Malaria – Biogents USA • • • Úvod do problému Osnova přednášky: Apicomplexa - charakteristika Plasmodium – původce malárie Onemocnění člověka - historie Původce – rozšíření a výskyt Eradikace malárie Průnik do buňky Životní cyklus Zástupci – druhy malárie: •Plasmodium vivax •Plasmodium malariae •Plasmodium ovale •Plasmodium falciparum Onemocnění – formy Klinické příznaky Srpková anémie Patogenita Diagnostika Epidemilogie Vektor – základní údaje o biologii Terapia a prevence Babesie – původce babesiosy Demografický informační portál Afrika Počátky pěstování chinovníku v roce 1908 Původci malárie - klasifikace Druhy malárie parazitující u člověka Milníky ve výzkumu malárie Hippocrates - Medical Tourism in Greece undefined https://im.rediff.com/news/2019/nov/15malaria2.jpg?w=670&h=900 File:Cyril Garnham 2.jpg - Wikimedia Commons Hippocrates Alfons Laveran Ronald Ross Cyril Garnham 500 BC Klinické příznaky 1880 Paraziti v krvi 1898 Přenos komárem 1948 Jaterní stádia • • • Co je to malárie ? • •Malárie je parazitární onemocnění přenášené komáry. V roce 2019 podle Světové zdravotnické organizace (WHO) usmrtila zhruba 409 000 lidí a téměř 229 milionů se jí nakazilo. K devadesáti procentům úmrtí na malárii dochází v subsaharské Africe, kde nemoc nejvíce ohrožuje děti mladší pěti let. • •Malárie se nejčastěji vyskytuje v chudých oblastech. Mnohdy je samotná nemoc příčinou této chudoby. Nemoc páchá škody na socio-ekonomické úrovni, protože pacienti jsou často upoutáni na lůžko a nejsou schopni vykonávat běžné denní činnosti. To znamená obrovskou zátěž pro zdravotnictví i významné ztráty v příjmech domácností v zemích, kde se malárie vyskytuje přirozeně (je zde tzv. endemická). • •I když k devadesáti procentům úmrtí na malárii dochází v subsaharské Africe, nemoc se vyskytuje v téměř všech tropických oblastech: od Etiopie a Sierry Leone po Kambodžu a Myanmar. • • Co je to malárie ? Malárie – odhady WHO Oblasti výskytu P. falciparum a P. vivax v roce 2005 Prognóza výskytu P. falciparum a P. vivax do budoucnosti Předpokládané změny v incidenci malárie v letech 2000 - 2015 Malárie v Československu Zneklidňující fotografie odhalují hrůzy evropské kolonizace afrických království | Moře zpráv Koloniální blouznění „Good Old Czechs“ ! Moderní-Dějiny.cz | Rvačka o Afriku Černý muž pod bičem otrokáře žil... a jak i díky tomu vyrostl český průmysl | Hospodářské noviny (HN.cz) Koloniální sny českých vlastenců - Časopis Vesmír • • • Kde se vyskytuje ? • • • Globální rozšíření malárie Global distribution of malaria.The changing global distribution of... | Download Scientific Diagram File:Malaria geographic distribution 2003.png - Wikimedia Commons Srovnání distribuce malárie na Zemi v letech 1940 a 2009 rok 1940 rok 2009 Úspěchy v eliminaci malárie: kontrolní fáze – červená, pre-eliminace hnědá, eliminace – oranžová a prevence re-introdukce - žlutá Afrika zůstává malárii nejvíce zasažená Kumulativní pravděpodobnost úmrtí na malárii (%) na populaci velikosti 1 000 v roce 2010 Malaria cases around the world: how many are there? | Global development | theguardian.com Rozšíření Plasmodium falciparum (2007) PDF] A World Malaria Map: Plasmodium falciparum Endemicity in 2007 | Semantic Scholar Výskyt endemické malárie v Africe Understanding Epidemics: Section 3C: Geography Výskyt malárie (v %) ve státech Afriky The Challenge of Malaria – Malaria Site Roční míra mortality působená malárií od roku 1900 Odhadovaný počet případů malárie (a) a úmrtí (b) v roce 2008 (WHO) • • Jak se malárie můžeme zbavit ? Co je to eradikace ? Eradikace malárie Program eradikace blood_donor Postup při eradikace malárie Phases of the Malaria Eradication Campaign as established by WHO in... | Download Scientific Diagram Fáze před eradikací Fáze přípravy Fáze útoku Fáze konsolidace Fáze udržování Náklady na eradikaci malárie Can Malaria Be Eradicated? | Council on Foreign Relations Úspěchy v eradikaci malárie Malaria eradication within a generation: ambitious, achievable, and necessary - The Lancet Výsledky projektu Distribuce Plasmodium vivax a Plasmodium falciparum Rozšíření Plasmodium vivax African Plasmodium vivax: Distribution and origins - ScienceDirect Ohniska a oblasti výskytu Plasmodium vivax Defining the relationship between Plasmodium vivax parasite rate and clinical disease | Malaria Journal | Full Text Výskyt Plasmodium vivax ve vybraných 5 endemických zemích figure 7 Program WHO na eradikaci malárie (1955) Malárie ve Velké Británii Žlutě - výskyt indigenní malárie v roce 1870; Přerušovaná čára – případy indigenní malárie v letech 1917 - 21 a Červené body v letech 1941 - 48 Celkový počet importovaných případů malárie do UK v roce 1917 a případů P. falciparum v roce 1977 • • • Co je původcem malárie ? Co způsobuje malárii ? • •Malárie je horečnaté onemocnění přenášené z člověka na člověka štípnutím od infikované samičky komára rodu Anopheles. Tito komáři obvykle útočí přibližně od soumraku do úsvitu. • • •Poté, co se infekce dostane do lidského těla, putuje do jater, kde se množí a posléze proniká do červených krvinek. Uvnitř červených krvinek se parazité množí, dokud krvinky neprasknou, čímž se do krevního toku uvolní ještě více parazitů. • • •Existují čtyři hlavní druhy parazita způsobujícího malárii: Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae, Plasmodium vivax a Plasmodium ovale. • •P. falciparum je hlavní příčinou těžké malárie a úmrtí v důsledku nemoci. • Anopheles freeborni mosquito pumping blood A diagram of a Female Adult Mosquito parasites18 230px-Plasmodium Apicomplexa – trofozoit (Plasmodium) https://www.frontiersin.org/files/Articles/331639/fcimb-08-00034-HTML/image_m/fcimb-08-00034-g003.j pg Mikrofoto 4 druhů malárie člověka (vlevo) TEM foto 2 schizontů Plasmodium falciparum vyvíjecích se v parazitoforní vakuole v erytrocytu (vpravo) • • • – Jak vypadá malárie ? Schéma vizualizace v mikroskopu – Plasmodium vivax Srovnání morfologie v mikroskopu Vývojová stádia malárie Vývojová stádia malárie Malárie – morfologie – „ring forms“ (prsténkové stádium) - časní trofozoiti Malárie – morfologie –immaturní schizonti Malárie – morfologie – zralí schizonti Malárie – morfologie – mikrogametocyty (samčí) Malárie – morfologie – makrogametocyty (samičí) Srovnání krevních stádií zástupců malárie člověka Srovnání morfologie druhů malárie Plasmodium vivax Distribuce malárie Plasmodium vivax v roce 2005 Plasmodium vivax Plasmodium vivax – ring stadium Peridicita teploty u Plasmodium vivax Schéma vizualizace v mikroskopu – Plasmodium malariae a P. ovale Plasmodium malariae Plasmodium ovale Plasmodium falciparum Schéma vizualizace v mikroskopu – Plasmodium falciparum • Plasmodiu falciparum Vývojová stádia Plasmodium falciparum Gametocyty Plasmodium falciparum v krevním roztěru Stádia Plasmodium falciparum (a) Jaterní schizont, (b) fáze prstýnku „ring“ (c) gametocyt v krevním roztěru Jak se malárie rpzmnožuje a šíří ? Jaká má životní cyklus ? Životní cyklus Plasmodium falciparum Krevní stádia patogenních zástupců rodu Plasmodium Životní cyklus Plasmodium falciparum Vývoj malárie v erytrocytech Deconstructing the parasite multiplication rate of Plasmodium falciparum: Trends in Parasitology Inducing controlled cell cycle arrest and re-entry during asexual proliferation of Plasmodium falciparum malaria parasites | Scientific Reports Vývoj malárie v erytrocytech Životní cyklus malárie Malaria Plasmodium Falciparum Infected Blood Cells Fused Glass - Etsy Australia Malaria is not only a blood disease, it also hides in the spleen, scientists have discovered - ABC News Vývojová stádia malárie v člověku Jaterní buňky značeny zeleně, krvinky červeně a malárie modře, Hypnozoiti vznikají pouze u Plasmodium doplnit; Plasmodium falciparum vytváří tzv „knobs“ do komára z komára Malárie – asexuální cyklus - schizogonie V játrech V erytrocytech Diagram penetrace Plasmnodium falciparum do erytrocytu Invaze merozoita Plasmodium falciarum do erytrocytu Parazit proniká do krvinky pomocí mnoha ligand, které se napojují na receptory hostitele. Některé z nich jsou zkoumány v souvislosti s vývojem vakcín. Schéma průniku merozoita do erytrocytu Plasmodium falciparum infikující erytrocyty Microorganisms | Free Full-Text | Stringent Selection of Knobby Plasmodium falciparum-Infected Erythrocytes during Cytoadhesion at Febrile Temperature Role hostitelské GTPásy při infekci malárií Microorganisms | Free Full-Text | Role of Host Small GTPases in Apicomplexan Parasite Infection Malaria testing solutions at a glance - HUMAN Diagnostics Worldwide Motilita zoitů a invaze do buňky Životní cyklus Plasmodium falciparum Část životního cyklu malárie v komárovi Životní cyklus malárie •Původce malárie je přenášen na lidského hostitele, když na něm saje infikovaná samička komára rodu Anopheles a vbodnutí do něj inokuluje malé množství sporozoitů. •Tito sporozoiti záhy doputují do jater, kde napadají hepatocyty, ve kterých se nepohlavně replikují v jaterní schizonty. •Asi po 7dnech vývoje v játrech, se z každého hepatocytu uvolní asi 40 000 merozoitů, kteří vstupují do periferního krevního oběhu. •Jakmile jsou tito merozoiti v krevním řečišti, napadají cirkulující červené krvinky a iniciují opakovaný cyklus asexuální replikace parazita. •V průběhu 48 hodin parazit se tímto způsobem replikuje (schigonie) do 8 – 32 dceřiných merozoitů ve stadium schizontů. •V tomto okamžiku infikované červené krvinky praskají a uvolní tyto merozoity do oběhu. •Během každého cyklu se malá část parazitů mění na sexuální stádia (gametocytyg) a pokračují v dalším vývojem pohlavní částí cyklu. •Tito paraziti opouštějí krevní řečiště a vnikají do extravaskulárního prostoru kostní dřeně, kde gametocyty dozrávají a postupně v průběhu 8 až 10 dnů procházejí stádiemi označovanámi I- V (tzv. gametocytogeneze). •Ve fázi V samčí a samičí gametocyty vstupují zpět do krevního řečiště a jsou nasávány komáry, v jejichž střevě pokračují v dalším vývoji. •Ve středním střevě komára se samčí gametocyt dělí na na 8 bičíkatých mikrogamet (exflagelace) zatímco samičí se vyvíjí v jedinou makrogametu. •Nastává oplodnění makroganety a vzniká pohyblivá zytota, která podléhá meioze – ookineta. Ta proniká stěnou střeva komára a vytváří oocystu, ve které se paraziti opět nepohlavně replikují a vytvářejí několik tisíc sporotoitů (sporogonie). •Tito sporozoiti po prasknutí oosysty migrují do slinných žláz komára a při sání jsou inokulování do krevního oběhu člověka. Asexuální paraziti v červených krvinkách jsou označení světle žlutě, sexuální paraziti zeleně. •Tím začíná další kolo asexuální replikace. Zralí asexuální paraziti adherují k vaskulatuře různých orgánů, což jim umožňuje se vyhnout vychytávání/odfiltrování slezinou (clearance). Životní cyklus malárie Fáze pohlavního vývoje malárie v komárovi Gametocytogeneze – klíčová část životního cyklu malárie Parasitologia | Free Full-Text | Antimalarial Drug Strategies to Target Plasmodium Gametocytes Životní cyklus malárie Sekvestrace gametocytů v kostní dřeni A – fáze I – asexuální RBC, ulpívají na endotelu kostní dřeně, extravaskularizace B – fáze II – vznik sexuální stádii v RBC, schizogonie vetxravaskulárním prostoru C – fáze III – vznikají sexuálně „motivovaní“ merozoiti, „erytroblastický ostrov“ D – mladé gametocyty dozrávají v extravaskulárním prostoru kostní dřeně E – zralé gametocyty opouštějí extravaskulární kompartment a vrací se do oběhu Bioengineered 3D Microvessels for Investigating Plasmodium falciparum Pathogenesis: Trends in Parasitology Sekvestrace gametocytů jako součást životního cyklu Plasmodium falciparum Dynamika P. falciparum u pacientů léčených malárií (A)První výskyt parazitémie (světle žlutá) se obvykle objevuje 11 den po kousnutí komárem, zatímco gametocytémie (zelená) vzniká o 11 dnů později v důsledku prodlouženého vývoje a tzv.sekvestrací gametocytů Plasmodium falciparum. Komáři (růžová) se nakazí nejprve 3 dny po výskytu gametocytů. (B) Načasování vrcholů křivek parasitémie (žlutá), gametocytémie (zelená) a infekce komárem (růžová) je podobné jako u jejich prvního výskytu, ale jsou cca o týden zpožděny. (C)Doba mezi prvním výskytem patentní parasitémie (modrá) a gametocytemií (červená) je cca 11 dnů, přičemž některé infekce se objevují až 20 dnů před pozorováním patentní parazitémie po prodělané parazitémii. (D) Období mezi vrcholem nepohlavní parasitémie (modrá) a gametocytemií (červeně) je podobné situaci jako období mezi počátečními výskyty viz.(D). Exoerytrocytární schizogonie a prepatentní a inkubační perioda Porovnání ŽC P. falciparum a P. vivax •OBRÁZEK 1. Porovnání životního cyklu Plasmodium vivax a Plasmodium falciparum. (A) Infekce krevní moučkou Anopheles: Infekce malárie nastane, jakmile samice komára rodu Anopheles naočkuje Plasmodium sporozoity do kůže lidského hostitele během jeho krmení (Kiszewski et al., 2004). Sporozoity se nakonec dostanou do krevního řečiště. (B) Pre-erytrocytární stadium infekce: Sporozoity jsou transportovány cévním systémem do jater, kde migrují přes Kupfferovy nebo endoteliální buňky a vstupují do hepatocytů. Po nálezu hepatocytu a v období 10–12 dnů tvoří sporozoity z obou druhů rodu Plasmodium parazitorózní vakuolovou membránu a diferencují se na schizonty. Schizogonový proces zahrnuje tisíce mitotických replikací, které vedou k vysokému počtu merozoitů zabalených do merozomů, které jsou pak uvolněny do krevního řečiště. Spórozoity P. vivax se také mohou diferencovat do spících dlouhotrvajících jaterních forem nazývaných hypnozoity, které po aktivaci začínají schizogonii s následným uvolněním merozoitů do vaskulatury a následně způsobují klinické relapsy (Krotoski, 1985). (C) Asexuální erytrocytární stadium: Během tohoto 48 hodinového stadia mají merozoity P. vivax přednost pro invazi retikulocytů, zatímco P. falciparum napadají normocyty. Po invazi parazit podporuje několik změn v těchto krevních buňkách, zvětšuje je a deformuje (Suwanarusk et al., 2004) a podporuje tvorbu komplexů podobných jeskyním a vezikuly (CVC) a cytoplazmatických rozštěpových struktur (Barnwell et al., 1990), což vede k vhodnému prostředí pro nepohlavní schizogonii v krevním řečišti. Druhově specifická sada povrchových proteinů produkovaných parazity ovlivňuje podíl různých stadií parazita pozorovaných v periferní krvi pacienta a předpokládá se, že je spojena s různými pyrogenními schopnostmi, hladinami biomasy a parazitémie prezentovanými pacienty s malárií vivax nebo falciparum. https://www.frontiersin.org/files/Articles/331639/fcimb-08-00034-HTML/image_m/fcimb-08-00034-g003.j pg • • • Jak poznám, že mám malárii ? • Jaké jsou příznaky ? Symptomy malárie •Malárie začíná podobně jako chřipková onemocnění, první symptomy se objevují 9–14 dní od infekce. Mezi příznaky patří horečka (mohou se rozvinout typické cykly horečky, záchvatů zimnice a silného pocení), bolesti kloubů, bolest hlavy, časté zvracení, křeče a kóma. •Pokud se malárie neléčí, může se vyvinout v těžkou formu a nakažené usmrtit. K úmrtí na malárii dochází v důsledku poškození mozku (mozková malárie) nebo poškození životně důležitých orgánů. Pokles počtu červených krvinek může způsobit anémii. • File:Symptoms of Malaria.png Klinické příznaky Blood smear from a patient with malaria; microscopic examination shows Plasmodium falciparum parasites with arrows pointing at the patient's infected red blood cells. (CDC photo) Průběh malarického záchvatu Stádium pocitu intenzivního chladu Třesavka, cvakání zubů Uplynulých 15 až 60 minut Stádium intenzivního pocitu horka (až 41) Suchá a pálící pokožka Prudká bolest hlavy Posledních 2 až 6 hodin Stádium intenzivního pocení Pokles tělesné teploty Pocit vyčerpanosti, nevolnost, zvracení Spánek, Poslední 2 až 4 hodiny Celý záchvat 8 až 12 hodin Infekce člověka Incidence a prevalence malárie Incidence hustoty případů P. falciparum podle věku obyvatel vesnice Dielmo (Senegal) v letech 1990 – 1994 (zelená) a v letech 1994 – 1998 (červená) Malárie v červených krvinkách (RBC) Diagram teplotní křivky horečky vyvolané Plasmodium falciparum v krvi Typické průběhy teplot (horeček) v relaci ke stádiím schizogonie malarických plasmodií Tělesné teploty (kroužky) a sérum TNF-α měřeného během malarického paroxysma. Sekvence akcí při trávení hemoglobinu Souhrn aktivit v potravní vakuole malarických parazitů Trávení hemoglobinu malarickými parazity Hemozoin je produkován jako nerozpustný odpadní produkt a může být považován za skutečný toxin. Paradoxně, přesto, že je považován za toxický pro hostitelské buňky, je produkován parazitickým Plasmodiem, které tak zabraňuje svému usmrcení hemem, což je počáteční produkt vznikající rozpadem hemoglobinu. S postupující infekcí erytrocytů v hostiteli malarická Plasmodia pohlcují hemoglobin, který štěpí za vzniku aminokyselin. Tento proces je na počátku podporován proteázou s názvem plasmepsin. Globin je pak pomocí různých proteástráven. Plasmodium následně neutralizuje toxický heme tím, že z něj vytváří hemozoin. Tento proces může být příkladem vlivu toxinu na patogenezi v orgánech a buňkách hostitele může být proces degradace hemoglobinu na hemozoin: (A) – struktura hemoglobinu; (B) – struktura hemu; (C) – mechanismus navržený pro popis formování hemozoinu z Hemu. LABORATORNI HEMATOLOGIE V PREHLEDU LABORATORNI HEMATOLOGIE V PREHLEDU Imunopatologie – důležitá součást patologie u malárie a schistosomiásy Cerebrální forma malárie (A)Řez mozkem člověka (vlevo), který umřel na cerebrální formu malárie. Tmavě zbarvené červené krvinky způsobují tzv. okluzi. (B) Mozek člověka, na kterém jsou patrné nekrotické změny (tmavé části) v důsledku cerebrální formy malárie. (A) Granulom v játrech působený vajíčky Schistosoma mansoni. Granulom se tvoři kolem vajíčka a je tvořen různými typy buněk: T a B buňky, makrofágy, fibroblasty a eozinofily.Všechny tyto buňky hrají důležitou roli při tvorbě granulomu a vše na sebe vzájemně působí především prostřednictvím cytokinů. (B)Chronická infekce a fibróza v jaterní tkáni vedou k portáln hypertensi v jejímž důsledku vzniká velké množství tekutiny v břiše, což je známo jako ascitus. • • • Co je to srpková anémie ? Sickle Cell Disease | Johns Hopkins Medicine Srpková anémie Srpková anémie Sickle Cell Disease (for Parents) - Nemours KidsHealth Sickle cell anemia | Symptoms, Sickle Cell Trait, & Treatment | Britannica Sickle cell anemia – Types, Symptoms, Causes, and Treatments Malárie a srpková anémie Frenvence HbS alel (v%), distribuce srpkové anémie šířením Plasmodium falciparum Erytrocyt se srpkovou anémií Srpkovitá anémie I •Srpkovitá anémie je vrozené onemocnění patřící do skupiny hemoglobinopatií. Je charakterizována tvorbou abnormálního hemoglobinu S (Hb S nebo Hgb S). Hemoglobin je specializovaný železo obsahující protein, který se nachází v červených krvinkách (erytrocytech). Úkolem hemoglobinu je, že roznáší kyslík z plic do všech částí organismu, do všech tělesných tkání a buněk. • •Hemoglobin je tvořen hemem (část molekuly obsahující železo) a globinovými řetězci (bílkovinná část). Globinové řetězce jsou tvořeny aminokyselinami, stavebními kameny všech proteinů. Existuje několik typů globinových řetězců - alfa, beta, delta a gama. •Hemoglobin zdravého člověka se skládá z: • Hemoglobin A (Hb A): tvoří 95-98 % hemoglobinu dospělých. • Hemoglobin A2 (Hb A2): tvoří 2-3 % hemoglobinu dospělých. Hemoglobin F (HbF, fetální hemoglobin): tvoří 1-2 % hemoglobinu dospělých, Krátce po porodu je postupně nahrazován hemoglobinem A (HbA). • Srpková anémie Red Blood Cell Morphological Abnormalities - YouTube •Fragmenty červených krvinek spojeny se srpkovou anémií. • •Molekuly hemoglobinu s bodovou mutací mění kyselinu glutamovou na valin. • •Polymerizace Hb při nízkém pH a nízkém O2 a vysoké teplotě. • Srpková anémie II •Hemoglobinopatie – hemoglobiny jiné než Hb F a Hb A a A2 – vznikají v důsledku mutací genů kódujících hemoglobin. Byly zjištěny a popsány stovky druhů hemoglobinopatií, Mezi nejčastěji se vyskytující hemoglobinopatie patří ty způsobené mutací beta globinových řetězců - HbS, H C, Hb D a Hb E. • •Člověk, který je nositelem jednoho zdravého genu a jednoho genu Hb S (heterozygot) je nazýván přenašečem (v anglické literatuře označován jako Sickle cell trait). Přenašeč srpkovité anémie produkuje okolo 20-40 % hemoglobinu S a také dostatečné množství hemoglobinu A (přibližně 60 %), takže prakticky nemá žádné zdravotní obtíže. Poškozený gen pak může být nepozorovaně předán do další generace (dětem). • •Nositel dvou mutovaných genů – Hb S – je nazýván homozygot. Není schopen produkovat normální hemoglobin A, tvoří v 80–100 % pouze Hb S a má klinické projevy srpkovité anémie. Porovnání rozšíření srpkové anémie a malárie v Africe Sickle cell anemia | Symptoms, Sickle Cell Trait, & Treatment | Britannica Srpkovitá anémie III •Příznaky a komplikace srpkovité anémie se také mohou projevit u lidí, kteří mají jeden gen pro srpkovitou anémii a jeden mutovaný gen pro jiný druh hemoglobinopatie (dvojitý heterozygot) – např. hemoglobin C a talasémii. Lidé se dvěma geny Hb S (SS) a ti s jedním genem HbS a jedním genem hemoglobinopatie (SC, S beta talasémie, SD, SoArab) jsou skupinou nazývanou v anglické literatuře Sickle cell disease. • •Mutace hemoglobinu S vede k tvorbě méně rozpustného (tekutého) hemoglobinu. Po uvolnění kyslíku ve tkáních dochází k polymerizaci hemoglobinu a následné změně tvaru erytrocytu z diskovitého na typický srpkovitý. Tento srpkovitý tvar omezuje hladký průchod erytrocytu tělem, erytrocyty se mohou shlukovat a ucpávat drobné cévy a tím vést k poškození tkání. Když tyto srpkovité erytrocyty doputují do plic, jsou vystaveny kyslíku a mohou změnit svůj tvar zpět na diskovitý. Opakované srpkovatění vede k poškození erytrocytu a srpkovitý tvar se stává trvalý. Sickle Cell Disease Diagnosis Srpková anémie Srpková anémie IV •Srpkovité erytrocyty mají celkově kratší životnost - cca 10–20 dní oproti 120 dnům délky života normálních erytrocytů. Aby organismus nahradil ztráty, musí produkovat více erytrocytů a také rychleji. Do krevního oběhu se pak dostávají i méně zralé erytrocyty, retikulocyty (retikulocytóza). Pokud tělo není schopno zvýšit tvorbu erytrocytů, prohloubí se anémie. Tato anémie patří do skupiny hemolytických anémií. Erytrocyty jsou oproti normálním erytrocytům menší (mikrocytóza). • •Výskyt srpkovité anémie se značně překrývá s oblastí výskytu malárie. Heterozygotní nosičství totiž poskytuje značnou výhodu – jedinci jsou odolnější vůči nákaze malárií. Srpková anémie ABC of Sickle Cell Disease - Sickle Cell Awareness Group of Ontario Difference Between Normal Red Blood Cell and Sickle Cell Laboratory Evaluation of Sickle Cell Disease in the ED — Taming the SRU Porovnání rozšíření srpkové anémie a druhu P. falciparum Mankind's first tool to fight malaria also kills | World Economic Forum • • • Proč je Plasmodium falciparum nejvíce nebezpěčné ? • Co je cerebrální forma malárie ? Plasmodium falciparum •Plasmodium falciparum (česky někdy zimnička tropická) je vnitrobuněčný parazitický prvok. Jedná se o původce tropické malárie, která má podle Světové zdravotnické organizace WHO ročně na svědomí více než 400 000 lidských životů především v oblastech Asie, jihovýchodní Afriky a Amazonie. Plasmodium bylo objeveno 6. listopadu 1880 francouzským lékařem Alphonsem Laveranem ve městě Constantine (Alžírsko) při studiu krevních preparátů vojáků z cizineckých legií. Jedná se o nejvíce patogenní zimničku člověka. alternativní popis obrázku chybí Plasmodium falciparum, malaria parasite Stock Photo by ©sciencepics 125398918 Cerebrální malárie Řez mozkem pacienta s cerebrální formou malárie Kapilára je vyplněná napadenými erytrocyty, což dokládají početné granule hemozoinu. Relativně slabý zánět je důsledkem adherence napadených erytrocytů. Mikrofoto řezu kapilárou ucpanou buď erytrocytem obsahujícím pigment (P) a nebo pigmentem uvolněných z rozpadlých erytrocytů. Erytrpocyt napadený 2 schizonty P. falciparum (modře). Bílé skvrny = „knobs“ důsledek invaze Model znázorňující možné mediátory cerebrální malárie Cytoadherence napadených erytrocytů k mozkovým endothelialním buňkám (BEC) a uvolnění exoantigenů (Exo-Ag) může stimulovat BEC a imunitní efektorové buňky např. makrofágy (Mϕ) k produkci cytokinů. Tyto cytokiny jako Tumor Necrosis Factor (TNF) mohou vést ke zvýšené expresi receptorů endothelialních buněk (např. ICAM-1) a vyvolání zvýšené cytoadherence napadených erytrocytů. Velký počet navázaných erytrocytů může vést k vaskulární blokaci, hypoxie, a má lokální metabolický efekt (e.g. hypoglykemia, lactic acidosis). TNF je rovněž znám jako stimulátor oxidu dusíku (NO), což může vést k ovlivnění neurálních funkcí interferujících s neurotransmitery a to vede k vasodilataci. Cytoadherence Plasmodium falciparum (a)Dva erytrocyty adherují k endoteliální buňce, (b) větší zvětšení (a), (c) SEM foto „knobs“ na povrchu infikovaného erytrocytu. Schéma cytoadherence erytrocytů infikovaných Plasmodium falciparum Schéma struktury tzv. „knobs“ Parazitární proteiny jsou asociovány s tzv. „knobs“ , které jsou na povrchu napadených erytrocytů. Tyto proteiny pravděpodobně způsobují změnu v organizaci submembránových proteinů cytoskeletu erytrocytu a jsou důležité při cytoadherenci napadených erytrocytů k hostitelské endotheliální buňce. Cytoadherence u Plasmodium falciparum Cytoadherence u Plasmodium falciparum Knobs u erytrocytu infikovaného Plasmodium falciparum Alterace ultrastruktury hostitelských erytrocytů malarických parazitů Cerebrální forma malárie Posloupnost dějů vedoucích k cerebrální formě malárie • • • Jak se malárie diagnostikuje ? Diagnostika malárie • •Malárie se diagnostikuje pomocí rychlého testu nebo ověřením přítomnosti parazita ve vzorku krve pod mikroskopem. Rychlé testy nicméně nejsou vždy k dispozici, mikroskopie není pokaždé jednoznačná, a proto je na řadě míst stále běžná diagnóza na základě symptomů. • •Ta bohužel může vést k nesprávnému rozpoznání nemoci a zahájení nevhodné léčby. To buď vede ke zbytečnému utrpení a úmrtím pacientů s malárií anebo naopak k nadužívání antimalarik a jejich plýtvání. Rings of P. falciparum in a thin blood smear. Ring-form trophozoites of P. vivax in a thin blood smear. Caption would be schizont and ring form trophozoite of P. knowlesi in a thin blood smear. Diagnostika •Mikroskopické vyšetření krve (roztěr) •RDT – Rapid Diagnostic Test – antigeny •Molekulární diagnostika – PCR •Serodiagnostika •Kultivace – hlavně ve výzkumu •Klinické příznaky onemocnění Příprava krevního roztěru Jak se dělá krevní roztěr ? Krevní roztěr – metoda tenké (A) a tlusté (B) kapky Životní cyklus krevních stádií Plasmodium falciparum – tenká kapka Krevní roztěr – tlustá kapka Při silné akutní infekci jsou patrné především „ranné kroužky“ a masivní hemolytická anémie (130). Gametocyty se v krvi objevují cca o týden později (131). Diagnostika malárie Rychlé testy na malárii https://www.lekari-bez-hranic.cz/sites/master/files/styles/bscms_wysiwyg/https/img.msf.org/Doc_Prod /TR1/8/7/3/e/MSF291046.jpg%3Fd63707941482?itok=FXMF91yx • • •Jak malárie škodí lidskému zdraví ? •Proč je patogenní ? • Patologie a klinika Plasmodium vivax, P. ovale a P. malariae mají podobné příznaky onemocnění: horečky, křeče, bolesti hlavy, nevolnost, anorexie. Může vzniknout i anémie a Játra a slezina bývají obvykle zvětšeny. Anémie mohou být zvětšeny. Všechny příznaky mohou být druhově nespecifické. Plasmodium falciparum může být příčinou těžkého průběhu malárie, jehož klinická kritéria mohou být definována následovně: cerebrální malárie, těžká anemie, plicní edém, respirační syndrom u dospělých, selhání ledvin, hypoglykemie, oběhový kolabs, zažívací problémy, makroskopická haemoglobinurie. Záznam teplot při Plasmodium falciparum Krevní obraz při masivní akutní infekci. Napadené erytrocyty jsou z periferního oběhu eliminovány makrofágy v retikuloendotelovém systému. Zrna jsou hemozoin/pigment z rozpadlých ER. (A) – monocyt/ makrofág, (B) Hemozoin Malarická anémie Masivní hepatosplenomegalie Prostrace při malárii P. falciparum Při akutní silné infekci se aktivují makrofágy z kostní dřeně. Zde makrofág obsahuje nenapadenou krvinku, schizonta a shluky hemozoinu a lymfocyt. Při manifestaci silné malárie dochází u dětí k neschopnosti sedět a neschopnosti přijímat ústy tekutiny. Zde dítě s P. falciparum s pomocí sedí, aby se mohlo napít. Koma při cerebrální formě malárie Poškození oka při těžké formě cerebrální malárie – Plasmodium falciparum Multiorgámnové selhání při Plasmodium falciparum Akutní edém plic a intravaskulární diseminace u P. falciparum Řez mozkem při cerebrální formě malárie Mikrohemorhagie v blízkosti poškozené mozkové kapiláry a hemoglobinuria Diagram opakovaného napadení jater při Plasmodium vivax PE – schizogonie, P –parasitemie, T – běh času, H – hypnozoiti, 1 – první napadení, 2 – opakované napadení, FT - práh horečky Chronické poškození jater (akumulace pigmentu – hemozoinu) Malaria - Plasmodium Knowlesi | Abbott Point of Care Plasmodium knowlesi •Plasmodium knowlesi je parazit běžně se vyskytující v Jihovýchodní Asii, který způsobuje malárii u makaků, především u druhů makak jávský a makak vepří. Vyskytují se ale i případy nakažení lidí, kteří pracují či žijí v oblastech, kde se tyto hostitelské druhy makaků vyskytují. Jeho stavba těla je podobná Plasmodium falciparum a jeho propuknutí trvá jen 24 hodin. New Paper Raises Concerns That Monkey Malaria Could Pose A Major Threat To Humans : Goats and Soda : NPR popis obrázku chybí Normální hostitel Plasmodium knowlesi Macaca fascicularis Plasmodium knowlesi Plasmodium knowlesi https://journals.plos.org/plosntds/article/figure/image?size=large&id=10.1371/journal.pntd.0004915. g003 Frontiers | Predicting the Geographical Distribution of Malaria-Associated Anopheles dirus in the South-East Asia and Western Pacific Regions Under Climate Change Scenarios Incidence P. knowlesi v provincii Sabah v Malajsii Changing epidemiology of malaria in Sabah, Malaysia: increasing incidence of Plasmodium knowlesi | Malaria Journal | Full Text Plasmodium knowlesi na export Plasmodium knowlesi exported from SEA to other areas across the world. SEA, Southeast Asia. Plasmodium knowlesi Plasmodium knowlesi - Wikiwand Plasmodium knowlesi Malaria Plasmodium Knowlesi Infected Blood Cell Pendant - Etsy Plasmodium knowlesi Plasmodium knowlesi - an overview | ScienceDirect Topics P. knowlesi life cycle Plasmodium knowlesi Plasmodium knowlesi: from severe zoonosis to animal model: Trends in Parasitology Plasmodium knowlesi Plasmodium knowlesi: a relevant, versatile experimental malaria model | Parasitology | Cambridge Core Proces průniku Plasmodium knowlesi erytrocytu Záznam průběhu teploty při Plasmodium knowlesi • • • Malárie jako onemocnění Příznaky a trvání nemoci Léčba malárie •Nejefektivnější léčbou malárie je artemisinová kombinovaná terapie (ACT). Léky ACT jsou jen mírně toxické, mají málo vedlejších účinků a proti parazitovi účinkují velice rychle. Na mnoha místech, kde Lékaři bez hranic působí, jsou ale léky ACT jen obtížně dostupné. • •Moskytiéry postříkané dlouhodobě účinkujícími insekticidy jsou důležitým způsobem kontroly malárie. V oblastech, kde je nemoc endemická, distribuují Lékaři bez hranic moskytiéry těhotným ženám a dětem do pěti let, které jsou nejnáchylnější k těžké malárii. • • • Terciana a kvartana – typ horečky Vývoj samčích gamet, oonikety ve střevě • • • Co víme o epidemiologii malárie ? Epidemiologie malárie An image depicting the Life Cycle of the Malaria Parasite Prevalence malárie v různých věkových skupinách Líhniště vytvořená uměle člověkem a)Konteinery na vody – plantáže v JV Asii b)Barely se stojící vodu na zahradě v jižní Anglii c) Larvy komárů s dobře patrným dýchacím sifem. 220px-Anopheles_albimanus_mosquito Bromélie v amazonských pralesích Cestovatelská malárie Rezistence Imunita proti malárii Využití antigenu Plasmpdium mansoni jako imunoterapie Frontiers | Clinical Use of Schistosoma mansoni Antigens as Novel Immunotherapies for Autoimmune Disorders Vztah mezi rozšířením malárie a oteplením klimatu v letech 1900(a) – 2007(b) a rozdíly mezi oběma uvedenými obdobími 1900 – 2007(c) Vliv stoupající teploty na malárii Potenciální efekt oteplení na šíření malárie v Africe a počet importovaných případů Plasmodium falciparum z tohoto kontinentu Potential effect of climate change on malaria transmission in Africa - The Lancet The number of imported P. falciparum cases from Africa and percentage... | Download Scientific Diagram • • • Proč je komár tak důležitý? Vektor- biologie Vektořy malárie – komáři rodu Anopheles Map showing which malaria vectors populate various parts of the world Životní cyklus Plasmodium falciparum Přenos malárie – součást životního cyklu parazita Přenos malárie Kde α je denní míra/poměr, při kterém komáři saji na lidech; b je koeficient přenosu Plasmodium spp. mezi infikovanými a neifikovanými komáry; c je koeficient přenosu Plasmofdium spp. mezi infikovanými komáry a neinfikovanými lidmi; m je hustota komárů ve vztahu k lidem; p je denní pravděpodobnost přežití komárů; n je čas potřebný k dokončení vývoje parazita v komárech a r je míra uzdravování lidi po prodělání malárie.a Vnímavost komárů k malarickým plasmodiím Infikovanost komárů Anofelismus bez malárie Rezistence komárů vůči pyretroidům Potírání komárů Potírání malárie a jejich vektorů Účinnost opatření proti malaárii i vektorům Potíže s potírám Plasmodium vivax Prevence Ochraňte děti před nemocemi Prevence malárie •V rámci prevence je potřeba omezit množení komárů. K tomu dochází ve vodě, a proto je jedním z vhodných opatření vysoušení stojaté vody. Regulovat množení komárů lze také pomocí postřiků určených proti hmyzu, tzv. insekticidů. Protože komáři útočí na člověka především v noci, tak dalším efektivním opatřením je spaní pod sítěmi na postel. • • • Ze všech exotických nemocí je nejvíce nebezpečnou malárie | HedvabnaStezka.cz Prevence a kontrola •Chemoprofylaxe – doporučené prostředky lékařem (před a nebo po cestě do endemické oblasti) •Kontrola výskytu vektorů –Aplikace insekticidů (postřiky) –Moskytiéry (postele) –Repelenty (individuální ochrana) •Hubení larev komárů –biologický boj • – Aplikace venkovního postřiku Prevence malárie Hubení larev ve vodě a Gambusia a Poecilia reticulata –larvivorní ryby baby_sleeping_under_net_145w Příprava moskytiéry A patient with fever who had recently traveled to a malaria-endemic country is being evaluated in the emergency room. Ochrana proti malárii Rostlina Cinchona ledgeriana Artemisin účinné antimalarikum (Artemisia annua) Artemisinin malaria drug molecule Stock Photo - Alamy Malaria: Artemisinin resistance emerges in Africa – International Year of Basic Sciences for Development Artemisinin - Noticias, Investigaciones y Análisis - The Conversation - página 1 Artemisinin - Wikipedia Parazitologické nobelovky Konceptuální diagram epidemiologie malárie Strategie integrované kontroly malárie Základní SIR model pro mikroparazity Závislost ochrany proti malárii na věku Model šíření malárie Distribuce rezistence vůči antimalariku Chloroquinu Časový průběh intra-erytrocytárního cyklu Plasmodium falciparum Jaterní pre-erytrocytární schizont Mechanismus rezistence vůči chlorochinu Schéma znázorňující působení chloroquinu na intraerytrocytární stádia malarických plasmodií Polyrfismus některých genů půsécéch rezistenci Plasmodium falciparum Oblasti šíření malárie a rezistence Plasmodium falciparum (2001) Chronologie celosvětového šíření rezistence vůči chlorochinu u Plasmodim falciparum Možné cíle pro vancíny proti malárii Cílové body imunitního efektorového mechanismu v průběhu cyklu rodu Plasmodium Antigenní variace Změny v expresi PfEMP1 alel Potenciální vakcinační strategie Model vlivu malárie na činnost člověka Babesie Babesie paraziti člověka a zvířat Apicomplexa – Babesia - klasifikace Babesie v krvinkách člověka 300px-Babesia_life_cycle_human_en 230px-Babiesa_spp Životní cyklus Babesie I •Klíště Ixodes ricinus je definitivní hostitel •Člověk a hlodavci jsou mezihostitelé •Přenos na člověka je zajištěn klíštětem (vektorem) případně při transfuzi •Během ŽC – merogonie probíhá u obratlovce sporogonie u bezobratlého. •Člověk se nakazí pří sání infikovaného klíštěte •Sporozoity z slinných žláz klíštěte jsou inokulovány do krve člověka/obratlovce •V krevním oběhu se mění na trofozoity, které napadají RBC a mnohonásobně se v nich binárním dělením množí. • V krvinkách se vyskytují v párech nebo v tetrádách. Životní cyklus Babesie II •Napadené erytrocyty praskají a napadány jsou nové RBC •Samičky klíšťat se nakazí sáním na napadených hlodavcích •Transovariální a transtadiální přenos •V zaživacím traktu klíštěte probíhá gamogonie •Během pohlavní fáze vývoje vznikají sporozoiti, kteří migrují do slinných žláz klíštěte. •Sporozoiti jsou infekční pro člověka •Gametocyty a schozonti se u člověka nevyskytují •K přenosu z člověka na člověka dochází nejčastěji při transfuzi. Životní cyklus Babesia divergens a Babesia canis Infekce buněk parazity rodu Babesia a Theileria Mikrofoto babesií parazitujících u dobytka Babesia canis v erytrocytech psa Moč psa infikovaného babesiosou Životní cyklus Babesia spp. Ixodes ricinus – vektor babesiósy Ixodes ricinus – životní cyklus Diagnostika •Mikroskopické vyšetření •Molekulární diagnostika (PCR) •Serodiagnostika •Inokulace pokusnému zvířeti Zástupci Babesia spp. B. divergens B.canis B. bigemina Life cycle of Babesia microti Image of a Ixodes scapularis tick nymph. Patogenita •Haemolýza napadených erytrocytů je nejtypičtější příznak nemoci. •Subklinické stadium připomíná malárii •Akutní stadium se vyznačuje střední parasitémií – horečka, únava, bolesti hlavy, pocení, anorexie, horečky jsou ale nepravidelné, objevuje se hepatosplenomegalie a hemolytická anémie •U silné nákazy je vysoká parasitémie a vyskytuje se u imunokomprominotvaných pacientů, zde často fatální. •Dochází k orgánovým komplikacím: selhání ledvin, diseminativní intravaskulární koagulace (DIC), akutní respirační distress syndrom (ARDS) congestivní cardiac selhání/ failure (CCF) • Prevence a kontrola •Použití ochranných sítěk při pohybu na území s výskytem klíšťat •Repelenty na klíšťata •Lidé podezřelí na historii symptomatické babesiósy nesmí dávat krev Přehled důležitých zástupců skupiny Piroplasma Nymphal stage of the Ixodes scapularis tick on the face of a penny. Ticks in this stage can transmit Babesia microti if infected and are usually the size of a poppy seed. Credit: Graham Hickling, University of Tennessee Děkuji za pozornost Schéma typického PfEMP1 (- var gene) PfEMP1 je transmembránový protein složený z jednoho až pěti Duffy-binding-like (DBL) domén a jednoho až dvou na cystein bohatých interdoménových regionů (CIDR). Tyto variabilní domény jsou na povrchu exponovány napadeným erytrocytům. Intracelulární doména je stabilní a váže se k submembránovému cytoskeletu erytrocytu. Diagram představující uspořádání chemických komponent na povrchu erytrocytu nenapadeného ( nahoře) A napadeného (dole) druhem Plasmodium falciparum. Na povrchu napadeného erytrocytu se tvoří tzv.„knobs“ (knoflík, hrbol), který je tvořen různými komponentami. To vede k tomu, že napadený erytrocyt ztrácí svou flexibilitu. Legenda: A – aktin, AD – adhesivní protein, AN – ankyrin, EM, membrána erytrocytu, H – HRP–1 protein (knob protein), MP3 – modifikovaný protein 3, MS – MESA (mature Erytrocyte suirface antigen), P3.,P4, P 4-9 proteiny, SP – spketrin dimers. Tvorba a funkce tzv. „knobs“ Struktura genů různých proteinů Plasmodium falciparum Tmavé oblasti: repetitivně sekvence, černé boxy: signální sekvence nebo hydrofóbní háčkové (anchor) sekvence.