Jokiranta, Malaria, L

Transkriptio

1 Plasmodium-lajit malarian aiheuttajaeliöinä Malaria Sakari Jokiranta, LKT, dos., erik. lääk. Haartman-instituutti, Helsingin yliopisto Alkueläin: Yksisoluinen, tumallinen eliö Kuuluu itiöeläimiin Monta elämänvaihetta (solumuotoa) kiertokulun eri vaiheissa Herkkä ympäristön olosuhteille, ei luonnossa vapaana selviytyvää muotoa Lajeja useita, ihmistä infektoi 5: Plasmodium falciparum P. vivax P. ovale P. malariae Uusin tulokas: P. knowlesi (apinamalaria) Malarian kiertokulku Plasmodium elää osan elämästään Anopheles-suvun hyttysessä, osan nisäkkäässä. Noin 80 hyttyslajia kelpaa Plasmodiumin isännäksi. Ihmiseen malaria tarttuu yleensä hyttysen pistosta. Sikiö voi saada tartunnan äidiltään Myös veri- ja kudostuotteista voi saada iatrogeenisen tartunnan Sporotsoiitit (noin 12 µm x 1 µm) pääsevät ihmiseen, kun infektoitunut hyttynen verta imeäkseen erittää ihon sisään hyytymistä estävää sylkeä ja sen mukana sylkirauhasessa asuneita sporotsoiitteja Sporotsoiitit liikkuvat aktiivisesti ja kiertävät veressä korkeintaan 45 min, maksasoluihin hakeutuen Lähde: Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates 1

2 Malarian hakeutuminen maksaan Maksakudoksen tunnistus Verenkierrosta sporotsoiitti tunnistaa olevansa maksassa circumsporozoite proteiinin (CS) tarttuessa heparaanisulfaattiin (proteoglykaani) Kuppferin solun läpi mentyään sporotsoiitin CS molekyylit sitoutuvat hepatosyyttien heparaanisulfaatiin ja LDLreseptoriin assosioituvaan proteiiniin ja saavat ilmeisesti siten turvallisen pääsyn solun sisään Plasmodi maksasolussa Maksasolun sisään päässyt sporotsoiitti alkaa jakaantua ja siitä muodostuu satoja/tuhansia merotsoiitteja sisältävä rakkula Lopulta maksasolu hajoaa ja merotsoiitit vapautuvat verenkiertoon Hypnotsoiitti Kaikki P. falciparumin ja P. malariaen (ja tod. näk. P. knowlesin) maksaskitsontit vapauttavat sisältämänsä merotsoiitit verenkiertoon P. vivaxin ja P. ovalen maksamuodoista osa jää uinuviksi hypnotsoiiteiksi Punasoluun tunkeutuminen Plasmaan maksasta tai punasoluista vapautuneet merotsoiitit tarttuvat nopeasti punasoluihin Vapaita merotsoiitteja ei verenkierrossa juurikaan nähdä Punasoluihin tarttuneet merotsoiitit pullauttavat itsensä punasolujen sisään Atlas of tropical medicine and parasitology Plasmodi punasolun sisällä Punasolun sisään päässyttä merotsoiittia kutsutaan trofotsoiitiksi, joka kasvaa ja syö hemoglobiinia Malaria lisää oleellisesti punasolun solukalvon läpäisevyyttä, jolloin ravinteita on runsaammin saatavilla Trofotsoiitin kasvaessa sen solulima täyttää yhä suuremman osan punasolua Plasmodi käyttää hemoglobiinia huomattavasti enemmän kuin energiantuotantoon tarvittaisiin lähinnä mahtuakseen kasvamaan punasolun sisällä Hemoglobiinin pilkkomisessa syntyneistä aminohapoista yli 80% karkaa punasolusta ulos Hemin detoksifiointi Plasmodi tekee punasolun toksisesta hemistä liukenematonta hematsoiinia eli betahematiinia, joka ei ole liukenemattomana enää toksista beta-hematiini näkyy infektoiduissa punasoluissa malariapigmenttinä Nature 404,

3 Plasmodium falciparum trofotsoiitin kehittyminen Infektion ylläpito Suurimmasta osasta trofotsoiitteja kehittyy jakaantuva solumuoto, ns. skitsontti Skitsontti jakautuu 6-24 merotsoiitiksi, määrä lähinnä lajista riippuen Kun skitsontin sisältävä punasolu hajoaa, vapautuvat merotsoiitit verenkiertoon tunkeutuakseen toisiin punasoluihin Lähde: Coatney GR, Collins WE, Warren M, Contacos PG. The Primate Malarias. U.S. Department of Health, Education and Welfare, Bethesda, 1971 Gametosyytit Jotta malarian kiertokulku hyttysen ja ihmisen välillä toimisi, täytyy ihmisen verenkierrosta löytyä infektoitumattoman hyttysen pistäessä solumuotoja, jotka voivat lisääntyä hyttysessä. Nämä muodot ovat gametosyyttejä eli kantasukusoluja. Gametosyyttejä on koiras- ja naaraspuolisia (mikro- ja makrogametosyyttejä) Malaria tautina Malaria on kuumeinen yleisinfektio, jossa oireita voi tulla useista elinryhmistä miljoonaa infektiota vuodessa, miljoonaa kuolemaa Infektion vakavuuteen vaikuttavat: Plasmodin ominaisuudet: malarialaji kannan lisääntymisnopeus Potilaan ominaisuudet: aiempi immuniteetti (osittain suojaava, edellyttää jatkuvaa altistumista) yleistila Mahdollinen estolääkitys Malarian levinneisyys Taudin levinneisyyttä rajoittavia tekijöitä Ihmisen aikaansaannokset: Hyönteismyrkytykset Soiden raivaus Seisovan veden suojaus Potilaiden tehokas hoito J. Sachs and P. Malaney Nature 415, (2002) Vektorista riippuvat tekijät: Anopheles-hyttyset eivät yleensä elä yli 2000 m korkeudessa Hyttynen ei siirrä jälkeläisilleen malariaa, joten kylmissä maissa tarvitaan läpi talven infektoitunut ihminen siirtämään malaria seuraavan kesän hyttysiin 3

4 Malaria-löydösmäärät Suomessa Plasmodium falciparum Plasmodium vivax 40 Plasmodium ovale 30 Plasmodium malariae Plasmodium sp. 20 Yhteensä kpl P. knowlesi 2011 Data: E. Tyyni, HUSLAB Tiedot koonnut /HY ja HUSLAB Malaria-potilaat Suomessa 2003 Yhteensä potilaita 22 Kansalaisuus Asuinmaa suomalaisia 16 Suomi 14 ulkomaalaisia 6 muu kuin Suomi 7 ei tiedossa 1 Malaria-alueella oleskelun luonne: - ei kotoisin malaria-alueelta, matka (<6 kk) 6 - maahanmuuttaja 9 - sairastunut heti Suomeen tultuaan: 3 - asuu Suomessa, vierailu kotiseudulla: 6 - suomalainen, asuu malaria-alueella (6 kk) 6 - ei tietoa 1 Profylaksin käyttö: - ei estolääkitystä tai lääkitys epäsäännöllinen 18 - säännöllinen estolääkitys 4 Tiedot koonnut H. Siikamäki/Auroran sla Malaria-potilaiden tulomaiden osuudet, koko Suomi Malarian itämisaika Etelä-Amerikka Itä-Afrikka P. falciparum P. vivax vrk vrk (relapsit vuosienkin jälkeen) Kaakkois-Aasia ja Oseania Intian niemimaa Afrikka Länsi- Afrikka Keski- ja Etelä-Afrikka P. ovale P. malariae 3-4 viikkoa (relapsit vuosienkin jälkeen) 3-4 viikkoa H. Siikamäki/ Malarialajin vaikutus taudinkuvaan P. vivax ja P. ovale infektoivat vain retikulosyyttejä korkeintaan 2% punasoluista infektoituu P. malariae infektoi vain vanhoja punasoluja korkeintaan 1-2% punasoluista infektoituu P. falciparum infektoi kaikenikäisiä punasoluja jopa yli 50% parasitemioita tavataan henkeä uhkaava tila kehittyy, kun punasoluista 5-10% on infektoitunut Malarian oireet Oireet usein epäspesifisiä: päänsärkyä, lihaskipua, väsymystä, vatsakipua, hikoilua, pahoinvointia, ripulia, tajunnan tason laskua Klassinen kuumehorkka: kuume nousee nopeasti ad vilunväristyksiä, vapinaa kesto min kuume laskee 4-8 tunnin aikana Plasmodium-laji vaikuttaa kuumesykliin: P. vivax ja P. ovale: kuume 2 vrk:n sykleissä, varsinkin alun jälkeen P. malariae: kuume 3 vrk:n sykleissä P. knowlesi: kuume 1 vrk:n sykleissä P. falciparum: usein jatkuva kuume P. falciparum P. malariae P. vivax 1. pv 2. pv 3. pv 4. pv 4

5 Kliiniset ja laboratoriolöydökset Patogeneesi Plasmodi punasolussa Kliiniset löydökset suurentunut perna joskus suurentunut ja aristava maksa harvoin ikterus Laboratoriolöydöksiä: anemia joskus leukopenia trombosytopenia CRP Kapillaariobstruktio Punasolun pintamuutokset Anoksia Mikrotrombit ja DIC aivot: hyperpyreksia ja kooma suoli: ripuli ja oksentelu lisämunuainen: shokki maksa: ikterus keuhkot: keuhkopöhö ja ARDS munuaiset: anuria Punasolujen hajoaminen Anemia Hemoglobinemia Hemoglobinuria Kuumereaktio Splenomegalia Punasoluista vapautunut malaria-pigmentti (hemazoin) aiheuttaa proinflammatoristen sytokiinien myrskyn (TLR9- välitteisesti), Modifioitu: E.K. Markell ja M. Voge, Medical Parasitology, Saunders 1981, Modifioitu: E. K. Markell ja M. Voge, Medical Prasitology, Saunders, 1981 Rosettoituminen Korreloi lasten vakavaan malariaan Vain osa P.f. kannoista kykenee aiheuttamaan punasolujen rosettoitumisen Rosettoitumista välittää proteiiniperhe PfEMP-1, jota koodaa 59 geeniä Osa PfEMP-1 varianteista on erityisen takertuvia toisiin punasoluihin, osa taas endoteelisoluihin johtaen sekvestroitumiseen Hiussuonivauriot liittyvät käytännössä pelkästään P. falciparum-infektioihin infektoituneet punasolut takertuvat toisiinsa, terveisiin punasoluihin ja endoteelisoluihin seurauksena solujen kertyminen hiussuoniin (sekvestroituminen) mikroverenkierron obstruktio hapensaanti vähenee kudosvauriot (esim aivomalaria tai munuaisvauriot) Plasmodien vastainen immuunipuolustus Sporotsoiitti hakeutuu nopeasti maksaan (A-B) hetken altis vasta-aineille ja komplementille (C-D) Maksavaiheessa eliö parasitoforisessa vakuolissa; maksavaihe kestää vain muutaman päivän tällöin CD8+ T-solut voisivat toimia (E-F) Punasoluissa eliö suojassa vastaaineilta, komplementilta ja soluvälitteiseltä immuniteetilta Perna pyrkii poistamaan infektoituneet punasolut ei onnistu, jos ne tarttuvat muualle Osittainen malaria-immuniteetti Pitkään endeemisellä alueella eläneille kehittyy osittainen immuniteetti malariaa vastaan Kliinistä tautia ei yleensä kehity Jos malariaan sairastuu, on tauti lievä; ei kuolleisuutta Veressä voi olla vähäisiä määriä plasmodeja Osittaisen immuniteetin ylläpito edellyttää jatkuvaa altistusta malarialle Suomalaisen lääkärin näkökulmasta merkittävää lähinnä kotiseuduillaan vierailevien maahanmuuttajien osalta Oleellinen riski saada kliininen malaria kapillaareihin ja I. Seppälä, Immunologia, Duodecim, in press 5

6 Osittainen malaria-immuniteetti Miksi tehokasta malariarokotetta ei ole? en.impact-malaria.com/iml 1. Rokotteet perustuvat yleensä vasta-ainevälitteiseen immuniteettiin Malariassa eliö on lähes koko infektion ajan maksa- tai punasolujen sisällä ja siirtyessään solusta toiseen kontaktiaika plasmaan on lyhyt ja naapuripunasolut ovat vieressä (kapillaaritukokset, rosettoituminen) Vasta-aineita pitäisi olla jatkuvasti paljon verenkierrossa 2. Rokotteilla voidaan saada jonkinlaista tehoa soluvälitteisen immuniteetin kautta Ainoa käytössä oleva vain soluvälitteisyyteen perustuva rokote on BCGrokote, jonka suojavaikutus on lyhytaikainen Malariassa soluvälitteinen immuniteetti voi olla tehokas vain maksavaiheessa, joka on lyhyt 3. P. falciparum kannoissa on paljon vaihtelevuutta Yrityksiä: Sfp66, CSP, NYVAC-Pf7, [NANP]19-5.1, RTS,S Näköpiirissä ei ole matkailijoille soveltuvaa malaria-rokotetta Malarian hoito Vitaalitoimintojen seuranta ja tarvittaessa ylläpitohoito Malarialääkitys kiniini meflokiini artemisiniini-yhdistelmähoito Tarvittaessa verenvaihto (parasitemia yli 10%) P. vivax ja P. ovale: klorokiini ja lisäksi maksamuodot tuhoava primakiini Malarian ehkäisy suojautuminen pistoilta hyttyskarkotteet pitkähihaiset/-lahkeiset vaaleat vaatteet vältettävä ulkona liikkumista hämärän ja pimeän aikaan hyttysverkko on tehokas, varsinkin hyönteismyrkytettynä estolääkkeet eivät poista suojautumiskeinojen tarvetta eivät estä malariatartunnan saamista 100% varmuudella pystyvät yleensä estämään vaikean taudin kehittymisen aloitettava 1-3 viikkoa ennen matkaa, jotta mahdolliset sivuvaikutukset havaitaan jatkettava 4 viikkoa matkan jälkeen, jotta juuri ennen paluuta saadut infektiotkin tulisi estettyä Malaria-diagnostiikan nyrkkisääntö: Malarian käytännön diagnostiikka Malaria-alueelta tulleella kuumepotilaalla on malaria kunnes toisin todistetaan 1. Onko malaria? 2. Mikä laji? vaikuttaa hoitoon: P. falciparum: resistenssiongelma, vakavampi tauti P. vivax ja P. ovale: maksamuotojen häätö lisälääkkeellä 3. Parasitemian aste? parasitemian aste ei suoraan korreloi taudin vaikeuteen falciparum-malaria voi olla tappava, vaikka parasitemia-aste olisi alle 0.1% perifeerisessä veressä 6

7 P. falciparum P. vivax P. ovale (vas) P. malariae (oik) Malaria-immunokromatografia Haasteet Testeissä käytettävien vastaaineiden antigeeneissa (esim. HRP-2) on paljon vaihtelevuutta eri puolilla maailmaa löytyvissä kannoissa Ei-endeemisissä maissa kuten Suomessa sensitiivisyyden tulee kuitenkin olla korkea Runsaan parasiittimäärän osalta vääriä negatiivisia tuloksia ei voida hyväksyä hengenvaaran vuoksi Saatavana useita testikittejä P. falciparum-spesifit P. falciparum/vivax -spesifit Kaikki lajit havaitsevat Näiden yhdistelmät Yleensä P. falciparumin suhteen herkkyys parempi kuin muiden Plasmodiumlajien suhteen Käytännön toimintamalli pikatestien käytöstä päivystystilanteessa Sively- ja paksupisaranäytteiden näytteenotto ja 1 sivelynäytteen värjäys perinteisesti. Antigeeninosoitustestiä varten otetaan erillinen verinäyte. Antigeeninosoitustesti voidaan tehdä värjäyksen odotusaikana, jolloin mikroskopia ja tuloksen valmistuminen eivät viivästy. Jos pikatestin tulos on negatiivinen mikroskopoidaan 50 näkökenttää runsaan parasiittimäärän poissulkemiseksi. Kysymyksenä lähinnä, voisiko skooppaamisen jättää seuraavaan aamuun/päivään Jos pikatestin tulos on positiivinen, arvioidaan parasiittimäärä eli parasitemia-prosentti mikroskopoimalla sivelynäytettä. Sively- ja paksupisaralasit lähetetään arkipäivänä referenssilaboratorioon myös negatiivisista näytteistä. Pikatestin tekemiseen käytetty laskimoverinäyte kannattaa säilyttää jääkaappilämpötilassa, kunnes lopullinen vastaus on saatu referenssilaboratoriosta. Viides ihmiselle malariaa aiheuttava laji Neljä ihmisen malarialajia ei tartu eläimiin (joskin P. vivax voi joskus tarttua apinoihin) Makaki-apinoiden Plasmodium knowlesi voi tarttua ihmiseen Esiintyy Malesiassa ja lähialueilla Malesiassa paikallisen väestön malariasta paikoin yli 30% on P. knowlesin aiheuttamaa Turisteilla harvinainen, kuvattu yksi 1965, Suomesta toinen 2007, sittemmin Ruotsista, Hollannista, USAsta jne. P. knowlesi Aiemmin ajateltiin olevan vain makakiapinoiden ja lehtiapinoiden malaria Kaakkois-Aasiassa Käytettiin 1930-luvulla kupan hoitoon kuumeen indusoijana, mutta johti lisääntyneeseen kuolleisuuteen Kuolleisuutta (1-2%) Morfologisesti kuten P. malariae A. Kantele and Clin Inf Dis