Blastocystis v lidském gastrointestinálním traktu – komenzál nebo „tichý“ patogen?

ÚVOD

Blastocystis je jednobuněčný organismus osidlující zažívací trakt lidí i zvířat, konkrétně tlusté střevo [1, 2]. Není zcela zřejmé, zda je přítomnost tohoto mikroorganismu pouhou kolonizací nebo zda je klinicky významná, a proto je jeho postavení v rámci jiných parazitů lidského gastrointestinálního traktu nejasné. Přenáší se fekálně-orální cestou a na základě publikovaných přehledů může být Blastocystis přítomna až u 1 miliardy lidí, jde tak o nejčastěji detekovaného eukaryotního zástupce v lidské stolici [3, 4]. Jde o polymorfní jednobuněčný mikroorganismus z kmene Stramenopila, třídy Bigyra, byť nemá morfologii typickou pro zástupce této skupiny [1, 2]. V průběhu evoluce došlo u Blastocystis k redukci genomu, což vedlo ke ztrátě některých metabolických drah a organel, včetně genů pro biosyntézu bičíku a peroxisomů, a k úpravám mitochondrií, což podporuje adaptaci na prostředí střeva hostitele a anaerobní způsob života [5]. Blastocystis zahrnuje geneticky rozmanité subtypy, které se vyskytují u různých hostitelů a jsou předmětem výzkumu z hlediska jejich přenosu mezi lidmi a zvířaty [3].

TAXONOMIE

Izoláty Blastocystis získané ze stolice lidí byly dříve označovány jako Blastocystis hominis, izoláty ze zvířecích vzorků pouze jako Blastocystis sp. (bylo publikováno pouze několik hostitelsky specifických jmen) [6]. Vzhledem k rozsáhlé genetické diverzitě tohoto organismu i mezi jednotlivými subtypy je však vhodnější označovat všechny savčí a ptačí izoláty jako Blastocystis sp. a přiřazovat je k subtypům od 1 do 9, neboť s ohledem na fakt, že člověka může infikovat více zvířecích subtypů, by hostitelsky specifické pojmenování v tomto případě mohlo být zavádějící [6, 7].

Blastocystis má nejisté postavení mezi jinými významnějšími střevními parazity lidí, jedná se o jednobuněčného prvoka s parazitickým potenciálem. Dle taxonomického systému Adl et al. (2019) patří Blastocystis do kmene Stramenopila v superskupině SAR, což je zkratka vzniklá z počátečních písmen kmenů Stramenopila, Alveolata a Rhizaria. Heterogenní skupina Stramenopila zahrnuje jednobuněčné i mnohobuněčné organismy, mezi známější a klinicky významné parazity se do skupiny Alveolata řadí například Plasmodium falciparum, Babesia microti, Toxoplasma gondii, Cryptosporidium parvum či Balantidium coli [8].

Kvůli značné genetické diverzitě byl zaveden systém jednotlivých subtypů (ST). Ty se mezi sebou liší zejména velikostí genomu, obsahem guanin-cytosinových bází a celkovým obsahem genů [9]. V kontextu jiných parazitních organismů by bylo možné tyto subtypy považovat za rovnocenné druhy, ale pro nedostatek morfologických rozdílů a nízkou korelaci osídlení jednotlivých subtypů s konkrétním hostitelem je určení konsensuální taxonomie obtížné [9]. Doposud bylo objeveno minimálně 17 subtypů Blastocystis, z toho 9 jich bylo nalezeno u lidí (přičemž nejčastěji jde o ST1, ST2 a ST21). Výskyt subtypů v epidemiologických studiích ve světě je ovlivněn několika faktory, jako jsou environmentální a geografické podmínky, výběr diagnostické metody či vlastnosti daného subtypu Blastocystis a samotného hostitele [10].

Blastocystis je polymorfní organismus a může se vyskytovat v granulární, vakuolární, améboidní či cystické formě [11]. Jak je uvádí Mandell [12], všechny čtyři formy obsahují stejnou sadu organel, ale jsou mezi nimi významné morfologické rozdíly: nejčastější formou detekovanou ve vzorcích stolice je vakuolární forma charakterizovaná velkou centrální vakuolou, s velmi proměnlivou velikostí buňky, nejčastěji však mezi 4 a 15 µm. Granulární forma je charakteristická intracytoplazmatickými či intravakuolárními granulemi. Améboidní forma je vzácná a předpokládá se, že hraje roli v patogenezi onemocnění GIT. Cystická forma má velikost 2–5 µm [12].

Vzhledem k morfologické diverzitě Blastocystis sp. a nesjednocenému diagnostickému postupu v jednotlivých zemích, není životní cyklus a mechanismus přenosu zatím plně objasněn [13]. Cystická forma je zřejmě infekční stadium Blastocystis [14]. Cysty jsou schopny přežít mimo tělo hostitele, kam jsou vylučovány se stolicí [2, 7]. V tlustém a slepém střevě může Blastocystis excystovat do vakuolární formy a dalším binárním dělením se změnit do améboidní či granulární formy [15, 16, 17, 18]. Poté se encystuje a se stolicí je vyloučena ven z těla [2]. Jisté paralely lze například najít s životním cyklem Cryptosporidium parvum, významného lidského parazita z kmene Apicomplexa [8], který způsobuje průjmové onemocnění a nespecifické symptomy – např. nevolnost, zvracení či bolesti břicha, přičemž škála závažnosti infekce sahá od asymptomatického průběhu až k život ohrožujícím stavům u imunokompromitovaných pacientů [19, 20]. Tento mikroorganismus rovněž existuje ve formě odolných cyst a je vyučován stolicí [21]. Přenáší se fekálně-orální cestou nebo nepřímo přes kontaminovanou vodu, potraviny, ale i kontaminovanou obuví či oblečením [20, 21]. Po pozření sporulovaných oocyst hostitelem se spory excystují do infekčního stadia sporozoitů, které jsou pohyblivé a aktivně napadají hostitelské buňky [22, 23]. Následnou asexuální a sexuální reprodukcí vznikají nové oocysty, které jsou vylučovány stolicí ven z těla, zatímco jiné zůstávají v těle a mohou být zdrojem pro autoinfekci [24]. Z fylogenetického hlediska jde o vzdáleně příbuzné prvoky. Tato paralela životních cyklů slouží primárně k orientaci čtenáře v širším kontextu střevních prvoků a jejich biologických vlastností, nikoliv k implikaci hlubšího evolučního či diagnostického propojení mezi oběma organismy.

Rizikovými faktory pro infekci Blastocystis mohou být špatné hygienické návyky, konzumace kontaminované potravy nebo vody či blízký kontakt s nakaženými hospodářskými zvířaty [3]. V roce 2022 byl Blastocystis zařazen do směrnice pro kvalitu pitné vody jako potenciální protozoární patogen, neboť cysty mohou při normální teplotě ve vodě přetrvávat až po dobu 19 dní [25]. Prevencí před uvedenou nákazou a dalšími alimentárními parazitárními a bakteriálními infekcemi je dodržování zásad osobní hygieny, zdravotní vzdělání populace, přístup k nezávadným potravinám a pitné vodě a vhodné nakládání s odpadními vodami [1].

Formy a životní cyklus

Obr. 1. Životní cyklus Blastocystis dle Robertse et al., 2014
Figure 1. Blastocystis life cycle according to Roberts et al., 2014

Obr. 2. Celková prevalence Blastocystis dle Piperni et al., 2024.
Figure2. Overall prevalence of Blastocystis according to Piperni et al., 2024

EPIDEMIOLOGIE A PREVALENCE

Přítomnost Blastocystis bývá častěji prokazována u imunokompromitovaných pacientů a osob, které mají častý kontakt se zvířaty [2, 28, 60]. Zatímco některé studie neprokázaly přímou souvislost mezi prevalencí Blastocystis a faktory, jako je pohlaví nebo národnost [26], jiné poukazují na statisticky významné rozdíly v závislosti na věku nebo typu osídlení (městské vs. venkovské populace) [28, 60].

Prevalence se různí v závislosti na oblasti, od 5 % v industrializovaných zemích až k 60 % v rozvojových tropických zemích, na což má vliv jak geografická poloha, tak ekonomický status dané země [2, 26, 27]. V rámci rozsáhlé celosvětové studie Piperni et al. z roku 2024 [59] zahrnující 56 989 vzorků lidské stolice byla pozitivita Blastocystis zjištěna u 8 190 osob. Studie potvrdila významné geografické rozdíly ve výskytu tohoto mikroorganismu, jak lze vidět na obrázku 2.

V Severní Americe byla zaznamenána nejnižší prevalence (6,64 %), přičemž rozdíl oproti Evropě (22,14 %) byl statisticky významný. Mezi evropskými státy byla prevalence typicky nad 15 %, přičemž ve Velké Británii dosahovala téměř 27 %. V Asii se hodnoty značně lišily – nejnižší výskyt mělo Japonsko (2,46 %), v Izraeli byla prevalence 29,18 %. V afrických státech (Tanzanie, Etiopie a Kamerun) dosahovala prevalence více než 35 %. Nejvyšší byla zjištěna na Fidži (56,29 %). Ve Spojených státech byla prevalence 6,47 % (951 vzorků z 14 692) a regionální analýza ukázala vyšší zastoupení na východním a západním pobřeží ve srovnání se Středozápadem a Jihem.

V rámci studie provedené na Slovensku Dudlovou et al. (2016) [58], která zkoumala 2 760 vzorků stolice lidské populace, byla zjištěna prevalence gastrointestinálních parazitárních onemocnění 6,81 %, z toho prevalence protozoárních infekcí byla 2,64 % a helmintových infekcí 4,17 %. Přítomnost Blastocystis byla nejčastější ve věkové kategorii 19–88 let, přičemž prevalence protozoárních infekcí v této skupině byla nejnižší (2,37 %). Výskyt Blastocystis byl často v koinfekci s dalšími střevními parazity (zejména Enterobius vermicularis). Největší pozitivita vzorků na střevní parazity byla zaznamenána na východě Slovenska (179/2760 vzorků), a statisticky významné rozdíly v incidenci parazitů byly zaznamenány mezi jednotlivými regiony.

Studie provedená v Polsku [60] prokázala prevalenci Blastocystis z celkového počtu 319 vzorků metodou CoproELISA testu u 24,1 % vyšetřovaných osob, metodou PCR bylo detekováno 15,1 % pozitivních osob. Byla zjištěna vyšší prevalence u lidí žijících ve městě (15,9 %) oproti venkovu (9 %), ale rozdíl nebyl statisticky významný. Naopak významné rozdíly byly nalezeny mezi jednotlivými věkovými skupinami: nejnižší prevalence byla ve věku 20–29 let (3,3 %), nejvyšší ve věkové skupině 60–69 let (27,3 %, p < 0,0001). Všichni lidé s pozitivním nálezem měli domácí zvířata (p < 0,0001).

Situace v České republice byla zmapována Lhotskou et al. v roce 2020 [28], kdy byla studována prevalence a diverzita subtypů Blastocystis sp. u zdravých jedinců. Bylo zkoumáno celkem 288 vzorků získaných od asymptomatických osob všech věkových kategorií. Pozitivní výsledek byl zjištěn u 24 % osob, u kterých bylo nalezeno 8 subtypů. Statisticky významná byla vyšší prevalence u osob žijících na vesnici (32 %) než ve městě (21 %, p = 0,03) a u osob, které měly častější kontakt s hospodářskými zvířaty (33 %) než s domácími mazlíčky (21 %, p = 0,0256). Nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl ve výskytu Blastocystis mezi pohlavím, věkovými kategoriemi, či mezi osobami cestujícími do zahraničí v rámci a mimo Evropu. Cinek et al. v roce 2021 [29] publikovali studii srovnávající vzorky stolic dětských pacientů ze 6 zemí (Ázerbájdžán, Česká republika, Jordánsko, Nigérie, Súdán a Tanzanie). Výsledky poukázaly na významně nižší prevalenci Blastocystis sp. u dětí z České republiky (15,4 %) a Jordánska (15 %), vyšší prevalence byla v Ázerbajdžánu (45 %) a Súdánu (47 %), nejvyšší pak v Tanzanii (53 %) a Nigérii (55 %) [29]. Závěrem bylo zjištěno, že výskyt Blastocystis byl spojen s vyšší diverzitou střevního bakteriomu a změnami v jeho složení, kdy určité bakteriální rody (např. Ruminococcaceae) byly více zastoupeny při pozitivním výskytu Blastocystis, a jiné, např. Bifidobacterium a Lactobacillus, méně [29].

ETIOLOGIE A PATOGENEZE U ZVÍŘAT

Blastocystis má díky své nízké druhové specificitě širokou škálu hostitelů ze zvířecí říše, od hospodářských zvířat přes zvířata domácí až k divokým druhům. Výskyt byl zjištěn u hospodářských zvířat (např. krávy, ovce, kozy, prasata) a běžných domácích zvířat (kočky, psi), a proto mohou zvířata sehrávat významnou roli jako zdroj nákazy pro člověka [7, 30]. Potenciálním zdrojem nákazy mohou být i zvířata chovaná v zoologických zahradách [31]. Tak jako v lidské populaci i zde se prevalence liší napříč zeměmi, což může ovlivňovat řada faktorů jako design studie, zeměpisná poloha, hostitel a způsob jeho chovu [30]. U domácích zvířat, jako jsou psi a kočky, je evidován častý výskyt, ale data týkajících se například promořenosti koní jsou nedostatečná [30]. Častým nositelem Blastocystis jsou primáti, pozitivita byla zjištěna u více než 70 jejich druhů ze Starého i Nového světa [30]. Patogenita i zde zůstává nezodpovězenou otázkou, neboť většina zvířat je asymptomatická [30]. U kopytníků je situace obdobná, přítomnost Blastocystis byla zjištěna u celé řady druhů, např. sobi, jeleni, velbloudi nebo alpaky [30].

Nejčastější subtypy, ST1, ST2 a ST4, mají vysoký zoonotický význam, jelikož vykazují nízkou hostitelskou specificitu [32]. Subtyp ST3 je považován za lidský, ačkoliv byl izolován i z několika zvířecích hostitelů [32]. Subtypy ST5 – ST8 bývají detekovány u lidí vzácně, ale převládají u zvířat: ST5 u kopytníků, ST6 a ST7 u ptáků, ST8 u primátů [32]. Mohou tak být zdrojem koinfekcí více subtypy [2].

Na myších modelech byl prokázán příznivý účinek kolonizace Blastocystis ST4, jenž pozitivně ovlivnil bakteriální složení střeva hostitele [33]. Experimentální osídlení myší podtypem ST7, jakožto potenciálně nejvíce patogenního ze všech subtypů, prokázala negativní změny střevní mikrobioty myší [34]. Tyto poznatky naznačují, že vliv Blastocystis na hostitelský organismus může být velmi variabilní a závisí na konkrétním subtypu. Je důležité zmínit, že laboratorní myš není vhodným modelovým organismem pro studium infekce Blastocystis u lidí, vhodnější jsou krysí modely [2, 7].

ETIOLOGIE A PATOGENEZE U LIDÍ

Role Blastocystis u lidí stále není zcela objasněna – jedná se o komenzální či parazitický vztah? Kontroverznost přetrvává zejména z těchto důvodů:

• nález bývá často bezpříznakový, Blastocytis je nalézána u symptomatických i asymptomatických pacientů;
• patogenita byla prokazována in vitro, ale ne in vivo;
• nebyly doposud shledány žádné významné virulentní vlastnosti parazita;
• nebyla nalezena žádná ohniska infekcí;
• zlepšení příznaků po léčbě pacientů je často jen relativní [2, 3, 26, 35].

Stále tak zůstává otázkou, jestli a jakým způsobem ovlivňuje výskyt Blastocystis imunitní odpověď hostitele či zdali jsou klinické projevy reakcí hostitele na tuto přítomnost [35]. Různé podmínky prostředí, genetická variabilita jednotlivých subtypů Blastocystis a diverzita hostitelského prostředí v tom sehrávají významnou roli [4, 35]. Blastocystis přežívá v intestinálním lumen, zejména v kyčelníku a tlustém střevě, kde uvolňuje proteázy, generuje buněčnou apoptózu a degradováním IgA přispívá k imunomodulaci hostitele [1]. Možné vysvětlení tkví ve změněné paracelulární permeabilitě [36]. Améboidní forma účinně přilne k intestinálnímu epitelu, ovlivňuje střevní imunitní homeostázu a způsobí zánětlivou reakci s lokálním uvolňováním prozánětlivých cytokinů u myší a krys [36, 37]. Další výzkumné práce poukazují na eventuální spojitost přítomnosti Blastocystis a udržování homeostázy střevní mikrobioty, ovšem v pozitivním smyslu [38]. Přítomnost Blastocystis pravděpodobně ovlivňuje složení střevní mikrobioty, což nepřímo vysvětluje větší spektrum onemocnění potenciálně ovlivněných touto přítomností. Deng et al. (2021) uvedl přehled článků zabývajících se vztahem Blastocystis s hostitelem a jeho střevní mikrobiotou, přičemž převažují studie zmiňující zlepšené složení mikrobioty střev (celkem 11 ze 14 prací) u pacientů s kolonizací Blastocystis [38]. Betts et al. (2021) zjistil celkové snížení zánětlivých metabolitů při přítomnosti Blastocystis; prozánětlivou roli určitých subtypů však nelze vyloučit [39].

Audebert et al. publikovali studii, ve které byl zkoumán střevní mikrobiom 48 zdravých jedinců a 48 jedinců nakažených Blastocystis [4]. U pozitivních lidí byla nalezena větší relativní abundance bakterií, zejména čeledí Clostridiaceae, Ruminococcaceae a Prevotellaceae, dále i rodů Faecalibacterium a Roseburia, jenž jsou známy jako bakterie produkující butyrát. Tato sloučenina je považována za významný metabolit zdravého střeva, jelikož je hlavním zdrojem energie pro epiteliální buňky tlustého střeva, podílí se na buněčných procesech (reguluje genovou expresi, diferenciaci, apoptózu) a má protizánětlivé účinky. Snížený počet druhů zmíněných mikroorganismů byl asociován s onemocněními, jako jsou ulcerózní kolitida či Crohnova choroba. Se sníženou bakteriální diverzitou ve střevě jsou doposud spojovány pouze infekce helminty [4]. K obdobnému výsledku dospěli Cinek et al., kteří kromě zjištěné prevalence Blastocystis sp. u dětských pacientů prokázali i větší diverzitu bakteriálního mikrobiomu u vzorků s Blastocystis; relativní abundance čeledi Ruminococcaceae byla zvýšena, zatímco jiné, např. rody Bifidobacterium, Veillonella nebo Lactobacillus nebyly vůbec zastoupeny [29].

Patogenita Blastocystis může souviset s přítomností určitých subtypů, kdy přítomnost ST1 je spojována s asymptomatickou infekcí, naopak přítomnost ST4 se symptomatickou [16, 40, 41, 42]. Nedávná studie Rajamanikama et al. (2023) zjistila, že přítomnost či nepřítomnost podtypu Blastocystis ST3 neměla významný vliv na bakteriální diverzitu, avšak změnila abundanci některých bakteriálních taxonů [43]. U symptomatických jedinců převládaly čeledi Prevotellaceae a Ruminococcaceae a asymptomatičtí pacienti měli sníženou diverzitu s převahou Firmicutes. Změny v bakteriálním složení mohou ovlivňovat průběh metabolických procesů. Buňky, jež byly izolovány z asymptomatických jedinců, se chovaly podobně jako buňky od jedinců symptomatických, když byly opakovaně vystaveny bakteriální suspenzi od těchto symptomatických jedinců. Rajamanikam et al. (2023) naznačuje vliv bakterií na chování Blastocystis na úrovni exprese proteinů, neboť in vitro byly změněny hladiny rozpustných proteáz a schopnost antigenů podporovat proliferaci kolorektálního karcinomu. Patogenní vlastnosti tak nemusí být jen výsadou Blastocystis, ale mohou být ovlivněny střevní mikroflórou [43].

Rozličné subtypy mohou mít i rozdílnou citlivost k antimikrobiální léčbě [44]. Jiná hypotéza zmiňuje možnost patogenity založené na vyšším počtu Blastocystis v mikroskopickém poli vyšetřovaného vzorku. Je doložen zpětnovazebný posilující mechanismus, kdy sekretované proteiny, např. hydrolázy a proteázy, mají potenciál modulovat obranyschopnost hostitele i získávání živin, a tudíž podporovat úspěšnou kolonizaci střeva tímto mikroorganismem [9, 35]. S dalším zajímavým závěrem přišli Backhaus et al. (2023), kteří poukázali na to, že v určitých množstvích a kombinacích se mohou navzájem spoluovlivňovat různí parazité: v závislosti na koncentracích mikroorganismů může prvok Dientamoeba fragilis regulovat výskyt Giardia lamblia, Blastocystis, Campylobacter spp. nebo Ascaris lumbricoides. Přítomnost a množství parazitů tak může snižovat nebo podporovat kvantitu jmenovaných patogenů a potenciálně ovlivňovat infekci [45].

Oportunní infekce u imunokompromitovaných osob jsou, vzhledem k jejich potlačenému imunitnímu systému, celosvětově hlavním důvodem jejich mortality [46]. Khorshidvand et al. (2020) publikovali metaanalýzu prevalence Blastocystis u imunokompromitovaných pacientů z Austrálie, Ameriky, Evropy, Asie a Afriky [46]. Bylo zanalyzováno 68 článků z let 1986 až 2018 s celkovým počtem 17 323 osob. Odhadovaná míra prevalence Blastocystis dosáhla 10 % infikované populace lidí s imunodeficiencemi (např. rakovina, HIV/AIDS, lidé po transplantaci nebo hemodialýze). Výzkum v této oblasti je nezbytný pro ochranu těchto ohrožených pacientů a snížení jejich mortality.

DIAGNOSTIKA

Laboratorní detekci lze provést parazitologickým vyšetřením stolice či citlivějšími molekulárními metodami. Vyšetření čerstvého nátěru stolice je základní diagnostickou metodou, výsledky záleží na vybavenosti laboratoře či kvalitě vzorku [1]. Určité komplikace přináší různá morfologie Blastocystis a její obtížnější rozpoznání [2]. V rutinní diagnostice se Kato-Katzova metoda primárně používá k detekci vajíček parazitických helmintů [62]. Pro detekci prvoků jsou vhodnější koncentrační metody, např. sedimentační (MIF) nebo flotační (Faust, Sheather), jelikož tyto metody zvyšují pravděpodobnost zachycení i malého množství cyst ve vzorcích stolice [63]. Při nízké koncentraci Blastocystis ve vzorku jsou tyto metody nutné pro spolehlivou detekci, protože oproti přímému nátěru výrazně zvyšují citlivost vyšetření [64]. Výhodou této mikroskopické metody je rychlost vyhodnocení a nižší cena, nevýhodami pak nízká senzitivita a celkově menší přesnost než u molekulárně-genetických vyšetření, která ale nejsou většinou dostupná v rozvojových zemích [3, 47].