Malárias humanas

1. Malárias humanas Plasmodium

2. 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

3. 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

4. Distribuição da Malaria (Guerra et al. 2008) 1946

5. Distribuição da Malaria (Guerra et al. 2008) 2007

6. Casos de malária no Brasil vs. espécie (1970 a 2009) • Aproximadamente 75% P.vivax. Número de casos ( x 1000) Fonte de dados: SISMAL e SIVEP-Malária, excluídas LVC

7. Ciclo de vida do parasita Fase hepática Fase hepática Inseto Ciclo eritrocitário Ciclo eritrocítico

9. A infecção Kappe et al. TIP 2003

10. Movimento de esporozoitas na pele Invasão de vasos sangüíneos

11. 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

12. Dia 1 pós infecção O desenvolvimento do esporozoíta na célula hepática ocorre dentro do vacúolo parasitóforo CK CK Fluxo sangüíneo

13. O esporozoita se divide em um processo especial de divisão celular: a esquizogonia Dia 3 pós infecção

14. Dia 5 pós infecção

15. 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

16. Esporozoítas de Plasmodiumvivaxe ovalepodem não entrar em multiplicação mas ficar por semanas/meses e raramente anos em estágio dormente (hipnozoíta) ? Dia 1 dia 48 dia 221 dia 225

17. O merozoíta Bannister et al. TIP

18. - 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)

20. 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

21. 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)

22. - 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

23. No esquizonte, começa a formação de novos merozoítas (36-46 h) Bannister et al. TIP 2000

24. A liberação dos merozoítas ocorre em dois passos mediados por proteases diferentes do plasmódio • Ruptura do vacúolo parasitóforo • Ruptura da hemacia

25. Durante o ciclo sangüíneo alguns parasitas se desenvolvem para formas sexuadas (Gamontogonia-> gametócitos)

26. Eventualmente, o indivíduo infectado vai para um criadouro de Anofelinos...

27. ...e vira “jantar”

28. Anopheles gambiae Anopheles darlingi Vetores e não-vetores de Plasmodium vivax e falciparum

29. Membrana peritrófica 2n

30. 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

31. Se o pernilongo melanizar esta célula antes da hora, a infecção é eliminada “Time bomb model” R! Lumen intestinal 2n 2n hemolinfa

32. Oocistos de Plasmodium gallinaceum SEM

33. Esporogonia

34. Lumen intestinal hemolinfa Interação receptor-ligante, MAEBL + CS + proteina Saglina O “estouro” dos oocistos é assincrônico, do gametócito até o esporozoita na glândula salivaria demora 8-15 dias

35. ~14 dias depois, um outro indivíduo vai para um criadouro de Anofelinos...

36. ...e é picado

37. ! ! P. falciparum : A parasitemia tem que ser mantida em indivíduos infectados Fatores importantes na transmissão - vetores competentes - condições ecológicos apropriados para os vetores - temperatura média acima 16-20°C - indivíduos infectados (-> fonte de gametócitos!) Não é zoonose

38. 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

39. 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)

40. 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)

41. Plasmodium falciparum: Formas maduras não se encontram no fluxo sanguíneo

42. Hemácias infectadas com formas >20 h após reinvasão tem protrusões (“knobs”)

43. Proteínas no knobs (PfEMP1s) se ligam a receptores em células endoteliais Capillary endothelial cells baço

46. PfEMP1 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 Superficie do knob

47. - 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

48. 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

49. 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

50. Markell´s and Voge´s Medical Parasitology