Muștele Tsetse (Glossina) ca vectori ai tripanosomiei africane umane: A Review

Abstract

Tripanosomiaza africană umană (HAT) transmisă de musca tsetse continuă să reprezinte o problemă de sănătate publică, în ciuda a peste un secol de cercetare. Există două tipuri de boală, gambiense cronică și rhodesiense-HAT acută. Abundența și distribuția muștelor au fost afectate de schimbările în modelele de utilizare a terenurilor și de climă. Cu toate acestea, transmiterea bolii continuă în continuare. Aici, trecem în revistă unele aspecte ale ecoepidemiologiei HAT în contextul modificării tiparelor de infestare și al menținerii ciclului de transmitere, precum și al opțiunilor emergente în controlul bolii și al vectorilor.

1. Introducere

P>Tripanosomiaza africană este una dintre o gamă variată de boli tropicale neglijate. Musca tsetse, Glossina sp. este principalul vector pentru tripanosomi, paraziții care provoacă tripanosomia. Această boală afectează atât oamenii, cât și animalele de fermă. La oameni, boala este cunoscută sub numele de boala somnului sau Tripanosomiaza africană umană (HAT), în timp ce, la animale, este denumită nagana sau Tripanosomiaza animală africană (AAT). AAT este larg răspândită în majoritatea celor 38 de țări din Africa Subsahariană care sunt considerate endemice pentru muștele tse-tse și pentru această boală și este considerată a fi un factor major care limitează producția agricolă . Pe de altă parte, HAT apare ca o boală foarte focalizată . Atât boala, cât și vectorul acesteia au făcut obiectul unui interes științific intens încă de când David Bruce a descris pentru prima dată legătura dintre muștele tsetse și HAT . În ciuda acestui fapt, tripanosomoza continuă să fie o constrângere pentru mijloacele de subzistență rurale bazate pe creșterea animalelor și o boală umană potențial fatală .

2. Epidemiologia bolii somnului

Există două forme distincte de boală a somnului, cu diferențe în ceea ce privește etiologia, epidemiologia, manifestarea clinică și regimurile de tratament. Forma antroponotică cronică, care este cauzată de Trypanosoma brucei gambiense (gHAT), apare în 24 de țări din Africa Centrală și de Vest și reprezintă aproximativ 98 % din cazurile raportate (Raport tehnic OMS 2012). Republica Democrată Congo (RDC) continuă să raporteze cel mai mare număr de cazuri de gHAT, contribuind cu până la 84 % din cazurile endemice raportate în 2012 . Forma zoonotică acută a bolii cauzată de T. b. rhodesiense este denumită rhodesiense-HAT (rHAT) și este întâlnită în 13 țări din Africa de Est și de Sud. Mai puțin de 2 % din cazurile de HAT raportate sunt cauzate de T. b. rhodesiense . Uganda are distincția de a fi singura țară cu rHAT și gHAT; cu toate acestea, focarele de incidență ale celor două boli sunt distincte din punct de vedere spațial și nu s-a observat încă o convergență a celor două zone de boală .

2.1. Ciclul de transmitere a bolii

Ciclul de transmitere a gambiense-HAT (gHAT) este cel mai frecvent considerat a fi om-mușcă-om. Se crede că, în prezența vectorului, durata lungă a infecției cu gHAT la om este suficientă pentru a menține ciclul de transmitere. Acest lucru stă la baza abordării tradiționale de tip „depistare și tratament” pentru controlul gHAT. Un posibil rezervor animal a fost sugerat în epidemiologia gHAT, dar contribuția sa la transmiterea bolii rămâne neclară. Într-adevăr, studiile efectuate în focarele de gHAT indică faptul că nu există sau există foarte puține infecții cu T. b. gambiense la animale domestice sau sălbatice . În plus, a fost posibilă eliminarea la nivel local a transmiterii T. b. gambiense doar prin tratarea rezervorului uman, fără a recurge la intervenții care vizează animalele . Cu toate acestea, implicarea animalelor în acest ciclu nu poate fi complet exclusă. S-a sugerat că un control durabil al AAT este o abordare indispensabilă pentru a se ajunge la eliminarea gHAT în Africa de Vest și Centrală .

Pe de altă parte, transmiterea rHAT se bazează pe prezența rezervoarelor vertebrate care cuprind atât animale domestice, cât și animale sălbatice, iar ciclul este de obicei animal-tsetse-animal/om. Cu toate acestea, în timpul epidemiilor în care numărul de persoane infectate este relativ mare, ciclul de transmitere poate urma ruta om-tsetse-om . În estul și sudul Africii, numeroase specii de animale sălbatice care trăiesc în zonele de conservare servesc la menținerea rezervorului de boală. Prin urmare, o parte dintre persoanele infectate o fac în parcurile sau rezervațiile de vânătoare sau în jurul acestora . În perioada 1990-2007, au fost documentate 49 de cazuri non-endemice; în principal turiști care au fost probabil expuși la mușcături de tse-tse în parcurile de vânătoare din Kenya, Malawi, Tanzania, Uganda, Zambia și Zimbabwe (revizuit de ). Deși animalele sălbatice sunt principalele rezervoare în aceste parcuri de vânătoare, investigațiile au evidențiat rate scăzute de infecție și niveluri scăzute de parazitamie cu tripanosomi infecțioși umani . De exemplu, un studiu recent efectuat în Valea Luangwa din Zambia a constatat o prevalență a infecției cu T. b. rhodesiense de doar 0,5 % () în animalele sălbatice analizate . Animalele din focarele cu endemicitate scăzută prezintă o prevalență scăzută corespunzătoare a T. b. rhodesiense, dar acest lucru poate fi suficient pentru a provoca o izbucnire a bolii. Apariția HAT în nordul Ugandei a fost legată de introducerea vitelor infectate din zonele endemice din sud în cadrul unui program de repopulare și evidențiază rolul important al politicii veterinare în atenuarea efectelor bolilor zoonotice .

2.2. Tendințe în ceea ce privește numărul de cazuri raportate

Incidența bolii somnului a scăzut de-a lungul anilor, scăzând de la aproximativ 26.000 de cazuri raportate în 2000 la mai puțin de 8.000 de cazuri raportate în 2012. Mai exact, numărul de cazuri de gHAT și rHAT raportate la OMS în această perioadă a scăzut cu 75,9 % și, respectiv, 87,9 % . Această scădere este atribuită îmbunătățirii depistării și tratamentului cazurilor și gestionării vectorilor . În ciuda acestei scăderi a incidenței, se estimează că până la 70 de milioane de persoane distribuite pe o suprafață de 1,5 milioane de km2 rămân la risc de a contracta boala .

2.3. Efectul schimbărilor în utilizarea terenurilor și în climă asupra riscului și incidenței bolii

Creșterea nivelurilor de populație în multe părți din Africa subsahariană a provocat o presiune crescută asupra terenurilor, împingând mai mulți oameni în zonele marginale infestate de tsete. Această imigrație a condus la unul dintre cele două rezultate: (i) eliminarea habitatului tsetse, prin urmare dispariția muștelor tsetse și eliminarea aparentă a bolii , sau (ii) creșterea contactului om-mușcă, ceea ce duce la creșterea riscului de contractare a tripanosomiei . Modelele de simulare au sugerat că creșterea populației va cauza un declin al muștelor tsetse de savană și de pădure, cu o posibilă dispariție în estul și sudul Africii . În aceste regiuni, populațiile de tsetse au fost limitate la habitate discrete, cu o abundență ridicată în interiorul și în jurul zonelor de conservare a faunei sălbatice, cum ar fi parcurile de vânătoare și rezervațiile. Astfel de zone de conservare oferă condiții adecvate pentru supraviețuirea tse-tse și funcționează ca locuri de reproducere. Odată cu intensificarea invadării zonelor protejate de către om, este inevitabil să existe un risc sporit de îmbolnăvire , cel puțin în perioada inițială a așezării.

Transmiterea bolilor transmise prin vectori, inclusiv a tripanosomiei, este influențată de mediu, iar orice schimbări în acest mediu pot afecta boala, deci impactul acestora asupra sănătății și economiei . În focarele tradiționale de HAT, condițiile de mediu și biologice sunt ideale pentru coexistența și interacțiunea vectorului, a gazdei și a paraziților, permițând astfel ca transmiterea bolii să aibă loc. Factorii care afectează locurile de odihnă pentru muștele tse-tse adulte, cum ar fi schimbările pe termen lung în ceea ce privește precipitațiile și temperatura, pot avea un efect semnificativ asupra epidemiologiei și transmiterii tripanosomiei . Atât în Burkina Faso, cât și în Mali, scăderea precipitațiilor și creșterea densității umane au fost implicate în restrângerea limitelor de habitat ale muștelor tsetse documentate anterior . Mai mult, fragmentarea habitatului tsetse are efecte importante asupra dinamicii populației de muște și s-a demonstrat că reduce densitatea aparentă a tsetse .

Caracteristicile peisajului și mobilitatea animalelor și a oamenilor sunt toți factori predictivi importanți ai incidenței HAT, deoarece influențează prezența, densitatea și dispersia muștelor . Factorii sociali, culturali și economici afectează, de asemenea, rezultatele în ceea ce privește incidența bolii. O analiză comparativă a factorilor socioeconomici și culturali determinanți ai HAT în patru focare adiacente de la granița dintre Kenya și Uganda a concluzionat că cunoștințele despre tsetse și controlul acesteia, cultura, practicile agricole și variabilele demografice și socioeconomice au explicat apariția HAT mai bine decât caracteristicile peisajului . Aceste practici socioculturale pot fi, de asemenea, utilizate pentru a explica fenomenul pacienților cu boala somnului care se prezintă în centrele de sănătate urbane, în special în focarele gHAT din Africa Centrală. Tsetele din grupul Palpalis, dintre care se estimează că subspecia G. fuscipes este responsabilă pentru aproximativ 90% din toate cazurile de HAT, locuiesc în medii riverane destul de conservate . Muștele din acest grup sunt capabile să se adapteze și să colonizeze cu ușurință habitatele peridomestice , inclusiv zonele suburbane din jurul orașelor, de exemplu, Kinshasa, Libreville, Bonon și Bangui . Aceste focare au fost denumite „focare rurale cu manifestare urbană”, prin care infecția nu se produce de obicei în limitele orașului, dar oamenii se infectează în cursul incursiunilor lor în periferia infestată cu țestoase a orașului .

3. Muștele tsetse ca vectori ai tripanosomilor infecțioși pentru om

Muștele tsetse pot fi grupate în trei subgrupe principale, în funcție de mediul în care locuiesc: astfel, muștele tsetse riverane (palpalis), de savană (morsitans) sau cele care trăiesc în păduri (fusca). Toate speciile de tsetse sunt capabile să transmită tripanosomi infecțioși pentru om. Cu toate acestea, principalele specii implicate în transmiterea HAT sunt tsetele din grupul palpalis, în special G. palpalis spp și G. fuscipes spp. Boala somnului apare în zone delimitate geografic, denumite „focare” . Astfel de focare sunt adesea infestate de specii simpatrice, în care o specie este cea predominantă . Muștele preiau paraziții din fluxul sanguin de la gazdele lor: animale, animale sălbatice și oameni. Capacitatea vectorială descrie capacitatea înnăscută a unei anumite specii de muște de a achiziționa, maturiza și transmite tripanosomi. Diferitele specii de țestoase care coinfestă același habitat au adesea capacități vectoriale diferite pentru trypanosomii infecțioși pentru om . Din acest motiv, este important să se determine prevalența infecției la speciile de țestoase simpatrice, pentru a identifica speciile care sunt esențiale în transmiterea bolii. Astfel de date pot fi apoi utilizate pentru a informa deciziile privind intervențiile de control. În plus, datele privind prevalența infecției îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine dinamica transmiterii și să detecteze tendințele spațio-temporale, ambele având implicații importante pentru controlul bolii . Cu toate acestea, în natură, prevalența tripanosomilor infecțioși pentru om în muștele tsetse, așa cum este detectată prin metode parazitologice (disecție și microscopie), este adesea foarte scăzută , chiar și în focarele active . Tehnica clasică de disecție/microscopie, deși necesită multă muncă, poate fi singurul instrument disponibil pentru a determina ratele de infecție pe teren. Cu ajutorul disecției, infecțiile cu T. brucei sunt indicate prin prezența tripanosomilor în glandele salivare. Cu toate acestea, această procedură prezintă dezavantaje, deoarece necesită tehnicieni calificați și are o sensibilitate scăzută la diagnosticare. În multe cazuri, rezultatele disecției nu variază foarte mult în situații epidemice sau endemice și este adesea mai mică de 1%, în ciuda dovezilor disponibile de infecții active la animale sau la oameni . Tehnica PCR este frecvent aplicată pentru a detecta ADN-ul parazitului în vectorii de boală . Cu toate acestea, prezența ADN-ului parazitului nu indică prezența unei infecții mature, transmisibile și, prin urmare, nu este un indicator direct de risc . Adesea, PCR oferă o supraestimare înșelătoare a infecției muștelor în comparație cu rezultatele disecției. Acest lucru se datorează faptului că PCR detectează ADN-ul tripanosomului și nu va face diferența între o infecție transmisibilă activă în muscă și o hrană infecțioasă recentă. Prin urmare, acest lucru necesită dezvoltarea și utilizarea unor metode noi pentru a corela prevalența cu riscul de îmbolnăvire.

4. Opțiuni emergente în controlul bolii și al vectorilor

În ciuda investițiilor considerabile pentru controlul și/sau eradicarea acesteia, tsetse și tripanosomiaza rămân încă o problemă majoră de sănătate publică. Controlul bolii somnului se bazează pe două aspecte-cheie: controlul bolii și controlul vectorilor. Îmbunătățirile recente și în curs de realizare la aceste două aspecte contribuie la atingerea obiectivului OMS de eliminare a bolii.

4.1. Integrarea diagnosticului și tratamentului HAT în sistemele naționale de asistență medicală primară

Reapariția bolii somnului în țări precum Sudan, Angola și RDC a fost atribuită tulburărilor politice și civile care au dus la migrația în masă a populațiilor în situații de risc și la prăbușirea sistemelor tradiționale de sprijin guvernamental și de control al bolilor . În multe dintre aceste țări, activitățile de supraveghere și control al bolii depind în mare măsură de ajutorul extern, inclusiv de agențiile de ajutor neguvernamentale . Reducerea sau/și încetarea ajutorului străin poate afecta activitățile de control, ducând la reapariția bolii. În cazul RDC, s-a înregistrat o creștere dramatică a numărului de cazuri (până la 25.000 de cazuri anual) atunci când ajutorul bilateral belgian care finanțează activitățile de supraveghere și tratament al bolii a fost întrerupt în 1990. Tendința a fost inversată odată cu reluarea ajutorului bilateral în 1998 și cu continuarea ulterioară a activităților de depistare pe scară largă și a programelor de tratament . Pentru a reduce dependența de ajutorul extern pentru controlul HAT, țările endemice sunt încurajate și sprijinite să își asume responsabilitatea procesului de control . În acest sens, au fost depuse eforturi în vederea integrării activităților de diagnosticare și tratament al bolii în centrele guvernamentale de asistență medicală primară .

4.2. Instrumente de diagnostic îmbunătățite

S-au înregistrat, de asemenea, progrese substanțiale în ceea ce privește dezvoltarea și aplicarea de rutină a unor instrumente de diagnostic îmbunătățite în țările endemice. Acestea includ tehnici noi și / sau îmbunătățite, de exemplu, cele care încorporează utilizarea microscopiei cu fluorescență cu diode emițătoare de lumină , tehnica de amplificare izotermă mediată de buclă (LAMP) , iar testele individuale de diagnostic rapid (RDT) sunt în prezent în curs de evaluare în vederea utilizării de rutină ca teste la punctul de îngrijire . În plus, sunt în curs de dezvoltare noi algoritmi pentru a scurta timpul de tratament pentru gHAT, ceea ce reduce în mod eficient posibilitatea de transmitere ulterioară. O altă evoluție în vederea îmbunătățirii controlului HAT a fost elaborarea de hărți de distribuție a HAT, profitând de natura focală a bolii pentru a elabora hărți cuprinzătoare la nivel de sat cu privire la distribuția HAT ca instrument esențial pentru controlul bolii, cercetare și advocacy . Atlasul HAT oferă o contribuție valoroasă la luarea deciziilor în cunoștință de cauză pentru planificarea și monitorizarea activităților de control și evaluarea tendințelor epidemiologice, precum și a activităților de cercetare.

4.3. Includerea strategiilor de gestionare a vectorilor ca o componentă cheie a controlului gHAT

Este de mult timp acceptat pe scară largă faptul că controlul tsetse joacă un rol central în controlul rHAT zoonotic . Cu toate acestea, epidemiologii sunt acum de acord că și controlul vectorilor este necesar în gestionarea gHAT . Într-adevăr, punerea în aplicare a strategiilor de control al vectorilor împreună cu intervențiile medicale (depistare și tratament) în mai multe focare de gHAT, inclusiv Mandoul (Ciad), nord-vestul Ugandei și Boffa (Guineea), a redus semnificativ incidența cazurilor noi . Necesitatea controlului vectorilor este susținută, de asemenea, de natura cronică a infecției cu gHAT, un caz fiind raportat ca prezentându-se la 29 de ani de la infecția inițială . În prezența vectorului, un astfel de purtător asimptomatic poate avea un rol potențial important în transmiterea bolii. S-au înregistrat progrese considerabile în căutarea unor instrumente de control eficiente și rentabile împotriva tsetelor riverane implicate în transmiterea gHAT . Această căutare a culminat cu dezvoltarea așa-numitelor „ținte mici” . Aceste ținte tratate cu insecticid sunt mult mai mici (25 cm × 50 cm) decât țintele tradiționale de 1 × 1 m. În ciuda mărimii lor, țintele mici s-au dovedit a fi destul de eficiente pentru controlul tse-urilor riverane, în special G. fuscipes spp. și G. palpalis spp. În plus, acestea costă mult mai puțin datorită dimensiunilor lor mai mici (prin urmare, costurile reduse pentru impregnare și materiale). În plus, datorită greutății lor reduse, acestea pot fi utilizate cu ușurință pe jos sau cu ajutorul bicicletelor și motocicletelor . Mai mult, țintele minuscule, atunci când sunt montate pe pirogi care se deplasează de-a lungul unui râu, s-au dovedit a fi eficiente în reducerea densității de tsete . Dezvoltarea unor astfel de instrumente de control noi, precum și standardizarea modelelor existente, va duce la identificarea unor dispozitive rentabile pentru gestionarea țsetse .

4.4. Adoptarea conceptului „O singură sănătate” în controlul HAT

Se promovează din ce în ce mai mult strategiile integrate care utilizează studii și acțiuni interdisciplinare pentru a aborda simultan controlul atât al HAT, cât și al AAT. Această abordare de combatere a dăunătorilor de importanță veterinară care transmit agenți zoonotici este un exemplu al conceptului „One Health”, în care o singură tehnică de combatere a vectorilor atenuează riscul de transmitere a două boli. Într-adevăr, OMS recomandă în mod special ca supravegherea și controlul rHAT să fie coordonate cu serviciile veterinare în cadrul unei abordări „One Health” . În prezent, această strategie a fost aplicată pe scară largă atât în focarele de gHAT, cât și în cele de rHAT, pentru a diminua densitatea de tsete, reducând astfel contactul dintre oameni și tsete și demonstrând că un control simultan atât al AAT, cât și al HAT are un impact mai mare asupra incidenței bolii .

4.5. Controlul vectorilor în zonele protejate

În Africa de Est și de Sud, distribuția muștelor tse-tse se limitează din ce în ce mai mult la zonele protejate, cum ar fi parcurile și rezervațiile de vânătoare. Aceste parcuri, datorită acoperirii vegetative adecvate și a gamei de specii gazdă disponibile, acționează ca situri de reproducere a muștelor tse-tse, iar un număr mare de focare actuale de rhodesiense sunt alipite la parcurile de vânătoare. Această situație a dus la creșterea riscului și a incidenței infecției cu rHAT în rândul turiștilor și al personalului parcurilor de vânătoare, ceea ce a obligat unele țări să pună în aplicare măsuri de control al țestoaselor în parcurile de vânătoare. În colaborare cu experții în controlul tse-tse, autoritățile din domeniul faunei sălbatice au instituit măsuri pentru a reduce contactul dintre om și muscă, inclusiv pulverizarea aeriană, instalarea de capcane impregnate și de ținte/ecrane și pulverizarea vehiculelor la ieșirea din parcuri . Astfel de intervenții pot avea succes dacă sunt susținute pentru perioade prelungite de timp și, prin urmare, ar trebui să fie promovate.

4.6. Opțiuni viitoare de control utilizând o abordare paratransgenică

O altă evoluție în direcția gestionării vectorilor în controlul HAT vine din domeniul modificării genetice. Cercetările asupra artropodelor au scos la iveală prezența unor simbionți implicați în suprimarea organismelor patogene și care pot fi manipulați pentru a exprima proteine străine concepute pentru a bloca transmiterea agenților patogeni . Această strategie, cunoscută sub numele de paratransgeneză, a fost dezvoltată și propusă pentru a combate diferite boli animale și umane transmise de insecte . Abordarea paratransgenică a fost propusă ca o strategie de inhibare a supraviețuirii, dezvoltării și maturizării tripanosomului în tsetse și, prin urmare, de interferență cu transmiterea bolii africane a somnului . S-a demonstrat că simbiotul tsetse, S. glossinidius, influențează competența vectorului, cel puțin la unele specii de muște . Din acest motiv, această bacterie este considerată ca un potențial vehicul de administrare in vivo a medicamentelor pentru a controla dezvoltarea tripanosomului la muscă . Disponibilitatea culturilor in vitro de S. glossinidius a permis dezvoltarea unor sisteme de transformare genetică care introduc și exprimă produse străine în Sodalis și, ulterior, în insectele gazdă . În acest sens, cercetătorii belgieni au reușit să modifice genetic Sodalis pentru a exprima gene antitripanosomale care vizează în mod specific paraziții din fluxul sanguin. Aceasta este o dovadă de concept că, într-adevăr, bacteria Sodalis este capabilă să exprime și să elibereze o cantitate suficientă de compus activ, funcțional, care țintește paraziții . Această descoperire oferă o cale promițătoare în lupta împotriva tripanosomiei transmise de tsetse.

5. Perspective viitoare

După mai mult de 100 de ani de cercetări privind tsetse și tripanosomiaza, prognosticul bolii rămâne ambiguu. Există o idee proeminentă conform căreia eradicarea vectorilor poate fi imposibil de realizat, chiar și cu abordări integrate susținute, dar acestea pot fi suficiente pentru a menține niveluri ridicate de suprimare . În plus, se crede că eliminarea T. brucei rhodesiense este puțin probabilă din cauza distribuției sale zoonotice extinse. Având în vedere acest lucru, cercetările viitoare pentru controlul bolii ar trebui să se concentreze asupra îmbunătățirii metodelor de control al vectorilor, asupra supravegherii eficiente din punct de vedere al costurilor a bolii, precum și asupra depistării și tratării timpurii a cazurilor . Cu toate acestea, unele perspective sunt, în general, mai pozitive. OMS, prin includerea HAT în foaia sa de parcurs pentru „Eradicarea, eliminarea și controlul bolilor tropicale neglijate”, a stabilit obiectivul de a elimina HAT ca problemă de sănătate publică până în 2020, când se așteaptă mai puțin de un caz nou/10.000 de locuitori în cel puțin 90% din focarele endemice . Se susține că transferul tuturor cunoștințelor științifice acumulate despre tsetse și HAT de la laborator la teren va duce la intervenții eficiente de diagnosticare, tratament și control al vectorilor . În special, eliminarea gHAT este considerată fezabilă datorită „vulnerabilității epidemiologice a bolii, stadiului actual de control, disponibilității strategiilor și instrumentelor, precum și angajamentului internațional și voinței politice” .

Conflict de interese

Autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

Recunoștințe

Autorii aduc mulțumiri directorului (KALRO) pentru permisiunea de a publica această lucrare.