MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE Celosvětově nejvýznamnější nákazy přenášené krevsajícími členovci Bakalářská práce Radomír Čvanda Vedoucí práce: RNDr. Helena Nejezchlebová, Ph.D. Brno 2014

Bibliografický záznam Autor: Název práce: Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce: Radomír Čvanda Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav experimentální biologie Celosvětově nejvýznamnější nákazy přenášené krevsajícími členovci Experimentální biologie Speciální biologie Experimentální fyziologie živočichů a imunologie RNDr. Helena Nejezchlebová, Ph.D. Akademický rok: 2014 Počet stran: 60 Klíčová slova: spavá nemoc; bodalka tse-tse; Trypanosoma brucei; Chagasova choroba; Trypanosoma cruzi; malárie; Anopheles; Plasmodium;

Bibliographic Entry Author: Title of Thesis: Degree Programme: Field of Study: Supervisor: Radomír Čvanda Faculty of Science, Masaryk University Department of Experimental Biology Most Significant Diseases Transmitted by Blood-sucking Arthropods in the World Experimental Biology Special Biology Experimental Physiology and Immunology RNDr. Helena Nejezchlebová, Ph.D. Academic Year: 2014 Number of Pages: 60 Keywords: sleeping sickness; tsetse fly; Trypanosoma brucei; Chagas disease; Trypanosoma cruzi; malaria; Anopheles; Plasmodium;

Abstrakt Lidstvo bylo, v průběhu dějin, vždy doprovázeno chorobami a epidemiemi, které měly nezřídka vážný dopad na tehdejší civilizace. Dnes je již situace odlišná a ve vyspělých zemích je poměrně bezpečno. Závažné nemoci se, v současnosti, vyskytují převážně v chudých oblastech tropů a subtropů. Právě z nich byly vybrány tři, které patří mezi celosvětově nejvýznamnější a, u kterých figuruje hmyz jako přenašeč. Jedná se o spavou nemoc, Chagasovu chorobu a malárii. Snahou bylo též zvolit nemoci, které se liší svým rozšířením a klinickými projevy. Podle světových zdravotnických organizací jsou tyto nemoci nyní relativně pod kontrolou a jejich incidence se snižuje. Epidemiologická data za poslední století však ukazují, že udržet tento stav je velmi obtížné a dosažení úplné eliminace je tak stále v nedohlednu. Cílem práce je přinést ucelený přehled v charakteristice jednotlivých nemocí, přiblížit aktivity zdravotnických organizací a nastínit možné strategie pro jejich vymýcení. Abstract Mankind has always been, throughout history, accompanied by diseases and epidemics, which have often had serious impact on former civilization. Today, the situation is different and in developed countries, relatively safe. Severe diseases are currently found in poor regions of tropics and subtropics. From these three were selected. All of them are among the world's most significant diseases and have same way of transfer through insects. Sleeping sickness, Chagas disease and malaria were chosen. This thesis is focused on diseases with different geographical distribution and clinical manifestations. According to world healthcare organizations these diseases are relatively under control now and their incidence is decreasing. Epidemiological data for the last century; however, show that maintain this condition is very difficult and achieving complete elimination is still so far away. The aim of this work is to provide comprehensive overview of characteristics of these diseases, to show activities of healthcare organizations and outline possible strategies to achieve their eradication.

Poděkování Děkuji RNDr. Heleně Nejezchlebové, Ph.D. za odborné vedení mé bakalářské práce, za její trpělivost, cenné rady a připomínky, které mi poskytla při jejím zpracování. Prohlášení Prohlašuji, že jsem svoji bakalářskou práci vypracoval samostatně s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány. Brno Radomír Čvanda

Obsah 1 Úvod... 9 2 Spavá nemoc... 11 2.1 Původce... 12 2.2 Přenos... 14 2.3 Patogeneze... 15 2.4 Diagnóza a léčba... 16 2.5 Prevence... 17 2.6 Epidemiologie... 18 3 Chagasova choroba... 20 3.1 Původce... 21 3.2 Přenos... 23 3.3 Patogeneze... 25 3.4 Diagnóza a léčba... 27 3.5 Prevence... 28 3.6 Epidemiologie... 29 4 Malárie... 31 4.1 Původce... 32 4.2 Přenos... 35 4.3 Patogeneze... 37 4.4 Diagnóza a léčba... 39 4.5 Prevence... 40 4.6 Epidemiologie... 41 5 Závěr... 43 6 Seznam zkratek... 45 7 Seznam literatury... 46 8 Internetové zdroje... 59 8

1 Úvod Lidstvo bylo, v průběhu dějin, vždy doprovázeno chorobami a epidemiemi, které měly nezřídka vážný dopad na tehdejší civilizace. Příkladem může být mor, který se do Evropy dostal z Asie a v letech 1347 až 1352 vyhladil čtvrtinu tehdejší populace (přes 25 milionů obětí) (Tikhomirov, 2011). Tehdejší medicína neznala proti moru (způsobovaném bakteriemi Yersinia pestis) žádné prostředky a proto mohla nemoc řádit téměř bez omezení. Není od věci zmínit, že mor byl přenášen hmyzem, konkrétně blechami rodů Xenopsylla cheopis a Nosopsyllus fasciatus (Frith, 2012). Dnes již víme, že původci epidemií a těžkých chorob jsou mikroskopické organismy a známe také princip přenosu. Díky objevu antibiotik se dají mnohé nemoci úspěšně léčit a proti některým jsou i dostupné vakcíny. Přes všechny tyto výhody se však dosud podařilo vymýtit pouze pravé neštovice a dobytčí mor. To ostře koresponduje se seznamem podle CDC (Centre for Disease Control and Prevention; centrum pro kontrolu a prevenci nemocí) (2008), který uvádí přibližně třicet dalších nemocí, které by měly být eliminovány, avšak toho doposud nebylo dosaženo. Důvody se u jednotlivých onemocnění liší, ale u převážné většiny se jedná o absenci účinné diagnostické metody či léčiv, vysoká adaptabilita patogenu nebo divoká zvířata, která slouží jako jejich rezervoáry. Z toho vyplývá, že u některých chorob je úplná eradikace téměř nemožná a je tedy lepší spíše usilovat o zamezení jejich šíření. Jedná se zejména o tropické nemoci, u kterých, téměř bez výjimky, figurují členovci jako přenašeči (malárie, žlutá zimnice, horečka dengue, Chagasova choroba, spavá nemoc a mnoho dalších). Boj je pak zaměřen právě na tohoto přenašeče s cílem snižovat jeho stavy (Gubler, 1998). V této práci jsou rozebrány tři závažné choroby přenášené krevsajícím hmyzem. První je africká trypanosomiáza (též známá jako spavá nemoc) přenášená bodalkou tse-tse. Tato nemoc je vázána na rozlehlou oblast subsaharské Afriky, kde se patrně vyskytovala po mnoho století. Objevena však byla až na konci 19. století s příchodem evropských kolonistů (Hide, 1999). Pomocí insekticidů a dostupných léčiv se ji podařilo dostat relativně pod kontrolu, avšak občanské války tuto snahu zmařily. V nedávné historii tak byly zaznamenány tři epidemie spavé nemoci (Gubler, 1998). Dnes je situace výrazně lepší a výskyt nemoci značně poklesl, ale úplné kontroly dosaženo nebylo. Spavá nemoc tak má na svědomí každoročně 10 000 obětí a 40 000 nově nakažených (Lozano et al., 2012). 9

Další popisovanou nemocí je Chagasova choroba, která se vyskytuje v chudých oblastech Jižní Ameriky a jejím vektorem je ploštice. Podle WHO (World Health Organization; světová zdravotnická organizace) (2012) žije 25 milionů lidí s rizikem nákazy a 10 milionů je infikováno. U 30 40 % se později vyvinou kardiomyopatie a komplikace zažívacího traktu. Zákeřnost nemoci se skrývá v její velmi dlouhé době perzistence, kdy k propuknutí může dojít až po několika desetiletích po vniku patogenu do těla (Rassi et al., 2010). Je odhadováno, že v roce 2008 na následky Chagasovy choroby zemřelo více než 10 000 lidí (WHO, 2012). Třetí nemocí je malárie, celosvětově jedna z nejzávažnějších chorob, která jen v roce 2010 způsobila 1,2 milionů úmrtí (Nayyar et al., 2012). Přenášena je komáry rodu Anopheles a vyskytuje se v tropickém pásmu celého světa. Existuje v několika formách, které se liší svou patogenitou (Tuteja, 2007). Boj s touto nemocí, od jejího objevení jejího původce roku 1880, má poměrně dlouhou historii. Kolem roku 1960 se ji podařilo, v mnoha oblastech, téměř vymýtit, ale po deseti letech tam vypukla znovu. Od té doby již nebyla malárie nikdy plně pod kontrolou (Gubler, 1998). Epidemie spavé nemoci v nedávné době a opakované relapsy malárie v zemích, kde byla vymýcena, ukazují jak je těžké dostat nemoc pod kontrolu a hlavně udržet stav, aby nedošlo k jejímu opětovnému propuknutí. Proto byly vybrány právě tyto dvě nemoci. K jejich volbě přispěl též fakt, aby šlo porovnat celosvětově rozšířenou nemoc proti lokálně se vyskytující. Chagasova choroba byla vybrána na základě aktuálních zpráv, které o této nemoci kolují. Nemoc představuje obrovské riziko do budoucna, díky velkému počtu nakažených, kteří o tom neví. Z toho důvodu, a ještě podobnosti v několika jiných aspektech, je často přezdívána jako nové HIV/AIDS (Hotez et al., 2012). Cílem této práce je přinést ucelený přehled v charakteristice zmíněných nemocí. U každé je rozebrán její původce, způsoby přenosu, patologie, diagnóza, současné formy léčby a prevence. Dále jsou uvedeny aktivity vyvíjené pro vymýcení těchto chorob a nastíněny možné strategie do budoucna. 10

2 Spavá nemoc Spavá nemoc (též známá jako africká trypanosomiáza) je parazitární onemocnění člověka způsobované prvokem Trypanosoma brucei. Jako přenašeč zde figuruje krevsající bodalka tse-tse. Choroba se vyskytuje endemicky v rozsáhlé oblasti Subsaharské Afriky a zahrnuje 36 zemí (Simarro et al., 2012). Nemoc existuje ve dvou formách, kdy 90 % případů má na svědomí Trypanosoma brucei gambiense (především v západní a centrální části postižené oblasti). Zbylých 10 % připadá na onemocnění způsobené Trypanosoma brucei rhodesiense a vyskytuje se převážně ve východní a jižní oblasti (Simarro et al., 2011). Obr. 1: Výskyt spavé nemoci v Africe v roce 2009 (Simarro et al., 2012) V průběhu onemocnění jsou charakteristická dvě stádia. Časná fáze, kdy dochází k množení trypanozom v místě bodnutí, transportu do nejbližších mízních uzlin a infekci krevního oběhu. V případě neléčení následuje pozdní fáze, kdy trypanozomy napadají centrální nervový systém, což vede ke kómatu a smrti (Kennedy, 2004a). V současné době je nakaženo asi 40 000 lidí a každý rok zemře okolo 10 000 nemocných (Lozano et al., 2012). Africká trypanozomiáza má značný sociální a ekonomický vliv v oblastech svého výskytu a je uváděno, že přibližně 69 milionů lidí žije s každodenním rizikem možné nákazy (WHO, 2013). 11

2.1 Původce Trypanosoma brucei je parazitický bičíkovec způsobující u lidí africkou trypanozomiázu. Zařazení do systému doména: Eukaryota říše: Excavata kmen: krásnoočka (Euglenozoa) třída: bičivky (Kinetoplastea) řád: trypanosomy (Trypanosomatida) čeleď: Trypanosomatidae rod: trypanozóma (Trypanosoma) druh: Trypanosma brucei (URL 13) Jeho vývoj je vázán na bodalku tse-tse, která slouží jako vektor. Právě v ní T. brucei prodělává největší část svého vývoje a množí se. Celý proces trvá asi tři týdny a je závislý na okolní teplotě (Leak, 1998). Sharma et al. (2008) uvádí, že se jedná o nejkomplexnější životní cyklus ze všech trypanozom, zahrnující změny délky a šířky buňky, délky bičíku a změny pozice jádra a kinetoplastu. Obr. 2: zástupci Trypanosoma brucei přítomní v krvi (URL 1) 12

Životní cyklus T. brucei začíná v bodalce, nasátím krve nakaženého jedince. Velmi často se jedná o domácí zvíře, které slouží jako rezervoár trypanozom, případně již nemocného člověka (Kennedy, 2013). V infikované krvi se T. brucei nachází ve stádiu tzv. metacyklických trypomastigot a to dokonce ve dvou variantách. Tyto varianty se liší svou délkou a jsou označovány jako dlouhá a krátká forma. Dlouhá však brzy zaniká díky neschopnosti se změnit ve formu adaptovanou na hmyzí střevo. Kratší forma přežívá a transformuje se v procyklické trypmastigoty, které se aktivně množí (Gibson a Bailey, 2003). Po vytvoření dostatečného množství parazitů dochází k jejich přesunu trávicí trubicí kraniálním směrem a současně morfologickým změnám. Tato transportní forma parazita je označována jako dlouhý mesocyklický trypomastigot a pohyb je umožněn bičíkem. Tito trypomastigoti invadují lumen zažívacího traktu bodalky a asymetricky se dělí na dlouhou a krátkou formu, obojí označovanou jako epimastigotní (Van den Abbeele et al., 1999). Tito epimastigoti následně invadují slinné žlázy, kde proliferují a diferencují ve finální infekční stádia označovaná jako metacykličtí trypomastigoti (jediné stádium schopné nakazit člověka), kteří mohou být, při sání krve, uvolněni do nového organismu. Tak se mohou dostat do lidského těla, kde se přizpůsobí prostředí, cestují krevním řečištěm a binárním dělením aktivně množí. Pokud jsou opětovně nasáta bodalkou, cyklus parazita se tak uzavírá (Ooi a Bastin, 2013). Obr. 3: Schéma životního cyklu Trypanosoma brucei (URL 2) 13

Trypanozoma brucei má vlastnost, díky které si s ní lidský organismus není schopný poradit. Celý prvok je obalen ochranným pouzdrem tvořeným variabilními glykoproteiny. Vždy, když imunitní systém vyprodukuje protilátky, dojde k přeskupení těchto glykoproteinů v nové uspořádání, na které již protilátky nezareagují (Malvy a Chappuis, 2011). 2.2 Přenos Jako hlavní vektor přenosu africké trypanozomiázy (a také zvířecí trypanozomiázy) figuruje bodalka tse-tse (Glossina spp.) z čeledi Glossinidae a spadající pod řád Diptera (dvoukřídlí) (Echodu et al., 2011). Zařazení do systému kmen: členovci (Arthropoda) třída: hmyz (Insecta) řád: dvoukřídlí (Diptera) čeleď: bodalkovití (Glossinidae) rod: bodalka (Glossina) (URL 14) Tento rod obsahuje 33 druhů z nichž většinu nalezneme v subsaharské Africe, ale z celé skupiny pouze pár vybraných (Glossina morsitans morsitans, G. m. centralis, G. pallidipes, G. palpalis palpalis, G. fuscipes fuscipes, a G. Tachinoides) je schopno přenést nemoc na člověka (Gooding a Krafsur, 2005). Tyto bodalky typicky obývají vlhké prostředí, lesy, okolí řek a jezer, případně periodicky zaplavované oblasti. Ve východní části oblasti výskytu ale občas vymizí, nejspíše ve spojitosti s příchody období sucha (Leak, 1998; Echodu et al., 2011). Největší populace se vyskytují ve venkovských oblastech s nízkou úrovní hygieny a lékařské péče. Právě zde, spavá nemoc společně s chorobou Nagana (kterou trpí domácí zvířata a je způsobovaná také trypanozomami a přenášena bodalkami) působí největší škody a brání rozvoji a zemědělské produkci (Simarro et al., 2008). 14

Obr. 4: bodalka tse-tse (URL 3) Všechny druhy bodalek se rozmnožují tzv. adenotrofickou viviparií, kdy se oplozené vajíčko zahnízdí v reprodukčním traktu samičky a vylíhlá larva se krmí na sekretech ( mléku ) produkovaném pohlavními žlázami. Přibližně po čtrnácti dnech larva opouští tělo matky, zahrabává se v půdě po dobu jednoho měsíce a vyvíjí v dospělce. Tento způsob rozmnožování způsobuje, že velké množství potomků se dožívá dospělosti, ale zase limituje jejich počty. Průměrná samička tak má většinou okolo dvaceti potomků (Gooding a Krafsur, 2005). Čerstvě vylíhlí jedinci nikdy neobsahují trypanozomy a dostávají je do sebe až při nasátí krve z již infikovaného organismu (Brun et al., 2010). Ve střevě bodalky se trypanozomy množí a jsou roznášeny na jiné hostitele. V ideálních podmínkách dospělci mohou žít až několik měsíců a samičky sát krev téměř denně. Tento způsob přenosu je uváděn jako majoritní a má na svědomí až 90 % všech případů (Omolo et al., 2009). Byly však již zaznamenány případy, kdy k přenosu došlo při pohlavním styku a též z nakažené matky na dítě skrze placentu (Rocha et al., 2004). Jelikož jsou, u nakaženého jedince, infekční stádia trypanozom přítomné v krvi a později i v orgánech, přenos je též možný skrze transfuzi krve a transplantace orgánů. Takový způsob je však dnes již téměř nemožný, díky povinnému testování všech dárců (Esch a Petersen, 2013). 2.3 Patogeneze Časná fáze (též označovaná jako hemolymfatická) se objevuje 1 3 týdny po vstupu trypanozom do organismu. V místě průniku se množí, putují do nejbližších lymfatických uzlin a následně do krve. Krevním řečištěm pak invadují vnitřní orgány (MacLean et al., 2010). Průvodními symptomy jsou déletrvající horečka, bolesti hlavy a kloubů, únava, celková 15

slabost, apod. Nevýhodou je, že tyto příznaky jsou nespecifické a je tedy obtížné je spojit s konkrétní chorobou. Jak se nemoc postupně rozvíjí, dochází k lymfadenopatiím (zvětšení lymfatických uzlin), zejména v blízkosti místa infekce (Kennedy, 2013). Postupně dochází k patologickým stavům nejrůznějších orgánů (játra, slezina, kůže, kardiovaskulární a endokrinní systém, oči) a s tím spojenými zdravotními komplikacemi (kardiomyopatie, anémie, záněty rohovky a duhovky, endokrinní dysfunkce atd.) (Brun et al., 2010). Po uplynutí několika týdnů až měsíců nastupuje pozdní fáze (nazývána též encefalitická), která může trvat několik let. Během ní trypanozomy atakují centrální nervový systém a způsobují jeho demyelinizaci a atrofii (Malvy a Chappuis, 2011). Symptomy této fáze se dají rozdělit do několika skupin a zahrnují psychické poruchy (letargie, změny osobnosti, halucinace, v extrémních případech až agresivita a sebevražedné tendence), poruchy motoriky (třes, nekontrolovatelné cukání svalů, křeče), poruchy vnímání (zvýšení citlivosti, pocity svědění a pálení na kůži) a hlavně poruchy spánku, které daly této chorobě jméno (Kennedy, 2004a; MacLean et al., 2012). Dochází k dysregulaci cirkadiánnich rytmů spánku vedoucí k nočnímu bdění a denní ospalosti, nekontrolovatelným záchvatům spánku a také ke změnám jednotlivých fázích spánku (Kennedy, 2013). Přechod časné v pozdní fázi je velmi pozvolný a zpočátku se záchvaty spánku objevují sporadicky, později se však jejich četnost zvyšuje. Tato periodicita však může někdy vést až k mylné záměně za malárii (Kennedy, 2004b). V případě absence léčby dochází k prohlubování příznaků až do finálního stádia, kdy se dostavuje trvalé absolutní vyčerpání a spavost, inkontinence, mozkový otok, kóma, orgánové selhání a smrt (Kennedy, 2004a). Uvedený průběh se týká spavé nemoci v případě, že je způsobena druhem Trypanosoma brucei gambiense, u rhodéské formy je v menší míře odlišná. Hlavním rozdílem je mnohem rychlejší vývoj, kdy pozdní fáze nastupuje velmi brzy a má kratší, ale těžší průběh. V případě infekce druhem Trypanosoma brucei rhodesiense se nemoc rozvíjí během 4 6 týdnů do pozdní fáze a již do 6 měsíců zemře 80 % neléčených pacientů (MacLean et al., 2010). 2.4 Diagnóza a léčba Určit správnou diagnózu je naprosto nezbytné, hlavně z důvodu zabránění rozvoje pozdní fáze, kdy je již léčba značně obtížná (Kennedy, 2013). Rozpoznat nemoc v časné fázi je však poměrně problémové, protože příznaky jsou nespecifické a navíc pouze v 19 % případů (a pouze u varianty T. b. rhodesiense) se objevuje zduření v místě bodnutí. Většinou 16

tak nelze jednoznačně prokázat kousnutí hmyzem jako původ zdravotních komplikací (Brun et al., 2010). Samotná diagnóza je založena na vizuálním prokázání trypanozom v lymfě, periferní krvi nebo mozkomíšní tekutině (Blum et al., 2011). Nejběžnější metodou je mikroskopický rozbor čerstvého krevního roztěru obarveného dle Giemsy. Trypanozomy jsou totiž přítomny v periferní krvi z důvodu vysoké parazitémie (cyklické uvolňování parazita do krve doprovázené obvykle horečnatým stavem). Toto však platí jen u T. b. rhodesiense, u T. b. gambiense je situace komplikovanější, protože parazitémie je cyklická a méně častá. Může tak dojít k chybnému závěru, a proto je lepší provést testování vícekrát (Brun et al., 2010). Druhým nejpoužívanějším typem testu je Karetní aglutinační test (CATT) vyvinutý již v roce 1970. Je levný, jednoduchý a k testování stačí pouze kapilární krev nebo sérum. Díky tomu je stále hojně využíván při masovém screeningu celých populací (Noireau et al., 1991). Nicméně test má, i přes poměrně vysokou citlivost, relativně velkou frekvenci chyb a nelze ho použít u T. b. rhodesiense (Truc et al., 2002; Brun et al., 2010). Stále je však přijatelnou volbou, protože modernější metody většinou vyžadují plně vybavenou laboratoř a nejsou, pro chudé regiony, finančně dostupné. Volba léku pak závisí na druhu trypanozomy a stádiu nemoci. Časná fáze je obvykle léčena ve dvou etapách za využití injekcí suraminu a pentamidinu s poměrně vysokou úspěšností. U pozdní fáze je však problém, protože na trypanozomy v centrálním nervovém systému, je účinný pouze lék melasoprol. Jeho injekce jsou extrémně bolestivé a navíc obsahuje toxický arsen. Díky tomu až u 10 % pacientů dochází k encefalopatiím, na které nejméně polovina umírá (Kennedy, 2004a; Kennedy, 2013). Obrat nastal v roce 2009, kdy na pozdní fázi nemoci způsobené T. b. gambiense, začal být předepisován eflornithin v kombinaci s nifurtimoxem. Právě tyto dvě látky, i přes svou lehkou toxicitu, by neměly být tak devastující jako melasoprol (Franco et al., 2012). Jinak ale sortiment léčiv proti spavé nemoci zůstává stále značně limitovaný. 2.5 Prevence Vakcína proti nemoci v současné době neexistuje z důvodu schopnosti T. brucei unikat reakcím imunitního systému hostitele (Kennedy, 2013). Boj proti nemoci je tedy zaměřen na jejího přenašeče s cílem redukovat jeho počty. Klíčový je fakt, že biologický cyklus trypanozom je velmi křehký. Přenos přes bodalku je totiž poměrně složitý a pomalý. Z toho důvodu, i v lokalitách přímého výskytu nemoci, pouze 0,1 % bodalek nese dospělé 17

parazity schopné nákazy. Výhodou je též, že množství infikovaných lidí bez příznaků (kteří fungují jako rezervoáry infekčních agens) je relativně nízké. Pokud dojde ke snížení hustoty bodalek a nakažených pod kritickou mez, může dojít k přerušení šíření trypanozom (Brun et al., 2010). Strategie tedy spočívá v izolování ohnisek nemoci a likvidace bodalek za využití insekticidů, atraktantových pastí, rozšiřování sterilních jedinců a případně kácení zalesněných oblastí (Kennedy, 2013). 2.6 Epidemiologie V historii byly zaznamenány dvě velké epidemie spavé nemoci. První vypukla mezi lety 1896 až 1906 v Kongu, mající na svědomí téměř milion obětí. Druhá epidemie se objevila v Ugandě a Keni v roce 1920 a trvala až do roku 1940. Právě tyto epidemie se staly důvodem, že se spavá nemoc dostala do povědomí veřejnosti a začaly se vyvíjet postupy, jak ji léčit (Malvy a Chapuis, 2011; Kennedy, 2103). Aktivita koloniálních lékařů spavou nemoc, v roce 1960, téměř vymýtila, ale občanské války a hladomory zapříčinily její návrat kolem roku 1990 (Malvy a Chapuis, 2011). Následovalo masivní rozšíření nemoci a 300 000 nových případů každoročně (WHO, 1998). V té době WHO vyhlašuje eliminaci této nemoci za jeden z hlavních cílů celosvětového rozvoje a společně s mezinárodními institucemi vede aktivity k jejímu potlačení. Díky tomu se nemoc dostává relativně pod kontrolu a úspěch tohoto boje prezentuje i snížení jejího výskytu o 82,3 % od roku 1998 (Simarro et al., 2012). Graf 1: Vývoj v incidenci případů spavé nemoci (Simarro et al., 2012) 18

V roce 2009, množství zaznamenaných případů se poprvé podařilo snížit pod hranici 10 000 za posledních 50 let. I přes tento úspěch je však nutno dodat, že velké množství případů nahlášeno není, díky absenci klinických příznaků nebo výskytu v nestabilních oblastech (Kennedy, 2013). Vymýcení nemoci je, podle WHO, v budoucnu možné, ale vyžaduje prerekvizity v podobě spolehlivých metod diagnózy a nových léčiv pro obě stádia nemoci (Barret, 2006). Tento program navíc vyžaduje velké časové období (řádově desetiletí) pro realizaci a je nutné, aby byly zapojeny veškeré státy, kde se nemoc vyskytuje a také pomoc mezinárodních organizací (Brun et al., 2010). 19

3 Chagasova choroba Chagasova choroba, též známá pod jménem americká trypanosomiáza, je tropické onemocnění vyskytující se převážně v Latinské Americe. Původcem je parazitický prvok Trypanosoma cruzi, přenášený skrze výkaly a bodnutí hemofágní plošticí čeledi Reduviidae (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). Trypanozomy se nacházejí v krvi, a proto k nákaze může dojít také přes krevní transfuzi, případně transplacentárně z matky na dítě. Choroba má obvykle dvě vývojové fáze, kdy první tzv. akutní trvá 6 8 týdnů a po několika měsících přechází ve chronickou. Během ní postupně dochází k nenávratnému poškození srdce, jícnu, střev a periferní nervové soustavy (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). Přibližně 10 milionů lidí je nakaženo po celém světě, z nichž většina v Jižní Americe a více než 25 milionů žije s rizikem nákazy. Je odhadováno, že v roce 2008 na ni zemřelo přes 10 000 nemocných (WHO, 2012). V současné době se, díky aktivnímu programu ke kontrole vektora, množství nově nahlášených případů daří snižovat, avšak díky obrovskému množství nakažených a absenci bezproblémových léčiv, choroba stále zůstává velkým problémem (Barret et al., 2003). Obr. 5: Rozšíření Chagasovy choroby v roce 2008 (URL 4) 20

3.1 Původce Trypanosoma cruzi je parazitický bičíkovec, který u lidí a zvířat vyvolává Americkou trypanosomiázu. Řazen je do skupiny trypanozom Stercoraria, které dokončují svůj vývoj v zadní části trávicí soustavy svých přenašečů (v tomto případě ploštic) (Volf et al., 2007). Zařazení do systému doména: Eukaryota říše: Excavata kmen: krásnoočka (Euglenozoa) třída: bičivky (Kinetoplastea) řád: trypanosomy (Trypanosomatida) čeleď: Trypanosomatidae rod: trypanozóma (Trypanosoma) druh: Trypanosoma cruzi (URL 15) Obr. 6: Trypanosoma cruzi v krvi (URL 5) 21

Cyklus začíná nasátím krve infikovaného živočicha hemofágní plošticí. Do jejího trávicího traktu se trypanozomy dostávají ve stádiu trypomastigotů, záhy však transformují ve drobnou amastigotní formu (mající 3 5 μm v průměru) a aktivně se množí. Poté následuje další přeměna v epimastigoty, zahrnující tvorbu bičíku a prodlužování celého těla (mohou dosáhnout v délce až 30 μm). Tento sled morfologických přeměn je vlastně adaptací na změnu okolního prostředí. Savčí krev je totiž bohatá na glukosu, kdežto v hmyzím střevě je obsah monosacharidů velmi nízký (Tyler et al., 2003). Epimastigoti zpočátku přežívají z nasáté krve, ale ta však postupně mizí, jak je plošitcí trávena. Jakmile živiny začnou docházet, epimastigoti se prodlužují a pronikají do koncové části trávicí trubice. Zde se usazují ve výkalech, prodělávají transformaci na metacyklické trypomastigoty (stádium schopné infikovat člověka) a čekají až budou plošticí vyloučeni (Tyler a Engman, 2001; Rubin a Schenkman, 2012). Ploštice výkaly vylučuje obvykle při sání, tudíž v těsné blízkosti místa bodnutí. Postižené místo úporně svědí a jeho škrábáním vznikají v kůži mikroabraze. Těmi pak trypomastigoti vnikají do organismu (Prata, 2001). Po vstupu do těla, prvním krokem T. cruzi je invaze do buněk schopných fagocytózy (makrofágů), v menší míře i nefagocytujících buněk s jádrem (Mott a Burleigh, 2008). Samotný průnik je umožněn unikátním parazitickým mechanismem, který je závislý na buněčném lysosomu. T. cruzi indukuje mikrotubuly cytoskeletu hostitelské buňky tak, aby navedly buněčné lysosomy na místo kontaktu. Tam lysosomy fúzují s cytoplazmatickou membránou a zformují vakuolu, do které parazit vnikne a dostává se tak do nitra buňky (Rodríguez et al., 1996; Rodríguez et al., 1997). Následně dochází k fúzi lysosomů s vakuolou, což způsobuje lokální acidifikaci. Tento pokles ph má dvojí účinek: je impulsem pro masivní množení trypanozom a způsobuje póry v membráně vakuoly, kterými se parazit dostává do cytoplazmy (Tyler et al., 2003; Teixeira et al., 2012). V cytoplazmě trypomastigoti diferencují na amastigoty a intenzivně proliferují. Po dosažení určité hustoty v buňce, amastigoti dávají vzniknout obrovskému množství trypomastigotů, kteří opouští buňku a uvolňují se do krve (Tyler et al., 2003). Krevním a lymfatickým řečištěm pak postupně zaplavují celý organismus a napadají další buňky tkání a orgánů. V případě bodnutí plošticí se dostávají do dalšího přenašeče a cyklus parazita se uzavírá (Tyler a Engman, 2001). 22

Obr. 7: Schéma životního cyklu Trypanosoma cruzi (URL 6) Celý proces v savčím organismu je závislý na ph. V kyselém prostředí je množení rychlé a též morfologické změny probíhají rychleji. Při neutrálnějším ph, v krvi, je diferenciace pomalá a mohou se objevit i neobvyklá stádia, která však většinou zanikají (Tyler et al., 2003). 3.2 Přenos Hlavní způsob přenosu Chagasovy choroby na lidi, domácí zvířata a divoce žijící savce, je přes velké, krevsající ploštice podčeledi Triatominae (česky označované jako zákeřnice) (Wygodzinsky, 1979). Zařazení do systému kmen: členovci (Arthropoda) třída: hmyz (Insecta) řád: plokřídlí (Hemiptera) čeleď: zákeřnicovití (Reduviidae) podčeleď: Triatominae (URL 16) 23

Existuje 130 druhů, z nichž většina žije v džungli, ale jiné, nejspíše díky tomu, že lidé narušili jejich životní prostředí, se plně adaptovaly na lidská obydlí a jejich okolí (Kowalska et al., 2011). Právě tyto druhy fungují jako přenašeči T. cruzi. Jsou to Triatoma infestans (hlavní přenašeč v jižních oblastech výskytu nemoci), Rhodnius prolixus (severní a centrální část Jižní Ameriky) a Triatoma dimidiata (stejná oblast jako předchozí druh, ale zasahuje ještě severněji do Mexika) (WHO, 2002; Kowalska et al., 2011). Tyto ploštice mají pět vývojových stádií a dospělce obou pohlaví a všichni mohou obsahovat trypanozomy. Pravděpodobnost, že je ploštice infikovaná, vzrůstá s počtem sání krve, takže u starších instarů a dospělců je šance na infekci velmi vysoká (Rassi et al., 2010). Ploštice jsou zodpovědné především za šíření nemoci v chudých a venkovských oblastech. Vyhledávají totiž domy mající stěny či střechy z hlíny, bambusu, listí a jiných přírodních materiálů. Právě v těchto místech se ukrývají a za soumraku vylézají a hledají vhodné oběti (WHO, 2012). Obr. 8: ploštice podčeledi Triatominae (URL 7) Další možností je ústní cestou infikovanou potravou. Tento typ přenosu je nejspíše původním a je hlavním způsobem šíření trypanozom mezi volně žijícími zvířaty. Lidé se mohou nakazit požitím jídla, které bylo kontaminováno výkaly ploštic. Nejčastěji se jedná o ovocné šťávy, vodu a různé druhy ovoce (Shikanai-Yasuda a Carvalho, 2012). Choroba může být též přenášena bez vektora, skrze krevní transfuze, případně transplantace orgánů a kostní dřeně. Pravděpodobnost nákazy po transfuzi od infikovaného dárce je však dnes nižší než 10 20 % a závisí na mnoha faktorech, jako koncentrace trypanozom v dárcově krvi, obsahu krevních komponent a také nejspíš na kmeni parazita (Bern et al., 2008). Riziko je zřejmě vyšší při transfuzi krevních destiček než u jiných 24

krevních elementů. Tento způsob nákazy je dnes relativně vzácný, protože všichni dárci v zemích výskytu jsou testováni na přítomnost T. cruzi v krvi (Rassi et al., 2010). K přenosu infekce též může dojít během nitroděložního vývoje z matky na dítě. Tato možnost není tak častá a tvoří asi 5 % všech nahlášených případů každý rok (Rassi et al., 2010). Zaznamenány byly i případy přenosu skrze mateřské mléko, princip však zatím objasněn nebyl. Předpokládá se, že k přenosu může dojít pouze pokud je matka v akutní fázi nemoci, případně pokud se do mateřského mléka nějakým způsobem dostane infikovaná krev (např. z krvácejících prsních bradavek) (Norman a López-Vélez, 2013) Přenos transfuzemi, transplantacemi a nitroděložně je v současnosti rostoucí problém v zemích, kde se nemoc běžně nevyskytuje. K šíření dochází díky migracím obyvatel z endemických zón především do Spojených států a Španělska. Často pak dochází k chybným diagnózám, díky neznalosti této nemoci a hlavně nedostatku možností pro její identifikaci (Jackson et al., 2009). V reakci na toto riziko, mnoho evropských zemí zavedlo povinné testování T. cruzi u dárců krve a orgánů (Murcia et al., 2013). 3.3 Patogeneze První symptomy se mohou objevit jeden až dva týdny po bodnutí plošticí, v případě transfuze infikované krve až po několika měsících. Nejběžnějším znakem je zvětšení mízních uzlin a zduření v místě infekce, přednostně v okolí očí (ploštice si vybírají místa s tenkou kůží). Tento otok oka, nazývaný znak Romaña, je pro chorobu typický a funguje jako jasný indikátor nákazy (Prata, 2001). Bohužel se projevuje v naprosté většině pouze u dětí, zatímco dospělí jsou téměř vždy bez příznaků (Rassi et al., 2010). Obr. 9: znak Romaña (URL 8) 25

Po 4 8 týdnech, během kterých se trypanozomy množí, nastává akutní fáze a organizmus zaplaven parazity (WHO, 2002). Projevy obecně zahrnují horečky, tachykardii, bolesti břicha, dušnost či otoky. V této fázi je možné nemoc identifikovat poměrně snadno vyšetřením krve. Nicméně, u většiny nakažených, nemoc není rozpoznána kvůli nedostatku klinických příznaků (imunitní odpověď je totiž potlačována parazitem) a také z důvodu častých záměn za jiné zdravotní komplikace. Akutní fáze je tak většinou rozpoznána jen u dětí, u kterých jsou manifestace výraznější a nemoc může být, bez adekvátní léčby, smrtelná (Prata, 2001). Po uplynutí 2 4 měsíců veškeré problémy spojené s akutní fází mizí a trypanozomy jsou již, v periferní krvi, těžko detekovatelné. Choroba vstupuje do latentní fáze, která může trvat až 30 let či do konce života. Pokud nedochází k žádným klinickým projevům, nazývá se též neurčitá (Prata, 2001). Asi 60 % nakažených v neurčité fázi tak zůstane do konce života a není si ani vědoma nákazy. Stále však fungují jako potencionální rezervoáry T. cruzi (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). U zbylých nemocných pak dochází v průběhu let k patologickým změnám srdce, jícnu a tlustého střeva. Díky tomu je tato fáze nemoci rozdělena do tří forem: srdeční, zažívacího traktu a jejich společná kombinace (Acquatella, 2007). Srdeční forma nemoci je nejvážnější a současně nejčastějším projevem chronické fáze choroby. Rozvíjí se u 20 30 % pacientů a vede k abnormalitám převodního systému, arytmiím, apikální aneuryzmatům, selhání srdce a smrti (Rassi et al., 2009). Díky špatnému fungování převodního systému srdečního a tudíž pomaleji proudící krvi, dochází k tvorbě trombů. Ty pak mohou dále způsobovat embolie plic, ledvin, sleziny a v některých případech i mozkovou mrtvici (Rassi et al., 2010). Též dochází k lézím myokardu, což negativně ovlivňuje srdeční chlopně a způsobuje nedomykavost a edémy (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). Všeobecně nejčastějším projevem srdeční formy Chagasovy choroby je selhání srdce, které je navíc spojeno s vyšší mortalitou než u selhání z jiných příčin (Freitas et al., 2005). Forma nemoci postihující zažívací trakt se vyvíjí asi u 10 15 % chronicky nemocných pacientů. Příčinou je destrukce autonomního nervstva střev T. cruzi (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). V případě postižení jícnu dochází k dysfagii (potíže s polykáním), odynofagii (bolestivé polykání), regurgitacím (návrat nestrávené potravy do úst bez nauzey a dávení) v kombinaci s bolestmi břicha. U tlustého střeva jsou nejčastěji postiženy oblasti sestupného 26

tračníku, esovité kličky a konečníku a projevy zahrnují zácpu, bolesti a obstrukce dané oblasti (Garcia et al., 2003). Patologie Chagasovy choroby je způsobena kombinací působení samotné T. cruzi, tak zánětlivými procesy imunitního systému hostitele (které jsou ovšem způsobeny parazitem) (Andrade, 1999). Stále však není známo, zda za poškození tkání je zodpovědný přímý vliv parazita či auto-imunitní efekt. Předpokládá se, že k rozvoji chronické fáze je nutná perzistence parazita ve tkáních a orgánech po dlouhou dobu, během níž imunitní systém postupně změní své působení (Rassi et al., 2010). 3.4 Diagnóza a léčba Diagnóza akutní fáze je založená na mikroskopickém rozboru krve z důvodu obsahu velkého množství trypomastigotů (Gomes et al., 2009) Pro potvrzení infekce je využíváno krevních roztěrů nebo parazitologických testů jako je xenodiagnostika. Při podezření na vrozenou infekci je volená metoda mikro-hematokritu, díky její zvýšené citlivosti a nutnosti pouze malého množství krve. K tomu je většinou ještě dělán rozbor pupečníkové krve a také krve novorozence (Rassi et al., 2010). Testování pomocí PCR (polymerázová řetězová reakce) je též možné, z důvodu vysoké citlivosti metody jsou výsledky velmi přesné, ovšem tato metoda vyžaduje speciální výbavu, a proto ji najdeme spíše ve specializovaných centrech (Moncayo a Ortiz Yanine, 2006). U chronické fáze je parazitémie nízká, a proto je diagnostika založena na prokázání protilátek, které se tvoří u takto postižených pacientů. Měřen je dominující imunoglobulin G, který reaguje na přítomnost parazitických agens (v akutní fázi zase převažuje imunoglobulin M). Pro pozitivní diagnózu je nutné detekovat IgG protilátky nejméně dvěma sérologickými metodami. Nejčastěji je využívána ELISA (Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay), nepřímá fluorescence nebo nepřímá hemaglutinace (Gomes et al., 2009). PCR není vhodná, protože má špatnou standardizaci, může docházet k potenciálním kontaminacím DNA a také má rozdílné výsledky v různých laboratořích. Nicméně, díky její vysoké citlivosti, může být využita pro potvrzení diagnózy při neprůkazné sérologii a jako pomocná metoda (Britto, 2009). Léčba má za účel zbavit organizmus parazita a také zmírňovat symptomy choroby. Antitrypanozomické léčení je doporučováno na všechny případy akutní, vrozené a 27

reaktivované infekce, pro děti a mladistvé do 18 let v chronické fázi. Také by mělo být nabídnuto dospělým mezi 19 50 lety bez pokročilé srdeční formy nemoci (Bern et al., 2007). Naopak je značně problémový během těhotenství, u pacientů s nedostatečnou funkcí ledvin a jater a také u formy, která zasahuje trávicí soustavu (Rassi et al., 2010). Jediná účinná léčiva proti T. cruzi jsou benznidazol a nifurtimox (Andrade et al., 1996; Viotti et al., 2006). Z těchto dvou je benznidazol účinnější a také bezpečnější, ale v praxi se často využívá jejich kombinací. Dávkování a délka léčby je značně variabilní a závisí na věku pacienta a fázi nemoci (Viotti et al., 2009; Rassi et al., 2010). Užívání těchto léčiv je však spojeno s rizikem častých vedlejších účinků, při kterých je nutné daný lék vysadit. K nejvážnějším patří přecitlivělost (horečky, edémy, lymfoadenopatie a bolesti svalů a kloubů), úbytek kostní dřeně (vede k neutropeniím a trombocytopeniím) a polyneuropatie (netraumatické postižení periferních nervů) (Prata, 2001). K léčení symptomů chronické fáze u srdeční, střevní či jícnové formy je využíváno medicínských postupů, které jsou určeny pro tyto komplikace v nezávislosti na jejich původ a zahrnují široké spektrum metod a technik (Rassi et al., 2010). 3.5 Prevence Díky aktivnímu boji proti nemoci bylo během posledních 30 let dosaženo výrazného pokroku v prevenci a kontrole Chagasovy choroby (Moncayo a Silveira, 2009). Původně (před 9000 lety), se T. cruzi nacházela pouze v divokých zvířatech. Až později se rozšířila na domácí zvířata a poté na člověka. Největším jejím rezervoárem však stále zůstává divoká zvěř, a právě proto nelze chorobu zcela vymýtit. Místo toho je cílem eliminovat přenos a přístupnost péče nakaženým a nemocným (WHO, 2012). Podstatného pokroku bylo dosaženo díky povinnému testování dárců krve (též dárců orgánů), nepřetržité aplikaci insekticidů uvnitř zamořených domů a jejich okolí a také jejich úpravami vedoucí k zamezení vniku vektora (pomocí moskytiér). Nemalou roli též hrají vzdělávací programy, které školí obyvatele endemických oblastí o této chorobě. Hlavním tématem jsou možnosti jak zabránit infekci (dodržování hygieny, dostatečné zpracování jídla a jeho vhodné skladování) (Moncayo, 2003; WHO, 2012). Novinkou je také možnost použití atraktantových pastí založených na feromonech či odéru, který ploštice přitahuje. Testování mělo pozitivní výsledky, využitelnost této metody však ukáže až čas (Mota et al., 2014). 28

3.6 Epidemiologie Přestože Chagasova choroba byla objevena již v roce 1909, teprve v posledních 20 letech jsou zaznamenávány úspěchy v boji s ní. Největší přičinění na tom mají organizace, které byly založeny relativně nedávno. Z nich lze zmínit: Southern Cone Initiative to Control/Eliminate Chagas Disease (Jižní iniciativa pro kontrolu a eliminaci Chagasovy choroby; založena 1991), Andean Pact Initiative to Control/Eliminate Chagas Disease (Andský pakt pro kontrolu a eliminaci Chagasovy choroby; založen 1997) a Central America Initiative to Control/Eliminate Chagas Disease (Iniciativa Střední Ameriky pro kontrolu a eliminaci Chagasovy choroby; založena 1997) (Moncayo, 2003). Během celostátních testů dělaných v rozmezí let 1980 85 bylo zjištěno, že přes 100 milionů lidí (což činilo 25 % všech obyvatel Jižní Ameriky) žije v nebezpečí nákazy a 17,4 milionů je infikováno (WHO, 2002). Podle Pan American Health Organization (Panamerická zdravotní organizace), v roce 2005, 109 milionů je riziku nákazy a 7,7 milionu nakaženo (Rassi et al., 2010). Pozitivem je značná redukce incidence nových případů (ze 700 000 nakažených v roce 1990 na 41 200 nakaženým v roce 2006) a také v počtu mrtvých (50 000 obětí v roce 1991 a 12 500 obětí v roce 2006) (Moncayo a Silveira, 2009). I přes tyto úspěchy je však vymýcení choroby v nedohlednu. Stále totiž není vyřešeno riziko možného návratu ploštic do regionů, kde již byly vyhubeny. Skryté nebezpečí představuje také šíření nemoci přes transfuze a transplantace a občasné lokální epidemie způsobené orální cestou (Coura a Dias, 2009). Ke kontrole nemoci je navíc nutná adekvátní léčba pro nemocné v chronické fázi, protože aktuální léčiva mají mnoho vedlejších efektů (Viotti et al., 2006). Nicméně, používání těchto léků alespoň brání nemoci ve vývoji. Problémem je též odliv imigrantů ze zemí výskytu, díky kterému se nemoc dostává do popředí v USA, Kanadě a mnohých zemích Evropy. Nejběžnější destinací migrantů z Latinské Ameriky je USA, kde je odhadováno 300 167 nakažených (Bern a Montgomery, 2009). 29

Obr. 10: Počty imigrantů žijících v neendemických oblastech (Rassi et al., 2010) Podle WHO, k získání kontroly nad nemocí (tedy úplné eliminaci přenosu a poskytnutí léčby všem nakaženým a nemocným pacientům), je nutné povýšit současné aktivity na globální úroveň a hlavně posílit regionální a lokální činnosti v místech jejího výskytu (WHO, 2012). 30

4 Malárie Malárie je parazitární onemocnění způsobované prvoky rodu Plasmodium a patří mezi světově nejzávažnější choroby. V roce 2012 bylo zaznamenáno 207 milionů případů propuknutí nemoci a 627 000 úmrtí, z velké většiny u dětí pod 5 let (WHO, 2013). Nejhůře zasaženým kontinentem je Afrika, kde dochází k nejvíce případům na 100 000 obyvatel (Tuteja, 2007). Země s nejvyšší četností nemoci jsou Demokratická republika Kongo a Nigérie, které tvoří 40 % celosvětových úmrtí a společně s Indií 40 % všech případů globálně (Knox et al., 2014). Malárie je též jedna z hlavních příčin chudoby. Díky velkému počtu úmrtí způsobuje značný pokles produktivity u lokálních populací. Také má na svědomí vývojové vady u dětí, které byly nakaženy transplacentárně. Pokud tyto děti přežijí, většinou pak zůstávají postižené do konce života (Idro et al., 2006; Markley a Edmond, 2009). Obr. 11: Rozšíření malárie v roce 2010 (URL 9) Jako přenašeči infekčních agens figurují komáři rodu Anopheles, kteří se vyskytují v tropickém a subtropickém pásmu po celém světě. Z celého rodu, který zahrnuje 465 druhů, je 41 označeno dominantními vektory (Sinka et al., 2012). Jejich rozšíření není rovnoměrné, v Africe můžeme najít 7 druhů schopných přenosu, zatímco v Asii je to 19 druhů (Sinka et al., 2012). V případě průniku plasmodií do organismu, dochází během 6 8 dnů k prvním projevům, typickým pro chřipková onemocnění. Hlavním symptomem je horečka, která 31

později nabývá periodického charakteru (Bartoloni a Zammarchi, 2012). Ve většině případů však nedochází ke komplikacím, které ohrožují pacienta na životě a nemoc je léčitelná. Malárie totiž představuje nebezpečí hlavně pro těhotné ženy a děti, u nichž má vysokou letalitu (Snow a Marsh, 1998). Boj proti nemoci je směřován na jejího přenašeče a veden je hlavně pomocí insekticidů. V současné době však vyvstává problém s rostoucí rezistencí u majoritních vektorů, a také u plasmodií vůči dostupným léčivům (Wiseman et al., 2006; Knox et al., 2014). 4.1 Původce Původci malárie jsou jednobuněčné eukaryotní organismy spadající do rodu Plasmodium (česky označovaný jako zimnička). Zařazení do systému doména: Eukaryota říše: Chromalveolata nadkmen: Alveolata kmen: výtrusovci (Apicomplexa) třída: krvinkovky (Aconoidasida) řád: Haemosporida čeleď: Plasmodiidae rod: zimnička (Plasmodium) (URL 17) Přes 100 druhů těchto prvoků může vyvolávat infekce u zvířat, ale pouze čtyři jsou schopné nakazit člověka: Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium ovale a Plasmodium malariae (Tuteja, 2007). Tyto druhy se navzájem liší ve své morfologii, imunologii, geografickém rozšíření, patologii a též reakci na léčiva. Za nejvíce smrtelných případů malárie je zodpovědný druh P. falciparum (především v Africe) (Snow et al., 2004). Světově nejrozšířenější je P. vivax, jehož infekce však bývá zřídka fatální. Nejméně častý je 32

P. ovale, vyskytující se pouze v západní Africe a taktéž P. malariae, který je sice celosvětově rozšířen, ale s relativně nízkou četností (Tuteja, 2007). Obr. 12: prvoci Plasmodium falciparum v krvi (URL 10) Životní cyklus plasmodií je velmi komplexní a je spojen s expresí specializovaných proteinů, které jsou nutné k přežití v obratlovci i bezobratlém hostiteli. Tyto proteiny jsou zodpovědné za extracelulární a intracelulární přežívání a taktéž rezistenci vůči imunitním reakcím (Tuteja, 2007). Do lidského těla se parazit dostává ve stádiu sporozoitů při bodnutí infikovaným komárem. V místě průniku zůstávají sporozoiti několik hodin a postupně se pomalu uvolňují do krevního řečiště (Yamauchi et al., 2007). Touto cestou se dostávají do jater, kde vnikají do hepatocytů. V nich zůstávají 9 16 dní a podstupují nepohlavní rozmnožování nazývané exo-erytrocytární schizogonie. Každý sporozoit tak dává vzniknout tisícům tzv. merozoitů, kteří se poté uvolňují zpět do krve a atakují červené krvinky (Tuteja, 2007). Druhy P. ovale a P. vivax jsou navíc schopny tvořit perzistentní stádia nazývané hypnozoity, které zůstávají v játrech a jsou důvodem možných relapsů choroby (Antinori et al., 2012). V krevním systému merozoity vyhledávají erytrocyty a následně do nich vnikají za využití aktino-myosinových motorů. Stádium uvnitř erytrocytu se nazývá trofozoit, který během 24 72 hodin dozrává (opět záleží na druhu) a množí se. Dává tak vzniknout tzv. krevním schizontům, z nichž každý obsahuje 6 36 merozoitů. Následnou rupturou erytrocytu dochází k uvolnění merozoitů do krve, a ti jsou schopni infikovat další červené krvinky (Tuteja, 2007; Antinori et al., 2012). U tohoto procesu se poprvé objevují klinické příznaky, a to v podobě malarických záchvatů. Projevují se periodicky, vždy s uvolněním nové vlny merozoitů do krve (Antinori et al., 2012). 33

Malé množství merozoitů v erytrocytech diferencuje a produkuje mikro- a makrogametocyty (samčí a samičí pohlavní buňky), které v lidském organismu nevykazují žádnou aktivitu, ale jsou esenciální pro další šíření parazita (Tuteja, 2007). Pokud komár nasaje takto infikovanou krev, gametocyty se dostávají do jeho trávicí soustavy. Ve střevě pak mikro- a makrogametocyty formují gamety, které fúzují a dávají vzniknout zygotě. Vzniká tak štíhlý, málo pohyblivý ookinet, který proniká do buněk žaludeční stěny a přeměňuje se na mohutnou oocystu. V ní je schizogonií vytvořeno velké množství sporozoitů, kteří, při ruptuře oocysty, migrují do slinných žláz (Tuteja, 2007). Z celkového počtu vzniklých sporozoitů pouze kolem 25 % doputuje do cíle, kde přibližně den zrají a stávají se vysoce infekčními (Matuschewski, 2006). Jakmile komár bodne další oběť, vypouští sliny s antikoagulační aktivitou, která usnadňuje sání krve (Baldacci a Ménard, 2004). Sporozoiti ve slinách tak pronikají do krevního oběhu dalšího hostitele a cyklus se uzavírá (Antinori et al., 2012). Obr. 13: Schéma životního cyklu plasmodií (URL 11) 34

4.2 Přenos Nejčastějším způsobem přenosu malárie je skrze komáry rodu Anopheles. Tento rod zahrnuje 465 druhů, z nichž přibližně 70 je schopno nemoc přenášet a 41 je považováno za dominantní přenašeče (Sinka et al., 2012). Zařazení do systému kmen: členovci (Arthropoda) třída: hmyz (Insecta) podtřída: křídlatí (Pterygota) řád: dvoukřídlí (Diptera) čeleď: komárovití (Culicidae) rod: anofeles (Anopheles) (URL 18) Hlavními vektory parazita v Africe jsou Anopheles gambiae, An. coluzii, An. arabiensis a An. funestus. Tyto druhy jsou rozšířeny v celém pásmu tropické a subtropické Afriky, s výjimkou An. coluzii, který dává přednost centrální a západní části Afriky a An. arabiensis, kterého lze nalézt převážně sušších oblastech (Sinka et al. 2010; Coetzee et al., 2013). Komáři tohoto rodu při svém vývoji procházejí kompletní metamorfózou přes 4 vývojová stádia vajíčko, larva, kukla a dospělec (Mitra, 2013). Pro úspěšné rozmnožování je pro samičku nezbytné nasát savčí krev, a pokud je infikovaná, tak právě v tento moment dochází k přenosu plasmodií (Eckhoff, 2011). Samotný vývoj larev a kukel je vázán na vodní prostředí a je nejvíce ovlivňován vlhkostí a srážkami (Bomblies et al., 2008). Chování dospělců a taktéž biologie larválního stádia je u každého druhu odlišná, což je využíváno při vývoji nových postupů v boji s přenašeči. Dospělí An. gambiae, An. coluzii a An. funestus preferují lidskou krev a k úkrytu využívají i příbytky lidí, zatímco An. arabiensis saje krev lidí i dobytka a ukrývá se jak v domech, tak v okolním prostředí, což značně ztěžuje možnosti jeho kontroly (Sinka et al. 2010). An. funestus vyžaduje k rozmnožování permanentně zatopené oblasti pokryté hustou vegetací, kdežto An. gambiae, An. coluzii a An. arabiensis jsou druhy nenáročné a stačí jim kaluže, rýžová pole, periodicky zavlažovaná místa a dokonce i voda ve stopách po zvířatech u napajedel (Sinka et al. 2010; Coetzee et al., 2013). Rozdíly 35

můžeme najít i v časovém rozmezí, kdy komáři vyhledávají hostitele a sají krev. Aktivita An. arabiensis vrcholí kolem 19:00 a pak až ve 3:00 ráno, An. funestus je nejvíce aktivní v rozmezí 22:00 do půlnoci a An. gambiensis a An. coluzii útočí až pozdě v noci (Sinka et al. 2010). Obr. 14: komár rodu Anopheles (URL 12) K lokalizaci hostitele využívají komáři široké spektrum fyzických (vyzařované teplo, vlhkost, vizuální identifikace) a chemických podnětů. Díky nim se dokáží orientovat a přistát na hostiteli (Antinori et al., 2012). Velmi důležitou roli též hrají bakterie vyskytující se na pokožce, které jsou zodpovědné za tvorbu charakteristického pachu. Jedinci, u nichž je na kůži zvýšené množství určitých druhů bakterií, mohou komáry přitahovat méně nebo jim naopak dávají přednost (Verhulst et al., 2012). Přenos malárie se uskutečňuje také transplacentárně, z nakažené matky na dítě. Tento způsob je uskutečňován skrze placentu a pupeční šňůru a je znám jako parazitémie pupečníkové krve (Ouédraogo et al., 2012). Principem je nahromadění erytrocytů infikovaných plasmodii v prostorech mezi choriovými klky a vyvolání histologických změn, které vedou k negativnímu ovlivnění plodu (Ueneke, 2007). Placentární malárie je, v místech výskytu, hlavní příčinou vysoké novorozenecké úmrtnosti, předčasných porodů a vrozených vývojových vad (McDermott et al., 1996). Malárie má též světové prvenství mezi nemocemi přenášenými přes krevní transfuze (Owusu-Ofori a Bates, 2012). Problémem je, že v endemických oblastech existuje poměrně velké množství asymptomaticky nakažené populace a při následné diagnóze po transfuzi je obtížné určit, zda došlo k přenosu z transfuze či nikoliv (Owusu-Ofori a Bates, 2012). Komplikací je též absence metody pro vyšetření krve při nízké hladině parazitémie, která by 36