Artrpodes Vetores de Doenas e Parasitas Sirlei Daffre

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

1. 5 million NATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262

NATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262 Mortalidade

NATURE REVIEWS | MICROBIOLOGY VOLUME 3 | MARCH 2005 | 262 Morbidade Burden

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 Norte redução da Oncocercose em 11 países do oeste da África

Causas para o sucesso relativo do controle de doenças através dos Vetores: 1. 2. 3. 4. 5. Pouco incentivo à área de pesquisa em vetores (no passado) Efeitos dos agentes químicos causados ao meio ambiente (spray de DTT) Resistência aos agentes químicos Complexidade biológica das populações de vetores 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 vida Holometábola Insetos que apresentam 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

Interesse Médico. Veterinário Famílias 8 9 7 6 10 1 3 4 2 5 Ordem Diptera 1. Culicidae 2. Psychodidae 3. Simuliidae 4. Ceratopogonidae 5. Tabanidae 6. Muscidae 7. Calliphoridae 8. Sarcophagidae 9. Oestridae 10. Hippoboscidae

Diptera • 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

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 diferentes tipos de coleções de água - salobra, doce adulto: hábitos noturnos ou crepusculares ciclo esporogônico completo de Plasmodium Vetores 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

Mosaic Rockfeller White Red Pink

Papo distendido por alimentação com água+açucar Intestino médio distendido por alimentação subseqüente com sangue Scient. Amer. , 218: 112 -120, 1978

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 anopheline mosquitoes impaired in transmission of a malaria parasite Nature 2002, vol 417: 452 -455 Ito, J. , Ghosh, A. , Moreira, L. A. , Wimmer, E. A. , Jacobs-Lorena, M. Linhagem estável de transgênico com SM 1 (obtido por uma biblioteca de phago-display) Fitness of anopheline mosquitoes expressing transgenes that inhibit Plasmodium development Genetics 2004, vol 166: 1337 -1341 Moreira, 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 SM 1 e fosfolipase. SM 1 = não transg. ; Foslip < não transg. Transgenic malaria-resistant mosquitoes have a fitness advantage when feeding on Plasmodium-infected blood Proc Natl Acad Sci U S A, 2007, vol 104: 5580 -5583 Marrelli, M. T. , Li, C. , Rasgon, J. L. , Jacobs-Lorena, M.

Muscidae : as moscas • motucas ou mutucas: algumas espécies são hospedeiras intermediárias da filária 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)

Outros insetos de importância médica Hemiptera : espécies hematófagas 1. Reduviidae - Triatominae (barbeiros) 2. Cimicidae - percevejos de cama – hemimetábolos – todos os estágios e ambos os sexos são hematófagos

Interesse Médico-Veterinário 1 2 Famílias: 1. Reduviidae 2. Cimicidae Ordem Hemiptera

Triatomíneos mais importantes na transmissão da doença de Chagas Triatoma infestans Panstrongylus megistus Rhodnius prolixus Triatoma dimidiata Triatoma pallidipennis brasiliensis Triatoma sordida Triatoma

Triatomas hemíptero hematófago (Barbeiro) hemíptero predador hemíptero fitófago

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) Cimex hemipterus (regiões tropicais) Conhecidos como percevejos de cama 3 mm Hábitos noturnos Além do homem, picam outros mamíferos (rato, morcego, etc. . . ) 5 mm Patogenia: Urticárias, crises asmáticas e transmissor de doenças (? )

Outros insetos de importância médica, além dos dípteros e hemípteros: Pulgas (Ordem Siphonapera) Piolhos (Ordem Anaplura)

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” Tungíase Infecções associadas : tétano, gangrena gasosa e outras

Piolhos Pediculus capitis – cabeça das pessoas Pediculus humanus – partes cobertas do corpo Pediculus pubis – região pubiana e perineal Dermatites : Pediculose Doenças transmitidas: Tifo, Febre das trincheiras (rickéttsias) Febre das Trincheiras (Borrelia recurrentis)

Carrapatos e Ácaros Filo arthropoda Subfilo chelicerata Classe arachnida Subclasse acari Ordem parasitiformes Subordem ixodida * (carrapatos) (hematófagos obrigatórios) Subordem opilioacarida Subordem holothyrida Subordem gamasida * Ordem acariformes Subordem prostigmata * Subordem astigmata * Subordem oribatida *

- 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 e adulto se assemelham, exceto pela larva ter 3 pares de patas e as ninfas e adultos, 4 pares. • Sexos separados e dimórficos • Variação dos estágios dependendo do grupo de ácaro

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 ciclos de ovoposição com alimentações intercaladas - estão frequentemente associados com pássaros 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 ciclos de vida. Todos apresentam estágios de ovo, larva, ninfa e adulto. A variação nos ciclos de vida está relacionada com o número de hospedeiros (1 a 3).

Comparação entre carrapatos e outros artrópodes hematófagos

Via de transmissão de patógenos pelos carrapatos Vertebrado Carrapato Tubo digestivo Glândula salivar Glândulas coxais Hemocele ovos

Principais patógenos transmitidos por carrapatos

Principais patógenos transmitidos por carrapatos Doenças produzidas por carrapatos: • Dermatite • Paralisia motora ascendente (casos humanos registrados Hemisfério norte)

Carrapatos e Ácaros Filo arthropoda Subfilo chelicerata Classe arachnida Subclasse acari Ordem parasitiformes Subordem ixodida * (carrapatos) (hematófagos obrigatórios) Subordem opilioacarida Subordem holothyrida Subordem gamasida * Ordem acariformes Subordem prostigmata * Subordem astigmata * Subordem oribatida *

Principais doenças produzidas por ácaros Dermatoses Ornithonyssus 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 respiratórias Ácaros 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.

Gupta et al. PNAS, 2005, 102: 4010 time bomb model Anopheles stephensi

Estratégias para armazenar o sangue 1. Armazenado e digerido no mesmo compartimento: no instestino 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 Anticoagulantes: anti-Fator Xa; anti-trombina Anti-agregante plaquetário: apirase Vasodilatadores: sialoquinina, catecol-oxidase/peroxidase Aumento da infectividade do parasita: Anti-TNF Aglutininas Alimentação com açúcares Alfa-glicosidade Alfa-amilase

Sistema imune de invertebrados LPS / b 1, 3 -glicano Cascata da coagulação Coágulo Cascata da pró-fenoloxidase Fagocitose Infecção bacteriana Peptídeos antimicrobianos Cutícula Espécies reativas de O 2 e N 2 Formação de nódulo Melanização

Plasmodium berghei ookinetes crossing the midgut epithelim Christophides 2004 Immunol Review 198: 127

TEP 1 (Blandin, 2004 Cell 116: 661)

Acanthoscurria gomesiana Boophilus microplus

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