Populace parazitů Populační ekologie parazitů Členění přednášky •Úvod do epidemiologie parazitů •Co je základní jednotkou studia ? •Frekvenční distribuce parazitů na hostiteli •Způsoby přenosu mezi hostiteli •Epidemiologie cizopasníků –Regulace abundance parazitů v populaci hostitelů –Dynamika populací parazit –Epidemiologický význam parametru R (míra přenosu) •Paraziti jako základní jednotka studia •Základní epidemiologické modely •Působení klimatických faktorů • • Ekologie populací - definice •V přírodě – hierarchická úroveň: - molekuly – organely – buňky – tkáně – orgány – orgánové soustavy – organismy – populace – společenstva – ekosystémy – krajina – biosféra • •Populace je soubor jedinců určitého druhu žijícího v určitém prostředí, které uspokojuje jeho požadavky na rozmnožování, přežívání a migraci. • •Ekologie populací – studuje základní životní procesy (pattern), jejich dynamiku a strukturu v populacích. • Populace v hierarchii přírody Chemistry – Human Biology Illustration Hierarchy Biological Organization Atom Organism: стоковая иллюстрация, 1663723438 | Shutterstock Základní charakteristiky populace •Homotypická •Ontogenetická •Časově vymezená •Osídlující určitý prostor •Vlastnosti populace jsou dědičné •Integrovaná ekologickými, evolučními a genetickými faktory • •Populace je rovněž úroveň určující jaké bude mít jedinec fitness – tj. jakým směrem se bude ubírat evoluce daného druhu – vnitrodruhová kompetice Populace parazitů Populace parazitů Robert May (1936–2020) Roy M Anderson - Alchetron, The Free Social Encyclopedia Department of Invertebrate Zoology / History Prof. A.V. Dogiel Prof. Robert May Prof. Roy Anderson https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Logistic_map.gif Robert May, an Uncontainable 'Big Picture' Scientist, Dies at 84 - The New York Times Amazon.com: Theoretical Ecology: Principles and Applications: 9780199209996: May of Oxford, Professor Lord Robert, McLean, Angela: Books The Lord May of Oxford (8. ledna 1936 – 28. dubna 2020) Teoretický fyzik a ekolog - parazitolog 2. Co je základní jednotkou studia populační ekologie parazitů ? 1.Populace jako jednotka studia 2.Parazitární infekce jako jednotka studia 3.Jak měříme infekci/invazi parazitů v populaci hostitele ? Životní cykly a populace parazitů Schéma populace parazita: motolice Echinostoma revolutum Definitivní hostitel 1. mezihostitel 2.mezihostitel Schéma populace parazita Galeria zdjęć - Żaba trawna - medianauka.pl Populace jako jednotka studia Kormorán velký | NAŠI PTÁCI Volavka popelavá | NAŠI PTÁCI Štika obecná | CHOV RYB Sedlnice Plovatka bahenní Okružák ploský 9IS13P7 Obojživelníci - rozmnožování, vývin Užovka obojková - PřírodaČeska.cz Hierarchické úrovně parazitologie distribuce populace společenstvo geografická úroveň druhu regionální hostitelská specificita suprapopulace supraspolečenstvo frekvenční distribuce metapopulace (component) metaspolečenstvo lokalizace (mikrohabitat) infrapopulace infaspolečenstvo Hierarchie populací parazitů Příklad: životní cyklus Schistosoma heamatobium Schistosoma mansoni: Trends in Parasitology Životní cyklus – populace Schistosoma spp. Dceřinné sporocysty vyvíjející se v plži (v mezihostiteli) Mateřská sporocysta vyvíjející se v plži (v mezihostiteli) Dceřinné sporocysty produkující cerkárie v plži (Mz) Cerkarie vyplouvající do vody z v plže -mezihostitele Miracidia penetrující plže a vyvíjející se v mateřskou sporocystu Miracidia líhnoucí se z vajíček ve vodě plže Vajíčka vyvíjejí se ve vodě Cerkarie penetrující pokožku člověka (definitivního hostitele) Schistosomuly pronikající do cév a migrující do jater, kde dospívají Vajíčka kladena adultní motolicí a odcházející do vnějšího/vodního prostředí Spárované adultní motolice v játrech a migrující do mezenterických žil, kde produkují vajíčka Fragmentce populace Schistosoma haematobium Adultní motolice v definitivním hostiteli Cerkarie ve vodním prostředí Sporocysty v mezihostiteli Vajíčka a miracidia ve vodním prostředí Celá populace Schistosoma hematobium A. Oncomelania hupensis (Gastropoda, Pomatiopsidae), snail intermediate... | Download Scientific Diagram infrapopulace - metapopulace - suprapopulace - H2O Charakteristiky populace parazitů Charakteristiky populace parazitů Diagram Of Plasmodium Structure Stock Illustration - Download Image Now - Healthcare And Medicine, Plasmodium, Anatomy - iStock Prevalence a intenzita infekce některých parazitů člověka A)Entamoeba histolytica v západní Africe, B) Malárie v Nigérii, C) a D) Ascaris lumbricoides v Iránu. E) Žlutá zimnice v Brazilii F) Neštovice v New Yorku Entamoeba histolytica Ascaris lumbricoides: Roundworm - Biology Educare Free Schistosoma mansoni Icons, Symbols & Images | BioRender Příklady dlouhodobých sledování A)Trypanosoma brucei v mouše tse-tse v Nigerii, B) Entamoeba histolotica B)v západní Africe, C) Schistosoma haematobium v Iránu Trypanosoma brucei brucei | Wellcome Collection Obrázky "Entamoeba Histolytica" – procházejte fotografie, vektory a videa 83 | Adobe Stock Typy rozmístění jedinců v populaci Křivky vyjadřující frekvenci této distribuce 3. Frekvenční distribuce parazitů v populaci hostitele Agregovaná frekvenční distribuce Agregovaná distribuce střevního nematoda Heligomosimum mixtum z populace Myodes glareolus v Polsku. Znázorňuje nalezenou distribuci a predikci nejlépe odpovídající negativnímu binomickému modelu. Nalezený průběh dobře odpovídá negativnímu binomickému modelu a není v souladu s Poisonových rozložením. Distribuce parazitů ( ) v populaci hostitele Aggregated distribution - Wikipedia Pravděpodobnostní distribuce •Existují tři teoretické modely pro popis frekvenční distribuce parazita v populaci hostitele: • •Positivní binomický model (underdispersion) •Poisonův model (random) •Negativní binomický model (overdispersion) • •Paraziti jsou nejčastěji agregováni (overdispersion), kdy největší část populace cizopasníka je nahloučená v relativně malé části populace hostitele. Vztah mezi prevalencí a průměrné intenzity invaze Příklady agregovaná distribuce parazitů: I Schistocephalus solidus z populace Gasterosteus aculeatus Ribeirolia ondatrae z populace žab Lithobates pipiens Schistocephalus solidus - Wikipedia Themes of Parasitology Životní cykly Schistocephalus solidus versus Robeirolia ondatrae http://4.bp.blogspot.com/-HYRcEMja988/TzCStTcGiLI/AAAAAAAAAAc/Wx-i6131AVo/s400/life+cycle.jpg Schistocephalus solidus, il parassita dello spinarello - Microbiologia Italia Life cycle of the Salmon Louse | Marine Institute Příklady agregovaná distribuce parazitů: II Lepeophteirus salmonis z populace Onchorhynus gorbusha Pseudoterranova decipiens z populace Haliochoerus grypus Figure 1.1 from Sealworms (Pseudoterranova decipiens) in shorthorn sculpin (Myoxocephalus scorpius) from the outer Oslofjord | Semantic Scholar Evolução biológica do homo sapiens. | Vetor Premium BOLD Systems: Taxonomy Browser - Culicoides {genus} Foxes | Where Do Foxes Live & Other Fox Facts - The RSPB Příklady agregované distribuce cizopasníků: III (a)Toxocara canis v populaci lišek (b) Mikrofilárie Chandlerella quiscoli v pakomárech Culicoides crepuscularis (c) Veš Pediculus humanis capitis u člověka (d) Diplostomum gasterostei v populaci ryb Gasterosteus aculeatus Gasterosteus aculeatus Frekvenční distribuce Ascaris lumbricoides u dětí v Nigerii po chemotherapii 36 Přenos: densita a disperze, kontakt •Rychlost přenosu závisí na četnosti kontaktů –platí především u přímo přenášených mikroparazitů –je vyšší v hustší populaci hostitelů –podléhá sezónním vlivům • •U déle žijících infekčních činitelů – závisí na hustotě populací hostitelů i infekčních stadií. • •Mikroparazité přenášení vektorem – závisí především na frekvenci „kousnutí“ a vnímavosti hostitele. • •Šíření chorob rostlin též kontaktem, i kořenů, prorůstáním houby půdou (václavka – rhizomorpha). • •Šíření patogenů větrem – virus slintavky a kulhavky (až 300 km). 4. Způsoby přenosu patogenů •(A) Přenos kontaktem mezi hostiteli (přímý) •(B) Přenos infekčním agens (např. miracidium, cerkarie, invazní larvy hlístic (L3), vajíčko – Ascaris) •(C) Přenos ingescí •(D) Přenos krev sajícím členovcem (vektorem) • • • (A) Přenos kontaktem mezi hostiteli Pro mnoho přímo přenosných virových a protozoárních onemocnění, kde výsledná infekce závisí na fyzickém kontaktu mezi hostiteli a původci se vyznačují velice krátkým životem, je míra přenosu přímo proporcionálně závislá na frekvenci kontaktů mezi vnímavými (nenapadenými) a infikovanými hostiteli. V těchto případech nás nezajímá počet patogenů přenášených mezi hostiteli (jsou velice malí a rychle se v hostiteli množí), ale pozornost budeme věnovat tomu, jaká je rychlost s jakou jsou hostitelé infikováni. Pokud definujeme parameter β jako míru kontaktu mezi hostiteli, který má za následek jejich infekci (kde 1/ β je přímo proporční průměrnému časovému intervalu mezi kontakty) pak během intervalu dt v populaci o počtu N sestávající z X počtu vnímavých a Y počtu infikovaných (N = X + Y) bude počet nových případů infekce odvozován ze vztahu βXYdt. Parametr β se nazývá per capita míra přenosu infekce a je výsledkem dvou komponent, jednak průměrnou frekvencí kontaktů mezi hostiteli násobenou pravděpodobností, že kontakt mezi vnímavými a infikovanými hostiteli bude mít za následek přenos infekce. Přenos kontaktem mezi hostiteli •Pokud časový interval dt bude velmi malý, dostaneme diferenciální rovnici představující míru změny počtu napadených hostitelů v čase: • • •Tato rovnice má následující řešení: • • • •kde představuje počet infikovaných hostitelů introdukovaných do populace v čase T = 0. • • • • Dva příklady predispozice lehké a těžké infekce člověka střevnímu nematody Ascaris lumbricoides (a) a Trichuris trichiura (b) Na počátku chemoterapie Po několika měsících Ascaris Lumbricoides - Children's Worms - Heliantheae® Ascariasis Is A Disease Caused By The Parasitic Roundworm Ascaris Lumbricoides For Education In Laboratories Stock Photo - Download Image Now - iStock 470182-178 - Trichuris trichiura, Male (wm) Microscope Slide - Trichuris trichiura, Male (wm) - Each: Amazon.com: Industrial & Scientific Šíření parazita mezi hostiteli •Paraziti mohou dokončit svůj vývoj jedině když se uskutečňuje jejich přenos v populaci hostitele, tedy mezi jednotlivými hostiteli této populace. Přenos se uskutečňuje: •Přímo, např. kontaktem a nebo inhalací, ingescí, nebo penetrací •Nepřímo, prostřednictvím jednoho nebo více mezihostitelů, např. saním vektora, ingescí infikovaného mezihostitele, nebo přímo z rodičů na potomstvo. •Tento přenos označujeme jako vertikální na rozdíl od předchozích, které jsou tzv. horizontální. • Způsoby přenosu cizopasníků 43 Šíření parazitů v populacích hostitele •Horizontální přenos • šíření parazitů v populacích hostitele, které může probíhat mezi nepříbuznými jedinci • •Vertikální přenos • někteří paraziti se mohou přenášet přednostně či dokonce výhradně na potomstvo infikovaného hostitele. K tomu může dojít například infekcí in utero u parazitů jinak přenosných horizontálně • •Sexuálně přenosní paraziti • přenášejí se mezi sexuálními partnery při rozmnožování příslušníků hostitelského druhu. • • • Příklady epidemie – přímý přenos Protozoární parazit Hydramoeba hydroxena v populaci láčkovce Chlorohydra viridisima. Dva příklady epidemie pro dvě velikosti populace parazita Hydramoeba hydroxena – Microworld Hydra viridissima - Wikipedia (a) Doložené epidemie neštovic v Anglii a Walesu za období 1940 – 1988; Masová vakcinace začala v roce 1967 (b) Doložené případy narození a úmrtí během stejného období Ascaris lumbricoides (Roundworm) Eggs: Morphology, Characteristics and Identification (B) Přenos infekčním agens •Řada přímo i nepřímo šířených parazitů vytváří různá infekční stadia s velice malou životností mimo hostitele. Např. miracidia, cerkarie schistosom, infekční larvy Ancylostoma, vajíčka Ascaris. •Míra přenosu závisí na hustotě infekčních agens v prostředí. Miracidium – Wikipedie Schistosomiasis - Tucker - 2013 - Current Protocols in Immunology - Wiley Online Library Intestinal Helminths- Nematodes [done] Flashcards | Quizlet Přenos infekčním agens A)Biomphalaria exponovaná miracidiím Echinostoma lindoense B)Ryba exponovaná cerkáriím Transversotrema patialense C) Křeček exponovaný cerkariím Schistosoma mansoni D) Komáři exponovaní nematodům Romanomermis culicovorax (a) Vztah mezi celkovým počtem parazitů uchycených v populaci hostitele a hustota populace hostitele (b) Vztah mezi středním počtem parazitů uchycených per hostitel a očekávaná délka života infekčního stádia Vztah mezi prevalencí a hustotou infekčních agens pro různé typy distribuce cizopasníků Experimentální data o vztahu prevalence (Biomphalaria) infekce Schistosoma mansoni a hustotou plžů a miracidií (C) Přenos ingescí Vliv prostorové distribuce vajíček Hymenolepis na výskyt infekce v mezihostiteli brouku rodu Tribolium. Nelineární vztah mezi densitou infekčního stádia (nebo napadeným hostitelem) a mírou získávání parazita (nebo mezihostitele) (a)Průběh růstu infekce Hymenolepis díky napadeným broukům Tribolium; (b)Míra požírání brouků krysami (D) Přenos vektorem Vztah mezi počtem definitivních hostitelů, kteří se nakazí (Y) po expozici 5 infikovaným vektorům po 10 jednotek času a denzitou definitivních hostitelů (N) pro různé vektory s mírou saní sající na krysách (β). Vztah mezi prevalenci infekce vektora (y´) a očekávanou délkou života vektora (1/b) pro různé latentní periody nemoci 5. Epidemiologie cizopasníků • Malárie • Schistosómosa Schéma populace parazita Schéma populace parazita: motolice Echinostoma revolutum Definitivní hostitel 1. mezihostitel 2.mezihostitel Epidemiologie cizopasníků Hostitelé jako základní jednotka studia •Studium epidemiologie řady patogenů jako např. virů, bakterií a protozoí je založeno na rozdělení populace hostitele na série určitých kategorií. Hostitelé jsou podle těchto kategorií alokováni jako vnímaví, infekční a imunní. •Základní jednotkou studia jsou zde proto individuální hostitelé a infekce je u nich buď přítomna nebo ne. •Patogeny/parazity v tomto případě označujeme jako mikroparazity • Rozdělení populace hostitele na různé kompartmenty Populace hostitele konstantní velikosti tvořena jedinci S, Infekčních a Imunních Jako u populace (a) ale bez třídy imunních jedinců, kteří se ihned po zotavení (R) stávají infekčními Jako u populace (a) - ztráta imunity má za následek návrat hostitelů do třídy vnímavých Přísun narozených nebo imigrujících vnímavých jedinců do systému populace hostitele. Jako u populace (d) – pouze třída infikovaní se dělí na dvě kategorie: infikovaní, ale ne infekční a infekční. Základní SIR model pro mikroparazity Hostitel: S – Vnímavý, I – infikovaný, R - Resistentní Obecná strategie imunitní reakce (obrany) Zdroj infekce Destrukce patogenu Adaptivní imunita neúspěšná Nemoc, smrt nebo obojí Komponenty vrozené imunity (fagocyty) se snaží likvidovat infekci Infekce zadržena obranými bariérami Proniknuvší patogen působí infekci Patogen je eliminován Obrané reakce nestačí na eliminaci infekce Adaptivní imunita úspěšná Eliminace patogenu, uzdravení Jak funguje naše imunita - iDNES.tv Co jsou první obranné vrozené linie organismu/habitatu ! Aktivace fagocytů NK (natural killer) buňkami Dendritická buňka (DC) je buňka prezentující antigen (známá také jako přídatná buňka) imunitního systém savců. Hlavní funkcí DC je zpracovat antigenní materiál a prezentovat jej na buněčném povrchu T buňkám imunitního systému. Působí jako poslové mezi vrozeným a adaptivním imunitním systémem. Dendritické buňky jsou přítomny v tkáních, které jsou v kontaktu s vnějším prostředím těla, jako je kůže (kde je specializovaný typ dendritických buněk nazývaný Langerhansova buňka) a vnitřní výstelka nosu, plic, žaludku a střev. undefined A dendritic cell Fagocytóza parazita nezralou dentritickou buňkou Zralá dentritická buňka Pohlcení parazita fagolysosomem Interleukin IL-12 Natural killer buňka Fagocyt Posílená eliminace pohlceného parazita reaktivním kyslíkem a dusíkem TNF – α tumor necrosis faktor interferon Schéma obranných reakcí proti malárii (A) a střevním helmintům (B) (A) (B) Základní model přenosu parazitů Schématický model přímého životního cyklu helminta a. plodnost hostitele H. hostitel P. paraziti λ. plodnost parazita δ. redukce plodnosti hostitele μ b míra mortality adultních parazitů a hostitelů α. mortalita hostitelů díky parazitům γ. míra mortality volně žijících stádií míry mortality míry natality W. míra mortality volně žijících stádií Nízké hodnoty prahové infekční dávky nestačí na rozvoj epidemie A)Xo = 500, Yo = 100, ß = 0.0001, ƴ = 1,0 (below) B)Xo = 500, Yo = 2.0, ß = 0,01, ƴ = 1,0 (above) C)Udržování endemické nemoci v populaci hostitele, kde imunita buď není (tečkovaná čára) a nebo není celoživotní (plná čára). D)Udržování endemické nemoci v populaci hostitele kde imunita je celoživotní díky vstupu nových vnímavých jedinců. 6. Paraziti jako základní jednotka studia •Individuální paraziti tvoři základní jednotku studia v případě helmintů a členovců. •Označujeme je proto jako makroparazity ! •Patologie těchto nemocí se odvíjí od počtu cizopasníků v jednotlivých hostitelích. •Na rozdíl od mikroparazitů, většina helmintů se nemnoží přímo v jejich obratlovčích hostitelích (přímá reprodukce) ale produkují transmisivní stádia (vajíčka, larvy), které hostitele opouštějí jako vývojová nezbytnost (transmisivní reprodukce). •Počet cizopasníků v individuálním hostiteli (infrapopulace) je proto kontrolován počtem/mírou, při kterém se nová infekční stádia parazita přibývají a mírou, se kterou již přítomni paraziti umírají. Na hustotě závislé přežívání a reprodukce uvnitř subpopulace parazita A)Produkce vajíček u Ascaris u člověka B)Okamžitý růst populace Trypanosoma musculi v myši C)Produkce vajíček u Ancylostomy u člověka D)Přežívání Ancylostoma caninum u psů Vliv parazitární infekce na přežívání hostitele (dead rate) A)Komáři druhu Aedes trivittatus a nematod Dirofilaria Immitis. B)Ovce a Fasciola hepatica 72 Mikro- a makroparaziti • •Dělení z hlediska životních strategií: mikroparaziti a makroparaziti • •Nikoliv podle velikosti, ale podle toho, zda způsobená patologie závisí na množství infikujících patogenů. •U makroparazitů míra poškození hostitelského organismu závisí na počtu parazitů, kteří hostitele infikovali. • •U mikroparazitů stupeň poškození hostitelského organismu více-méně nezávisí na počtu parazitů, kteří hostitele infikovali, tedy na infekční dávce. • •Mikroparaziti: • •množí se v těle svého hostitele, obvykle v jeho buňkách, •většinou nemají vytvořena specifická infekční stadia, •onemocnění probíhá akutně a končí buď smrtí hostitele, nebo jeho uzdravením současně se •vznikem imunity proti reinfekci. Dynamika populace parazita Význam jednotlivých symbolů viz předchozí slide) Dynamika populace parazita Tato rovnice vyjadřuje dynamiků růstu populace parazita (P) v populaci hostitele. Přesto, že rovnice nevypadá „sympaticky“ lze ji upravit do podoby tří klíčových parametrů, kdy jeden zvyšuje počet parazitů v hostiteli a zbývající dva jej snižují. Výsledný výraz na levé straně rovnice vyjadřuje počet infekčních stádií, která aktuálně přežívají, aby nakazila dalšího hostitele. Čitatel je produkt celkového počtu parazitů v populaci hostitele (PH) násobený jejich per capita natalitou (birth rate)(ƛ), avšak pouze část těchto infekčních stádií přežije, aby nakazila nového hostitele v míře dané jejich per capita mortalitou (death rate)(µ) a koeficientem přenosu (ß), který určuje kolik přežívajících infekčních stádií dosáhne nového hostitele. Střední výraz vyjadřuje úbytek parazitů díky přirozené mortalitě parazitů (ƴ), nebo úbytek parazitů na hostitelích díky jejich přirozené mortalitě (b) nebo parazitů samotných (α). Poslední výraz pak vyjadřuje pokles počtu parazitů odvozený od míry parazitem Indukované mortality hostitele, tj. virulenci parazita a rozsah v jakém je populace parazita agregována v populaci hostitele (k). Například, pokles parazitů v systému bude vysoký, když (α) bude vysoké a agregace parazitů nízká, tj. kdy většina hostitelů v populaci je napadena virulentním parazitem (viz obr.). Basic Reproductive Rate (Základní reprodukční rychlost) Význam jednotlivých symbolů je opět analogický předchozímu textu a rovnici Tato rovnice je rovněž identická s výrazem uvedeným níže, uvedeným pro výpočet základní reprodukční rychlosti. Epidemiologie cizopasníků - příklady • Malárie • Schistosómosa 7. Základní epidemiologické modely Přímo se množí na/v hostiteli Vyvíjejí se a rostou na/v hostiteli, ale nemnoží se Epidemiologické modely •Mikroparazit šířený vektorem • - Malárie •Makroparazit s nepřímým přenosem - Schistosomosa 79 Ekologie parazitických organismů –Schopnost infikovat dostatečný počet nových jedinců hostitelského druhu je klíčovým parametrem biologické zdatnosti parazita. – •Mikroevoluce parazita díky tomu ve většině případů vede k maximalizaci • • základní růstové konstanty (Rychlosti) R0 • •u mikroparazitů odpovídá průměrnému počtu hostitelů, které nakazí jeden nakažený jedinec v populaci neimunizovaných a nenakažených jedinců, • •u makroparazitů odpovídá průměrnému počtu potomků jednoho parazita, kteří se dostanou v populaci neimunizovaných a nenakažených hostitelů do nového hostitele. • • Rychlost, jakou se dokáže infrapopulace parazitů množit uvnitř nakaženého hostitele, nehraje z hlediska biologické zdatnosti parazita obvykle zásadnější roli. • Základní reprodukční rychlost Epidemiologický význam hodnoty R •Koncept základní míry růstu R je zcela zásadní pro popis a studium epidemiologie a kontrolu průběhu parazitárních infekcí. •Rozsah hodnoty R vyjadřuje schopnost patogenu se množit v populaci hostitele a v návaznosti na procesy závislé na hustotě, které ovlivňují šíření parazitární infekce, určují abundanci a prevalenci infekce. •Pro jakýkoliv druh parazita bude R variabilní v závislosti na geografické lokaci, na daném místě klimatickým faktorům a socioekonomickým okolnostem/podmínkám v případě napadení člověka. •Parazity s vysokou hodnotou R bude mnohem obtížnější kontrolovat, než ty vyznačující se nízkou hodnotou R. •Hodnota parametru R je determinována rozmnožováním, přežíváním a schopností šíření daného druhu cizopasníka. • Co je to virulence ? •Virulence je schopnost patogenu nebo mikroorganismu způsobit poškození hostitele. •Ve většině, zejména ve zvířecích systémech, se virulence týká stupně poškození způsobeného mikrobem jeho hostiteli. Patogenita organismu – jeho schopnost vyvolávat onemocnění – je určena jeho faktory virulence. Ve specifickém kontextu genu pro genové systémy, často u rostlin, virulence odkazuje na schopnost patogenu infikovat rezistentní hostitele. •Podstatné jméno virulence pochází z adjektiva virulentní, což znamená závažnost onemocnění. Slovo virulent pochází z latinského slova virulentus, což znamená "otrávená rána" nebo "plná jedu". •Z ekologického hlediska je virulence ztráta kondice způsobená parazitem na jeho hostiteli. Virulence může být chápána z hlediska bezprostředních příčin - těch specifických rysů patogenu, které pomáhají hostiteli onemocnět - a konečných příčin - evolučních tlaků, které vedou k virulentním rysům vyskytujícím se v kmeni patogenu. • •Virulence je individuální vlastnost patogenu (např. bakterie, viru, parazita), která vyjadřuje stupeň patogenity určitého mikrobiálního kmene/druhu ve srovnání s ostatními kmeny daného druhu. Také se dá říci, že jednotlivé kmeny jsou různě virulentní. •Virulence se určuje například podle schopnosti patogenu vyvolat onemocnění či v rámci něho usmrtit hostitele. Kmeny, které mají tak nízkou virulenci, které téměř nezpůsobují onemocnění, ačkoliv daný druh patogenní je, se nazývají avirulentní (a daná vlastnost avirulence). • • Věková závislost infekce Trichinella spiralis a Trichinella spiralis IgA protilátková odpověď Hladina protilátek (měřeno jako titr v séru) se zvyšuje s růstem intenzity (průměrná intenzita invaze) a klesá s jejím poklesem. Základní epidemiologické modely (A) Mikroparaziti přenášeni přímo (virus, bakterie) (C) Mikroparaziti přenášeni nepřímo (Plasmodium) (D) Makroparaziti přenášeni nepřímo (Schistosoma) (B) Makroparaziti přenášeni přímo (Ascaris) Základní epidemiologické modely • Mikroparaziti • Makroparaziti Populační dynamika parazitismu (A) Mikroparaziti přenášeni přímo (I) Mikroparaziti přenášeni přímo (II) Mikroparaziti přenášeni přímo (III) Mikroparaziti přenášeni přímo (IV) Vztah mezi proporcí serologicky pozitivních hostitelů a jejich stářím (různé R) a hodnotou R (B) Makroparaziti šířeni přímo (I) Makroparaziti šířeni přímo (II) Ascaris lumbricoides Makroparaziti šířeni přímo (III) Makroparaziti šířeni přímo (IV) Makroparaziti šířeni přímo (V) Vztah mezi prevalencí (p) a mean worm burden (M) u Ascaris lumbricoides (C) Makroparaziti s nepřímým přenosem (I) •Životní cyklus S. heamatobium Makroparaziti s nepřímým přenosem (II) Model přenosu Schistosomy Makroparaziti s nepřímým přenosem (III) Prevalence infekcí schistosom u různých věkových tříd člověka (a), (b) a plže (c) Vliv velikosti plže (stáří) na proporci Biomphalaria, která se stala infekční Schistosoma mansoni po expozici stejného množství miracidií. (D) Mikroparaziti přenášeni vektorem (I) •Životní cyklus malárie Mikroparaziti přenášeni vektorem (II) Model přenosu malárie Mikroparaziti přenášeni vektorem (III) Mikroparaziti přenášeni vektorem (IV) Mikroparaziti přenášeni vektorem (V) Sezónní změny hustoty sání Anopheles gambieae v severní Nigérii 8. Působení klimatických faktorů Vliv teploty vody na přežívání miracidií Schistosoma mansoni. Působení klimatických faktorů B) Infektivita miracidií Schistosoma mansoni vůči Biophalaria C) Prepatentní perioda před vyplouváním cerkárií S. mansoni z plže Biophalaria Působení klimatických faktorů Vliv teploty vzduchu na míru získávání larev nematoda Dirofilaria immitis komáry Aedes trivattatus u napadených psů Diagram ukazující sezónní změny hodnoty R, kde hodnota tohoto parametru klesá určitou dobu roku pod jedna Sezónní dynamika populace tasemnice Caryophyllaeus laticeps z Abramis brama Cyklus roční aktivity žáby Scaphiopus couchii umožňující šíření parazita Pseudodiplorchis americanus v Arizoně 114 Predikovatelnost životního prostředí parazita •Životní prostředí volně žijících organismů se liší. • •Těla jedinců příslušného hostitelského druhu jsou téměř shodná. • •Volně žijící organismy se musí ve svém prostředí naučit orientovat pomocí širokého spektra podmíněných a nepodmíněných reflexů. • •Paraziti v těle hostitelského organismu velmi často vystačí s předem geneticky naprogramovanými sekvencemi fixních vzorců chování. • •Predikovatelnost vnitřního prostředí hostitelského organismu dovoluje parazitům podstatně redukovat svou nervovou soustavu. • •Predikovatelnost a současně i relativní heterogenita vnitřního prostředí hostitelského organismu zároveň umožňuje, že si jednotlivé druhy parazitů rozdělí dostupné niky a každý se specializuje na optimální využívání některé z nich. 115 Prostorová uzavřenost a omezenost životního prostředí parazita •Volně žijící organismy obývají prostředí, kde se mohou chemické signály, například feromony, šířit do okolí. Přitom s rostoucí vzdáleností od svého zdroje a rostoucí dobou od vypuštění se molekuly nesoucí daný signál zřeďují – umožňuje komunikaci, signalizaci a detekci. • •Uvnitř těl hostitele tento typ komunikace není možný. • •Paraziti proto ke vzájemné komunikaci a orientaci v prostoru musí buďto spoléhat na fixní vzorce chování, které nevyžadují přijímání žádného podnětu z vnějšího prostředí, nebo jejich receptory musí přijímat signály po přímém kontaktu s příslušnými ligandy vyskytujícími se na buňkách hostitele či parazita. • •Nemožnost komunikovat na delší vzdálenosti může být důležitou příčinou vysoké tkáňové a orgánové specificity mnohých parazitických druhů. • •Bez této vysoké tkáňové specifity by se v těle hostitelského organismu například nemohli najít pohlavní partneři patřící do stejného druhu. Děkuji za pozornost • •