Plasmodium spp

G Di Bonaventura, PhD

Università “G. D’Annunzio” di Chieti-Pescara

Phylum: Apicomplexa

Classe: Sporozoea

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

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

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

A localizzazione intestinale (Cryptosporidium, Isospora) o in grado di invadere tessuti profondi e sangue (Plasmodium, Toxoplasma)

Cos’è la Malaria ?

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

Causata da parassiti (Genere Plasmodium) appartenenti al Phylum Apicomplexa, Classe Sporozoea: complesso apicale

alternanza di sporogonia e shizogonia

assenza di forme mobili (tranne per microgametocita)

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

Plasmodium malaria

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

Epidemiologia I parassiti sono probabilmente comparsi nel Continente

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

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

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

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

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

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

Distribuzione geografica

Presente in oltre 100 Paesi

Endemica in Asia, Africa, America Centrale, Sud America

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

Ciclo vitale (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

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 (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

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).

Vettore

Zanzara (Anopheles spp.) femmina (ematofaga)

distribuzione mondiale

numerose specie (> 300):

A. gambiae, A. funestus(Africa tropicale)

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

A. acquasalis, A. darlingi(America Latina)

A. maculipennis, A. artroparvus (Europa)

Fase eso-eritrocitaria

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 eritrocitaria

Merozoite

Trofozoite in maturazione

Schizonte

Micro Macro

P.falciparum

GAMETOCITOGENESI (RBC): Microgametociti (maschili)

Macrogametociti (femminili)

Ciclo sporogonico (1 di 2)

PASSAGGIO NEL VETTORE

Liberazione dei gametociti nello stomaco del vettore

Micro- Macro-

P. falciparum

MATURAZIONE DEI GAMETOCITI

Exflagellazione del microgametocita (4-8 microgameti mononucleati).

Maturazione del macrogametocita a macrogamete.

FECONDAZIONE

Formazione dello zigote

Differenziazione in oocinete

Ciclo sporogonico (2 di 2)

Formazione (in sede intestinale) di oocisti contenente fino a 10.000 sporozoiti

Migrazione “salivare” degli sporozoiti via emocele

Sindromi cliniche Il quadro clinico può variare in dipendenza della specie

infettante, dal livello di parassitemia e dallo stato immune del paziente:

P. falciparum (Malaria terzana maligna): 7-10 gg incubazione, sintomi simil-influenzali, nause, vomito, diarrea, brividi ed accessi febbrili periodici (ogni 48h); può evolvere verso forme gravi, potenzialmente letali con coinvolgimento del SNC (emorragia cerebrale, coma - malaria cerebrale), grave insufficienza renale, grave anemia.

P. ovale, P. vivax (Malaria terzana benigna): incubazione 10-15 gg, accessi febbrili con periodicità simile alla forma maligna, sebbene con quadro clinico molto più sfumato. Possibilità di recidive.

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

Diagnosi di laboratorio (1 di 3)

Osservazione microscopica diretta Striscio sottile/spesso di sangue (prelevato

in concomitanza con il rialzo febbrile) colorato con May-Grunwald-Giemsa trofozoite “ad anello” (diversi

trofozoiti/eritrocita in P. falciparum)

schizonte

gametocita (a semiluna in P. falciparum)

merozoite (raramente)

Possibilità di falsi negativi: Possibile alterazione morfologica secondaria a

terapia od impropria conservazione del campione

“Overlapping” morfologico tra P. vivax e P. ovale

Diagnosi di laboratorio (2 di 3)

Tecniche molecolari (PCR) elevata sensibilità

possibilità 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 (3 di 3)

Tecniche sierologiche Immunofluorescenza indiretta (IFA)

Non adatta per diagnosi fase acuta

Adatta per:

screening donatori ematici

testare pazienti con febbre sospetti per malaria ma con microscopia negativa

testare un paziente recentemente trattato per malaria ma con diagnosi incerta

Possibilità di speciazione, sebbene esista cross-reattività tra Plasmodium spp. e Babesia spp.

Tecniche biochimiche/immunologiche Antigene della fase ematica (histidine rich protein-2, HRP-2)

associato a parassiti della malaria (attivamente prodotto durante la fase ematica, soprattutto da P. falciparum e P. vivax)

Plasmodium-associata lattato-deidrogenasi (pLDH), (immunoenzimatica o mediante determinazione della attività enzimatica)

Terapia

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

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

farmaci “alternativi”: derivati dell’artemisinina (sesquiterpeneestratto da pianta cinese) efficaci verso P. falciparum poli-R, scarsatox, utilizzabili in pediatria perchè somministrabili per via suppositoria

Non esiste uno schema di vaccinazione efficace Sperimentazioni vaccinali con vaccini anti-sporozoite ed anti-

merozoite

Difficoltà dovute alla “plasticità” della componente antigenica del plasmodio