Kinetoplastidit – määritelmä, kinetoplast ja taudinaiheuttajat

Kinetoplastidit: yksisoluiset lippulaatit, kinetoplastin rakenne ja merkittävät taudinaiheuttajat kuten Trypanosoma ja Leishmania — vaikutus ihmisiin, eläimiin ja ympäristöön.

Kinetoplastidit ovat ryhmä yksisoluisia lippulaattisia eukaryootteja. Niihin kuuluu useita loisia, jotka aiheuttavat vakavia sairauksia ihmisissä ja muissa eläimissä, mutta joukossa on myös vapaana eläviä lajeja maaperässä ja vesiympäristössä. Kinetoplastidit kuuluvat heimoon Euglenozoa ja ne erottuvat muun muassa erikoistuneen solumitochondrion takia.

Kinetoplastin rakenne ja merkitys

Niiden tärkein tuntomerkki on kinetoplast, DNA:ta sisältävä rake, joka sijaitsee solun lippulapun (tyvirungon) tyvessä olevan yksittäisen mitokondrion sisällä. Kinetoplastin DNA (kDNA) muodostaa tiiviin, verkkomaisen perinataalisen rakenteen, joka sisältää kahden tyyppisiä renkaita: suurempia maksisirkkeleita ja lukuisia pienempiä minisirkkeleita. Tämä kDNA-verkko on olennainen mitokondrion toiminnalle ja solun aineenvaihdunnalle.

Kinetoplastidien kDNA on tunnettu myös siitä, että mitokondriaalisten lähetti-RNA-molekyylien korjaus (RNA-editointi) tapahtuu ohjattuna pienillä guide-RNA:illa, joita koodataan minisirkkeleissä. Tämä erikoistunut järjestelmä on kiinnostava tutkimuskohde solubiologiassa ja evoluutiobiologiassa.

Muoto, liikkuminen ja solurakenne

Kinetoplastidit ovat yleensä lippuja käyttäviä eli flagellaatteja. Ne voivat olla biflagellaattisia (kaksi lippua) tai uniflagellaattisia (yksi lippu). Lippu liittyy läheisesti kinetoplastiin ja sen tyveen, ja monet lajit muodostavat myös aaltomaisen (unduloivan) kalvon, joka auttaa liikkumisessa nesteissä ja isännän kudoksissa. Useilla lajeilla on erikoistunut alue, flagellar pocket, jossa tapahtuu endosytoosi ja eksosytoosi.

Luokittelu ja elintavat

Honigberg määritteli Kinetoplastidat ensimmäisen kerran vuonna 1961 lippulajeiksi (Kinetoplastida). Ne on perinteisesti jaettu biflagellaattisiin Bodonidae- ja uniflagellaattisiin Trypanosomatidae-heimoon. Bodonidit ovat usein vapaana eläviä bakteereilla ruokailevia (bakteriovoreja) tai sedimentin lajeja, kun taas Trypanosomatidae sisältää useita sukuja, jotka ovat lähes kokonaan loisia.

Bodo on tyypillinen vapaana eläville bodonideille, ja siihen kuuluu useita bakteereilla eläviä lajeja, jotka osallistuvat orgaanisen aineksen hajotukseen vesissä ja maaperässä.

Sairauksia aiheuttavat lajit ja niiden merkitys

Trypanosomatidae-sukuun kuuluu useita merkittäviä loisia, jotka voivat haitata ihmisten ja eläinten terveyttä. Tunnetuimpia ovat:

• Trypanosoma brucei – aiheuttaa Afrikan unitautia (African trypanosomiasis, "sleeping sickness"), jota leviää tsetse-lauman (Glossina) välityksellä. Taudissa esiintyy alussa kuumetta ja päänsärkyä, myöhemmin neurologisia oireita ja unihäiriöitä.
• Trypanosoma cruzi – aiheuttaa Chagasin tautia Amerikassa. Tartunta tapahtuu usein triatomine-juoksukärpästen eli "kissing bug" -lajien ulosteen kautta tai verensiirroissa. Tauti voi johtaa sydän- ja ruoansulatuskanavan komplikaatioihin kroonisesti.
• Leishmania – aiheuttaa eriasteisia leishmaniaasioita (ihottumia, limakalvo- ja sisäelinmuotoja), joita levittävät sandaalisiipiset (sandflyt). Leishmanioissa soluissa elävät amastigottivaiheet saavat aikaan immuunivälitteisiä kudosvaurioita.
• Crithidia – hyönteisten loisia, joilla ei yleensä ole merkitystä ihmisille, mutta jotka ovat tärkeitä hyönteispatologian ja perusbiologian tutkimuksessa.
• Cryptobia – kalojen kidusten ektoparasiitteja, joita tavataan kaloissa ja jotka voivat aiheuttaa hengitysvaikeuksia ja kuolleisuutta kaloissa.

Elinkierron piirteitä

Monilla trypanosomatideilla on monimutkainen elinkaari, jossa on erilaistuneita muotoja eri isännissä: esimerkiksi trypomastigotti- ja epimastigottimuodot hyönteisissä ja amastigotti- tai trypomastigottimuodot selkärankaisilla isännillä. Tämän vuoksi taudin leviämisessä keskeistä ovat usein hyönteisvektorit (tsetse, triatomine-kärpäset, sandflyt) sekä verensiirrot, äidin ja lapsen tartunta tai saastuneet neulat.

Diagnostiikka, hoito ja ehkäisy

Diagnostiikka perustuu usein suoraan mikroskopiaan (veri- tai kudosnäytteet), serologiaan ja molekyylimenetelmiin (PCR). Hoitovaihtoehdot vaihtelevat lajeittain ja taudin vaiheittain. Esimerkkejä lääkkeistä, joita käytetään eri taudeissa, ovat:

• Afrikan unitauti: suramiini, pentamidiini, melarsoprol, eflornitiini (riippuen taudin vaiheesta ja lajin herkkyydestä).
• Chagasin tauti: benznidatsoli ja nifurtimoksi (akuutin vaiheen hoitoon).
• Leishmania: antimoniyhdisteet, amfoterisiini B, miltefosine ja paikallishoito eri tautimuodoissa.

Monet näistä lääkkeistä ovat toksisia, eikä tehokkaita, turvallisia lääkkeitä aina ole saatavilla kaikille taudin muodoille tai alueille, joten ennaltaehkäisy ja vektorikontrolli ovat tärkeitä.

Epidemiologia ja ehkäisy

Kinetoplastidien aiheuttamien tautien levinneisyys on usein sidoksissa vektorien esiintymiseen ja sosioekonomisiin tekijöihin. Ehkäisy tarkoittaa vektorien torjuntaa, suojavarusteita, verivalvontaa, eläinten ja ihmisten terveydenhuoltoa sekä ympäristöohjelmia. Rokotteita ei ole laajasti käytössä näitä tauteja vastaan.

Tutkimuksen merkitys

Kinetoplastidit ovat paitsi merkittäviä taudinaiheuttajia myös mielenkiintoisia tutkimuskohteita solubiologian, molekyylibiologian ja evoluution kannalta. Erityisesti kDNA:n monimutkainen rakenne, RNA-editointi ja mitochondrion erikoistuminen tarjoavat näkökulmia geneettiseen säätelyyn ja solun organellien toimintaan.

Yhteenvetona, kinetoplastidit muodostavat monimuotoisen ryhmän, jonka jäsenet vaihtelevat vapaana elävinä bakteereja syövinä organismeina merkittäviksi loiseläimiksi ihmisille ja eläimille. Niiden erikoistunut kinetoplast ja moni vaiheinen elinkaari tekevät niistä tärkeitä sekä kliinisesti että tieteellisesti.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mitä ovat kinetoplastidit?

K: Mikä on kinetoplastidien tärkein tunnusmerkki?

K: Kuka määritteli lippulaisten järjestyksen Kinetoplastida?

K: Miten kinetoplastidat on perinteisesti jaettu?

K: Mitkä suvut kuuluvat Trypanosomatidae-heimoon?

K: Mitä ovat kinetoplastisten loisten aiheuttamat sairaudet?

K: Mikä on Bodo?

Hae kirjaimella