Artrópodes Vetores de Doenças e Parasitas Sirlei Daffre Depto Parasitologia -ICB-USP

Artrópodes Vetores de Doençase Parasitas

Sirlei Daffre

Depto Parasitologia -ICB-USP

NATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262

1.5 million

Mortalidade

NATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262

Burden

MorbidadeNATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262

Controle de vetores tem se mostrado eficiente para o controle de doenças

Exemplos: (Programa de controle por Inseticida)

erradicação da Malária nos países de clima temperado do Hemisfério Norteredução da Oncocercose em 11 países do oeste da África

Causas para o sucesso relativo do controle de doenças através dos Vetores:

1. Pouco incentivo à área de pesquisa em vetores (no passado)2. Efeitos dos agentes químicos causados ao meio ambiente (spray de DTT)3. Resistência aos agentes químicos4. Complexidade biológica das populações de vetores5. Problemas no uso dos “véus de cama” impregnados de piretróides

sintéticos: estratégia limitada, uso impróprio, resistência ao inseticida

Além dos problemas relativos à falta de vacinas efetivas e resistência dos parasitas aos medicamentos

Classe Insecta (os mais numerosos animais da

Terra)

• todos os artrópodes que apresentam o corpo dividido em cabeça, tórax e abdomen

• três pares de patas

• podem ou não apresentar asas

• muitos deles interagem com o homem

Muitos deles se alimentam de sangue:Ordem Hemiptera (barbeiros, percevejos)Ordem Diptera (moscas e mosquitos)Ordem Siphonaptera (pulgas)

- Fêmeas e machos se alimentam de sangue: pulgas,mosca do sono, mosca de estábulo

- Somente fêmeas se alimentam de sangue: mosquitos, flebotomímeos e borrachudos.

Ciclo de vida

Ametábolas

Formas jovens são semelhantes aos adultos.

Thysanura - traças

Ciclo de vida

Hemimetábola

Insetos que passam por metamorfose gradual (fases de ovo, ninfa e adulto, sendo que as ninfas diferem dos adultos pelo ambiente e alimentação)

Odonata - libélulas

Ciclo de vidaHolometábola

Insetos que apresen-tam metamorfose completa (fases de ovo, larva, pupa e adulto.

Diptera - moscas e mosquitos;Siphonaptera - pulgas

Insetos de importância médica•Diptera• ocupam diferentes

habitats; • holometábolos(larvas

aquáticas ou terrestres; inseto adulto alado)

• são vetores de vírus, protozoários e helmintos

Ordem Diptera

Interesse Médico-

Veterinário

Famílias

1. Culicidae2. Psychodidae3. Simuliidae4. Ceratopogonidae5. Tabanidae6. Muscidae7. Calliphoridae8. Sarcophagidae9. Oestridae10. Hippoboscidae

1

2

34

5

6

7

8 9

10

• Psychodidae: flebotomíneos • Simuliidae: borrachudos. Aproximadamente 1.000 espécies

no mundo • Culicidae: pernilongos. Aproximadamente 3.000 espécies no

mundo• Muscidae: moscas. Compreende as mutucas, as moscas

domésticas e a mosca tsé-tsé (mosca do sono)• Ceratopogonidae: mosquito pólvora• Tabanidae: moscas do gado e dos cavalos

Diptera

• hematofagia: fêmeas• estímulos: gás carbônico, odor do corpo,

calor, movimentos do ar• inoculação de potenciais patógenos

Diptera

Psychodidae: os flebotomíneos

Lutzomya: vetores de leishmanioses nas Américas

Phlebotomus: vetores de leishmanioses no Velho Mundo

Simuliidae : os borrachudos

• transmissão de oncocercose nas Américas e na África

• larvas aquáticas: água bem oxigenada

Culicidae: os pernilongos

• duas subfamílias de grande importância médica: Anophelinae e Culicinae

Fases de desenvolvimento da Família Culicidae

Anofelinos

desenvolvimento em diferen- tes tipos de coleções de água - salobra, doce

adulto: hábitos noturnos ou crepusculares

ciclo esporogônico completo de PlasmodiumVetores mais importantes da malária no Brasil: A. darlingi, A. aquasalis e A. cruzi

Culicíneos

• maior subfamília de mosquitos• Culex e Aedes• transmissão de importantes

endemias:• filariose linfática, febre amarela

urbana e silvestre, dengue e outras arboviroses

Culicíneos

• Aedes aegypti: urbano e doméstico

• altamente antropófilo• hábitos diurnos• principal transmissor da febre

amarela urbana e do dengue• desenvolvimento: água limpa

parada

Aedes albopictus

Pink

Red

Mosaic

RockfellerWhite

Scient. Amer., 218:112-120, 1978

Papo distendido por alimentação com água+açucar Intestino médio

distendido por alimentação subseqüente com sangue

Culicíneos• Culex

quinquefasciatus: mosquito doméstico

• altamente antropófilo• hábitos noturnos • transmissor da

filariose linfática• desenvolvimento:

água limpa ou poluída

Culex sp

Mosquitos e AIDS• o HIV é digerido pelo aparelho digestivo dos mosquitos• portanto, ele não se multiplica e não infecta as glândulas salivares• a possibilidade de se infectar

através de peças bucais contaminadas é 1:10 milhões

Mosquitos - controle

• inseticidas• predadores• telas em janelas e caixas de água• controle de objetos que possam formar

coleções de água• repelentes químicos e roupas compridas • mosquitos transgênicos

Vitellogenin promoter:

Carboxypeptidase promoter:

Transgenic malaria-resistant mosquitoes have a fitness advantagewhen feeding on Plasmodium-infected bloodProc Natl Acad Sci U S A, 2007, vol 104: 5580-5583Marrelli, M. T., Li, C., Rasgon, J. L., Jacobs-Lorena, M.

Fitness of anopheline mosquitoes expressing transgenes that inhibit Plasmodium developmentGenetics 2004, vol 166: 1337-1341Moreira, L. A., Wang, J., Collins, F. H., Jacobs-Lorena, M.

Parâmetros analisados: sobrevivência, fecundidade, fertilidade medida em mosquitos mantidos em “gaiolas”. Diferenças no fitness de mosquitos transformados com SM1 e fosfolipase. SM1 = não transg.; Foslip < não transg.

Transgenic anopheline mosquitoes impaired in transmission of a malaria parasiteNature 2002, vol 417: 452-455Ito, J., Ghosh, A., Moreira, L. A., Wimmer, E. A.,Jacobs-Lorena, M.

Linhagem estável de transgênico com SM1 (obtido por uma biblioteca de phago-display)

Muscidae : as moscas

• motucas ou mutucas: algumas espécies são hospedeiras intermediá- rias da filária Loa Loa

• mosca doméstica: vetor mecânico de bactérias e vírus

• moscas do berne e varejeiras

miíases– afecções produzidas pela presença

de larvas de moscas em tecidos de animais vertebrados;

– larvas biontófagas, capazes de invadir tecidos sadios (Dermatobia hominis = berne; Cochliomya hominivorax = mosca varejeira ou bicheiras). Pode ser a porta de entrada de tétano; – larvas necrobiontófagas, invasoras de lesões preexistentes (importantes em medicina forense)

Hemiptera :espécies hematófagas

1.Reduviidae - Triatominae (barbeiros)

2.Cimicidae - percevejos de cama

– hemimetábolos– todos os estágios e ambos os

sexos são hematófagos

Outros insetos de importância médica

Ordem Hemiptera

1

2

Interesse Médico-Veterinário

Famílias:

1. Reduviidae2. Cimicidae

Triatoma infestans Panstrongylus megistus Rhodnius prolixus

Triatoma dimidiata

Triatoma pallidipennis Triatoma sordida Triatoma brasiliensis

Triatomíneos mais importantes na transmissão da doença de Chagas

hemíptero fitófago

hemíptero hematófago(Barbeiro)

hemíptero predador

Triatomas

Triatomas (barbeiros)

• Triatoma infestans: principal vetor na América do Sul

• Clima temperado e seco

• Habitat doméstico ou peridomiciliar

• Cada repasto sangüíneo desencadeia a produção de ovos pela fêmea (fecundada ou não)

Triatomas (barbeiros)

Panstrongylus e Rhodnius: Habitat doméstico e silvestre

Dentro da Ordem Hemiptera, além dos triatomíneos, temos os percevejos:

•Fitófagos e hematófagos

•Hematógagos: 2 espécies vivem habitualmente no domicílio humano:Cimex lectularius (regiões temperadas e áreas de imigração européia)

5 mm

3 mm

Cimex hemipterus (regiões tropicais)

Conhecidos como percevejos de cama

Hábitos noturnos

Além do homem, picam outros mamíferos (rato,morcego, etc...)

Patogenia: Urticárias, crises asmáticase transmissor de doenças (?)

Outros insetos de importância médica, além dos dípteros e hemípteros:

Piolhos (Ordem Anaplura)Pulgas (Ordem Siphonapera)

Pulgas

Domicílio:• Pulga do homem (Pulex irritans)• Pulga de cães e gatos (Ctenocephalides canis e C. felis)• Pulga de ratos e camundongos (Xenopsylla, Nosopsyllus e Leptopsylla)

Peste (Bactéria Gram-negativa Yersinia pestis)Tifo murino (Rickettsia typhi)Helmintíases

Zona rural/Peridomicílio• Pulga do porco (Tunga penetrans) – “Pulga da areia” – “Bicho do pé”

TungíaseInfecções associadas : tétano, gangrena gasosa e outras

Piolhos

Pediculus capitis – cabeça das pessoasPediculus humanus – partes cobertas do corpoPediculus pubis – região pubiana e perineal

Dermatites : PediculoseDoenças transmitidas: Tifo, Febre das trincheiras (rickéttsias)

Febre das Trincheiras (Borrelia recurrentis)

Carrapatos e Ácaros

Subordem ixodida *(carrapatos)

(hematófagos obrigatórios)

Subordem opilioacaridaSubordem holothyrida

Subordem gamasida *

Ordem parasitiformes

Subordem prostigmata *Subordem astigmata *Subordem oribatida *

Ordem acariformes

Subclasse acari

Classe arachnida

Subfilo chelicerata

Filo arthropoda

- Os ácaros são encontrados em todos os lugares, podendo ser de vida livre ou parasitas.

- Os de vida livre podem se alimentar de detritos, tais como matéria orgânica em decomposição) ou são predadores. Os parasitas se alimentam tanto de animais como plantas, sendo muitos deles transmissores de agentes causadores de doenças.

- Cerca de 35000 espécies de ácaros já foram descritas.

Vista ventral de um ácaro

Ciclo de Vida dos ácaros

Ovo----> Larva---> Ninfa---> Adulto

•Morfologicamente os estágios de larva, ninfa eadulto se assemelham, exceto pela larva ter 3 pares de patase as ninfas e adultos, 4 pares.

•Sexos separados e dimórficos

•Variação dos estágios dependendo do grupo de ácaro

F am ília A rg as id ae"so ft" ca rrap a tos

F am ília Ixod id ae"h ard " ca rrap atos

S u b ord em Ixod id a

Argasídeos

- 5 gêneros e 170 espécies- não apresentam placa esclerotizada no lado dorsal; aspecto couráceo- alimentam-se rapidamente e portanto não ficam muito tempo no seu hospedeiro.Normalmente a fêmea apresenta vários ciclosde ovoposição com alimentações intercaladas - estão frequentemente associados compássaros e roedores- transmitem poucos agentes infecciosos,entre eles o vírus ASF (Febre suína africana)

Ixodídeos

- economicamente mais importante- apresentam um grande número de gêneros (13) e espécies (650)- apresentam placa esclerotizada no lado dorsal- se alimentam vagarosamente (dias) e tomam uma alimentação sanguinea por estágio de vida- formam um grupo com uma forte similaridade tanto estrutural como nos ciclosde vida. Todos apresentam estágios de ovo, larva, ninfa e adulto. A variação nos ciclos devida está relacionada com o número de hospedeiros (1 a 3).

Comparação entre carrapatos e outros artrópodes hematófagos

Característicasbiológicas

Carrapatos Outrosartrópodes

hematófagosDuração ciclo devida

longo,normalmenteanos

Relativamentecurto (semanasou mêses)

Volume desangue sugado

Grande (4-5ml/carrapato)

Pequeno (< 1ml)

Produção deovos

Grande (23000ovos/carrapato)

Pequeno(centenas)

Digestão daalimentaçãosanguínea

Principalmenteintracelular

Extracelular

Competênciavetorial

Transmitemprotozoários,fungos,bactérias,rickétsias, viruse nematóides

Nenhum outrogrupo deartrópodestransmite talvariedade depatógenos

Via de transmissão de patógenos pelos carrapatos

Vertebrado

Glândula salivar

Tubo digestivo

ovos

Hemocele

Carrapato

Glândulas coxais

Espécie de carrapato Patógeno Doença Distribuição VítimaRickétsia

Vários,especialmenteDermacentor spp

Rickettsia rickettsii Febre da MontonhaRochosa

América do Norte eSul homem

Bactéria

Argas spp. Borrelia anserina Espiroquetose aviáriaÁfrica, Austrália,Oriente Médio,América do Sul

pássaro

Ixodes scapularisIxodes pacificus Borrelia burgdorferi Doença de Lyme Estados Unidos homem

Ornithodoros spp. Borrelia recurrentis Febre recorrenteÁfrica, Ásia,Europa, Américado Norte e Sul

homem

Várias espécies Francisella tularensis tularemia mundial homem Protozoário

Boophilus spp Babesia spp Babesiose

América Central eSul, Europa, África,Ásia, Austrália,Sudoeste EstadosUnidos

gado

Rhipicephalusappendiculatus e outrasspps

Theileria parva Febre da Costa leste África gado

Principais patógenos transmitidos por carrapatos

Principais patógenos transmitidos por carrapatos

Espécies de carrapatos Vírus Doença Distribuição VítimaDermacentor andersoni e outrasspps vírus CTF Febre do carrapato do

coloradoEstados Unidos,Canadá homem

Hyalomma marginatum vírus CCHF Febre hemorrágica doCrimean-Congo

África, Ásia,Europa homem

Ixodes persulcatus e outrasspps vírus RSSE Encefalite da

primavera-verão russa Rússia homem

Ixodes ricinus vírus LI louping ill Europa ovellha

Ixodes ricinus e outras spps vírus TBE Encefalite decarrapato Europa, Rússia homem

Ornithodoros porcinus vírus ASF Febre africana suína África, Europa suíno

Doenças produzidas por carrapatos:

•Dermatite•Paralisia motora ascendente (casos humanos registrados Hemisfério norte)

Carrapatos e Ácaros

Subordem ixodida *(carrapatos)

(hematófagos obrigatórios)

Subordem opilioacaridaSubordem holothyrida

Subordem gamasida *

Ordem parasitiformes

Subordem prostigmata *Subordem astigmata *Subordem oribatida *

Ordem acariformes

Subclasse acari

Classe arachnida

Subfilo chelicerata

Filo arthropoda

Principais doenças produzidas por ácaros

DermatosesOrnithonyssus bacoti (roedores e homem)Dermanyssus gallinae (aves e homem)Pyemotis tritici (cereais e homem “Sarna dos cereais”)Sarcoptes scabiei (homem “Sarna ou escabiose”Tyrophagus putrescentiae (farinha e homem “Sarna dos especieiros)

Alergias respiratóriasÁcaros da família Pyroglyphidae. Ex. Dermatophagoides farinae (poeira doméstica)

Doenças transmitidas por ácaros

Encefalite tipo St. Louis (virus Erro) Ornithonyssus bacoti, Dermanyssus gallinae e mosquitos dos gêneros Culex, Aedes, Anopheles.Doença Tsutsugamushi (Ricktsesia tsusugamushi) Leptotrombidium sp.

Aspectos a ser considerados nos vetores:

- Alimentação sanguínea

- Ciclo do parasita no vetor

Desenvolvimento do Plasmodium no mosquito

Ghosh et al. (2003) Trends in Parasitology 19:94-101.

time bomb modelAnopheles stephensi

Gupta et al. PNAS, 2005, 102: 4010

Estratégias para armazenar o sangue1. Armazenado e digerido no mesmo compartimento: noinstestino médio (mosquitos, pulgas e piolho)

-absorção da água inicia durante a alimentação e as células epiteliais que envolvem o bolo alimentar secretam as enzimas (digestão completada em 2 dias)

2. Armazenado e digerido em compartimentos diferentes(Rhodnius,Stomoxys, Glossina)

-absorção da água no papo ou instestino médio anterior e digestão no intestino médio posterior

Cobertura do epitélio do intestino médio

Matriz peritrófica contendo quitina (= membrana peritrófica) Quitina (3 a 13%), proteínas, glicoproteínas e proteoglicanos

Funções:

-proteção ao epitélio intestinal = mucosa do intestino de mamíferos-barreira contra patógenos-compartimentalização da digestão

Lise dos eritrócitos

Vários mecanismos:

- pulgas (espinhos no proventrículo)

- mosquitos e outros dípteros (espinhos no cibário) + fatores hemolíticos: lipases, moléculas anfipáticas e proteases

HEME: O que fazer?

Peroxidação de lipídeos promovendo a danificação de células epiteliais

Membrana peritrófica, hemozoina e outros sistemas destoxificantes

(Extraído da Dissertação de Flávio Alves Lara apresentada ao Centro de Biociências e Biotecnologia da UENF).

Glândulas salivares A. darlingi

•Modificado de Moreira-Ferro; Marinotti & Bijovsky, 1999.

Glândulas salivares

Alimentação com sangue Alimentação com açúcares

Anti-agregante plaquetário:apirase

Vasodilatadores: sialoquinina, catecol-oxidase/peroxidase

Aumento da infectividade do parasita: Anti-TNF

Aglutininas

Anticoagulantes: anti-Fator Xa; anti-trombina Alfa-glicosidadeAlfa-amilase

LPS / 1,3-glicano

Fagocitose

Formaçãode nóduloCutícula

Cascata da coagulação

Coágulo

Infecçãobacteriana

Sistema imune de invertebrados

Cascata da pró-fenoloxidase

Melanização

Espécies reativasde O2 e N2

Peptídeos antimicrobianos

Plasmodium berghei ookinetes crossing the midgut epithelim

Christophides 2004 Immunol Review 198:127

TEP1 (Blandin, 2004 Cell 116:661)

Boophilus microplus

Acanthoscurria gomesiana

Desenvolvimento comercial de peptídeosantimicrobianos de origem animal

Modo de uso Peptídeo Companhia Aplicação EstágioTópico Pexiganan

(MSI-78)

Magainin

(Genaera)

Úlceras nos pés

de diabéticos

infectados

Finalizado,

Fase III;

não

aprovado

pelo FDA,

necessitan-

do estudos

adicionais

Tópico MBI-226 Micrologix Infecção em

Cateter

Fase III

Tópico MBI-226 Micrologix Acne Fase II

Oral IB-367 Intrabiotics Mucosite Fase III

Oral P-113 Demegen Gengivite Fase II

Sistêmico Hellomycin Entomed Antifúngico Preclínico

Sistêmico Lactoferricina

humana

AM Pharma Antibacteriano Preclínico

Sistêmico BPI Xoma Meningite

meningocócica

Fase III

Vetores na era genômica

Vetores na era genômica

Novas estratégias de controle de vetores baseadas em:

Genoma

Genômica Funcional dos Artrópodes (ESTs, microarrays RNA de interferência)

Insetos Transgênicos

Estudos populacionais de vetores no campo