Ciclo de vida

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Lily Cheng ’06, [email protected]

Universidade de Stanford

Parasitas e Peste: Desafios Infecciosos à Saúde Pública

Prof. Dr. Scott Smith, [email protected]

Acima de Imagem : Scanning electron micrographshowing spore groups and

ejeitados filamentos polares do microsporidium Bohuslavia asterias.

Imagem dehttp://www.biol.lu.se/cellorgbiol/microsporidia/index.html

Introdução

Microsporidiaare eukaryotic, organismos unicelulares pertencentes ao phylum Microspora. Allmicrospoidia são parasitas intracelulares obrigatórios, formadores de esporos, que invadem os vertebrados e invertebrados. Uma característica da microsporidia é o tubo polar ou filamento polar encontrado nos esporos utilizados para infiltrar as células hospedeiras, que são amplamente distribuídos na natureza com mais de 1200 espécies caracterizadas, mas a microsporidia só recentemente foi documentada para humanos parasitas, sendo necessária mais pesquisa para entender esta doença infecciosa emergente. Algumas espécies, no entanto, também são conhecidas por parasitas que possuem sistemas imunitários saudáveis. Para além do domínio humano, os Microsporidia são parasitas importantes na pesca, medicamentos veterinários e no manejo de pragas.

Classificação e taxonomia

A classificação científica da Microsporidia tem evoluído ao longo do tempo com o crescimento da pesquisa científica na área, e as especificidades ainda são debatidas atualmente. Inicialmente pensado para ser um protozoário (reino Protista), estudos recentes utilizando técnicas de DNA indicam que o filo Microspora deve ser classificado sob o reino dos Fungos ou pelo menos como um reino irmão dos Fungos.Tradicionalmente, as espécies eram identificadas através da observação das características físicas do esporo, do ciclo de vida e da relação com a célula hospedeira. No entanto, estudos científicos recentes utilizando ferramentas genéticas (nomeadamente o RNAsequenciamento ribossómico) desafiaram esta abordagem e sugerem que os marcadores genéticos são um método morecorrecto para a classificação científica. Ainda é necessária mais investigação para compreender as origens do microspora e das espécies individuais. Apesar de tudo isto, existem actualmente mais de 1.200 espécies identificadas em 143 géneros. Atualmente, pelo menos 14 espécies em 8 gêneros são conhecidas por infectar humanos.

Nosematidea

Nosema

Nosematidea

Vittaforma

Família

Génera

Espécie

Nosematidea

Brachiola

B. algerae, B. vesicularum

Encephalitozoonidea

Encephalitozoon

E. cuniculi, E. hellem, E. intestinalis (syn. Septata intestinalis).

Enterocitózoonidea

Enterocitózoon

Enterocitózoon bieneusi,

Microsporidea

Microsporidium

M. ceylonensis, M. africanum

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Pleistophoridea

Pleistophora

Sp.

Pleistoforidea

Trachipleistophora

T. hominis, T. anthropophthera,

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Sinónimos para microsporidia incluem: microspora, microsporan, microsporidea.

História da Descoberta

ThePhylum Microspora foi descoberto no final do século XIX, mas o primeiro caso humano foi descrito apenas em 1959 numa criança japonesa. O aumento da microporidiose está associado com a chegada e disseminação do HIV; a microporidiose é principalmente encontrada em pacientes com AIDS ou são imuno-compromissados (como pacientes com transplante de órgãos). No entanto, pelo menos três espécies de Nosema e uma de Brachiola foram documentadas em pacientes imunocompetentes. Microsporidia são considerados como agentes casuais, acidentais ou oportunistas em humanos.

Morfologia Agente

Microsporidia são eucariotas primitivas com núcleos bem definidos e membrana plasmática, mas carentes de organelas típicas encontradas em eucariotas mais típicas, principalmente mitocôndrias,golgi empilhados e peroxisumes. Os esporos de Microsporidia são redondos e oblongos e os associados à infecção humana tendem a ter cerca de 1-4 µm de tamanho (característica animadora para o diagnóstico, já que algumas espécies são frequentemente confundidas com bactérias). Todas têm um tubo polar enrolado característico, túbulo ou filamento, polarplast estratificado, um vacúolo posterior (pensado para funcionar como golgi) e exospore aprotective feito de proteínas e quitina. A quitina é responsável pela elevada resistência ambiental dos esporos. Abaixo estão dois diagramas (3D e 2 D)ilustrando esporos típicos de microporidia.

>Tem sido retirados de: http://www.palaeos.com/Eukarya/Units/Microsporidia/Microsporidia.000.html

Duranteinfecção, as membranas celulares do esporoplasma (também chamado esporoplasma) são injectadas numa célula hospedeira através de pressão de osmose. Após a infecção, o microsporidium depende da célula hospedeira para energia e começa a multiplicar-se dentro do citoplasma da célula hospedeira. A diferença de espécies nas suas relações com a célula hospedeira; algumas espécies alteram o funcionamento da célula hospedeira para induzir mais absorção de nutrientes e crescimento celular para acomodar o agente. Microsporidia pode reproduzir-se sexualmente ou assexualmente. Na reprodução assexual, a divisão nuclear ocorre e forma um ou mais pares de núcleos, e a divisão celular pode isolar os núcleos ou emparelhá-los em arranjo adiplokaryon. A reprodução sexual não é bem compreendida, mas é importante envolver a fusão autogâmica e a reorganização do material genético.

O ciclo de vida da microporidia varia entre espécies, mas pode ser generalizado no diagrama seguinte.

>Tir de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.html

Primeiro,(1) o esporo infeccioso e ambientalmente resistente é ingerido ou contraído de outra forma. Este estímulo ambiental ativa a germinação no esporo, liberando o tubo polar através da eversão. (2) Os esporos então injetam o túbulo polar na célula hospedeira e (3) liberam os esporoplasmas nas células hospedeiras. Nesta fase, os esporoplastos geralmente recebem merontes, células com organelas pouco organizadas encerradas em uma membranaplasmática simples. (4) Os merontes de microporidia multiplicam-se então ou em contacto com o citoplasma hospedeiro (como com E. bieneusi) ou dentro de um vacuole parasitophorous (em E.interstinalis). (5) Em seguida, eles são submetidos a esporogênese para mais divisões e formam esporoblastos, preparando a célula para espessas camadas exospóricas características de esporos maduros. Os esporos podem ser dispersos livremente no citoplasma da célula hospedeira ou embalados em vesículas esporóforas (membranas orpansporoblastos). Esta característica pode ser taxonomicamente importante indistintamente entre as espécies. Finalmente, (6) quando os esporos enchem completamente a célula hospedeira, a membranaplasmática é afectada e liberta os esporos para o seu meio. Os esporos podem então infectar outras células circundantes, ser transportados para novos locais dentro do hospedeiro, ou ser excretados nas fezes ou na urina para infectar outros hospedeiros.

O período exacto de incubação dos esporos de micrósporos é desconhecido, mas os esporos são considerados extremamente resistentes e por isso assume-se que persistem no ambiente por longos períodos de tempo.

Microsporidiaspores são omnipresentes e são capazes de infectar qualquer célula animal, incluindo insectos, peixes, mamíferos e até outros parasitas! São mais comumente encontrados para infectar antropóides. Muitas das 14 espécies que infectam seres humanos também são encontradas em vários mamíferos selvagens e domesticados (por exemplo, coelhos, ratos, cachorros, gatinhos, etc.). Na verdade, o primeiro caso de E. cuniculi foi descrito em coelhos em 1923. Existem novetores para a microporidiose no sentido padrão (os insetos infectados podem infectar os humanos se forem ingeridos, mas isto não é necessário nem ubíquo).

Transmissão

A transmissão de microporidioses ainda não é clara, mas a forma mais comum é através da inalação, ingestão ou contração de esporos (amostra ocular ou sexualmente transmitida). Esporos de microporidia também podem ser traídos na água como espécies de Encephalitozoon, Enterocytozoon e Vittaforma foram documentados em fontes de água (Dowd et al. 1998).

Apresentação Clínica em Humanos

Chronicdiarrhea e desperdício são os sintomas mais comuns da microporidiose, mas espécies diferentes invadem diferentes locais, incluindo a córnea, a via binária e os músculos. Assim, os sintomas da microporidiose variam muito, dependendo do tipo de infecção.

o No tracto intestinal ou biliar, os sintomas comuns incluem diarreia crónica (muitas vezes solta, aquosa e sem sangue), perda de peso ou desperdício, dor abdominal, náuseas, e vómitos.

o A infecção disseminada é caracterizada por sintomas de colecistite (inflamação da vesícula biliar), insuficiência renal, infecção respiratória, dor de cabeça, congestão nasal, dor ocular e envolvimento sinusal.

o A infecção respiratória pode causar tosse, dispnéia (respiração em trabalho de parto) e chiado.

o Com infecção ocular, os sintomas variam de sensações de corpo estranho, dor ocular, sensibilidade à luz, vermelhidão, lacrimejamento excessivo ou visão enevoada.

o Aqueles com infecções do trato urinário normalmente não apresentam sintomas.

o As infecções musculares causam fraqueza muscular geral e dor.

o Finalmente, infecções no cérebro ou outros tecidos nervosos causam convulsões, dor de cabeça e outros sintomas dependendo da área precisa da infecção.

O gráfico seguinte descreve as apresentações clínicas de diferentes microporidiainfecções em humanos.

Espécie

Apresentação Clínica

B. algerae, B. vesicularum

Keratoconjuntivite (inflamação dos olhos), pele e infecção muscular profunda

E. cuniculi*, E. hellem *

Keratoconjuntivite, infecção do trato respiratório e geniturinário, e infecção disseminada

Enterocytozoon bieneusi*

Diarréia, colecistite acalculada (inflamação da vesícula biliar), e infecção respiratória (rara)

E. intestinalis (syn. Septata intestinalis)*

Infecção por IG, diarréia, disseminação para vias oculares, geniturinárias e respiratórias

M. ceylonensis, M. africanum

Infecção da córnea

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Infecção ocular

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Infecção muscular, infecção do tracto urinário

Pleistophora Sp.

Infecção muscular

T. hominis,

Infecção muscular, ceratite do estroma e infecção disseminada

T. antropophthera,

Infecção disseminada

Adaptado de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

*O diagrama abaixo ilustra pictoricamente os locais de infecção desta espécie.

Imagetaken rom http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

Testes de diagnóstico

Os métodos de diagnóstico tipicamente envolvem a identificação de esporos nas fezes, urina, outros fluidos corporais ou tecidos corporais. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) é o padrão ouro para identificar espécies específicas e diagnosticar a microporidiose, mas muitas vezes é muito cara e demorada. Alternativas incluem a microscopia leve usando várias colorações, incluindo colorações de gram (os microsporidiasporos são gram-positivos e coloração violenta escura e tornam-se facilmente visíveis no microscópio), colorações tricromadas modificadas (por exemplo, azul tricromado), colorações Warthin-Starrysilver, Giemsa, e agentes quimiofluorescentes como Calcoflur. E. bieneusi mede entre 0,8-1,5 µm enquanto B. algerae, Encephalitozoon spp, V.corneae e Nosema spp. medem 1,5-4 µm sob o microscópio. Os ensaios de imunofluorescência (IFA) e as técnicas moleculares são métodos emergentes para o diagnóstico.

Tratamento, Terapia e Maneio

Tratamento com albendazol é mais comum para todas as espécies e está associado a Fumagillin tópica para infecções oculares (ver tabela de tratamentos medicamentosos chave abaixo) No entanto, a maioria dos tratamentos medicamentosos não erradicará completamente os parasitas. Ainda estão a ser descobertos e testados novos medicamentos mais eficazes para a microporidiose. Por exemplo, NikkomycinZ (NIK-Z), um medicamento que inibe a síntese da quitina, demonstrou ser eficaz contra uma série de patógenos fúngicos. Provou ser bem sucedido em testes de laboratório em espécies de Encephalitozoon, mas ainda tem de ser testado in vivo.

É muitas vezes necessária uma nova gestão da doença. Em geral, os sintomas devem ser tratados, se possível. Os pacientes com diarreia crónica ou grave devem ter o cuidado de repor regularmente os electrólitos e os fluidos e manter os níveis nutricionais.

Drug Catagory

Drug

Tratamento para

Dose

Precauções

Anthelmintics

Albendazole

Gastro, infecções musculares, disseminadas e oculares.

400mg PO bid for 2-4 semanas

Gravidez ovóide

Antibióticos

Fumagillin – Tópico

>

Oral

Keratoconjuntivite e lesões oculares (Encephalitozoon spp. B. algarae, E. hellum, E. cuniculi, V. corneae)

E. bieneusi

3 mg/ml gotas 1 semana uso tópico + gestão

Desconhecido

Não aprovado pela FDA para microporidiose.

>Trombocitopenia

Antiprotozoais

Metronidazol

E. bieneusi e outros.

500mg PO bid durante 2 semanas.

Imunomodulador

Talidomida

Diarreia quando outras drogas falharam

Desconhecido

Tóxico, apenas como último recurso.

Defeitos de nascença graves; evitar gravidez.

Epidemiologia

Asmesmo, os microporídios estão extremamente disseminados. Eles infectam quase todos os organismos na terra, desde abelhas e bichos-da-seda até mamíferos e aves. A epidemiologia da microporidia é conhecida, pois as vias de transmissão e de infecção ainda são pouco claras. Embora tenham sido encontrados microporidiósporos ativos em fontes de água em países desenvolvidos e em desenvolvimento, a microporidiose continua sendo principalmente uma doença de pacientes com HIV e AIDS. A microporidioses tem sido relatada como infectando 39% dos pacientes com AIDS com diarréia e 30% dos pacientes com AIDS com Cryptosporidium. Apesar da nossa relativamente recentdescoberta deste patógeno, a infecção entre pacientes com AIDS é notável e o parasita será de importância crescente no futuro, à medida que o HIV continuar a se espalhar e mais pesquisas forem realizadas para entender o papel da microporidioses na saúde humana.

Geografia

Microsporidia tem uma distribuição mundial, afectando tanto os países em desenvolvimento como os desenvolvidos, mas o diagnóstico adequado continua a ser difícil, especialmente nos países em desenvolvimento. Abaixo está um mapa ilustrando os poucos países onde a microporidiose tem sido formalmente documentada.

Mapa feito por Lily Cheng, 21 de maio de 2006

Estratégias de Saúde Pública e Prevenção

Anos incipientes, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) listou os microsporidia na Lista de Candidatos a Contaminado da EPA (CCL), considerando-a como um emergente hidropatógeno nascente que necessita de atenção monitorizada. A filtragem do abastecimento de água continua sendo a melhor estratégia de prevenção disponível. As técnicas de medição e filtragem de esporos de microporidia permanecem rudimentares e subdesenvolvidas, embora a comunidade científica esteja activamente a tentar corrigir esta lacuna de conhecimento.

Não há actualmente vacinas disponíveis ou em exploração para a microporidiainfecção.

Apesar de a infecção por microsporidia em humanos ocorrer principalmente em pacientes com sistemas imunitários comprometidos, a maior propagação da SIDA em todo o mundo aumenta a nossa necessidade de suportar e gerir a microporidia num futuro próximo. À medida que mais pesquisas são feitas sobre esta classe de organismos, descobrimos que sua prevalência aumenta em pacientes humanos. Esta é, de facto, uma doença infecciosa emergente.

Links Úteis na Internet

Website CDC sobre Microsporidiose

E-website de medicina sobre Microsporidia

Microsporidia by The Microbial Biorealm

>Website sobre Microsporidiosis para doentes com SIDA

Bigliarídeo, Elisa; Bernuzzi, Anna Maria; Corona, Silvia; Gatti, Simonetta; Scaglia, Massimo; Sacchi, Luciano. 2000: “In Vitro Efficacy of Nikkomycin Z against the Human Isolate of theMicrosporidian Species Encephalitozoon hellem”. “Antimicrob Agents Chemother, 44(11):3012-3016., American Society for Microbiology.

Cama R.I., U.D. Parashar, D.N. Taylor, T. Hickey, D.Figueroa, Y.R. Ortega, S. Romero, J. Perez, C.R. Sterling, J.R. Gentsch, R.H.Gilman e R.I. Glass. Enteropatógenos e outros fatores associados à severidade da doença em crianças com diarréia aguada aguda em Lima, Peru. J. Infect.Dis., 179:1139-1144, 1999.

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Londres: Academic Press, 1986.

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