Electron microscopical study on gamogony ofSarcocystis suihominis in human tissue cultures

Abstract

Sexual stages and oocysts ofSarcocystis suihominis were developed in human tissue cultures and studied with the electron microscope. This development was extremely rapid, being completed about 18–22 h post infection and there were no preceding schizogonic processes, thus confirming the earlier observations that schizogony is obligatorily restricted to the intermediate host in the sarcosporidian life cycle. Micro- and macrogamonts could be distinguished about 12 h post infection and were situated in a parasitophorous vacuole bounded by two membranes. These gamonts reached diameters of up to 10 μm. The large nucleus of every microgamont gave rise simultaneously to about 20–30 microgametes. Only dense projections of the nucleus were used as nuclei of microgametes. The microgametes were slender, about 4–5 μm long, and several were found to have three flagella, one of which was attached to the body for some distance. Besides these flagella additional microtubules were found and in several cases the attached flagellum was not complete and contained various numbers of single or paired microtubules. The macrogametes were bounded by two membranes and contained two types of inclusions similar to the wall-forming bodies known from the genusEimeria. The oocysts were bounded by a wall consisting of a dense outer layer and four membranes, under which two other membranes covered the cytoplasm. Beginning from the 22nd h post infection a development similar to sporulation was noted inside these oocysts. This sporulation, i.e., the formation of two sporocysts inside an oocyst, was, however, not completed, probably due to the rapid degeneration of the parasitized host cell. The oocyst itself even appeared intact five days later. Menschliche Zellkulturen (Hautfibroblasten, Darmzellen) wurden mit Merozoiten aus Cysten vonSarcocystis suihominis vom Schwein inkubiert und im Abstand von zwei Stunden bis zum 5. Tage p.i. untersucht. Es zeigte sich, daß sich in diesen Zellen die Gamogonie vollzog und anschließend auch Oocysten gebildet wurden. Diese Entwicklung verlief sehr schnell und benötigte etwa 18–22 h. Etwa 12 h nach der Inkubation waren Mikro-und Makrogamonten deutlich zu unterscheiden, die stets in einer parasitophoren Vakuole lagen. Im Zeitraum von 14–18 h nach der Inkubation fand die Bildung der Mikrogameten statt. Dabei teilte sich der große Kern des Mikrogamonten gleichzeitig in etwa 20–30 sehr elektronendichte Bereiche auf, die unmittelbar als Kern in einen Mikrogameten übernommen wurden. Die an der Oberfläche des Mikrogamonten entstehenden Mikrogameten waren länglich, erreichten 4–5 μm Länge und einige wiesen eindeutig drei Geißeln auf, von denen eine allerdings teilweise als Schleppgeißel ausgebildet war und oft nicht komplett erschien. Neben diesen Geißeln konnten auch noch einzelne zusätzliche Mikrotubuli in Erscheinung treten. Die Makrogameten maßen etwa 10 μm im Durchmesser, waren von zwei Membranen begrenzt und enthielten Einschlüsse, die den Hüllbildungskörpern 1 und 2 der Eimerien sehr ähnelten. Etwa ab 18 h p.i. waren Oocysten in den parasitophoren Vakuolen der Wirtszellen anzutreffen. Die Oocystenwand bestand aus einer elektronendichten Schicht und vier unterlagerten Membranen, während das Cytoplasma der Zygote unmittelbar von zwei weiteren Membranen begrenzt wurde. Die Sporulation, d.h. die Bildung der Sporocysten, setzte schon nach etwa 22 h p.i. ein. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit beweisen, daß die Gamogonie auch in Zellkulturen vom spezifischen Endwirt abläuft. Auf diese Weise kann völlig sauber mit einer einzigen Art gearbeitet werden, ohne Kontaminationen des Endwirtdarms in Rechnung stellen zu müssen. Die Ergebnisse zeigten weiterhin, daß in den Zellen des Endwirts tatsächlich direkt die Gamogonie von den Parasiten vollzogen wird und nicht erst ungeschlechtliche Vermehrungen. Die Sarkosporidien haben somit eindeutig den von uns aufgezeigtenobligatorischen Generationswechsel.