PLASMODIUM SPP G DI BONAVENTURA, PHD - UNIVERSITÀ "G. D'ANNUNZIO" DI CHIETI-PESCARA - SCUOLA DI MEDICINA E SCIENZE DELLA SALUTE

Plasmodium spp

      G Di Bonaventura, PhD

Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara
         CdS Medicina e Chirurgia
               AA 2019-2020

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”perchè si riteneva che
    la malattia fosse trasmessa dalle paludi e dai suoi effluvi
    maleodoranti)
   Causata da parassiti appartenenti al Phylum Apicomplexa, Classe
    Sporozoea, Genere Plasmodium:
      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 malariae
   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 malarico) e la Seconda
        Guerra Mondiale (500.000 soldati Americani erano malarici)
   La Malaria rappresenta la parassitosi più importante per morbilità e
    mortalità e 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, circa 4.000 casi nel 2013-2017)

Ciclo vitale   (1 di 2)   Durante il pasto ematico, una
                          femmina di Anopheles inocula
                          gli sporozoiti nell’ospite (1).
                          Gli sporozoiti infettano le cellule
                          epatiche (2) dove ha inizio la
                          fase schizogonica eso-
                          eritrocitaria (A): maturazione
                          a schizonti (3) che lisano
                          rilasciando i merozoiti (4).
                          Dopo 9-16 gg, il parassita va
                          incontro a schizogonia
                          eritrocitaria (B): i merozoiti
                          infettano i globuli rossi dove
                          replicano per riproduzione
                          asessuata (5). La forma
                          immatura (“ad anello”) dei
                          trofozoiti matura a schizonte
                          che, lisandosi, rilascia i
                          merozoiti (6).
                          Alcuni parassiti vanno incontro a
                          differenziamento 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
                          acquisiti dalla zanzara durante
                          il pasto ematico (8).
                          La moltiplicazione dei parassiti
                          nel vettore è nota come ciclo
                          sporogonico (C). Nello
                          stomaco della zanzara, il
                          microgametocita feconda il
                          macrogametocita dando vita
                          ad uno zigote (9). Lo zigote si
                          allunga e diventa mobile
                          differenziando in oocinete (10)
                          che invade la parete
                          dell’intestino medio della
                          zanzara, dove si differenziano
                          in oocisti (11).
                          Le oocisti accrescono e
                          lisandosi rilasciano sporozoiti
                          (12), che migrano verso le
                          ghiandole salivari della
                          zanzara. L’inoculazione degli
                          sporozoiti in un nuovo ospite
                          perpetua il ciclo biologico della
                          malaria (1).

Vettore
   Zanzara (Anopheles spp.)
      distribuzione mondiale

      numerose specie (> 400) a segregazione
       geografica:
          A. gambiae, A. funestus (Africa tropicale)

             A. culicifacies, A. minimus, A. maculatus
              (Asia)
             A. acquasalis, A. darlingi (America Latina)
             A. maculipennis, A. artroparvus (Europa)
        pungono soprattutto nelle ore crepuscolari e
         notturne
        femmina (l’unica ematofaga)
        organismi eterotermi, possono riprodursi e
         sopravvivere a temperature >15-18°C e
         sempre in presenza di raccolte d’acqua

Fase eso-eritrocitaria

                                                schizonte

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
      P. falciparum                maturazione

               macro-
micro-

GAMETOCITOGENESI (RBC):                              Schizonte
    microgametociti (maschili)
    macrogametociti (femminili)

Ciclo sporogonico                                   (1 di 2)

      P. falciparum

                 macro-
micro-
                                                MATURAZIONE DEI GAMETOCITI
                                                 exflagellazione del microgametocita
PASSAGGIO NEL VETTORE                           (4-8 microgameti mononucleati).
Liberazione dei gametociti nello                 maturazione del macrogametocita a
stomaco del vettore
                                                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

Malaria – ciclo biologico (1 di 2)

                 https://www.youtube.com/watch?v=1v55yg0RfoY

Malaria – ciclo biologico (2 di 2)

                 https://www.youtube.com/watch?v=MxiWp8vkRFI

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 (nausea, vomito, diarrea, brividi ed accessi
         febbrili periodici ogni 48h); può evolvere verso forme gravi,
         potenzialmente letali con coinvolgimento del SNC (malaria cerebrale:
         emorragia cerebrale, coma), grave insufficienza renale ed anemia.
        P. ovale, P. vivax (malaria terzana benigna): incubazione di 10-15
         gg, accessi febbrili con frequenza simile alla forma maligna, sebbene
         con un quadro clinico più sfumato; possibilità di recidive (ipnozoiti).
        P. malariae (malaria quartana): incubazione di 18-40 gg, accessi
         febbrili periodici (ogni 72h); forme croniche latenti
         pauciparassitemiche.

Malaria – febbre intermittente

La periodicità degli accessi febbrili è
correlata al tempo necessario affinchè la
replicazione del parassita causi la eritrolisi
(2 o 3 giorni):
      malaria terzana: accesso febbrile
       ogni terzo giorno
      malaria quartana: accesso febbrile
       ogni quarto giorno

Malaria – febbre intermittente

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
       identificazione di specie (epidemiologia molecolare)
       valutazione di farmaco-resistenza (follow-up efficacia terapeutica)

Diagnosi di laboratorio                                    (3 di 3)
   Tecniche sierologiche
       Ricerca di Ag specifici mediante IF indiretta
       Non adatta per diagnosi fase acuta
       Adatta in caso di:
           screening donatori ematici

           paziente con febbre sospetto per malaria ma con microscopia negativa

           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) (P.
        falciparum e P. vivax)
       Lattato-deidrogenasi Plasmodium-associata (pLDH), (immunoenzimatica,
        determinazione della attività enzimatica)

Terapia e controllo
       Terapia di elezione: combinazioni a
        base di artemisina
        (artemetere/lumefantrina)
       Clorochina (già farmaco di elezione,
        attualmente limitato per comparsa di
        resistenze), Primachina, Meflochina,
        Doxiciclina, o Malarone
       Somministrazione a scopo profilattico
        in caso di viaggi in aree endemiche

   Comparsa di resistenza in alcuni Paesi:
            farmaci “alternativi”: derivati dell’artemisinina (sesquiterpene estratto da
             pianta cinese) efficaci vs. P. falciparum poli-R, scarsa tox, utilizzabili in
             pediatria perchè somministrabili per via suppositoria
   Non esiste uno schema di vaccinazione efficace per la “plasticità” della
    componente antigenica

Questo materiale (22 diapositive, compresa la presente) non può essere
distribuito, modificato o pubblicato né in forma cartacea, né su un sito, né
utilizzato per motivi pubblici o commerciali.

E’ possibile utilizzare il materiale solo per motivi personali e non commerciali,
purché ogni copia di questo materiale preservi tutti i diritti di copyright e di
proprietà intellettuale, sempre a seguito di formale richiesta rivolta all’Autore
(Prof. Giovanni Di Bonaventura; gdibonaventura@unich.it)