 進一步導致腸黏膜以及腸道功能紊亂, 在臨床上則會呈現腹痛 腹脹以及腹瀉, 嚴重者甚至會出現黏液血便 典型人芽囊原蟲厚壁囊胞存在於人類糞便中, 通過攝入受污染的水源或食物被感染 囊胞一旦感染腸道黏膜的上皮細胞後, 即並進行無性裂體生殖 (asexual schizogony), 空泡型人芽囊原蟲會再形成多空泡型以及阿米巴型 多空泡型則形成前囊胞體 (pre-cyst), 其有自體重複感染 (autoinfection) 的功能 ; 而阿米巴型亦會形成前囊胞體, 並經由裂體生殖方式進一步形成厚壁囊包體, 而經由糞便排泄到體外, 此即為人芽囊原 (8) 蟲體外傳播的主要型態 ( 圖 2) 人類主要是經由不小心攝食人芽囊原蟲囊胞污染的飲水或食物, 即糞 - 口途徑傳播 (fecal-oral transmission), 並進一步導致人芽囊原蟲感染症, 而囊胞是人芽囊原蟲的感染階段 在人類消化道中, 人芽囊原蟲主要寄生在腸道上皮細胞 ( 尤其是盲腸及結腸等部位 ) 上, 而其常見的型態主要以阿米巴型及無空泡型最為常見 ; 一旦以無空泡型通過腸道時, 細胞質內會逐漸產生空泡, 並會轉變為多空泡型, 而空泡型也是罹病者糞便檢體中最常被發現的型態 一旦人們不小心被攝食入體內後, 則會依循上述的人芽囊原蟲生活史, 來感染個體並達到傳播的目的 流行病學人芽囊原蟲是一種廣泛寄生於人體以及靈長類動物腸道內的致病性單細胞寄生原蟲, 是引起腹瀉等消化道症狀的病原之一 人芽囊原蟲主要分佈於熱帶地區及發展中國家 在某些國度的人芽囊原蟲感染流行病學調查中, 發現人芽囊原蟲感染率在已開發國家為 1.5-10%, 在發展中國家為 30-50%, 其中人芽囊原蟲檢出率在中國大陸為 2.39-16.02% 尼泊爾為 17.02% 溫哥華為 3.20% 紐約為 11.05% 泰國為 10-40% 威爾士為 6. 9% 尚比亞兒童人芽囊原蟲感染率為 53. 8% 智利達 64.3% 阿根廷為 44.4% 委內瑞拉為 48.1% 科威特為 38.0% (9,10) 美國在 2000 年於 48 個州對腹瀉患者寄生蟲感染情況調查, 顯示人芽囊原蟲感 (11) 染率為 23%, 占所有腸道寄生蟲感染的首位 人芽囊原蟲的各地感染率隨著受檢人口群的年齡 職業 氣候 地理環境 衛生條件 飲食習慣 2010, Vol.53, No.10 9
508 圖 3 二分裂中的人芽囊原蟲 ( 白色箭頭所示 )( 引用自 http: //www.cdc.org) 圖 4 直接碘液濕片蓋玻片, 再置於光學顯微鏡下, 即可觀察人芽囊原蟲之蟲體 ( 引用自 http://www.cdc.org) (12) 營養狀況 季節以及檢驗方法不同而有所差異 但在日本最近的一項流行病學調查中, 顯示在健康人口群中, 人芽囊原蟲感染率為 0.5%, 其感染率低主要與日本人有良好的衛生習慣有關 此外, 曾旅遊過熱帶地區並飲用不潔水或未熟透的食物者, 其感染人芽囊原蟲的風險亦會增加 ; 某些文獻報導, 糖尿病罹患者及免疫功能低下者較易感染人芽囊原蟲 分子生物學由基因學研究分析, 顯示在人芽囊原蟲中至少存在 7 個亞型, 但尚未明瞭哪個基因型是可以致病的 在實驗室中, 利用 DNA 指紋分析 (DNA fingerprint analysis) 以及限制酶片段長度多型性 (restriction fragment length polymorphism) 分析, 發現感染人芽囊原蟲的無症狀者與有症狀者在基因型上只有相關 (12) 性, 但無明顯的區別 爾後在 2004 年, 日本學者 Yoshikawa 等人使用序列標誌引物 (sequence tagged sites primers, STS primers) 分析人芽囊原蟲的基因, 發現人芽囊原蟲以 3 型最為常見, 無症狀者及有症狀者 (9) 的人芽囊原蟲的基因型在亞型上並無明顯分別 此外,Kaneda 發現人芽囊原蟲基因型 1 3 6 型與胃腸道症狀有關, 但這 3 個亞型亦同樣會出現在無症狀感染者中 在大陸學者 Yan 等人的研究報導中, 指出中國大陸地區的人芽囊原蟲基因型至少存在 4 個亞型, 其中亦尤 (13) 以 3 型最為常見 免疫學人芽囊原蟲感染者的 IgG 濃度高於未感染人芽囊原蟲者 在微生物病理學研究中, 人芽囊原蟲本身會產生半胱氨酸蛋白酶 (cysteine protease) 及天冬氨酸蛋白酶 (aspartic proteinase), 其可溶解細胞外基質中的蛋白質, 亦是人芽囊原蟲致病的因素之一 ; 此外, 其同時亦可水解人分泌型 IgA, 而有助於人芽囊原蟲黏附於胃腸 (14,15) 道黏膜上, 使其得以長期持續生存在腸道中 實驗室檢查人芽囊原蟲的診斷以直接食鹽水 ( 圖 3) 及直接碘液濕片蓋玻片 ( 圖 4) 福馬林- 乙醚沉澱法以及鐵蘇木紫染色法 (iron hematoxylin stain) 或 Wright-Giemsa stain 處理糞便檢體後, 再置於光學顯微鏡下觀察蟲體 為了避免可能出現假陽性的結果, 必須採取新鮮糞便檢體, 送檢時間一般不宜超過 24 小時, 如檢查腸內原蟲滋養體, 最好立即檢查, 同時盛裝糞便的容器要乾淨, 以防止污染與乾燥 ; 此外, 糞便不可混雜尿液, 以免影響檢查結果 在某些個案中, 囊胞是罹患者糞便中人芽囊原蟲的主要或唯一形態, 由於囊胞直徑較小 (3-5µm), 因此在光學顯微鏡下檢查較難被確認 在人芽囊原蟲的鏡檢中, 亦應要特別注意與溶組織內阿米巴 (Entamoeba histolytica) 哈門氏內阿米巴 ( Entamoeba hartmani) 微小內 10 2010, Vol.53, No.10
509 蜒阿米巴 ( Endolimax nana) 的囊胞或隱孢子蟲 (Cryptosporidium) 的卵囊甚至真菌做一番鑑別診斷 此外, 在某些醫學中心, 亦可針對人芽囊原蟲 DNA, (16) 進行分子生物學研究以及臨床藥物敏感性試驗 臨床症狀及表徵人芽囊原蟲本身是一種人類寄生性原蟲, 主要寄生在人體消化道中, 感染人芽囊原蟲較常出現的症狀包括有腹痛 腹瀉 噁心 疲倦 食慾不振 皮膚紅疹 搔癢及關節疼痛, 嚴重者甚至出現下消化道出血或腸阻塞等疑似大腸結腸癌的症狀, 也常伴隨肝脾腫大以及嗜伊紅性白血球增多的表徵 在幼兒的人芽囊原蟲感染中, 亦可引起急性腹痛的症狀及表徵, 或許主要是由於人芽囊原蟲侵入腸黏膜而導致腸黏膜發生炎症反應的結果 ; 此外, 某些免疫功能低下的慢性腹瀉患者, 一旦併發人芽囊原蟲合 (17) 併感染, 則可衍生較為嚴重的腹瀉急症 對健康個體而言, 人芽囊原蟲感染大部分是不會出現症狀的, 且都可不藥而癒, 免疫力好壞可以影響感染力與症狀表現的嚴重度, 有些被感染個體則或許會成為慢性帶原者 治療在臨床實務經驗上, 用以治療人芽囊原蟲的藥物包括有 metronidazole(flagyl ) trimethoprim/ sulfamethoxazole(tmp/smx) iodoquinol 及 furazolidone 基本上, 在臨床上的第一線藥物首先給予 metronidazole( 治癒率達 80-94.3% 不等 ), 即 metronidazole(250mg)1 日 3 次, 每次 3 顆,10 天為一個療程, 但應注意的是台灣地區有為數不少的人口群對 Flagyl 具有抗藥性 ; 第二線考慮的藥物為 TMP/SMX (Baktar )1 日 2 次, 每次 2 顆,7 至 10 天為一個療程, 其治癒率約為 90-94% (18) 對低劑量對病患而言, 雖然有較好的忍受度, 但也容易因藥物產生抗藥性, 而導致治療上的失敗 因此, 有些臨床醫師會考慮高劑量藥物的給與, 如 metronidazole 每天單劑 1.5 公克, 治療 10 天後, 或 TMP/ SMX 每次 3 顆,1 天 2 次治療, 用藥 7 天 小孩用藥 ( 每天 TMP 6 mg/kg, SMX 30 mg/kg) 的根除率可達 94.7% (19) Iodoquinol(650mg)1 天 3 次, 每次 1 顆, 則需用藥 20 天, 但其為疾病管制局列管藥品 在墨西哥的一項研究中, 幼兒罹患者使用 (20) nitazoxanide 來根除人芽囊原蟲感染, 其對於原蟲的根除率可達 84-95%, 而不具有任何不良反應 ; 其他藥物尚有 emetine furazolidone pentamidine quinacrine (5) 結語由於人芽囊原蟲最初被歸類為不會傷害人體的一種腸道酵母菌 ; 因此, 長久以來人芽囊原蟲一直未被受重視, 至今人芽囊原蟲的致病機制亦尚未完全明確 (1,5) 人芽囊原蟲感染是全球性的, 其中尤以熱帶 亞熱帶及開發中的國家較為常見, 最有可能的傳染方式則為糞 - 口途徑傳染 雖然, 目前在台灣地區尚無完整的人芽囊原蟲流行病學的研究調查報告, 但自 1992 年以來, 台灣地區亦陸續在外籍勞工的糞便中, 篩檢出人芽囊原蟲的存在, 而且有逐年增加的趨勢 人芽囊原蟲感染在臨床上並不十分被重視, 因為絕大部份的人芽囊原蟲感染者不存有任何明顯症狀, 某些感染者甚至在不需接受藥物治療之下亦會自然痊癒 (self-limited); 因此, 目前而言針對人芽囊原蟲感染者是否必需要接受藥物治療, 尚未得到大多數臨床醫師的認同 雖然如此, 近年來台灣地區隨著社會型態的改變, 再加上由境外移入的外籍家庭幫傭及勞工大量引進, 人芽囊原蟲在外勞例行性體格檢查中的陽性率並非少見, 更遠超過台灣本土居民的感染率, 其主要原因不難想像是來自於高感染區開發中國家的外籍幫傭人口群的傳播, 而這些外籍幫傭所照料的對象, 絕大部份是一些存有某些易衍生急性惡化合併症的慢性疾病高齡人口群, 其中亦難免會經由 中式飲食方式 傳染給對方, 甚至導致廣泛性的家庭內群聚感染的可能性, 在這種客觀條件情況下的評估下, 給予單次藥物治療及定期的人芽囊原蟲追蹤篩檢, 或許亦是臨床醫師站在傳染性疾病考量依據上的抉擇 再者, 對於從事外籍勞工體格檢查工作的家庭醫學科專科醫師而言, 不僅對這個新興的原蟲感染性疾病應有一個基本的認知, 更應抱持著謹慎態度, 來面對其中可能導致家庭群聚感染的人芽囊原蟲慢性帶原者 2010, Vol.53, No.10 11
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