Plasmodium sppPlasmodium sppPlasmodium sppPlasmodium spp

G Di Bonaventura, G Di Bonaventura, PhDPhD

Università “G. D’Annunzio” di ChietiUniversità “G. D’Annunzio” di Chieti--PescaraPescara

Phylum: Phylum: ApicomplexaApicomplexaClasse: Classe: SporozoeaSporozoea

�� Presenza di un complesso apicale Presenza di un complesso apicale (attività lisosomiale di rhoptries e (attività lisosomiale di rhoptries e micronemi) e di un complesso micronemi) e di un complesso pellicolare (citoscheletro)pellicolare (citoscheletro)

�� Ciclo biologico caratterizzato Ciclo biologico caratterizzato dall’alternanza di generazione: dall’alternanza di generazione: Ciclo biologico caratterizzato Ciclo biologico caratterizzato dall’alternanza di generazione: dall’alternanza di generazione: sporogonia (fase sessuata) e sporogonia (fase sessuata) e shizogonia (fase asessuata)shizogonia (fase asessuata)

�� Assenza di forme mobili. Unica Assenza di forme mobili. Unica eccezione: microgametocita eccezione: microgametocita (monoflagellato)(monoflagellato)

�� A localizzazione intestinale A localizzazione intestinale ((CryptosporidiumCryptosporidium, , IsosporaIsospora) o in ) o in grado di invadere tessuti profondi e grado di invadere tessuti profondi e sangue (sangue (Plasmodium, ToxoplasmaPlasmodium, Toxoplasma))

Cos’è la Malaria ?Cos’è la Malaria ?

�� Malaria (XVII secolo: "Malaria (XVII secolo: "mal ariamal aria", “aria cattiva” in ", “aria cattiva” in seguito alla credenza che la malattia venisse trasmessa seguito alla credenza che la malattia venisse trasmessa dalle paludi e dai suoi effluvi maleodoranti) dalle paludi e dai suoi effluvi maleodoranti)

�� Causata da parassiti (Genere Causata da parassiti (Genere PlasmodiumPlasmodium) appartenenti ) appartenenti al Phylum al Phylum ApicomplexaApicomplexa, Classe , Classe SporozoeaSporozoea::al Phylum al Phylum ApicomplexaApicomplexa, Classe , Classe SporozoeaSporozoea::�� complesso apicale complesso apicale

�� alternanza di sporogonia e shizogoniaalternanza di sporogonia e shizogonia

�� assenza di forme mobili (tranne per microgametocita)assenza di forme mobili (tranne per microgametocita)

�� Delle oltre 150 specie in grado di parassitare numerosi Delle oltre 150 specie in grado di parassitare numerosi Vertebrati, solo 4 risultano patogene per l’uomo:Vertebrati, solo 4 risultano patogene per l’uomo:�� Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale, Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale,

Plasmodium malariaPlasmodium malaria

�� La forma clinicamente più grave di malaria è quella La forma clinicamente più grave di malaria è quella causata da causata da Plasmodium falciparumPlasmodium falciparum

EpidemiologiaEpidemiologia�� I parassiti sono probabilmente comparsi nel Continente I parassiti sono probabilmente comparsi nel Continente

Africano e sono quindi stati trasportati nel Nuovo Mondo Africano e sono quindi stati trasportati nel Nuovo Mondo dai primi esploratori transdai primi esploratori trans--Pacifico. Pacifico.

�� Fossili di zanzara datano ad oltre 30 millioni di anni fa la Fossili di zanzara datano ad oltre 30 millioni di anni fa la comparsa sulla Terra del vettore per la malaria.comparsa sulla Terra del vettore per la malaria.

�� Storicamente, la Malaria:Storicamente, la Malaria:�� Storicamente, la Malaria:Storicamente, la Malaria:�� ha contribuito alla caduta degli Imperi Greco e Romano ha contribuito alla caduta degli Imperi Greco e Romano

�� ha rappresentato il maggiore problema sanitario durante la Guerra ha rappresentato il maggiore problema sanitario durante la Guerra Civile negli USA (25% dei ricoverati era ammalato di Malaria) e la Civile negli USA (25% dei ricoverati era ammalato di Malaria) e la Seconda Guerra Mondiale (500.000 di soldati Americani era affetto Seconda Guerra Mondiale (500.000 di soldati Americani era affetto da Malaria)da Malaria)

�� Attualmente, la Malaria rappresenta la malattia infettiva Attualmente, la Malaria rappresenta la malattia infettiva più grave nelle aree tropicali e subtropicali:più grave nelle aree tropicali e subtropicali:�� nel Mondo, ogni anno si registrano 150 milioni di nuovi casinel Mondo, ogni anno si registrano 150 milioni di nuovi casi

�� principale causa di mortalità nel Mondo:>1 milione di decessi/annoprincipale causa di mortalità nel Mondo:>1 milione di decessi/anno

Distribuzione geograficaDistribuzione geografica

�� Presente in oltre 100 PaesiPresente in oltre 100 Paesi

�� Endemica in Asia, Africa, America Centrale, Sud AmericaEndemica in Asia, Africa, America Centrale, Sud America

�� In Europa, la Malaria è stata ufficialmente eradicata, sebbene i In Europa, la Malaria è stata ufficialmente eradicata, sebbene i recenti flussi migratori abbiano fatto registrare i cosiddetti casi recenti flussi migratori abbiano fatto registrare i cosiddetti casi di “importazione” (Italia: 176 casi nel 1980, 900 casi nel 1998)di “importazione” (Italia: 176 casi nel 1980, 900 casi nel 1998)

Ciclo vitale Ciclo vitale (1 di 2)(1 di 2) Durante il pasto ematico, una zanzara (Anopheles) femmina inocula sporozoiti nell’ospite umano (1). Gli sporozoiti infettano le cellule epatiche (2)e maturano in schizonti (3), che lisano rilasciando i merozoiti (4). Dopo l’iniziale replicazione nel fegato (fase schizogonica eso-eritrocitaria [A]), il parassita va incontro a moltiplicazione asessuata nell’eritrocita (schizogonia nell’eritrocita (schizogonia eritrocitaria [B]). I merozoiti infettano i globuli rossi (5).La forma immatura (“ad anello”) dei trofozoiti matura a schizonti, la cui rottura rilascia i merozoiti (6). Alcuni parassiti differenziano in stadi sessuali intra-eritrocitari (gametociti) (7). La fase ematica dei parassiti è responsabile delle manifestazioni cliniche della malattia.

Ciclo vitale Ciclo vitale (2 di 2)(2 di 2)I gametociti, maschio (microgametocita) e femmina (macrogametocita), vengono assunti dalla zanzara Anopheles durante il pasto ematico (8). La moltiplicazione dei parassiti nel vettore è nota come ciclo sporogonico (C). Nello stomaco della zanzara, i microgameti fecondano i macrogameti dando vita agli zigoti (9). Questi diventando mobili ed Questi diventando mobili ed allungandosi (oocinete) (10)invadono la parete dell’intestino medio della zanzara, dove si differenziano in oocisti (11). Le oocisti si accrescono e lisandosi rilasciano sporozoiti (12), che migrano verso le ghiandole salivari della zanzara. L’inoculazione degli sporozoiti in un nuovo ospite umano perpetua il ciclo biologico della malaria (1).

VettoreVettore

�� Zanzara (Zanzara (Anopheles spp.)Anopheles spp.)�� femmina (ematofaga)femmina (ematofaga)

�� distribuzione mondialedistribuzione mondiale

�� numerose specie (> 300):numerose specie (> 300):�� A. gambiae, A. funestusA. gambiae, A. funestus

(Africa tropicale)(Africa tropicale)

�� A. culicifacies, A. minimus, A. culicifacies, A. minimus, A. maculatusA. maculatus (Asia)(Asia)

�� A. acquasalis, A. darlingiA. acquasalis, A. darlingi(America Latina)(America Latina)

�� A. maculipennis, A. maculipennis, A. artroparvusA. artroparvus (Europa)(Europa)

Fase esoFase eso--eritrocitariaeritrocitaria

In P. vivax e P. ovale parte degli sporozoiti entra, in sede epatica, in una fase dormiente (ipnozoiti) responsabile, a distanza di settimane od anni, di forme recidivanti della malattia (strategia di sopravvivenza ?)

Fase eritrocitariaFase eritrocitaria

MerozoiteMerozoite

Trofozoite in Trofozoite in maturazionematurazione

SchizonteSchizonte

Micro Macro

P.falciparum

�� GAMETOCITOGENESI (RBC):GAMETOCITOGENESI (RBC):

�� Microgametociti (maschili)Microgametociti (maschili)

�� Macrogametociti (femminili)Macrogametociti (femminili)

Ciclo sporogonico Ciclo sporogonico (1 di 2)(1 di 2)

Micro- Macro-

P. falciparum

MATURAZIONE DEI GAMETOCITIMATURAZIONE DEI GAMETOCITI

�� Exflagellazione del microgametocita Exflagellazione del microgametocita PASSAGGIO NEL VETTOREPASSAGGIO NEL VETTORE

Liberazione dei gametociti nello Liberazione dei gametociti nello stomaco del vettorestomaco del vettore

�� Exflagellazione del microgametocita Exflagellazione del microgametocita (4(4--8 microgameti mononucleati).8 microgameti mononucleati).

�� Maturazione del macrogametocita a Maturazione del macrogametocita a macrogamete.macrogamete.

FECONDAZIONEFECONDAZIONE

�� Formazione dello zigoteFormazione dello zigote

�� Differenziazione in oocineteDifferenziazione in oocinete

Ciclo sporogonicoCiclo sporogonico (2 di 2)(2 di 2)

�� Formazione (in sede intestinale) Formazione (in sede intestinale) di oocisti contenente fino a di oocisti contenente fino a 10.000 sporozoiti10.000 sporozoiti

�� Migrazione “salivare” degli Migrazione “salivare” degli sporozoiti via emocelesporozoiti via emocele

Sindromi clinicheSindromi cliniche�� Il quadro clinico può variare in dipendenza della specie Il quadro clinico può variare in dipendenza della specie infettante, dal livello di parassitemia e dallo stato immune infettante, dal livello di parassitemia e dallo stato immune del paziente: del paziente: �� P. falciparumP. falciparum (Malaria terzana maligna)(Malaria terzana maligna): 7: 7--10 gg 10 gg incubazione, sintomi similincubazione, sintomi simil--influenzali, nause, vomito, diarrea, influenzali, nause, vomito, diarrea, brividi ed accessi febbrili periodici (ogni 48h); può evolvere brividi ed accessi febbrili periodici (ogni 48h); può evolvere verso forme gravi, potenzialmente letali con coinvolgimento verso forme gravi, potenzialmente letali con coinvolgimento del SNC (emorragia cerebrale, coma del SNC (emorragia cerebrale, coma -- malaria cerebrale), malaria cerebrale), del SNC (emorragia cerebrale, coma del SNC (emorragia cerebrale, coma -- malaria cerebrale), malaria cerebrale), grave insufficienza renale, grave anemia. grave insufficienza renale, grave anemia.

�� P. ovale, P. vivaxP. ovale, P. vivax (Malaria terzana benigna)(Malaria terzana benigna): incubazione : incubazione 1010--15 gg, accessi febbrili con periodicità simile alla forma 15 gg, accessi febbrili con periodicità simile alla forma maligna, sebbene con quadro clinico molto più sfumato. maligna, sebbene con quadro clinico molto più sfumato. Possibilità di recidive.Possibilità di recidive.

�� P. malariaeP. malariae (Malaria quartana)(Malaria quartana): incubazione 18: incubazione 18--40 gg, 40 gg, accessi febbrili periodici (ogni 72h); forme croniche latenti accessi febbrili periodici (ogni 72h); forme croniche latenti pauciparassitemichepauciparassitemiche

Diagnosi di laboratorio Diagnosi di laboratorio (1 di 3)(1 di 3)

�� Osservazione microscopica direttaOsservazione microscopica diretta�� Striscio sottile/spesso di sangue Striscio sottile/spesso di sangue (prelevato in concomitanza con il (prelevato in concomitanza con il rialzo febbrile) colorato con rialzo febbrile) colorato con MayMay--GrunwaldGrunwald--GiemsaGiemsa

�� trofozoite “ad anello” (più trofozoite “ad anello” (più trofozoiti/eritrocita in trofozoiti/eritrocita in P. falciparumP. falciparum))trofozoiti/eritrocita in trofozoiti/eritrocita in P. falciparumP. falciparum))

�� schizonteschizonte

�� gametocita (a semiluna in gametocita (a semiluna in P. falciparumP. falciparum))

�� merozoite (raramente)merozoite (raramente)

�� Possibilità di falsi negativi:Possibilità di falsi negativi:�� Possibile alterazione morfologica Possibile alterazione morfologica secondaria a terapia od impropria secondaria a terapia od impropria conservazione del campioneconservazione del campione

�� “Overlapping” morfologico tra “Overlapping” morfologico tra P. vivaxP. vivax e e P. ovaleP. ovale

Diagnosi di laboratorio Diagnosi di laboratorio (2 di 3)(2 di 3)

�� Tecniche molecolari (PCR)Tecniche molecolari (PCR)�� elevata sensibilitàelevata sensibilità

�� possibilità di speciazionepossibilità di speciazione

•Lane S: Molecular base pair standard (50-bp ladder).•Lane 1: The red arrow shows the diagnostic band for P. vivax (120 bp).•Lane 2: The red arrow shows the diagnostic band for P. malariae (144 bp).•Lane 3: The red arrow shows the diagnostic band for P. falciparum (205 bp).•Lane 4: The red arrow shows the diagnostic band for P. ovale (800 bp).

Diagnosi di laboratorio Diagnosi di laboratorio (3 di 3)(3 di 3)

�� Tecniche sierologicheTecniche sierologiche�� Immunofluorescenza indiretta (IFA)Immunofluorescenza indiretta (IFA)

�� Non adatta per diagnosi fase acutaNon adatta per diagnosi fase acuta

�� Adatta per:Adatta per:�� screening donatori ematici screening donatori ematici

�� testare pazienti con febbre sospetti per malaria testare pazienti con febbre sospetti per malaria ma con microscopia negativa ma con microscopia negativa ma con microscopia negativa ma con microscopia negativa

�� testare un paziente recentemente trattato per malaria testare un paziente recentemente trattato per malaria ma con diagnosi incerta ma con diagnosi incerta

�� Possibilità di speciare, sebbene esista crossPossibilità di speciare, sebbene esista cross--reattività tra reattività tra Plasmodium sppPlasmodium spp. e . e Babesia spp.Babesia spp.

�� Tecniche biochimiche/immunologicheTecniche biochimiche/immunologiche�� Antigene della fase ematica (histidine rich proteinAntigene della fase ematica (histidine rich protein--2, 2, HRPHRP--2) associato a parassiti della malaria 2) associato a parassiti della malaria (soprattutto (soprattutto P. falciparumP. falciparum e e P. vivaxP. vivax) )

�� PlasmodiumPlasmodium--associataassociata lattatolattato--deidrogenasi (pLDH), deidrogenasi (pLDH), (immunoenzimatica o mediante determinazione (immunoenzimatica o mediante determinazione della attività enzimatica)della attività enzimatica)

TerapiaTerapia

�� Clorochina (farmaco di elezione), Primachina, Clorochina (farmaco di elezione), Primachina, Meflochina, Doxiciclina, o Malarone Meflochina, Doxiciclina, o Malarone �� Somministrazione in caso di viaggi in aree endemicheSomministrazione in caso di viaggi in aree endemiche

�� Comparsa di resistenza in alcuni Paesi:Comparsa di resistenza in alcuni Paesi:�� Utilizzati in schemi terapeutici “combinatori”Utilizzati in schemi terapeutici “combinatori”�� Utilizzati in schemi terapeutici “combinatori”Utilizzati in schemi terapeutici “combinatori”

�� Farmaci “alternativi”: derivati dell’artemisinina (sesquiterpene Farmaci “alternativi”: derivati dell’artemisinina (sesquiterpene estratto da pianta cinese) efficaci verso estratto da pianta cinese) efficaci verso P. falciparumP. falciparum polipoli--R, R, scarsa tox, utilizzabili in pediatria perchè somministrabili per scarsa tox, utilizzabili in pediatria perchè somministrabili per via suppositoriavia suppositoria

�� Non esiste uno schema di vaccinazione efficaceNon esiste uno schema di vaccinazione efficace�� Sperimentazioni vaccinali con vaccini antiSperimentazioni vaccinali con vaccini anti--sporozoite sporozoite

ed antied anti--merozoitemerozoite

�� Difficoltà dovute alla “plasticità” della componente Difficoltà dovute alla “plasticità” della componente antigenica del plasmodio antigenica del plasmodio