01 MEDICINA - introduzione alla parassitologia

Parassitologia:
concetti di base ed introduzione ai
protozoi di rilevanza clinica
Giovanni Di Bonaventura, B.Sc., Ph.D.
CI “Microbiologia e Microbiologia Clinica”
CL Medicina e Chirurgia
Università “G. d’Annunzio”
AA 2015-2016
Parassitologia umana
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La parassitologia umana è la disciplina
microbiologica che studia i parassiti, organismi
che parassitano l’uomo.
– Protozoi (organismi monocellulari)
– Elminti (vermi)
– Artropodi
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In realtà, nella accezione generalizzata di
parassitologia, tra I parassiti vengono compresi
anche virus, batteri e metazoi (organismi
multicellulari) che infettano la rispettiva specie
“ospite”.
• Classe Rhizopoda (Amebe)
Parassitologia Umana
Protozoologia
Medica
Elmintologia
Medica
• Classe Zoomastigophorea
(Flagellati)
• Classe Sporozoa (Sporozoi)
• Classe Ciliophora (Ciliati)
• Classe Nematoda
• Classe Trematoda
• Classe Cestoda
• Classe Metacanthocephala
Artropodologia
Medica
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Classe Insecta
Classe Arachnida
Classe Crustacea
Classe Chilopoda
Simbiosi
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Simbiosi: rapporto tra due diversi organismi che
vivono insieme ed interagiscono; in questa
associazione l’uno vive alla superficie od
all’interno dell’altro.
Esistono tre tipologie di interazione simbiontica:
– Mutualismo
– Commensalismo
– Parassitismo
Simbiosi
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Mutualismo: associazione permanente tra due differenti
organismi che rende non possibile la vita isolata non è possibile:
ciascun partner si avvantaggia (metabolicamente) della
presenza dell’altro (termiti e flagellati; ruminanti e protozoi del
rumine).
Commensalismo: associazione tra due differenti organismi, in
cui un partner si avvantaggia della presenza dell’altro,
quest’ultimo non risultandone danneggiato od avvantaggiato
(E. coli e l’uomo).
Parassitismo: associazione tra due differenti organismi in cui un
partner (parassita) si avvantaggia (metabolicamente e
fisiologicamente) dalla presenza dell’altro (ospite), che ne
risulta così danneggiato (o parassitato).
Parassita / Ospite
Parassita: organismo animale che vive
sull’ospite (ecto-) o nell’ospite (endo-) al
fine di ottenerne nutrimento e riparo, così
danneggiandolo.
Ospite: nel parassitismo, fornisce nutrimento
e protezione al parassita, rappresentando
il partner danneggiato.
Tipologie di Parassita - definizioni
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endoparassita: vive all’interno dell’ospite
ectoparassita: vive alla superficie dell’ospite
mesoparassita: penetra all'interno di cavità naturali in
comunicazione con l'esterno (cavità boccale, cloaca,
canale auricolare esterno)
parassita obbligato: può vivere solo in presenza dell’ospite
parassita facoltativo: può vivere anche in assenza
dell’ospite
parassita permanente: il ciclo biologico si svolge
interamente nell’ospite
parassita temporaneo: il ciclo biologico si svolge
parzialmente nell’ospite
parassita opportunista: in genere apatogeno, è in grado di
causare malattie solo in condizioni specifiche (ad esempio
in soggetti immunosoppressi/compromessi).
Tipologie di Ospite - definizioni
Ospite definitivo (finale): alberga la fase di riproduzione
sessuata del parassita.
Ospite intermedio: alberga la fase riproduttiva asessuata del
parassita
Ospite accidentale (“a fondo cieco”): casualmente si trova
nel ciclo biologico del parassita; non trasmette l’infezione
Ospite paratenico (vettore meccanico): utilizzato dal
parassita per il solo (non si replica al suo interno)
trasferimento meccanico
Ospite di amplificazione: specie animale che, per un
cambiamento temporaneo della dinamica della
popolazione, favorisce una rapida disseminazione del
parassita
Ospite serbatoio (reservoir): ospite in cui il parassita vive e
replica spesso senza provocare malattia
Ciclo vitale - definizioni
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Ciclo biologico (o vitale): si articola nelle fasi di crescita,
sviluppo e riproduzione del parassita, e procede in uno o
più ospiti a seconda della specie del parassita.
Ciclo vitale diretto: quelli che coinvolgono un solo ospite.
Ciclo vitale indiretto: quelli che coinvolgono uno o più ospiti
intermedi.
Fase (stadio) infettiva: fase in cui il parassita può invadere il
corpo umano e vivere al suo interno.
Fase diagnostica: fase in cui il parassita può essere
diagnosticato (rilevato).
Percorso infettivo: via di ingresso attraverso cui il parassita
invade il corpo umano.
Modalità infettiva: modalità attraverso cui il parassita
invade il corpo umano.
Alternanza di generazione: nel ciclo biologico di alcuni
parassiti (Plasmodium vivax) si ha una regolare alternanza
di riproduzioni sessuate ed asessuate.
Trasmissione - classificazione
Trasmissione orizzontale: il parassita si trasmette da un
ospite infetto ad altri membri conviventi della
popolazione.
 Trasmissione verticale (infrequente): il parassita si
trasmette da un ospite ai suoi figli (alcuni protozoi
nelle zecche Babesia spp.; in rapporto con le abitudini
alimentari di quest'ultima).
 Trasmissione mista: sia orizzontale che verticale.
 Zoonosi: malattie animali trasmesse all’uomo.
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Vettore (carrier)
In senso lato, per vettore si
intende qualsiasi oggetto od
essere vivente che consenta il
trasporto o la trasmissione di
un agente patogeno.
In senso stretto, il vettore è un animale/individuo che alberga
il parassita in maniera asintomatica; importante sorgente di
infezione in epidemiologia.
Endemicità e fattori regolatori
ENDEMISMO: la diffusione di una specie si osserva, in modo
esclusivo, in un territorio circoscritto.
Principali fattori che regolano la endemicità di una parassitosi:
1. Presenza di un ospite “adatto” (sensibile)
2. Abitudini (comportamentali/di vita) dell’ospite
3. Modalità di uscita del parassita dall’ospite (disseminazione)
4. Condizioni ambientali (al di fuori dell’ospite) favorevoli al
parassita od al vettore
5. Condizioni socio-economiche
Introduzione ai
Protozoi di interesse umano
Protozoi
Struttura
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Regno: Protista
– Phylum: Protozoa
– Phylum: Metazoa (granchi, vermi, zecche e simili)
Organismi Eucarioti (animali più primitivi)
Esistono circa 60.000 specie viventi, ma solo alcune decine
sono patogene per l’uomo
Colonizzano tutti gli habitat umidi (acque, terreno)
Generalmente unicellulari
Dimensioni eterogenee: da 2 a 5.000 µm
Struttura piuttosto complessa: ectoplasma, endoplasma, nucleo
vescicolare o compatto
Possono essere mobile, mediante cilia, flagelli, pseudopodi
Protozoi
Fisiologia e Replicazione
Non esigenti dal punto di vista nutritivo: richiesta di sostanze
organiche preformate (chemioeterotrofi).
 Nutrizione olozoica (come negli animali superiori). Assimilazione per:
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pinocitosi (liquidi) o fagocitosi (particolato) (amebe, ameboflagellati)
citostoma o peristoma (flagellati, ciliati)
citopigio (esocitosi di cataboliti)
Materiale di riserva: glicogeno, lipidi, amido
 Generalmente anaerobi facoltativi
 Molti conducono vita libera, la cui distribuzione è influenzata da
[NaCl], pH, [O2], temperatura
 La forma di riproduzione più comune è di tipo asessuata:
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scissione binaria: una cellula si divide in due cellule figlie
scissione multipla (schizogonia): divisioni multiple del nucleo, quindi
segregazione dei nuclei nelle cellule figlie
– gemmazione: estroflessione della cellula madre e distacco
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–
Nel phylum Apicomplexa e Ciliophora sono rappresentate sia la
riproduzione asessuata che sessuata (sporogonia o gametogonia)
Protozoi
Ciclo biologico
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Importanza dello studio del ciclo biologico: controllo,
trattamento, epidemiologia, evoluzione, ricerca di base
Le fasi dei Protozoi che si nutrono e
moltiplicano attivamente vengono
generalmente chiamate trofozoiti
In condizioni ambientali sfavorevoli,
molti Protozoi si trasformano in
cisti, dotate di una spessa parete
cellulare a protezione ambientale
del microrganismo:
– le cisti ambientali sono dotate di
una parete più resistente rispetto a
quella osservata nelle cisti tessutali
– in assenza di cisti, il parassita si
trasmette direttamente o mediante vettore
artropode
Protozoi
Classificazione
Sulla base delle caratteristiche morfologiche,
riproduttive e della motilità, i Protozoi vengono
attualmente classificati in 7 phyla, 4 dei quali di
interesse medico:
 Phylum: Sarcomastigophora
– Subphylum: Mastigophora (flagellati)
 Trypanosoma, Leishmania, Giardia,
Trichomonas
– Subphylum: Sarcodina (amebe)
 Entamoeba, Acanthamoeba, Naegleria
 Phylum: Apicomplexa (Sporozoea - formanti
spore)
– Plasmodium, Toxoplasma, Cryptosporidium,
Isospora
La maggior parte delle specie
 Phylum: Ciliophora (ciliati)
patogene per l’uomo appartiene ai
– Balantidium
phyla Sarcomastigophora e
Apicomplexa
 Phylum: Microspora
Protozoi
Patogenesi delle malattie protozoarie
1.
Esposizione e vie di ingresso:
– Infezioni esogene, acquisite generalmente per ingestione
(Giardia, Entamoeba, Cryptosporidium) o penetrazione cutanea
(puntura di artropodi vettori) (Plasmodium, Trypanosoma)
– Critiche sono le dimensioni dell’inoculo e la durata
dell’esposizione
2.
Adesione e replicazione:
– Tropismo di specie e di tessuto
– Specifici recettori di superficie (adesine)
– Replicazione nell’ospite e sua colonizzazione:
 L. donovani cresce a 37°C (leishmaniosi viscerale)
 L. tropica cresce a 25-30°C (infezione cutanea)
3.
Danno cellulare e tessutale:
– Liberazione di prodotti tossici (enzimi, tossine)
– Meccanismi “ostruttivi” di danno tessutale (blocco meccanico
degli organi ad opera di elminti)
Le infezioni possono essere asintomatiche o mortali, a seconda
della specie, del ceppo e della resistenza dell’ospite
Protozoi
Nicchie ecologiche nel corpo umano
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Cute: Leishmania
Occhio: Acanthamoeba
Bocca: Amoebae e flagellati (generalmente apatogeni)
Stomaco: Giardia, Entamoeba (invasione epatica),
Cryptosporidium, Isospora, Balantidium
Vie genito-urinarie: Trichomonas
Sangue: Plasmodium, Trypanosoma
Milza: Leishmania
Fegato: Leishmania, Entamoeba
Muscolo: Trypanosoma
SNC: Trypanosoma, Naegleria, Toxoplasma, Plasmodium
Mastigophora
(flagellati)
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Phylum: Sarcomastigophora
Subphylum: Mastigophora
Protozoi più primitivi
Mobili per flagelli
– il flagello è composto da microtubuli (9
coppie periferiche + 2 centrali)
– motilità lenta, a spirale
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Patogenicità
– in gran parte patogeni per l’uomo:
 Giardia intestinalis (giardiasi)
 Trichomonas vaginalis (tricomoniasi)
 Trypanosoma spp. (tripanosomiasi)
 Leishmania spp. (leismaniosi)
emoflagellati
Sarcodina
(amebe)
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Phylum: Sarcomastigophora
Subphylum: Sarcodina
Protozoi a vita libera
Privi di parete cellulare (pleomorfi)
Mobili per pseudopodi
– movimento lento, ameboide (fluido)
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Patogenicità:
– Entamoeba histolytica (dissenteria amebica)
– Acanthamoeba spp. (cheratite, encefalite granulomatosa amebica)
Apicomplexa
(sporozoi)
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Phylum: Apicomplexa
Subphylum: Sporozoa
Parassiti intracellulari obbligati
– Presenza di un “complesso apicale” utile alla penetrazione attiva
nella cellula
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Riproduzione asessuata e sessuata (singamia o coniugazione)
Ciclo biologico complesso
– Ospite intermedio: uomo
– Ospite definitivo (finale):
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Anopheles spp, per Plasmodium
gatto, per Toxoplasma
Patogenicità
– Plasmodium spp. (malaria)
– Toxoplasma gondii (toxoplasmosi)
Ciliophora
(ciliati)
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Protozoi maggiormente evoluti
Primitiva cavità orale
(citostoma) ed ano (poro anale)
Vacuoli (contrattile, alimentare)
Possono essere multinucleati:
dimorfismo nucleare (micro-,
macronucleo)
Mobili per mezzo di cilia (più
numerose/sottili dei flagelli)
Riproduzione asessuale
(fissione binaria) e sessuale
(coniugazione)
Patogenicità: Balantidium coli,
l’unico parassita per l’uomo
Ciliophora
riproduzione sessuale: coniugazione