Le mosche tse-tse (Glossina) come vettori della tripanosomiasi africana umana: A Review

Abstract

La tripanosomiasi africana umana (HAT) trasmessa dalla mosca tse-tse continua ad essere un problema di salute pubblica, nonostante più di un secolo di ricerche. Ci sono due tipi di malattia, la gambiense cronica e la rhodesiense-HAT acuta. L’abbondanza e la distribuzione della mosca sono state influenzate dai cambiamenti dei modelli di uso del suolo e del clima. Tuttavia, la trasmissione della malattia continua. Qui, rivediamo alcuni aspetti dell’ecoepidemiologia della HAT nel contesto dei modelli di infestazione alterati e del mantenimento del ciclo di trasmissione, così come le opzioni emergenti nel controllo della malattia e del vettore.

1. Introduzione

La tripanosomiasi africana è una delle diverse malattie tropicali trascurate. La mosca tse-tse, Glossina sp. è il principale vettore dei tripanosomi, i parassiti che causano la tripanosomiasi. Questa malattia colpisce sia gli esseri umani che il bestiame. Nell’uomo, la malattia è conosciuta come malattia del sonno o tripanosomiasi africana umana (HAT), mentre nel bestiame è chiamata nagana o tripanosomiasi animale africana (AAT). L’AAT è diffusa nella maggior parte dei 38 paesi dell’Africa sub-sahariana che sono considerati endemici per la mosca tse-tse e la malattia ed è considerata un fattore importante che limita la produzione agricola. D’altra parte, la HAT si presenta come una malattia altamente focale. Sia la malattia che il suo vettore sono stati al centro di un intenso interesse scientifico da quando David Bruce ha descritto per la prima volta il legame tra la mosca tse-tse e la HAT. Nonostante questo, la tripanosomosi continua ad essere una limitazione dei mezzi di sussistenza rurali basati sull’allevamento e una malattia umana potenzialmente fatale.

2. Epidemiologia della malattia del sonno

Ci sono due forme distinte di malattia del sonno, con differenze in eziologia, epidemiologia, manifestazione clinica e regimi di trattamento. La forma cronica antroponotica, causata dal Trypanosoma brucei gambiense (gHAT), si verifica in 24 paesi dell’Africa occidentale e centrale e rappresenta circa il 98% dei casi segnalati (Rapporto Tecnico OMS 2012). La Repubblica Democratica del Congo (RDC) continua a riportare il maggior numero di casi di gHAT, contribuendo fino all’84% dei casi endemici riportati nel 2012. La forma zoonotica acuta della malattia causata da T. b. rhodesiense è denominata rhodesiense-HAT (rHAT) e si trova in 13 paesi dell’Africa orientale e meridionale. Meno del 2% dei casi di HAT riportati sono dovuti a T. b. rhodesiense. L’Uganda ha la particolarità di essere l’unico paese con sia rHAT che gHAT; tuttavia, i focolai di incidenza delle due malattie sono spazialmente distinti e non è stata ancora osservata una convergenza delle due zone di malattia. Ciclo di trasmissione della malattia

Il ciclo di trasmissione del gambiense-HAT (gHAT) è più comunemente considerato essere umano-mosca-uomo. Si pensa che, in presenza del vettore, la lunga durata dell’infezione da gHAT negli esseri umani sia sufficiente a mantenere il ciclo di trasmissione. Questo costituisce la base del tradizionale approccio “screen-and-treat” al controllo del gHAT. Un possibile serbatoio animale è stato suggerito nell’epidemiologia del gHAT, ma il suo contributo alla trasmissione della malattia rimane poco chiaro. Infatti, le indagini condotte nei focolai di gHAT indicano la presenza di nessuna o pochissime infezioni da T. b. gambiense nel bestiame o negli animali selvatici. Inoltre, è stato possibile eliminare localmente la trasmissione di T. b. gambiense con il solo trattamento del serbatoio umano, senza ricorrere a interventi mirati sugli animali. Tuttavia, il coinvolgimento degli animali in questo ciclo non può essere completamente escluso. È stato suggerito che il controllo sostenibile dell’AAT è un approccio indispensabile per raggiungere l’eliminazione del gHAT in Africa occidentale e centrale.

D’altra parte, la trasmissione del rHAT si basa sulla presenza di serbatoi di vertebrati che comprendono sia animali domestici che selvatici e il ciclo è tipicamente animale-tsetse-animale/umano. Tuttavia, durante le epidemie in cui il numero di persone infette è relativamente alto, il ciclo di trasmissione può seguire il percorso uomo-tsetse-uomo. Nell’Africa orientale e meridionale, numerose specie di animali selvatici che vivono in aree di conservazione servono a mantenere il serbatoio della malattia. Di conseguenza, alcune delle persone infettate lo fanno all’interno o nei dintorni dei parchi di gioco o delle riserve. Nel periodo 1990-2007, sono stati documentati 49 casi non endemici; principalmente turisti che sono stati presumibilmente esposti ai morsi della tse-tse nei parchi di gioco in Kenya, Malawi, Tanzania, Uganda, Zambia e Zimbabwe (rivisto da ). Anche se gli animali selvatici sono i serbatoi chiave in questi parchi di gioco, le indagini rivelano bassi tassi di infezione e bassi livelli di parassitemia con tripanosomi infettivi umani. Per esempio, un recente studio condotto all’interno della Valle di Luangwa dello Zambia ha trovato un misero 0,5% () T. b. rhodesiense prevalenza di infezione nella fauna selvatica intervistata. Il bestiame nei focolai a bassa endemicità mostra una prevalenza corrispondentemente bassa di T. b. rhodesiense, ma questo può essere sufficiente a causare una ricaduta della malattia. L’emergere della HAT nell’Uganda settentrionale è stato collegato all’introduzione di bestiame infetto dalle aree meridionali endemiche in un programma di ripopolamento ed evidenzia il ruolo importante della politica veterinaria nel mitigare gli effetti della zoonosi. Trends in Numbers of Reported Cases

L’incidenza della malattia del sonno è diminuita nel corso degli anni, passando da circa 26.000 casi riportati nel 2000 a meno di 8.000 casi riportati nel 2012. In particolare, il numero di casi di gHAT e rHAT riportati all’OMS in questo periodo è diminuito rispettivamente del 75,9% e dell’87,9%. Questa diminuzione è attribuita al miglioramento dell’individuazione e del trattamento dei casi e alla gestione dei vettori. Nonostante questa diminuzione dell’incidenza, si stima che fino a 70 milioni di persone distribuite su 1,5 milioni di km2 rimangano a rischio di contrarre la malattia.

2.3. Effetto dei cambiamenti nell’uso del territorio e nel clima sul rischio e sull’incidenza della malattia

L’aumento della popolazione in molte parti dell’Africa sub-sahariana ha causato un aumento della pressione sul territorio, spingendo più persone nelle aree marginali infestate dalla tse-tse. Questa immigrazione ha portato ad uno dei due risultati: (i) l’eliminazione dell’habitat della tse-tse, quindi la scomparsa delle mosche tse-tse e l’apparente eliminazione della malattia, o (ii) l’aumento del contatto uomo-mosca, con conseguente aumento del rischio di contrarre la tripanosomiasi. Modelli di simulazione hanno suggerito che la crescita della popolazione causerà un declino della tse-tse della savana e della foresta, con possibile estinzione nell’Africa orientale e meridionale. In queste regioni, le popolazioni di tse-tse sono state confinate in habitat discreti, con un’elevata abbondanza all’interno e intorno alle aree di conservazione della fauna selvatica come i parchi di gioco e le riserve. Tali aree di conservazione forniscono condizioni adatte alla sopravvivenza della tse-tse e fungono da siti di riproduzione. Con l’aumento dell’invasione umana nelle aree protette, è inevitabile un aumento del rischio di malattia, almeno nel periodo iniziale di insediamento.

La trasmissione delle malattie trasmesse da vettori, compresa la tripanosomiasi, è influenzata dall’ambiente, e qualsiasi cambiamento in tale ambiente può influenzare la malattia, quindi il suo impatto sulla salute e sull’economia. Nei focolai tradizionali di HAT, le condizioni ambientali e biologiche sono ideali per la coesistenza e l’interazione del vettore, dell’ospite e dei parassiti, permettendo così la trasmissione della malattia. I fattori che influenzano i siti di riposo delle mosche tse-tse adulte, come i cambiamenti a lungo termine delle precipitazioni e della temperatura, possono avere un effetto significativo sull’epidemiologia e sulla trasmissione della tripanosomiasi. Sia in Burkina Faso che in Mali la diminuzione delle precipitazioni e l’aumento della densità umana sono stati implicati nella contrazione dei limiti dell’habitat della tse-tse precedentemente documentati. Inoltre, la frammentazione dell’habitat della tse-tse ha effetti importanti sulle dinamiche della popolazione della mosca e ha dimostrato di ridurre le densità apparenti della tse-tse.

Le caratteristiche del paesaggio e la mobilità del bestiame e dell’uomo sono tutti importanti fattori predittivi dell’incidenza della HAT in quanto influenzano la presenza, la densità e la dispersione della mosca. Anche i fattori sociali, culturali ed economici influenzano i risultati dell’incidenza della malattia. Un’analisi comparativa dei determinanti socioeconomici e culturali della HAT in quattro focolai adiacenti al confine Kenya-Uganda ha concluso che la conoscenza della tse-tse e del suo controllo, la cultura, le pratiche agricole e le variabili demografiche e socioeconomiche spiegavano l’incidenza della HAT meglio delle caratteristiche del paesaggio. Queste pratiche socioculturali possono anche essere utilizzate per spiegare il fenomeno dei pazienti della malattia del sonno che si presentano nei centri sanitari urbani, in particolare nei focolai di gHAT dell’Africa centrale. Le mosche tsetse del gruppo Palpalis, di cui le sottospecie G. fuscipes sono stimate essere responsabili di circa il 90% di tutti i casi di HAT, abitano ambienti ripariali abbastanza conservati. Le mosche di questo gruppo sono in grado di adattarsi e colonizzare facilmente gli habitat peridomestici, comprese le aree suburbane che circondano le città, per esempio, Kinshasa, Libreville, Bonon e Bangui. Questi focolai sono stati definiti come “focolai rurali con manifestazione urbana” in cui l’infezione non si verifica tipicamente all’interno dei limiti della città, ma le persone vengono infettate nel corso delle loro incursioni nella periferia della città infestata dalla tse-tse.

3. Le mosche tse-tse come vettori di tripanosomi infettivi per l’uomo

Le mosche tse-tse possono essere raggruppate in tre sottogruppi principali a seconda dell’ambiente in cui vivono: così, le tse-tse fluviali (palpalis), della savana (morsitans) o della foresta (fusca). Tutte le specie di tse-tse sono in grado di trasmettere tripanosomi infettivi per l’uomo. Tuttavia, le principali specie coinvolte nella trasmissione della HAT sono le tsetse del gruppo palpalis, in particolare G. palpalis spp e G. fuscipes spp. La malattia del sonno si verifica in zone geograficamente delineate denominate “foci”. Tali focolai sono spesso infestati da specie simpatriche, per cui una specie è quella predominante. Le mosche raccolgono i parassiti del flusso sanguigno dai loro ospiti: bestiame, animali selvatici ed esseri umani. La capacità vettoriale descrive la capacità innata di una specifica specie di mosca di acquisire, maturare e trasmettere tripanosomi. Diverse specie di tse-tse che coinfestano lo stesso habitat hanno spesso capacità vettoriali diverse per i tripanosomi infettivi per l’uomo. Per questo motivo, è importante determinare la prevalenza dell’infezione nelle specie simpatriche di tse-tse in modo da identificare quali specie sono fondamentali nella trasmissione della malattia. Tali dati possono poi essere utilizzati per informare le decisioni sugli interventi di controllo. Inoltre, i dati sulla prevalenza dell’infezione aiutano gli scienziati a comprendere meglio le dinamiche di trasmissione e a rilevare le tendenze spazio-temporali, entrambe le quali hanno importanti implicazioni per il controllo della malattia. Tuttavia, in natura, la prevalenza dei tripanosomi infettivi umani nelle mosche tse-tse, come rilevato dai metodi parassitologici (dissezione e microscopia), è spesso molto bassa, anche nei focolai attivi. La tecnica classica di dissezione/microscopia, sebbene richieda molto lavoro, può essere l’unico strumento disponibile per determinare i tassi di infezione sul campo. Utilizzando la dissezione, le infezioni da T. brucei sono indicate dalla presenza di tripanosomi nelle ghiandole salivari. Questa procedura ha però degli svantaggi in quanto richiede tecnici esperti e ha una bassa sensibilità diagnostica. In molti casi, i risultati della dissezione non variano molto in situazioni epidemiche o endemiche ed è spesso inferiore all’1%, nonostante le prove disponibili di infezioni attive negli animali o negli esseri umani. La tecnica PCR è frequentemente applicata per rilevare il DNA del parassita nei vettori della malattia. Tuttavia, la presenza del DNA del parassita non indica la presenza di un’infezione matura e trasmissibile e quindi non è un indicatore diretto del rischio. Spesso, la PCR dà una sovrastima fuorviante dell’infezione della mosca rispetto ai risultati della dissezione. Questo perché la PCR rileva il DNA del tripanosoma e non distingue tra un’infezione trasmissibile attiva nella mosca e un’alimentazione infettiva recente. Questo richiede quindi lo sviluppo e l’uso di nuovi metodi per correlare la prevalenza con il rischio di malattia.

4. Opzioni emergenti nel controllo della malattia e del vettore

Nonostante i considerevoli investimenti per il suo controllo e/o l’eradicazione, la tse-tse e la tripanosomiasi rimangono ancora un importante problema di salute pubblica. Il controllo della malattia del sonno si basa su due aspetti chiave: il controllo della malattia e il controllo dei vettori. I miglioramenti recenti e continui di questi due aspetti stanno contribuendo al raggiungimento dell’obiettivo dell’OMS per l’eliminazione della malattia.

4.1. La ricomparsa della malattia del sonno in paesi come il Sudan, l’Angola e la Repubblica Democratica del Congo è stata attribuita a disordini politici e civili che hanno provocato una migrazione di massa delle popolazioni in situazioni a rischio e il crollo dei tradizionali sistemi di supporto del governo e di controllo delle malattie. In molti di questi paesi, le attività di sorveglianza e controllo delle malattie dipendono fortemente dagli aiuti stranieri, comprese le agenzie di aiuto non governative. La riduzione e/o la cessazione dell’aiuto straniero può influenzare le attività di controllo, portando a una recrudescenza della malattia. Nel caso della RDC, un’impennata drammatica del numero di casi (fino a 25.000 casi all’anno) si è verificata quando l’aiuto bilaterale belga che finanzia le attività di sorveglianza e trattamento della malattia è stato interrotto nel 1990. La tendenza è stata invertita con la ripresa dell’aiuto bilaterale nel 1998 e la successiva continuazione delle attività di screening su larga scala e dei programmi di trattamento. Per ridurre la dipendenza dall’aiuto estero per il controllo dell’HAT, i paesi endemici sono stati incoraggiati e sostenuti a prendere in mano il processo di controllo. A tal fine, sono stati compiuti sforzi verso l’integrazione delle attività di diagnosi e trattamento della malattia nei centri sanitari di base del governo. Strumenti diagnostici migliorati

Sostanziali progressi sono stati fatti anche verso lo sviluppo e l’applicazione di routine di strumenti diagnostici migliorati nei paesi endemici. Questi includono tecniche nuove e/o migliorate, per esempio, quelle che incorporano l’uso della microscopia a fluorescenza a diodi emettitori di luce, la tecnica Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP), e i test diagnostici rapidi individuali (RDT) sono attualmente in fase di valutazione verso l’uso di routine come test point-of-care. Inoltre, si stanno sviluppando nuovi algoritmi per abbreviare il tempo di trattamento per la gHAT che riduce efficacemente la possibilità di trasmissione successiva. Un altro sviluppo verso un migliore controllo della malattia è stata la compilazione di mappe di distribuzione della malattia per la HAT, approfittando della natura focale della malattia per compilare mappe complete a livello di villaggio della distribuzione della HAT come strumento essenziale per il controllo della malattia, la ricerca e la difesa. L’atlante HAT fornisce un valido contributo al processo decisionale informato per la pianificazione e il monitoraggio delle attività di controllo e la valutazione delle tendenze epidemiologiche, nonché delle attività di ricerca.

4.3. Inclusione delle strategie di gestione dei vettori come componente chiave del controllo delle gHAT

È stato a lungo ampiamente accettato che il controllo delle tse gioca un ruolo centrale nel controllo delle rHAT zoonotiche. Tuttavia, gli epidemiologi ora concordano sul fatto che il controllo dei vettori è necessario anche nella gestione della gHAT. Infatti, l’implementazione di strategie di controllo dei vettori insieme a interventi medici (screen and treat) in diversi focolai di gHAT, tra cui Mandoul (Ciad), Uganda nord-occidentale e Boffa (Guinea), ha ridotto significativamente l’incidenza di nuovi casi. La necessità del controllo dei vettori è anche supportata dalla natura cronica dell’infezione da gHAT, con un caso che si è presentato fino a 29 anni dopo l’infezione iniziale. In presenza del vettore, tale portatore asintomatico può avere un importante ruolo potenziale nella trasmissione della malattia. Sono stati fatti notevoli progressi nella ricerca di strumenti di controllo efficienti e convenienti contro le tsetse fluviali coinvolte nella trasmissione del gHAT. Questa ricerca è culminata nello sviluppo dei cosiddetti “piccoli obiettivi”. Questi obiettivi trattati con insetticidi sono molto più piccoli (25 cm × 50 cm) dei tradizionali obiettivi di 1 × 1 m. Nonostante le loro dimensioni, gli obiettivi minuscoli si sono dimostrati abbastanza efficaci per il controllo delle tse-tse fluviali, in particolare G. fuscipes spp. e G. palpalis spp. Inoltre, costano molto meno a causa delle loro piccole dimensioni (quindi costi ridotti per l’impregnazione e i materiali). Inoltre, a causa del loro peso ridotto, possono essere facilmente distribuiti a piedi, o utilizzando biciclette e motociclette. Inoltre, i piccoli bersagli montati su piroghe che si muovono lungo un fiume hanno dimostrato di essere efficaci nel ridurre la densità delle tse-tse. Lo sviluppo di questi nuovi strumenti di controllo, così come la standardizzazione dei modelli esistenti, porterà all’identificazione di dispositivi economicamente vantaggiosi per la gestione della tse-tse

4.4. Adozione del concetto “One Health” nel controllo della HAT

Si stanno promuovendo sempre più strategie integrate che utilizzano lo studio e l’azione interdisciplinare per affrontare contemporaneamente il controllo della HAT e della AAT. Questo approccio di controllo dei parassiti di importanza veterinaria che trasmettono agenti zoonotici è un esempio del concetto di “One Health”, dove una singola tecnica di controllo dei vettori mitiga il rischio di trasmissione di due malattie. Infatti, l’OMS raccomanda specificamente che la sorveglianza e il controllo del rHAT siano coordinati con i servizi veterinari in un approccio “One Health”. Oggi, questa strategia è stata ampiamente applicata in entrambi i focolai gHAT e rHAT per diminuire la densità di tse-tse, riducendo così il contatto uomo-tse e dimostrando che il controllo simultaneo di entrambi AAT e HAT ha un impatto maggiore sull’incidenza della malattia. Controllo dei vettori nelle aree protette

Nell’Africa orientale e meridionale, la distribuzione della mosca tse-tse è sempre più confinata in aree protette come i parchi e le riserve di caccia. Questi parchi, a causa della loro adeguata copertura vegetativa e della varietà di specie ospiti disponibili, fungono da siti di riproduzione della mosca tse-tse e un gran numero di focolai attuali di rhodesiense sono alleati ai parchi di caccia. Questa situazione ha portato ad un aumento del rischio e dell’incidenza dell’infezione da rHAT tra i turisti e il personale dei parchi giochi, costringendo alcuni paesi ad attuare il controllo delle tse-tse nei parchi giochi. In collaborazione con gli esperti di controllo della tse-tse, le autorità della fauna selvatica hanno istituito misure per ridurre il contatto tra uomo e mosca, tra cui l’irrorazione aerea, l’installazione di trappole impregnate e obiettivi/schermi e l’irrorazione dei veicoli all’uscita del parco. Tali interventi possono avere successo se sono sostenuti per periodi di tempo prolungati e dovrebbero quindi essere promossi.

4.6. Opzioni future di controllo usando un approccio paratransgenico

Un altro sviluppo verso la gestione dei vettori nel controllo della HAT viene dal campo della modifica genetica. La ricerca sugli artropodi ha rivelato la presenza di simbionti coinvolti nella soppressione di organismi patogeni e che possono essere manipolati per esprimere proteine estranee progettate per bloccare la trasmissione del patogeno. Questa strategia, nota come paratransgenesi, è stata sviluppata e proposta per combattere diverse malattie animali e umane trasmesse dagli insetti. L’approccio paratransgenetico è stato proposto come strategia per inibire la sopravvivenza, lo sviluppo e la maturazione del tripanosoma nella tse-tse e quindi l’interferenza con la trasmissione della malattia del sonno africana. Il simbionte della tse-tse, S. glossinidius, ha dimostrato di influenzare la competenza del vettore, almeno in alcune specie di mosche. Per questo motivo, questo batterio è considerato come un potenziale veicolo di consegna del farmaco in vivo per controllare lo sviluppo del tripanosoma nella mosca. La disponibilità di colture in vitro di S. glossinidius ha permesso lo sviluppo di sistemi di trasformazione genetica che introducono ed esprimono prodotti estranei in Sodalis e successivamente negli insetti ospiti. Su questa linea, i ricercatori belgi hanno modificato geneticamente con successo Sodalis per esprimere geni antitrypanosomal che mirano specificamente ai parassiti del flusso sanguigno. Questa è una prova di concetto che effettivamente il batterio Sodalis è in grado di esprimere e rilasciare una quantità sufficiente di attivo, funzionale, parassita-targeting composto. Questa scoperta fornisce una strada promettente nella lotta contro la tripanosomiasi trasmessa dalla tse-tse.

5. Prospettive future

Dopo più di 100 anni di ricerca sulla tse-tse e sulla tripanosomiasi, la prognosi della malattia rimane ambigua. C’è un’idea prominente che l’eradicazione del vettore può essere impossibile da raggiungere, anche con approcci integrati sostenuti, ma questi possono essere sufficienti per mantenere alti livelli di soppressione . Inoltre, si pensa che l’eliminazione di T. brucei rhodesiense sia improbabile a causa della sua ampia distribuzione zoonotica. Dato che, la ricerca futura verso il controllo della malattia dovrebbe concentrarsi sul miglioramento dei metodi di controllo dei vettori, sulla sorveglianza della malattia a basso costo e sull’individuazione precoce dei casi e sul trattamento. Tuttavia, alcune prospettive sono generalmente più positive. L’OMS, includendo la HAT nella sua tabella di marcia per “Eradicazione, eliminazione e controllo delle malattie tropicali trascurate” ha fissato l’obiettivo di eliminare la HAT come problema di salute pubblica entro il 2020, quando si prevede meno di un nuovo caso/10.000 abitanti in almeno il 90% dei focolai endemici. Si sostiene che il trasferimento di tutte le conoscenze scientifiche accumulate su tse-tse e HAT dal banco al campo porterà a diagnosi efficaci, trattamento e interventi di controllo del vettore. In particolare, l’eliminazione di gHAT è considerata fattibile a causa della “vulnerabilità epidemiologica della malattia, lo stato attuale del controllo, la disponibilità di strategie e strumenti, e l’impegno internazionale e la volontà politica”.

Conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che non c’è conflitto di interessi riguardo alla pubblicazione di questo articolo.

Riconoscimento

Gli autori ringraziano il direttore (KALRO) per il permesso di pubblicare questo articolo.