第一节 弓形虫的形态结构

弓形虫的完整生活史是由Frenkel等在1970年首次阐述（Frenkel等，1970），主要包括两个阶段，即在中间宿主体内的无性增殖以及在终末宿主猫科动物体内的有性生殖阶段。弓形虫的中间宿主十分广泛，除人外，家畜特别是猪、羊和牛等家养动物和许多野生温血动物都是常见的中间宿主。鸟类和某些海洋哺乳动物也被发现有弓形虫感染。弓形虫在中间宿主以及猫科动物的小肠上皮细胞外的众多类型的有核细胞中只进行无性生殖。实验条件下，只要温度在30～37℃环境，甚至变温动物如斑马鱼，或鱼的体细胞均可感染弓形虫，并正常繁殖。虽然弓形虫只在猫科动物的小肠绒毛上皮细胞内进行有性生殖，但也可以像在其他哺乳动物体内一样在有核细胞内进行无性生殖。因此猫科动物既是弓形虫的中间宿主也是其终末宿主。弓形虫生活史非常复杂，繁殖方式多样，包括裂体生殖（schizogony），配子生殖（gamogony）和孢子生殖（sporogony），而且整个发育过程存在多种形态，即无性生殖阶段的速殖子（tachyzoite）和包囊（cyst）以及有性生殖阶段的裂殖体（schizont）、裂殖子（merozoite）、配子体（gamatocyte）和卵囊（oocyst）等。

一、速殖子

弓形虫速殖子由Frenkel于1973年命名（Frenkel，1973），用来描述弓形虫在其终末宿主非肠道上皮细胞及中间宿主有核体细胞内的快速增殖阶段的虫体。速殖子呈新月形，前端较尖，后端钝圆，一边扁平，一边突出，大小为（4～7）μm×（2～4）μm，平均为1.5μm×5.0μm；细胞核位于虫体的中央偏后。速殖子常见于急性感染期，主要寄生在血液、脑脊液以及炎性细胞内（图2-1）。作为单细胞结构的原虫，弓形虫速殖子内部细胞器可分为真核生物所共有的细胞核（nucleus）、内质网（endoplasmic reticulum，ER）、高尔基体（Golgi apparatus）、核糖体（ribosome）；特有的分泌器官如棒状体（rhoptry），微线体（microneme）和致密颗粒（dense granule）；内共生来源的细胞器包括线粒体（mitochondrion）和顶质体（apicoplast）以及特有的结构——钙酸体（acidocalcisome）和植物样泡（plant-like vacuole）。速殖子外部包裹结构称为表膜（pellicle），其细胞骨架包括位于顶端细胞膜下的两个顶环（apical ring）、锥体（conoid）、环绕锥体顶部的两个极环（polar ring）以及内膜复合体（inner membrane complex，IMC）和膜下微管（subpellicular microtubule）（图2-2A、图2-2B）。

图2-1　弓形虫速殖子

A.小鼠腹腔巨噬细胞内（未染色）；B.游离的速殖子；C.游离速殖子（绿色荧光素转基因）；D.游离的速殖子（吉姆萨染色）

图2-2A　弓形虫速殖子超微结构（透射电镜）

图2-2B　弓形虫速殖子亚细胞结构示意图

二、缓殖子和包囊

缓殖子由Frenkel于1973年命名，用以描述包囊内的弓形虫发育特点（Frenkel，1973），即虫体增殖速度缓慢，甚至处于相对静止状态。包囊是弓形虫感染宿主后受到宿主免疫压力等因素影响在组织内形成的，其外层是由虫体和宿主分泌的物质形成的坚韧囊壁。包囊多为圆形或椭圆形，直径通常在5～100μm，但因感染时间长短有很大差异（图2-3）。包囊内部的虫体称为缓殖子（bradyzoite）。每个包囊可包含数十到数千个缓殖子，个别甚至达上万个缓殖子。包囊内的缓殖子比速殖子细长，平均大小为1.5μm×7.0μm，细胞核偏向末端，并有累积的可被过碘酸希夫反应液染色的淀粉颗粒，棒状体的电子密度以及微线体的数量增加等。

包囊壁具弹性和嗜银性。囊壁为双层结构，外部的致密层和内部的松散层，厚度可达240nm。包囊壁的厚度和特征随虫体进入宿主细胞的时间而变化。包囊壁外层膜可能来自于宿主和虫体，内部分布粒状物质。包囊内有直径30～50nm之间的小管状膜网络结构连接各个缓殖子，也含有一些丝状物质以及囊泡群。囊泡群有两种，小的直径在50～140nm，表面覆盖有一层致密的膜，大的直径在250～700nm，存在于包囊的基质内，其表面光滑。囊腔内的颗粒和密度与包囊壁的相似，内含糖复合物和不饱和脂肪酸。研究发现这些糖复合物和不饱和脂肪酸是从缓殖子的细胞膜表面生成，并且从缓殖子向包囊壁转运的包囊壁组分。电子显微镜观察发现，弓形虫包囊壁上存在30～40nm的圆形开口，可允许不超过40kD的分子通过。研究发现，从感染弓形虫时间较长的小鼠脑组织分离的包囊中常出现一些退化的缓殖子。类似的现象在感染弓形虫时间较短的小鼠脑分离的包囊中没有观察到。这可能与包囊受宿主的免疫压力时间长短、囊内空间和营养条件有密切的关系。

图2-3　弓形虫速殖子和包囊

A.速殖子在巨噬细胞内增殖形成假包囊；B.小鼠脑组织压片（示包囊壁）；C.组织包囊（示缓殖子，吉姆萨染色）；D.组织包囊（未染色）

三、裂殖体和裂殖子

裂殖体和裂殖子出现在终末宿主的肠上皮细胞内。成熟的裂殖体呈长椭圆形，直径为12～15μm，内含4～29个裂殖子，大多数含10～15个。裂殖子形如新月状，呈扇形排列，较速殖子小。裂殖体破裂后释放裂殖子，可再次入侵细胞进行裂体生殖（schizogony），或转化为配子体进行有性生殖。

四、配子体

终末宿主肠上皮细胞的弓形虫经过裂体生殖后，部分裂殖子会分别发育为大、小配子体，进入有性增殖阶段。雌配子体亦称大配子体（macrogametocyte），呈圆形，继续发育为成熟的大配子（macrogamete），大小可达10～20μm，经吉姆萨染色核呈深红色，较大，胞质呈深蓝色；雄配子体亦称小配子体（microgametocyte），较小，呈卵圆形，直径为4～6μm，成熟后发育为15～30个小配子（microgamete）。每个小配子具有两根鞭毛，一个线粒体以及一个细胞核。雌雄配子受精后发育为合子（zygote），最终发育为卵囊（oocyst）。

五、卵囊

自然条件下，弓形虫卵囊形成于猫科动物肠上皮细胞。刚排出的卵囊尚未孢子化（sporulation），呈圆形或者椭圆形，大小为10～12μm，具有两层光滑透明的壁，内部充满小颗粒。未孢子化（未成熟）的卵囊对宿主无感染性。在温暖、湿润并且氧气充足的环境中，未孢子化的卵囊经1～5天可发育成孢子化卵囊（感染性卵囊）。感染性卵囊含有2个孢子囊（sporocyst），每个孢子囊内有4个子孢子（sporozoite）组成。只有感染性卵囊才具感染宿主的能力。