Transcript P. falciparum

Malárias humanas
Plasmodium
Taxonomia dos plasmódios
reino
filo
subfilo
classe
ordem
subordem gênero e espécie
Protozoa
Apicomplexa
Sporozoa
Coccidia
Eucoccidiida
Haemosporina
Plasmodiidae
Plasmodium vivax
P. falciparum
P. ovale
P. malariae
P. knowlesi
Vetor e hospedeiro definitivo: Anopheles spec.
Na África: Anopheles gambiae
No Brasíl: Anopheles darlingii
Malária e Plasmodium : Dados históricos
-Dizimou as populações desde o começo da civilização (“Mal
ar”)
-Parasita foi decoberto por Laveran (1880), Golgi descreveu
em 1885 a esquizogonia eritrocítica, Pfeiffer reconheceu a
relação biológica dos plasmódios com os outros coccídeos
-Manson sugeriu a transmissão vetorial que Ross comprovou
em 1898. Grassi demonstrou que somente a fêmea dos
Anofelinos transmite os plasmódios
-A fase hepática da infecção foi comprovada somente em
1948 por Shortt e colegas, forma hepática visualizada nos
anos 80
- Foi erradicada na Europa somente depois da segunda guerra
mundial
- A transmissão pode se espalhar para áreas antes não
acometidas com o aquecimento global, migrações e invasão
de áreas florestais sem políticas públicas de prevenção
Distribuição da Malaria
(Guerra et al. 2008)
1946
Distribuição da Malaria
(Guerra et al. 2008)
2007
Casos de malária no Brasil vs. espécie
(1970 a 2009)
700
 Aproximadamente 75% P.vivax.
600
Número de casos ( x 1000)
500
400
300
200
100
0
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Casos
P. falciparum
P. vivax
Fonte de dados: SISMAL e SIVEP-Malária, excluídas LVC
Ciclo de vida do parasita
Fasehepática
Fase
hepática
Inseto
Ciclo
Ciclo
eritrocitário
eritrocítico
A infecção
Kappe et al. TIP 2003
Movimento de esporozoitas
na pele
Invasão de vasos sangüíneos
Esporozoítas invadem células de duas maneiras:
- invasão temporária
- invasão definitiva
CD81
Kappe et al. TIP 2003
O contato com citossol de células é necessário para capacitar
os esporozoitas à invasão definitiva da célula hepática
O desenvolvimento do esporozoíta na célula hepática
ocorre dentro do vacúolo parasitóforo
Dia 1 pós infecção
Fluxo sangüíneo
O esporozoita se divide em um processo especial de
divisão celular: a esquizogonia
Dia 3 pós infecção
Dia 5 pós infecção
Sturm et al. 2006, Science 313, p 1287f
Após 7-10 dias, a célula hepática morre e libera
20.000-40.000 merozoítas empacotados em
“merossomos” ao fluxo sangüíneo
Esporozoítas de Plasmodium vivax e ovale podem
não entrar em multiplicação mas ficar por semanas/meses
e raramente anos em estágio dormente (hipnozoíta)
?
Dia 1
dia 48
dia 221
dia 225
O merozoíta
Bannister et al. TIP
- A invasão da hemácia é facilitada pela secreção de
enzimas contidas na róptria e nas micronemas
- A interação firme/invasão depende de proteínas da
superfície do merozoíta e da hemácia:
P. vivax: Duffy binding protein 1 e 2 e fator Duffy*
SOMENTE
P. falciparum: EBA-175 (e parálogas), RH5 e glicoforinas,
Basigina, respectivamente
• Hemácias de Negros não possuem o fator Duffy! Por isso
pouco P. vivax na África (vantagem evolutiva)
O ciclo sangüíneo começa com a forma “anel” do parasita
(P. falciparum : 2~12 horas após infecção), dentro de um vacúolo
Bannister et al. TIP
No trofozoíta, o DNA começa a ser replicado e a hemácia
infectada profundamente reestruturada (instalação de um
sistema de secreção no citossol da hemácia), pigmento
(heme polimerizado) é acumulado (14~36 h)
- Durante o crescimento do plasmódio, hemoglobina da
hemácia é metabolizada para fornecimento de energia
e metabolitos e para manter a pressão osmótica
hemoglobina ------> aminoácidos + heme--> polímero
(hemozoína)
energia e/ou síntese protéica do plasmódio
www.vtnews.vt.edu
No esquizonte, começa a formação de novos merozoítas (36-46 h)
Bannister et al. TIP 2000
A liberação dos merozoítas ocorre em dois passos mediados
por proteases diferentes do plasmódio
-Ruptura do vacúolo
parasitóforo
- Ruptura da hemacia
Durante o ciclo sangüíneo alguns parasitas se desenvolvem
para formas sexuadas (Gamontogonia-> gametócitos)
Eventualmente, o indivíduo infectado vai para um criadouro
de Anofelinos...
...e vira “jantar”
Vetores e não-vetores de Plasmodium vivax e falciparum
Anopheles gambiae
Anopheles darlingi
Membrana peritrófica
2n
Penetração do oocineto pela matriz peritrófica é
mediada por quitinases do plasmódio
sangue
microvilosidades
OOCINETO
MATRIZ
PERITRÓFICA
Trends in Parasitol 17:269-272, 2001
Se o parasita não sair da matriz peritrófica, é eliminado
2n
Lumen intestinal
2n
hemolinfa
Se o pernilongo
melanizar esta célula
antes da hora, a
infecção é eliminada
“Time bomb model”
R!
Oocistos de Plasmodium gallinaceum
SEM
Esporogonia
Lumen intestinal
hemolinfa
Interação receptorligante, MAEBL + CS
+ proteina Saglina
O “estouro” dos oocistos é assincrônico, do gametócito até o
esporozoita na glândula salivaria demora 8-15 dias
~14 dias depois, um outro indivíduo vai para um criadouro
de Anofelinos...
...e é picado
Fatores importantes na transmissão
- vetores competentes
- condições ecológicos apropriados para os vetores
- temperatura média acima 16-20°C
- indivíduos infectados (-> fonte de gametócitos!)
!
P. falciparum : A parasitemia tem que ser
mantida em indivíduos infectados
Não é zoonose
!
Curva de Parasitemia e febre de um paciente não-immune
(Staalsoe e Hviid, Parasitology Today 1998)
---> Aquisição da imunidade protetora mas não esterilizante
demora em torno de 5-10 anos
O que é uma resposta protetora encontrada em pessoas
da área endémica?
- Imunidade estéril naturalmente muito rara ou inexistente
- Resposta humoral: Anticorpos contra determinados antígenos
do merozoita: MSP1, MSP3, GLURP, EBA175 e outros,
subclasses citofílicos de anticorpos
- Associação não muito clara com o tipo da resposta Th1/Th2
- Resposta células T plus IFN contra antígenos do estágio
hepático
- Anticorpos contra a superfície da hemácia infectada (PfEMP1,
RIFIN, e outros)
Estratégias do plasmódio de evitar/modular a resposta
imunológica do hospedeiro
- crescimento intracelular em células com pouco ou sem
apresentação em MHC1
- Não deixar a hemácia infectada passar pelo baço:
citoaderência (apenas P. falciparum) e variação antigênica
- interferência imunológica: anergia, inibição da resposta
celular contra estágios sanguineos (o parasita não é
eliminado por completo), o sistema imunológico deixa de
reagir ao parasita (parecido com cancer – exaustão clonal)
Plasmodium falciparum: Formas maduras não se encontram
no fluxo sanguíneo
Hemácias infectadas com formas >20 h após reinvasão
tem protrusões (“knobs”)
Proteínas no knobs (PfEMP1s) se ligam a receptores em células
endoteliais
Capillary
endothelial
baço
cells
As proteínas associadas as knobs e responsáveis pela
citoaderência possuem domínios altamente variáveis,
mas as regiões responsáveis pela ligação são
conservadas, porém, parecem pouco imunogênicas
PfEMP1
- Por genoma de Plasmodium falciparum, existem ca.
50 cópias diferentes de genes que codificam para
PfEMP1s
- Somente uma espécie de PfEMP1 é expressa por
hemácia infectada (exclusão alélica transcripcional)
- A expressão das PfEMPs varia em torno de 2% por
ciclo sangüíneo
4
98
+ 2
Aspectos clínicos: A malária
Sintomas da infecção com Plasmodium spec. em
pessoas não-imunes
• febre
• cefaléia
• sudorese
• artralgia
• mialgia
• calafrios
frequente: febre intermitente
as vezes: esplenomegalia
diarréia, vômitos
anemia
Somente em infecções com P. falciparum:
Malaria grave:
-
malaria cerebral
anemia grave
insuficiência renal
síndrome pulmonar
Malaria gestacional
devido a: grande acúmulo de substâncias tóxicas,
citoaderência de hemácias infectadas, tendo como
consequência suboxigenação de determinados orgãos
Markell´s and Voge´s Medical Parasitology
Diagnose da malária
-> Detecção e discriminação de formas sangüíneas
- Esfregaço de sangue, corado com corante Giemsa
(quando tem muitos parasitas: >0,1% parasitemia)
- Gota espessa, corado com Giemsa
(quando tem poucos parasitas, <0,1% parasitemia)
- QBC (quantitative buffy coat)
- “Dip stick” tests, detectam antígenos maláricos
circulantes (no campo): Histidin rich protein
Técnica de QBC
Luz UV
A identificação da espécie de Plasmodium em sangue
de infectados requer treinamento de microscopistas
P. vivax
P. falciparum
Terapia da Malaria
• O diagnóstico da espécie infectante é essêncial! O tratamento
deve ser supervisionado SEMPRE por um médico.
• É necessário considerar quais estágios devem ser combatidos
(Hipnozoítas, gametócitos, trofozoitas)
Trofozoitas
: Quinina, Cloroquina, Mefloquina, Halofantrin,
Pyrimethamin, Tetraciclina, Doxiciclina,
Artemisinina e derivados
Estágios hepáticos: Primaquina, Proguanil, Tetraciclinas
Gametócitos
: Primaquina, Cloroquina, Amodiaquina
Terapia de P. vivax : Cloroquina plus Primaquina
Terapia de P. falciparum : Quinina + Tetraciclina ou
Artemisinina + Amodiaquina
Artemisinina + Lumefantrina (Coartem)
Cloroquina não exerce mais nenhum efeito contra P. falciparum
“Balas de prata” perdidas para terapia de
P. falciparum
- Fansidar (pirimetamina + sulfadoxina)
- Cloroquina
Terapéuticos com relatos de função parcial
- Mefloquina, quinina, amodiaquina, primaquina...(todos os
lugares)
- Artemisinina (Venezuela, Cambodia)
• Atualmente existem poucas drogas contra as quais
não existe alguma resistência
• Cloroquina foi perdida para terapia de P. falciparum
• Resistências variadas contra diversas drogas
complicam o tratamento (follow-up necessário)
Novas drogas
• derivados de Vitamin B (“suicide drugs”)
• Inibidores da síntese de lipídeos
• Outras drogas que inibem a síntese de
poliprenóides
Profilaxia
- Quimoprofilaxia é possível mas deve ser limitada a casos
emergenciais (pessoas splenoectomizadas)
- Usar repelente quando possível, uso de mosquiteiros
impregnados com piretroides
- Uso de luvas no tratamento cirúrgico de maláricos
- Teste de contaminação de conservas em bancos de
sangue
- tratar os assintomáticos
- Medidas ambientais
- tratar igarapés com óleo (larvacido), ou criar tilápias
para combater procriação de anofelinos
- desmatar o terreno ao redor de moradias
Vacinas contra Malária
from Good & Doolan 1998
Vacinas contra Malaria
- Esporozoítas irradiadas (imunidade estéril) Revés: formas
sangüíneas parecem interferir com esta resposta
protetora, curta duração, logisticamente difícil
- vacinas recombinantes baseadas em antígenos do
esporozoita e merozoita (anti-pre-eritrocítico e antiformas sangüineas) Revés: Mutações e recombinações
podem levar a escape imunológico, variantes locais
- vacinas contra antígenos dos gametas ou gametócitos
(anti-transmissão)
(- vacinas anti-aderentes contra formas graves da infecção
com P. falciparum?)
- Esporozoítas transgênicos que não se desenvolvem para
formas sanguíneas
Novas aproximações são perseguidas
- Genoma de P. falciparum, Anopheles gambiae e Homo
sapiens publicado em 2002
- 1. Transcriptoma e proteoma de P. falciparum em cultivo
publicado em 2003
- plasmodb.org: vários proteomas, transcriptomas, genomas
- Uma politica eficiente para África onde morre a maioria
das pessoas infectadas é urgente
90% dos casos de malária acontecem na área
subsaariana e a maioria de 800.000 de mortes
são de crianças com menos de 5 anos
Literatura:
Markell´s & Voge´s Medical Parasitology
L. Rey: Parasitologia
Diversos Reviews ao longo dos anos em
Trends in Parasitology, Nature, Science
http://plasmodb.org
Perguntas / Take home message
Qual forma infecta naturalmente o hospedeiro intermediário e
por qual via?
Como o parasita (merozoita) consegue sair da célula hepática
infectada sem ser fagocitado por células Kupffer (macrófagos)?
Por que não podemos ver formas maduras do parasita
sanguíneo em sangue de pessoas infectadas com P. falciparum ?
Por que é necessário tomar primaquina ou tafenoquina quando
infectado com P. vivax ?
O que é necessário para desencadear uma epidemia de malaria?
Toxoplasmose
e Toxoplasma gondii
O parasita:Toxoplasma gondii
• Parasita intracelular obrigatório, capaz de infectar
diversos tipos de tecidos e hospedeiros.
• Descoberto em 1908 por Nicolle e Manceaux em um
roedor do Norte da África denominado “gundi“.
• Em 1923 a transmissão congenital foi descrita, e um teste
diagnóstico estabelecido por Albert Sabin e Henry Feldmann,
comprovou que a infecção com T. gondii é muito comum
• Em 1956 foi postulado que a infecção seria por ingestão
de carne crua infectada com cistos, comprovado em 1965.
• O ciclo de vida completo foi descoberto somente em
1970.
• Filo Apicomplexa
• Classe Sporozoa
• Subclasse Coccidia
• Ordem Eucoccidiida
• Família Sarcocystidae
Apicoplasto
Cisto tecidual
• Genoma de 80 Mb distribuido em vários cromossomos
de 2-6 Mb, organismo predominantemente haploide.
• Genoma mitocondrial de 6 kb e do apicoplasto de 35 kb
• Geneticamente accessivel por transfecção de plasmídeos
com diferentes marcadores de resistência, por isso as
vezes utilizado como organismo modelo para Plasmodium
• Três cepas diferentes existem em circulação, somente cepa
I é virulento em seres humanos
Ciclo de vida
No ser humano
existem tachizoitas
e bradizoitas
A locomoção e invasão é ativa
e depende de um “motor“
actina-miosina e proteinas
parecidas com trombospondina
na superfície
(Opitz e Soldati, 2002)
A passagem de T. gondii por celulas não interfere com
a viabilidade das células e não influi na infectividade
do tachizoita ao contrário do que acontece com
esporozoitas de Plasmodium
Dentro da célula hospedeira, o tachizoito se desenvolve
dentro de um vacúolo parasitóforo com o qual não
ocorre fusão com lisossomos
Interação parasita-hospedeiro: Como reage o
hospedeiro ao parasita?
IFN, IL2
1. Resposta celular
NK
IFN
T
NO
OH.
IL12
PQ
(Tromboxano)
MF
T
(CD8+)
2. Resposta humoral
(Antígenos reconhecidos: SAG1, proteinas MIC etc.)
IgG, IgM, IgA e IgE, complemento lisa tachizoitos
na presença de anticorpos específicos
3. Controle de formas bradizoitos em cistos
- O rompimento ou não da parede do cisto parece
depender do nivel de IFN e NO
- No caso de imunossupressão bradizoitas se transformam
em tachizoitos novamente! Mensageiro: Acido abscisico
A resposta é diferente em lugares diferentes
Cerebro (dados de estudos em camundongos)
Células T possivelmente se ligam a receptores endoteliais
antes da extravasão
Antigeno de parasitas é apresentado por células glia e
celulas T são ativadas para secretar IFN
Microglia e astrócitos participam na destruição do parasita
e de células infectadas
Olhos
Normalmente, o liquido intra-ocular contém imunosupressores
Tachizoitos e cistos são encontrados na neuroretina e no
epitélio pigmentado da retina
IFN e TNFa plus NO parecem limitar a infecção ao menos
no camundongo
Patogenia da infecção com Toxoplasma gondii
• Em imunocompetentes, infecção passa despercebida. 1020% dos pacientes podem desenvolver linfoadenopatia
cervical e/ou um quadro semelhante a uma virose pela
multiplicação do parasita (destruição de tecido e pequenas
necroses), raramente ocorre hepatite, pneumonite e
retinocoroidite. Sobram calcificações e bradicistos. A
presença do parasita pode causar neuro-disturbios
complexos, as vezes sutis – difícil de comprovar
• Em imuno-suprimidos (pacientes com transplantes, aidéticos),
infecções latentes são reativadas e levam em 25-50% dos
casos a encefalite (90% letal se não tratado), convulsões,
efeitos neurologicos, as vezes miocardite.
• Em fetos, pode ocorrer a disseminação desenfreada do
parasita e destruição em massa de tecidos e
calcificação. Sequelas do feto são no caso da primiinfecção de gravidas no primeiro trimestre (observados
após o parto):
• morte/aborto 10%
• encefalite, hidrocefalite, microcefalite ou
retinocoroidite e calcificações 30%
• não se infectam 50-60%
Patologia da infecção com Toxoplasma gondii
hidrocefalo
retinocoroidite
Fase aguda
Fase crônica
Roberts & McLeod, Parasitology Today 1999
Diagnóstico
1. Clínico: sintomas
- Diagnóstico clínico do adulto quase impossível
- Diagnóstico no imunosuprimido e neonatal é sugestivo,
mas tem que ser confirmado pela detecção do parasita
2. Parasitológico: a partir de material de biópsias
- coloração com Giemsa
- inoculação intraperitoneal ou intracerebral em
camundongos suscetíveis (Balb/C), depois biópsias
- inoculação de cultura de fibroblastos, formação de
plaques após poucos dias
3. Imunológico/molecular
- ELISA específico detectando IgG ou IgM em soro
de pacientes
- Imunofluorescência direta e indireta
- Por PCR
4. Por exame neurológico
- visualizando lesões cerebrais por tomografia
computadorizada ou ressonância magnética
Epidemiologia
• Parasita quase perfeito: Aprox. 70% dos seres humanos
tiveram contato com T. gondii
• Alta incidência em paises com hábitos de comer carne crua
(infecção com bradicistos!): França 96%, Alemanha 70%, no
Brasil, 50-80% (L. Rey)
• Gatos domésticos são uma fonte importante de oocistos: 220 milhões de oocistos por gato infectado são eliminados
diariamente! A infecção do gato pode durar até um ano.
• O oocisto mantém se viável por 1 a 1 ½ anos
• Esporadicamente ocorrem contaminações com oocistos pela
água que podem levar a epidemias locais
7 dias mais tarde...
Controle
• Precauções extraordinárias devem ser tomadas com
mulheres grávidas ainda não infectadas
• Cozinhar/grelhar bem carne antes de comer
• Bradicistos são inativados em carne por congelamento de
mais que três dias a –20°C
• Limitar a circulação de gatos a lugares ondem brincam
crianças (caixa de areia!)
•Uso/troca frequente de luvas no atendimento
Tratamento
- Indicado somente para casos graves e mulheres grávidas,
a infecção de adultos imuncompetentes não necessita
terapia
- O objetivo do tratamento é duplo:
• Eliminar o parasita
• Abrandar reações aversas da
resposta imunológica para conter
destruição de tecidos nobres
Tratamento clássico: Pirimetamina-Sulfadiazina
- Dose inicial de 75 mg Pirimetamina, depois 25 mg
per diem
PLUS
- Dose inicial de 2 g Sulfadiazina, depois 1 g per diem
durante 4-6 semanas
Alternativamente: Clindamicina
300 mg per diem plus sulfadiazina durante 4-6 semanas
Alternativamente: Tetraciclina
Dose inical 2 g, depois 250 mg plus sulfadiazina durante
4-6 semanas
Todos tem efeitos colaterais, folato deve ser administrado
para conter efeitos da Pirimetamina na medula óssea
Tratamento imunossupressivo
- Esteroides/corticoides 20-80 mg por dia após o começo
da terapia com antibióticos
- Não aplicar esteroides perioculares
- NUNCA aplicar esteroides SEM terapia com antibióticos
Vacinas?
Objetivo é:
•Inibir infecção inicial (IgA na mucosa intestinal)
•Inibir infecção geral (resposta celular Th1)
•Inibir infecção transplacentar (IgG)
“Gold Standard“ e imunização com T. gondii cepa S48
GM Bhopale, 2003 Microbes and Infection
Leitura citada e recomendada:
Internet:
Artigos encontrados no PubMed procurando por:
Toxoplasma gondii + vaccines
Toxoplasma gondii + retinochoroiditis
Toxoplasma gondii + pathology
Livros:
Luis Rey: Parasitologia
Markell, John, Krotoski: Medical Parasitology
Citoaderência/intenso contato de hemácias infectadas
em células dendríticas pode levar a anergia das
mesmas
DC
Células T (CD8+) específicas para peptídeos plasmodiais
apresentados em MHC1 de células hepáticas são inibidas
por estas células dendríticas