Plasmodium falciparum

Malarická plasmodia
Parazitičtí prvoci přenášení hmyzem
III. klinika infekčních a tropických nemocí
1. LF UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE
Autor: Eva Nohýnková
červené krvinky infikují
zástupci dvou rodů parazitických prvoků
Plasmodium
Babesia
Plasmodium falciparum -
genom
Plasmodium vivax
Plasmodium ovale
Plasmodium malariae
•
•
•
•
krevní apicomplexa
intracelulární (vývoj uvnitř hepatocytů a erytrocytů)
hmyzí přenašeč
původci malárie
MALÁRIE
NEJZÁVAŽNĚJŠÍ PARAZITÁRNÍ INFEKCE V TROPECH
300 – 500 MILIONŮ INFIKOVANÝCH
¾ 100 MILIONŮ KLINICKÝCH PŘÍPADŮ ROČNĚ
1,5 – 2,7 MILIONŮ ÚMRTÍ ROČNĚ (MALÉ DĚTI << 5 LET)
Zdroj: WHO
ERADIKACE:
REDUKCE:
VZESTUP:
EVROPA, AUSTRÁLIE, USA (pouze importované případy)
SEVERNÍ AFRIKA
AFRIKA (OBLASTI JIŽNĚ OD SAHARY)
JIHOVÝCHODNÍ ASIE
STŘEDNÍ A JIŽNÍ AMERIKA
ENDEMICKÉ OBLASTI MALÁRIE 2004: 107 ZEMÍ
WHO World Malaria Report 2005
• 45o s.š.–30o j.š.,< 2000 m.n.v.
• ohniskový výskyt
• autochtonní malárie se nevyskytuje v Austrálii a v Evropě (60.léta 20.stol.)
ČESKÁ REPUBLIKA endemické oblasti malárie1920 - 1950
250
200
150
100
50
0
1921
1925
1929
1933
1937
1941
1945
1949
WHO: 1963 – ČSR území prosté malárie (obdobně ostatní evropské státy)
ČR: PŘÍPADY IMPORTOVANÉ MALÁRIE
1994 – 2006
CELKEM: 255 případů
206 českých občanů, z toho 4 úmrtí: 1996, 1998, 2003, (2004)
49 cizinců
NÁRODNÍ REFERENČNÍ LABORATOŘ PRO DIAGNOSTIKU TROPICKÝCH PARAZITÁRNÍCH NÁKAZ
Kumulativní počet případů importované malárie
06
05
20
04
20
03
20
20
02
01
20
00
20
99
20
98
19
97
19
96
19
95
19
19
94
35
30
25
20
15
10
5
0
19
p o č e t p ří p a d ů
1994 - 2006
rok
20 - 25 případů v ČR léčeno / rok
PŘENAŠEČ
• komáři rodu Anopheles (60 druhů)
• samičky
Zdroj: WHO
2003: ROZŠÍŘENÍ DOMINANTNÍCH PŘENAŠEČŮ MALÁRIE
WHO World Malaria Report 2005
AFRIKA:
Anopheles gambiae
ASIE: Anopheles stephensi
ORGANISMUS
Malarická plasmodia = Apicomplexa
APICOMPLEXA: apikální komplex = invazní aparát, průnik do buněk
2 INVAZNÍ ASEXUÁLNÍ FORMY:
sporozoit
nezralé sexuální stádium
merozoit
1 x 1.5 μm
gametocyt
terminální stádium vývoje
v komárovi
terminální stádium vývoje
v člověku
infekční pro člověka
infekční pro přenašeče
patogenní stádium
komár
sexuální cyklus plasmodií
VÝVOJOVÝ CYKLUS PLASMODIÍ
gametocyty
trávicí trakt
tělní dutina
slinné žlázy
sporozoity
sporozoity
krví
do jater
merozoity
krev
gametocyty
člověk
asexuální cyklus plasmodií
INTRACELULÁRNĚ
I. JATERNÍ FÁZE = exoerytrocytární fáze (EE)
sporozoity: extracelulárně v krevní plazmě
v krevním oběhu (15-60 minut)
invaze hepatocytů
Plasmodium falciparum
Plasmodium vivax
10 sporozoitů vyvolá nákazu
VSTUP SPOROZOITŮ DO JATER
SINUSOIDY
KREVNÍ OBĚH
KREVNÍ SINUSOIDY JATER
DISSEHO PERISINUSOIDÁLNÍ PROSTOR
HEPATOCYTY
SINUSOIDY
CENTRÁLNÍ ŽÍLA
DISSEHO PROSTOR
HEPATOCYT
INVAZE HEPATOCYTŮ
(a) fenestracemi v endotelu
(b) Kupfferovými buňkami
Disseho prostor
přichycení k povrchu
hepatocytu (CSP)
vstup do hepatocytu
sporozoit
uvnitř hepatocytu:
sporozoit se zakulacuje, roste
jádro se opakovaně dělí >> 1000 a víc jader
cytoplazma segmentuje mezi jádra = schizogonie
jednojaderné merozoity
vracejí se do krve
vnikají do erytrocytů
merozoit
HYPNOZOIT
Pl.vivax, Pl.ovale
HEPATOCYTY VYPLNĚNÉ MEROZOITY
Zdroj: WHO
II. KREVNÍ = erytrocytární fáze
MEROZOIT
vnikne do erytrocytu
merozoit
uvnitř se zakulatí („prstýnek“),
roste
jádro se opakovaně dělí
„prstýnek“
mnohojaderný schizont
cytoplazma segmentuje
mezi jádry
15-20 merozoitů
erytrocyt praskne
merozoity
vnikají do dalších erytrocytů
každý započne nový cyklus
1 cyklus
Délka vývoje plasmodia v
erytrocytu (1 cyklus):
Pl.falciparum
Pl.vivax
Pl.ovale
48 hodin
Pl.malariae
72 hodin
INVAZE ERYTROCYTU MEROZOITY: indukovaná endocytóza
erytrocyt nesmí být poškozen
30 vteřin
apikální komplex
pevný spoj
pohyblivý prstenec
parazitiformní
vakuola
krevní = erytrocytární fáze
GAMETOCYTOGENEZE
merozoit
prstýnek
= tvorba gametocytů (= nezralá pohlavní stádia)
merozoit se v erytrocytu nedělí
transformuje v gametocyt
(terminální stádium vývoje v člověku)
gametocyty
v krvi 2 - 3 dny
­
zpětná transformace v merozoit není možná
přechodně vychytávány v kapilárách kůže
gametocyty nezralá
infekční pro komáry
pohlavní
stádia
Plasmodium falciparum
• tropy a subtropy, teplota neklesá pod 20oC
JATERNÍ FÁZE
• v 1 hepatocytu: až 30 000 merozoitů
• po ukončení: v játrech nezůstávají plasmodia
nevytváří hypnozoity
ERYTROCYTÁRNÍ FÁZE
prstýnky
infikuje retikulocyty a erytrocyty
v periferní krvi: pouze „prstýnky“,
NE STARŠÍ VÝVOJOVÁ STÁDIA
gametocyty
nakažené erytrocyty:
nejsou zvětšené
jsou „lepivé“
gametocyty
Plasmodium falciparum
modifikuje povrch infikovaných krvinek
adhezivní oblasti na membráně erytrocytu:
výrůstky, které nesou proteiny plasmodií
• adheze k endotelu cév
• adheze k placentě
• tvorba roset
adherují: krvinky se staršími vývojovými stádii
význam: ochrana před destrukcí makrofágy při průchodu slezinou
PfEMP1
váže se na receptory:
• endotelu (ICAM-1, CD36),
• placenty (chondroitinsulfát)
mozková malárie, malárie v graviditě
PATOLOGICKÉ DŮSLEDKY:
UCPÁNÍ KREVNÍCH KAPILÁR A VENUL
NARUŠENÍ CIRKULACE
PROVOKACE ZÁNĚTU
V KOMBINACI S DALŠÍMI FAKTORY
PŘÍČINA: SMRTELNÝCH KOMPLIKACÍ PŘI TROPICKÉ MALÁRII (MOZKOVÁ MALÁRIE)
Plasmodium vivax
• tropy, většina oblastí s vyšší teplotou
!!! téměř chybí v tropické západní Africe
JATERNÍ FÁZE
• tvoří hypnozoity: příčina relapsů
ERYTROCYTÁRNÍ FÁZE
• infikuje retikulocyty s Duffy + antigenem
• nakažené erytrocyty:
jsou zvětšené
jsou „tečkováné“
nejsou lepivé
• v periferní krvi všechna vývojová stádia:
prstýnky, schizonty, gametocyty
Plasmodium ovale
řada vlastností podobných Pl.vivax
JATERNÍ FÁZE
• tvoří hypnozoity: příčina relapsů
ERYTROCYTÁRNÍ FÁZE
• infikuje retikulocyty s Duffy – antigenem
• nakažené erytrocyty:
jsou zvětšené
jsou „tečkováné“
nejsou lepivé
• v periferní krvi všechna vývojová stádia:
prstýnky, schizonty, gametocyty
Plasmodium malariae
pomalejší vývoj v komárovi i v člověku
JATERNÍ FÁZE
• nevytváří hypnozoity
ERYTROCYTÁRNÍ FÁZE
• preference „starých“ erytrocytů
• nakažené erytrocyty nejsou zvětšené
• rekrudescence:
v krvi přetrvává 10 let i více
velmi nízká parazitémie
náhlá aktivace
• v periferní krvi všechna stádia
Plasmodium falciparum původce „tropické“ malárie
(maligní terciána)
neimunní osoby: akutní
neléčená smrtelná
Plasmodium vivax původce třídenní malárie
(benigní terciána)
Plasmodium ovale původce třídenní malárie
(benigní terciána)
Plasmodium malariae původce čtyřdenní malárie
(kvartána)
MALARICKÝ ZÁCHVAT
hemozoin
vyvolán rozpadem
nakažených erytrocytů
Opakování záchvatu
(= teplotní paroxysmus)
závisí na délce 1 cyklu
po 48 hodinách
Pl.vivax, Pl.ovale
(Pl.falciparum)
po 72 hodinách
Pl.malariae
Po prasknutí se uvolní do krve:
(a) merozoity
(b) odpadní a metabolické produkty
plasmodií (malarický pigment,
malarický toxin)
1 cyklus
48 – 72 hodin
malarický toxin (GPI)
malarický pigment
(= hemozoin)
fagocytován monocyty
inhibuje funkci monocytů
imunosupresivní stav
MALARICKÝ TOXIN
GPI-KOTVA POVRCHOVÝCH ANTIGENŮ MEROZOITŮ
FALEŠNÝ SIGNÁL PRO MAKROFÁGY
KE SPUŠTĚNÍ PRODUKCE
TNF-α A IL-1
DŮSLEDKY:
1. TNF-α a IL-1 JSOU ENDOGENNÍ PYROGENY
ÚČINEK NA TERMOREGULAČNÍ CENTRUM V HYPOTHALAMU PROSTŘEDNICTVÍM
PROSTAGLANDINU-E
2. NADPRODUKCE TNF-α: MNOHOSTRANNÉ PATOLOGICKÉ ÚČINKY
HLAVNÍ ČINITEL PATOGENITY Plasmodium falciparum
PŘÍMÝ CYTOTOXICKÝ ÚČINEK
V SOUČINNOSTI S ADHEZIVITOU INFIKOVANÝCH ERYTROCYTŮ
NAHROMADĚNÍ INFIKOVANÝCH KRVINEK NA ENDOTELU CÉV
VYSOKÁ LOKÁLNÍ KONCENTRACE TOXINU
ARESTOVANÉ MONOCYTY
LOKÁLNÍ NADPRODUKCE TNF-α
POŠKOZENÍ CÉV A OKOLNÍCH TKÁNÍ
PERIVASKULÁRNÍ HEMORAGIE
NEKRÓZY V RŮZNÝCH ORGÁNECH
MOZEK, PLÍCE, STŘEVO, LEDVINY
DALŠÍ FAKTORY PATOGENITY
• AKTIVACE KININOGENŮ
POSÍLENÍ PATOGENNÍCH ÚČINKŮ
ADHEZINŮ A TNF-α
AKUTNÍ EDÉM PLIC
TUBULÁRNÍ NEKRÓZA LEDVIN
STŘEVNÍ FORMA TROPICKÉ MALÁRIE
Zdroj: WHO
• IMUNOPATOLOGICKÉ PROCESY
IMUNOKOMPLEXY – GLOMERULONEFRITIDA U INFEKCÍ P. malariae
HYPERPLAZIE SLEZINY
SPECIFICKÁ - NESPECIFICKÁ STIMULACE B LYMFOCYTŮ
VZESTUP POČTU MAKROFÁGŮ
INTENZIVNÍ ODKLÍZENÍ ERYTROCYTŮ
ANEMIE
SPLENOMEGALIE
KLINICKÝ OBRAZ MALÁRIE
Nekomplikovaná malárie
TROPICKÁ MALÁRIE
původce: Plasmodium falciparum
!!! může se velmi rychle změnit
na těžké onemocnění !!!
inkubační doba: 7- 21 dní
začátek: nespecifické příznaky
- bolesti hlavy, končetin, zad
- nechutenství, únava,
pocit chladu
- horečka (!) kontinuální !!!
cestovní anamnéza
TŘÍDENNÍ MALÁRIE (terciána)
původci: Pl.vivax, Pl.ovale
inkubační doba: 2-4 týdny (i několik měsíců)
po 2-3 dnech nespecifických příznaků
febrilní paroxysmy: záchvat po 48 hodinách
• chladné stádium: 15-60 minut
chladná, suchá kůže
chladné končetiny
rychlý puls
• horké stádium:
třesavka, bolest hlavy
2-6 hodin
horečka 40-41oC
intenzivní bolest hlavy
RELAPS !!!
pokles teploty, pocení
Těžká komplikovaná malárie = maligní malárie
původce: Plasmodium falciparum
• mozková malárie (30% případů: smrtelná)
• těžká anémie
• renální selhání: dysurie nebo oligourie
• plicní edém
• hypoglykémie
• šok
• spontánní krvácení
• opakované křeče
• metabolická acidóza
• hyperparazitémie > 5% (ČR > 2%)
• hyperpyrexie > 40oC
Zdroj: WHO
prognóza: závisí na stupni poškození důležitých orgánů
KAZUISTIKA
69-letý český turista byl na 14-denním turistickém zájezdu v Keni. Vrátil se
14.června. Neužíval žádnou antimalarickou profylaxi. O 14 dnů později začal
mít horečky, pro které byl hospitalizován na infekčním oddělení nemocnice.
Šestý den (!) hospitalizace byly odeslány preparáty na vyšetření malárie, a to
z druhého, čtvrtého a pátého dne pobytu v nemocnici. Bylo prokázáno
Plasmodium falciparum. Parazitémie na preparátech z druhého dne byla 8%,
z pátého dne 30%. Pacient byl převezen na jednotku intenzivní péče infekční
kliniky, kde byla okamžitě zahájena léčba. Druhý den parazitémie výrazně
poklesla na 1.6%, třetí den na 0.13%, čtvrtý na 0.01%. Pátý den ráno pacient
zemřel.
LABORATORNÍ DIAGNOSTIKA MALÁRIE
PŘÍMÝ PRŮKAZ
• mikroskopický průkaz
• rychlé imunochromatografické metody
• PCR
NEPŘÍMÝ PRŮKAZ
průkaz sérových protilátek: pomocná metoda
(diagnosticky nepřínosná)
význam epidemiologický
a. MIKROSKOPICKÝ PRŮKAZ
VÝHODY: poskytuje nejvíc informací
kombinace tlusté kapky a tenkého
nátěruƒ zda je člověk nakažen
ƒ kterým druhem malarického plasmodia
ƒ jaká vývojová stádia jsou v periferní krvi
ƒ jaké procento erytrocytů je infikováno (parazitemie)
ƒ zda je přítomen hemozoin
ƒ je poměrně rychlá
ƒ je levná
NEVÝHODA: expertní vyšetření
URČENÍ DRUHU PLASMODIA
má význam pro:
• výběr léku (rezistence)
• rozhodnutí o antirelapsové léčbě (terciána)
PLASMODIUM FALCIPARUM
• v periferní krvi: pouze „prstýnky“, starší vývojová stádia chybí (kromě gametocytů)
• infikované krvinky nejsou zvětšené
Odd.trop.medicíny
periferní lokalizace
násobné infekce
PLASMODIUM VIVAX
• v periferní krvi: všechna vývojová stádia
• starší vývojová stádia jsou velká, nepravidelná
• infikované krvinky jsou výrazně zvětšené
• infikované krvinky jsou „tečkované“ (Schiffnerovo tečkování)
Odd.trop.medicíny
PLASMODIUM OVALE
• v periferní krvi: všechna vývojová stádia
• infikované krvinky jsou zvětšené, protažené „rozeklané“
• infikované krvinky jsou „tečkované“ (Schiffnerovo tečkování)
Odd.trop.medicíny
URČENÍ STÁDIA PLASMODIA
PARAZITÉMIE (počet infikovaných erytrocytů)
má význam pro:
• péči o pacienta
• sledování účinnosti terapie
• Parazitémie > 2%: těžká „maligní“ malárie (komplikace)
• Nedojde-li během 48 hodin k řádovému poklesu parazitémie,
je třeba zvažovat rezistenci na podávaný lék (!)
ZÁCHYT MALARICKÉHO PIGMENTU V LEUKOCYTECH
svědčí pro nákazu Pl.falciparum
může být indikátorem těžkého průběhu malárie v graviditě
Odd.trop.medicíny
materiál: periferní krev (prst, ušní lalůček)
odběr:
kdykoliv (i mimo horečku)
metoda: krevní nátěr „tlustá kapka“ a tenký nátěr
Výsledek ovlivňují:
• léky používané k chemoprofylaxi
• léky (ne antimalarika), které ovlivňují metabolismus erytrocytárních
stádií
• provedení roztěrů
Tlustý nátěr (tlustá kapka)
Tenký nátěr
„TLUSTÁ KAPKA“
1
Ø 1-2 cm
2
3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
odebrat kapku krve z prstu
rohem 2.podložního sklíčka
kapku krouživým pohybem
rozetřít do plochy
o průměru 1-2 cm
NECHAT ZASCHNOUT
při pokojové teplotě
7. NEFIXOVANÉ BARVIT Giemsou
tlustá kapka
Odd.trop.medicíny
Vyšetření většího objemu krve
„TENKÝ NÁTĚR“
Po zaschnutí fixovat, pak barvit
Fixace: metanol
Barvení: Giemsa-Romanowski
Odd.trop.medicíny
Odd.trop.medicíny
tlustá kapka
výsledek vyšetření - kvalitativní:
ANO/NE
tenký nátěr
druh plasmodia, vývojové stádium
výpočet parazitémie
CHEMOTERAPIE: úspěšná při eliminaci parazitů do 7 dnů
CHININ
• účinný proti erytrocytárním stádiím
všech 4 druhů plasmodií
• není účinný proti jaterním hypnozoitům
CHLOROCHIN
• účinný proti erytrocytárním stádiím
Pl.vivax, Pl.ovale. Pl.malariae
a citlivých Pl.falciparum !!! REZISTENCE !!!
• není účinný proti jaterním hypnozoitům
Artemisinové preparáty
MEFLOCHIN
• účinný proti erytrocytárním stádiím
všech 4 druhů plasmodií
• není účinný proti hypnozoitům
PRIMACHIN
• účinný proti jaterním hypnozoitům
antirelapsová léčba (Pl.vivax, Pl.ovale)
• účinný proti gametocytům Pl.falciparum
Artemisia annua
OCHRANA PŘED MALÁRIÍ
a. CHEMOPROFYLAXE
• nezabrání nákaze, zmírní průběh
• strategie výběru léku:
rezistence plasmodií
rizikové skupiny osob
(malé děti, těhotné, staří lidé)
WHO
b. OČKOVÁNÍ
c. PŘIROZENÁ ODOLNOST (srpkovitá anémie, ovalocytóza)
PLASMODIUM NEZPRACOVÁVÁ PATOLOGICKÉ
FORMY HEMOGLOBINU
SRPKOVITÁ ANÉMIE = SICKLE CELL ANEMY
MOLEKULÁRNÍ DĚDIČNÁ CHOROBA
S-HEMOGLOBIN
NORMÁLNÍ ERYTROCYT
ZÁMĚNA JEDINÉ AMINOKYSELINY
MÍSTO KYSELINY GLUTAMOVÉ (+)
VALIN (ELEKTRONEUTRÁLNÍ)
SRPKOVITÁ ANÉMIE
V ODKYSLIČENÉM STAVU
POLYMERIZACE
TYČOVITÉ ŠROUBOVICE
SELEKČNÍ VÝHODA V ENDEMICKÝCH OBLASTECH P.falciparum
ZVÝŠENÝ VÝSKYT SRPKOVITÉ ANÉMIE V POPULACI
OCHRANA PŘED MALÁRIÍ
a. OCHRANA PŘED POŠTÍPÁNÍM
• repelenty (Autan)
• insekticidy
• moskytiéry
zdroj: WHO
b. BOJ S KOMÁRY