Parassitologia (modulo 5CFU)

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1 Corso di Laurea Magistrale in Scienze Biologiche Indirizzo Diagnostica molecolare Anno Accademico 2018/19 METODOLOGIE EPIDEMIOLOGICHE e PARASSITOLOGICHE e Laboratorio Parassitologia (modulo 5CFU) Prof. Anna Scandurra 1 Università degli Studi di Napoli Federico II

2 2 Programma Biologia dei parassiti: proprietà dei parassiti; adattamento; incontro con l ospite; zoonosi; patogenicità Immunoparassitologia e immunopatologia nelle infezioni parassitarie: cenni Protozoi Metazoi Diagnostica in parassitologia: cenni Parassitologia generale e umana De Carneri Casa editrice Ambrosiana Parassitologia - Prof. A. Scandurra

3 3 Associazioni simbiotiche Commensalismo (+/=) Inquilinismo Uno dei due simbionti (l inquilino) vive all interno o sopra l altro e ne occupa la tana o il nido. Insetti Citello (Spermophilus citellus) Galiotto (Carapus acus) Oloturia (Holoturia tubulosa)

4 4 Associazioni simbiotiche Commensalismo (+/=) Foresi Uno dei sue simbionti (il foronte) si lascia trasportare dall altro. Remora (Remora remora) Squali Acari (Famiglia Tarsonemidae) Mosche bianche (Famiglia Aleyrodidae)

5 5 Associazioni simbiotiche Mutualismo (+/+) Formica (Pseudomyrmex spinicola) Cornizuelo (Acacia collinsi)

6 6 Associazioni simbiotiche Mutualismo (+/+) Guardiano dei coccodrilli (Pluvianus aegyptius) Coccodrillo del Nilo (Crocodylus niloticus) Paguro bernardo (Pagurus bernhardus) Attinia del paguro (Calliactis parasitica)

7 7 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Localizzazione del parassita Ectoparassita: superficie (es. zecche) Endoparassita: cavità o tessuti (extracellulare o endocellulare) Tipologia di parassita Infezione: microparassiti unicellulari (virus, batteri, funghi e protozoi) che si moltiplicano rapidamente nell ospite Infestazione: macroparassiti pluricellulari (metazoi) con un ciclo biologico complesso e lungo, il cui numero aumenta per introduzione di nuovi parassiti

8 8 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Adattamento alla vita parassitaria Facoltativo: il parassita può completare il suo ciclo vitale conducendo vita libera; può parassitare un ospite se penetra in esso Obbligato: il parassita necessita dell ospite per completare il suo ciclo biologico (temporanei, periodici, permanenti; monoxeno, eteroxeno)

9 9 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Ospite Mette in atto dei meccanismi di difesa per combattere la proliferazione dei parassiti Definitivo: quello in cui un parassita raggiunge lo stadio maturo e si riproduce Intermedio: quello in cui il parassita compie alcune fasi del suo sviluppo, prima di parassitare l ospite definitivo Paratenico: quello in cui il parassita non compie avanzamenti dello sviluppo, ma in cui sopravvive in attesa di raggiungere l ospite definitivo

10 10 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Trasmissione del parassita Il parassita si adatta alle abitudini alimentari e sociali dell ospite, passando da un ospite all altro con due modalità di trasmissione Diretta: non è coinvolto un organismo intermedio, può avvenire per contatto diretto con un ospite portatore o per dispersione nell ambiente (es. virus dell influenza, zecche) Indiretta: avviene tramite un organismo intermedio, detto vettore (es. zanzare vettori della malaria)

11 11 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Trasmissione indiretta Ciclica Meccanica Il parassita si accresce e si moltiplica nel vettore Il parassita non si moltiplica e viene inoculato dal vettore nell ospite

12 12 Associazioni simbiotiche Parassitismo (+/-) Cleptoparassitismo Parassitismo di cova Labbo (Stercorarius parasiticus) Uccelli marini Cuculo (Cuculus canorus) Cannaiola comune (Acrocephalus scirpaceus)

13 13 Preadattamento Evoluzione Un incontro casuale avrebbe favorito l interazione simbiotica La foresi avrebbe favorito l ectoparassitismo La resistenza ad ambienti ostili (con fasi cistiche) avrebbe favorito gli endoparassiti intestinali Condizioni favorevoli di disponibilità di cibo e protezione dai predatori avrebbero favorito la vita parassitaria, operando una selezione sugli individui

14 14 Adattamento Trofico Attraverso mutazioni casuali nel genoma, il parassita non sarebbe stato più in grado di sintetizzare sostanze metaboliche necessarie che poteva trovare in abbondanza nell ospite manipolazione dei sistemi enzimatici dell ospite: i plasmodi sviluppano efficaci sistemi di trasporto attivo per assorbire glucosio prodotto dall ospite; la Tenia solium assorbe glucosio a partire dall amido dell ospite, sequestrando le amilasi sul suo tegumento

15 15 Adattamento Morfologico apparati boccali adattati alla puntura (es. il nematode Ancylostoma duodenale nell intestino) ghiandole per la produzione di sostanze anticoagulanti (es. sanguisughe) apparato digerente poco sviluppato (es. alcuni platelminti della classe dei cestodi) regressione del sistema di escrezione e di osmoregolazione (es. amebe senza vacuolo pulsante) comparsa di organi per mantenere il contatto con l ospite o per muoversi nei fluidi (es. il cestode Taenia solium)

16 16 Interazione ospite-parassita Incontro con l ospite Coincidenza di habitat Produzione di enormi quantità di uova (es. il cestode Diphyllobothrium latum) Ermafroditismo (es. platelminti) Dimorfismo sessuale (es. il nematode Dracunculus medinensis) Riproduzione asessuata (es. protozoi) Termotassi positiva (calore corporeo) Separazione di habitat Fototassi (stimoli ottici) Chemotassi (segnali chimici) Geotassi (gravità) Ritmi adattati a quelli dell ospite

17 17 Interazione ospite-parassita Effetti sulla riproduzione dell ospite Negli ospiti di sesso femminile, il parassita può diminuire le risorse e le energie normalmente destinate ad altre funzioni, come ad esempio la produzione di uova Plasmodio della malaria (Plasmodium malariae) Sceloporo occidentale (Sceloporus occidentalis)

18 18 Interazione ospite-parassita Effetti sulla riproduzione dell ospite Gli ospiti di sesso maschile possono risultare meno attraenti alle femmine della loro specie a causa di variazioni dei caratteri sessuali secondari (es. colorazione del piumaggio negli uccelli) e nello stato di salute generale Diamantino (Taeniopygia guttata)

19 19 Interazione ospite-parassita È nell interesse del parassita che il suo ospite definitivo viva a lungo, in modo da garantirgli la sua stessa sopravvivenza Non si può dire lo stesso dell ospite intermedio che necessita di sopravvivere solo per il lasso di tempo necessario a raggiungere l ospite definitivo

20 20 Interazione ospite-parassita Comportamento dell ospite Il parassita può alterare il comportamento del suo ospite intermedio così da renderlo più vulnerabile alla predazione da parte del suo ospite definitivo e diminuirne la fitness Polymorphus paradoxus Gambero palustre (Gammarus lacustris) Anatre

21 21 Interazione ospite-parassita Comportamento dell ospite Il parassita può alterare il comportamento dell ospite definitivo al fine di ricominciare un nuovo ciclo nell ospite intermedio Verme della Guinea (Dracunculus medinensis) Uomo Crostacei acquatici (genere Cyclops)

22 22 Interazione ospite-parassita Contatto e penetrazione nell ospite I meccanismi di adesione e penetrazione del parassita nell ospite sono mediati da una serie di processi complessi, differenti a seconda delle caratteristiche del parassita e dell ospite

23 23 Interazione ospite-parassita Contatto e penetrazione nell ospite Leishmanie nell ospite attivano il complemento a livello della membrana, favorendo la fagocitosi da parte dei macrofagi. All interno dei macrofagi avviene la moltiplicazione del parassita

24 24 Interazione ospite-parassita Contatto e penetrazione nell ospite Plasmodi i merozoiti di P. falciparum aderiscono solo agli eritrociti dotati di glicoforina, una glicoproteina transmembrana i merozoiti di P. vivax aderiscono solo ad eritrociti appartenenti ad individui con uno specifico gruppo sanguigno

25 25 Interazione ospite-parassita Contatto e penetrazione nell ospite Quando il parassita riesce ad entrare in contatto con l ospite, cominciano una serie di processi che favoriscono la penetrazione del parassita, lo spostamento verso organi, cellule o tessuti bersaglio e il passaggio a nuovi ospiti Per far ciò deve avvenire un adattamento del parassita alle abitudini dell ospite

26 26 Zoonosi Malattie trasmissibili tra uomo e altri animali Antropozoonosi: vertebrati uomo Zooantroponosi: uomo vertebrati In base alla specificità si distinguono Zooparassiti: non trasmissibili all uomo Antropozooparassiti: trasmissibili tra uomo e altri vertebrati Antropoparassiti: specifici per l uomo

27 27 Zoonosi In relazione agli organismi coinvolti nel mantenimento del ciclo vitale del parassita: Ortozoonosi: il ciclo vitale del parassita dipende da una singola specie di vertebrato Ciclozoonosi: il ciclo biologico del parassita richiede almeno due specie di vertebrati Metazoonosi: il mantenimento del ciclo richiede sia specie di vertebrati che di invertebrati Saprozoonosi: il ciclo biologico richiede, oltre a una specie di vertebrato, anche un ambiente di sviluppo come il suolo, l acqua, gli alimenti o altri materiali organici.

28 28 Zoonosi Approccio ecologico Individuazione del focolaio naturale d infezione Conoscenza della biologia del parassita e della sua distribuzione territoriale Valutazione dell interazione tra parassita e ospite Considerazione del parassita come membro della comunità di un dato ambiente Presenza di vettori del parassita Condizioni ambientali, geografiche, climatiche che possono favorire il completamento del ciclo biologico del parassita

29 29 Zoonosi Impatto umano Le attività umane possono agire sulle zoonosi con conseguenze differenti Comparsa Scomparsa Creazione di bacini artificiali, dimora di ospiti intermedi di alcuni parassiti Bonifica di paludi con conseguente diminuzione di molti vettori di parassiti

30 30 Azione patogena Patogenicità: è la capacità reale o potenziale di danneggiare una specie ospite. Virulenza: è la manifestazione fenotipica della patogenicità. La sua valutazione dipende dalla gravità dei sintomi dell ospite infettato. Molti parassiti possono essere avirulenti per un periodo.

31 31 Patogenicità I parassiti sono effettivamente o potenzialmente patogeni Equilibrio tra parassita e ospite, con eliminazione dei biotipi più virulenti e degli ospiti più sensibili (coevoluzione) Differenza tra parassiti e predatori: i parassiti non portano sempre alla morte del loro ospite Parassitoidi: si nutrono dei tessuti dell ospite durante gli stadi larvali e provocano la morte dell ospite quando completano lo sviluppo

32 32 Azione patogena Può essere esercitata attraverso azioni: Traumatiche (es. lesioni e perforazioni della pelle e delle mucose) Meccaniche (es. ostruzione di tratti di organi e vasi sanguigni, la cui entità può dipendere dalle dimensioni e dal numero dei parassiti) Necrotizzanti (es. lisi o necrosi dei tessuti in seguito a traumi o all azione di enzimi litici) Tossiche (es. sostanze prodotte dal parassita che possono interferire con i processi fisiologici dell ospite) Immunologiche o allergiche (es. risposte infiammatorie) Spoliatrici (es. sottrazione di elementi essenziali del metabolismo dell ospite quali nutrienti, zuccheri o fluidi corporei, aumentando lo stato di debolezza dell ospite)

33 33 Azione patogena La patogenicità è una caratteristica della specie e viene definita dall indicazione dell ospite un certo parassita può essere patogeno per l uomo, per un pesce, etc. La virulenza è relativa al ceppo di un dato parassita considerando un parassita patogeno per l uomo, il ceppo X può essere più virulento di un ceppo Y.

34 34 Azione patogena L infettività è una misura della facilità con cui un parassita può infettare un ospite. L infettività deve essere valutata alla luce di tanti fattori tra cui la tipologia di ceppo di un dato parassita, l età e la resistenza dell ospite, il tipo di ospite in quei parassiti che hanno ospiti appartenenti a più di una specie Rapporto inversamente proporzionale con il numero di parassiti necessari: Alta se bastano pochi individui perché si manifesti la patologia (es. virus batteriofagi) Bassa se sono necessari molti individui per provocare la patologia (es. virus di animali)

35 35 Azione patogena La stabilità di un parassita indica la sua capacità di sopravvivere al di fuori del suo ospite. Si riferisce ad una misura temporale e può dipendere da molti fattori, soprattutto da fattori ambientali.

36 36 Azione patogena A livello epidemiologico, considerando una popolazione di individui, possiamo quindi distinguere i seguenti rapporti: Infettività: numero di infetti sul numero di esposti Patogenicità: numero di malati sul numero degli infetti Virulenza: numero di morti sul numero di malati