Ecologia delle infezioni trasmesse da zecche

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1 Ecologia delle infezioni trasmesse da zecche Gioia Capelli Fabrizio Montarsi Laboratorio di Parassitologia ed Ecopatologia - IZSVe Una montagna di problemi o di opportunità!! Bosco Chiesanuova 24 aprile 2010

2 Chi sono gli artropodi vettori parassiti obbligati temporanei 1 o più fasi del loro ciclo vitale nell ambiente esterno prevedono una forma di diapausa nell ambiente per superare l inverno

3 Cosa fanno gli artropodi vettori proteggono l agente patogeno moltiplicano l agente patogeno a volte lo modificano rendendolo infettante per il vertebrato (protozoi) raramente muoiono per gli effetti del patogeno che trasmettono

4 Le interazioni patogeni-vettori pausa fra un pasto di sangue e l altro lunga virus/batteri: raggiungono la dose minima infettante protozoi/nematodi: si trasformano nella forma infettante siccome l intervallo fra i pasti può essere lungo oltre un anno, il patogeno deve sopravvivere all interno della zecca molto a lungo, in genere tutta la vita del vettore

5 VBDs: il vettore come reservoir In alcuni casi il vettore può agire come serbatoio di una malattia: viene assicurata la trasmissione transtadiale e soprattuto transovarica (con un tasso anche rilevante) Alcuni esempi: babesie-zecche TBE-zecche

6 TBDs: patogeni trasmessi da zecche Ixodes ricinus TBE Lyme Anaplasma phagocytophilum Rickettsiosi Babesie Rhipicephalus sanguineus: Rickettsie (R.conori) Babesia canis

7 TBE Descritta già dal 1931, ma la sua pericolosità per l uomo è stata sottostimata a lungo C. Kunz, co-inventor of the first Western-European TBE vaccine, Vienna la TBE è attualmente endemica in aree di 27 paesi Europei ed ogni anno vengono segnalate nuove aree a rischio almeno casi di TBE vengono ospedalizzati ogni anno

8 Esistono focolai naturali di TBE una regione dalle caratteristiche geografiche ed ecologiche distinte dove, attraverso l evoluzione, certe relazioni fra specie si sono sviluppate.. densità di popolazione delle zecche e dei loro ospiti presenza di nuovi ospiti suscettibili % di ospiti immuni caratteristiche del biotopo temperatura cambiamenti sociali I focolai naturali di TBE sono caratterizzati da un più rapido declino delle temperature durante l autunno (Randolph et al. 2000)

9 Perché TBEv e BL hanno patterns epidemiologici così diversi? la domanda TBE e borreliosi di Lyme (BL) condividono lo stesso vettore ed in parte gli stessi animali reservoir Ixodes ricinus è diffusa in tutta Europa (dall Irlanda agli Urali, dalla Svezia fino in Grecia e nord Spagna) e questo corrisponde alla diffusione di Lyme TBEv invece è presente in focolai definiti all interno della distribuzione di Ixodes ricinus Inoltre il tasso di zecche infette e l R 0 (tasso riproduttivo di base) è marcatamente più basso per TBEv rispetto a BL Le condizioni per il mantenimento di TBEv sono molto più strettamente definite rispetto a BL Sarah Randolph, UK

10 Ospiti di Ixodes ricinus Più di 100 specie di mammiferi, rettili, uccelli

11 Trasmissione del virus dal vertebrato alla zecca condizioni necessarie una popolazione di ospiti con una viremia sufficientemente elevata e lunga un numero sufficiente di giovani animali suscettibili all infezione diverse specie di ospiti grossi vertebrati che supportino la sopravvivenza delle zecche

12 Trasmissione del virus dal vertebrato alla zecca ospiti con viremia di una certa durata e con titoli virale elevati un numero sufficiente di nuovi ospiti suscettibili ospiti di grosse dimensioni per il mantenimento di un elevato numero di zecche

13 Ruolo degli animali nell epidemiologia della TBE viremia 2-8 giorni con alti titoli, ospiti più probabili trasmettitori alle zecche viremia breve, ma in grado di nutrire molte zecche immature e soprattutto femmine nessun ruolo come reservoir ma in grado di mantenere le popolazioni immature

14 Trasmissione del virus dal vertebrato alla zecca trasmissione possibile solo durante la fase viremica e a certe quantità virali per la maggior parte degli ospiti animali il virus TBE è apatogeno gli ospiti infetti sviluppano anticorpi e restano immuni per la vita in queste condizioni la circolazione del virus in natura declinerebbe rapidamente

15 Trasmissione del virus dal vertebrato alla zecca altri meccanismi Zecche infette per tutta la vita Trasmissione transtadiale (efficiente) Trasmissione transovarica (poco efficiente) Meccanismo del co-feeding

16 Trasmissione del virus nel vettore co-feeding infetta non infetta infetta

17 Trasmissione del virus nel vettore co-feeding Se la temperatura cade rapidamente in autunno, nella primavera successiva le larve e le ninfe emergono contemporaneamente e avranno maggiori opportunità di nutrirsi sullo stesso ospite aumento della trasmissione virale alle larve ninfa infetta larva non infetta Randolph et al Parasitology (2000), 121:1:15-23

18 Trasmissione del virus nel vettore co-feeding larve e ninfe Coincidental feeding of larvae and nymphs on Apodemus flavicollis observed in Trentino (Italy) M. Neteler, A. Rizzoli, and R. Rosà, 1st OIE International Conference Use of Geographic Information Tick Borne Systems Encephalitis: (GIS) attualità in Veterinary ed esperienze Activities di sorveglianza Silvi Marina - SIDILV (TE),, Parma Italy, ottobre Oct

19 interazione patogeno-vettore La metamorfosi delle zecche infette da TBEV avviene più rapidamente rispetto alle zecche non infette In particolare le ninfe infette, in condizioni di fotoperiodo lungo (18 ore di luce), cominciano ad emergere come adulti dopo 24 gg (50% /- 2.0) mentre quelle non infette dopo 43 gg (50% /- 0.7 ) una possibile conseguenza potrebbe essere che le zecche infette essendo le prime a nutrirsi sugli ospiti disponibili, aumentano la probabilità di trasmissione del virus all ospite e alle zecche non infette che arrivano più tardi nell ambiente Korotkov et al., Med Parazitol (Mosk). 2006; (4):52-5

20 interazione patogeno-roditori trasmissione verticale La trasmissione verticale di TBEv è stata dimostrata in Myodes rutilus Pallas sia in topini infettati naturalmente sia dopo infezione sperimentale dei genitori Nei roditori infettati naturalmente TBEv è stato ritrovato nel 90% dei campioni della progenie La trasmissione potrebbe avvenire prima, durante o dopo la nascita Analisi del gene per la proteina E nei nuovi nati ha rilevato inoltre una mutazione (con sostituzione a.a. K280Q) rispetto al virus inoculato nei genitori Bakhvalova et al., Virus Res. 2009;140 (1-2):172-8

21 interazione reservoir-zecca

22 Come si sposta la TBE con il vettore Breve distanza: trasportato da animali quali volpi ed altri carnivori con home range consistenti o grossi ruminanti Lunga distanza: uccelli migratori? Svezia 2001: testati uccelli migratori 3.4% infestati da zecche 4 uccelli trasportavano zecche TBEv positive Waldenström et al., Emerg Infect Dis. 2007;13(8):1215-8

23 Come si sposta la TBE a causa dell uomo Sequenze della glicoproteina-e da 165 isolati di Syb-TBE dal 1966 al 2008 negli Urali, nordovest Russia e regioni baltiche Identità delle sequenze dei nucleotidi e degli amminoacidi 94% e 97.4% L età delle popolazioni virali è stata stimata intorno ai 400 anni L analisi filogenetica suggerisce che gli isolati della parte europea originano dalla Siberia occidentale, con due incursioni ben distinte Corrispondono alla costruzione della prima strada verso la Siberia e alla linea ferrata Trans-Siberiana che hanno funzionato in tempi diversi Sergey et al., J Gen Virol. 2009

24 aumento incidenza casi umani, Italia compresa questo aumento improvviso ma asincrono nelle varie regioni d Europa suggerisce che siano più importanti fattori abiotici sitospecifici nel determinare le caratteristiche dei focolai di TBE, piuttosto che variazioni climatiche regionali. Unica controtendenza l Austria

25 Cambi climatici? numerose testimonianze di rilievi di Ixodes ricinus sopra i 1000 metri è stato calcolato che un aumento di 0.6 C corrisponde ad uno shift in altezza di 100 metri Tick-borne encephalitis virus expansion to higher altitudes correlated with climate warming International Journal of Medical Microbiology, 298, Suppl 1, 2008, 68-72

26 Sottotipi di TBEv in Italia L analisi filogenetica di 2 nuovi isolati e di 28 isolati precedenti ha confermato la presenza dell unico sottotipo Europeo in nord est Italia Negli isolati trentini vi è un inattesa variabilità genetica (2.4%) nello stesso focolaio Forse continue e recenti reintroduzioni di ceppi virali? Carpi et al., J Gen Virol Aug 12. [Epub ahead of print] Prevalence and genetic variability of tick-borne encephalitis virus in host-seeking Ixodes ricinus in northern Italy.

27 Il campionamento Dati T umidità rel lunghezza giorno altitudine esposizione tipo di vegetazione presenza di animali domestici e selvatici

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29 zecche sottoposte ad analisi risultati Ixodes ricinus 2851 larve (242 pool) 2382 ninfe (377 pool) 194 adulti

30 analisi effettuate risultati Real Time PCR 811 Borrelia burgdorferi sensu lato Anaplasma phagocytophilum 811 Encefalite da zecche TBE

31 jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec nymphs abundance (ticks/100m 2 ) nymphs abundance (ticks/100m 2 ) jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec nymphs abundance (ticks/100m 2 ) jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec nymphs abundance (ticks/100m 2 ) jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec nymphs abundance (ticks/100m 2 ) jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec nymphs abundance (ticks/100m 2 ) Le zecche Moggio Alto (UD) Zecche raccolte nei 5 siti permanenti e in 50 siti temporanei (83%) Chiarchia (PN) Zeche ritrovate dal sito più basso (120 masl) al più alto (1308 masl) con una densità crescente da sud a nord nymphs/100sm in permanet sites Revine Lago (TV) Gauli (VR) Sudiro (VI) jan feb mar apr may jun jul aug 40 sep oct nov dec

32 Flavivirus TBE risultati anno Pool POS/testati Tasso infezione minimo generale /321 (0,9%) 0.17% /260 (1,9%) 0.23% /230 (2,6%) 0.4%

33 Flavivirus TBE stadio Pool POS/testati TIA larve 0% 0 ninfe 2,7% 0.42% (0-0.54) adulti 2,1% (0-6.7%)

34 TBE siti positivi risultati sito (provincia) anno mese stadio Pool POS/testati (tasso minimo) Frassaneit (PN) 2006 sett ninfe 1/1 Fregona (TV) 2006 lug ninfe 2/3 Moggio (UD) 2007 apr ninfe/adulti 1/24 (2,2%) 4/4 Moggio (UD) 2008 feb ninfe 1/2 Moggio (UD) 2008 mar ninfe 3/6 (1.13%) Moggio (UD) 2008 giu ninfe 1/14 Tramonti (PN) 2008 ott ninfe 1/64 (0.4%)

35 animali da reddito Tick Borne Encephalitis: attualità ed esperienze di sorveglianza - SIDILV, Parma 1 ottobre 2009

36 Borrelia burgdorferi sensu lato elb Spirochete del complex Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.) sono gli agentidella borreliosi di Lyme (LB) LB rappresenta la più comune infezione trasmessa da vettori di tutto l emisfero nord 36

37 Borrelia burgdorferi sensu lato complex LB in Europa B. burgdorferi sensu stricto (s.s.) B. afzelii B. garinii B. valaisiana B. lusitaniae B. bissetti B. spielmanii B. bavariensis ceppi correlati a B. carolinensis 37

38 LB in Europa Fino ad ora, 4 genospecie di spirochete sono riconosciute agenti di LB in Europa: B. burgdorferi s.s., B. afzelii, B. garinii and B. spielmanii Altre 3 specie, B. valaisiana, B. lusitaniae and B. bissettii, sono state ritrovate, in campioni umani con sintomi di LB Nei pazienti con LB sono stae ritrovate specifiche associazioni tra genospecie di Borrelia e manifestazioni cliniche diverse B. garinii è principalmente associata a sintomi neurologici B. afzelii a manifestazioni cutanee B. burgdorferi s.s. ad artrite 38

39 LB in Italy In Italia, LB è stata diagnosticata nell uomo per la prima volta nel 1983 in Liguria e riportata in seguito in quasi tutte le regioni italiane Il nord-est è riconosciuto come area endemica per LB e ospita più del 90% dei casi umani di tutto il paese 39

40 Borrelia genospecies nel nord est - B.burgdorferi s.s. 17,9 B.lusitaniae 0,5 B.afzelii 52,4 B.valaisiana 20,3 B.garinii 21,2 40

41 Results 41

42 Borrelia genospecies - risultati Prevalenza in generale > nelle zecche adulte (17.6%) rispetto alle ninfe (9.5%) La specie più diffusa B.afzelii Esistono differenze di prevalenza fra gli anni e delle differenze di dominanza di una genospecie fra le varie province Verona pool pos (n=32) pool pos % ERI (%) (n=158) pos (n=12) P (%) B. burgdorferi s.l B. afzelii B. burgdorferi s.s B. garinii f B. valaisiana

43 Co-infezioni e specie simpatriche Le 4 genospecie principali sono simpatriche nei siti permanenti delle 3 province più a nord Solo 13 siti temporanei avevano la presenza di una solo genospecie (66 zecche) Alcuni adulti co-infetti 43

44 Results Phylogenetic tree - B. garinii ha mostrato infatti un B. garinii e B. valaisiana dovrebbero mostrare spatial un mixing, pronunciato con i vari spatial isolati Una mixing sparsi specifica scarsa dovuto su tutta struttura eterogeneità al tasso l area geografica di area. fra dispersione Al non è gli isolati causato contrario stat individuata di B. dagli gli afzelii uccelli isolati per B. di B. migratori di afzelii, B. valaisiana mentre gli isolati di B. burgdorferi valaisiana, s.s. (piccolo più sono altamente omogenei, e cluster alta per in fig B. 2) garinii erano confinati e B. nella B. provicnia questo burgdorferi afzelii dobrebbe di suggerisce Udine s.s. mostrare che queste una due struttura specie, geografica anche se simpatriche, più specifica, non dovuta condividono al basso tasso la stessa di dispersione dei piccoli popoalzionedi roditori uccelli come ospiti.

45 Conclusioni L ecologia delle infezioni trasmesse da zecche è complessa ed ha delle ripercussioni: sul tasso di infezione delle zecche in una zona sulle variazioni del tasso di infezione nel tempo e nello spazio sull eterogeneità o meno dei ceppi isolati 45

46 Conclusioni La presenza di numerose genospecie di Borrelia nel nostro territorio, per di più simpatriche nella maggior parte dei casi, ha probabilmente un impatto sulla variabilità delle manifestazioni cliniche di LB E questo complica la diagnosi, la prognosi e l efficacia di un possibile vaccino 46

47 Il consiglio finale..se venite punti da una zecca non buttatela via! conservatela viva o refrigerata e se necessario (cioè se insorgono sintomi riferibili a una qualsiasi infezione trasmessa da zecche) possiamo cercare il/i patogeni al suo interno e dare un contributo alla diagnosi e alla prognosi 47

48 Si ringrazia in particolare: Elena Porcellato Silvia Ravagnan Anna Granato Giovanni Cattoli Paola De Benedictis Alessandra Drago Alice Fusaro Tutti i colleghi delle ULSS che hanno contribuito ai campionamenti entomologici Tick Borne Encephalitis: attualità ed esperienze di sorveglianza - SIDILV, Parma 1 ottobre 2009