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Infezione da Criptosporidium

Introduzione

Cryptosporidium è stato identificato come causa di infezione umana nel 1976. Durante i primi anni ’80, la criptosporidiosi è stata riconosciuta come principale causa di diarrea cronica nei pazienti con AIDS, come causa di focolai di diarrea zoonotici e trasmessi dall’acqua e come causa di diarrea nei bambini. Verso la metà degli anni ’90, il criptosporidio era noto per essere onnipresente ed era collegato alla malnutrizione infantile e alla morte prematura in contesti con poche risorse. Cryptosporidium è la seconda causa principale di diarrea da moderata a grave nei bambini di età inferiore ai due anni e un’importante causa di mortalità in tutto il mondo. Si verifica più comunemente durante le epidemie trasmesse dall’acqua e negli ospiti immunocompromessi. La criptosporidiosi può essere sottovalutata e sottodiagnosticata. Inoltre, i trattamenti non sono ottimali e attualmente non disponiamo di solide misure preventive. Fortunatamente, la maggior parte delle infezioni è autolimitante negli ospiti immunocompetenti, ma può essere associata a sintomi cronici, malnutrizione e altre complicazioni nei pazienti ad alto rischio.

Eziologia

Sebbene il numero di casi di criptosporidiosi segnalati in tutto il mondo negli ultimi anni sia aumentato con un numero di 3 casi ogni 100.000 abitanti, numerosi indicatori (cioè sintomi clinici) indicano che la frequenza dell’infezione è probabilmente 100 volte superiore al numero dei casi segnalati. La prevalenza dell’infezione da Cryptosporidium è inferiore nei paesi industrializzati rispetto ai paesi in via di sviluppo poiché, in questi ultimi, ci sono molte persone che ancora non si trovano di un livello base di acqua potabile e servizi igienici. I paesi in via di sviluppo (categoria di risorse limitate) sono particolarmente più colpiti da malattie diarroiche causate dall’infezione da Cryptosporidium. Il Global Enteric Multicentre Study ha identificato Cryptosporidium in sette siti nell’Africa sub-sahariana e nell’Asia meridionale, come uno dei quattro principali contributori alle malattie diarroiche da moderato a gravi durante i primi 2 anni di vita in tutti i siti.

Nei paesi in via di sviluppo, la criptosporidiosi viene segnalata raramente nelle persone immunocompetenti, mentre questa infezione causa circa il 10-15% dei casi di grave malattia diarroica, soprattutto nei bambini malnutriti di età inferiore ai cinque anni. Cryptosporidium spp. sono stati isolati in tutto il mondo e in diversi paesi sono stati segnalati focolai di criptosporidiosi associati a piscine o acqua potabile contaminata. Sebbene ci siano più di 30 specie di Cryptosporidium, solo poche specie come C. hominis, C. parvum, C. meleagridis, C. felis e C. canis si trovano comunemente nelle persone. Tra queste specie, C. hominis e C. parvum si trovano più frequentemente nelle infezioni intestinali nell’uomo.

Epidemiologia

Fonti d’acqua contaminate o trasferimento fecale-orale diffondono frequentemente Cryptosporidium. Un recente rapporto dei Centers for Disease Control and Prevention (CDC) mostra che l’incidenza di focolai di Cryptosporidium è aumentata in modo significativo negli Stati Uniti. Molti focolai negli Stati Uniti sono stati associati alla contaminazione delle riserve idriche ricreative e municipali. Sono stati segnalati anche focolai negli asili nido, probabilmente a causa della trasmissione fecale-orale. È stata segnalata anche la trasmissione durante il rapporto anale a causa della trasmissione fecale-orale. Cryptosporidium è anche associato a cambiamenti stagionali e malnutrizione. Gli studi hanno dimostrato che temperature più elevate e più precipitazioni sono associate a un aumento del rischio di criptosporidiosi.

Il numero di casi segnalati è aumentato negli ultimi anni con l’aumento del riconoscimento clinico e dei test. È più comune in contesti con poche risorse, con il 5-10% degli ospiti immunocompetenti che perdono l’organismo nei paesi con poche risorse rispetto a circa l’1% in contesti con risorse elevate. Anche l’esposizione degli animali, in particolare nei gatti e nei bovini, è associata ad un aumentato rischio di infezione. I bambini e gli anziani sono più comunemente diagnosticati con criptosporidiosi. I pazienti con immunodeficienza acquisita (virus dell’immunodeficienza umana, chemioterapia, farmaci immunosoppressori) o congenita (ipogammaglobulinemia; carenza di IgA) sono a più alto rischio di infezione e di malattia prolungata o grave.

Fattori di rischio per l’infezione

Anche i fattori ambientali associati all’infezione da cryptosporidium devono essere compresi meglio. I risultati di uno studio longitudinale in India hanno mostrato che il carico di infezione era altrettanto alto nei bambini che vivevano in famiglie che usavano acqua in bottiglia o acqua municipale per bere, suggerendo che la maggior parte della trasmissione non coinvolge l’acqua potabile. I modelli stagionali potrebbero anche essere associati a un aumento del rischio di trasmissione. In Kenya, gli investigatori hanno rilevato un numero maggiore di oocisti nelle acque superficiali alla fine della stagione delle piogge e all’inizio della stagione secca rispetto ad altri periodi, coerente con il picco stagionale della criptosporidiosi umana nell’Africa orientale. È stata anche segnalata un’associazione di alcuni aplotipi HLA di tipo I e II e un rischio più elevato di infezione da Cryptosporidium. L’allele ApoE E4 è stato anche associato alla protezione contro i deficit di crescita nei bambini con grave malattia diarroica ei risultati di studi sugli animali suggeriscono che il possesso dell’allele ApoE E4 è associato alla riduzione del carico parassitario e del danno infiammatorio.

Ciclo vitale del parassita

L’infezione viene avviata dall’ingestione di oocisti, ciascuna delle quali contiene 4 sporozoiti che si schiudono a livello intestinale, rilasciando sporozoiti infettivi. Dopo l’eccitazione, questi sporozoiti vengono ingeriti in una membrana ospite modificata separata dal citoplasma da uno strato denso; quindi, la posizione dei parassiti all’interno dell’ospite non è intracellulare ma extracitoplasmatica. All’interno del vacuolo parassitoforo, il parassita subisce una riproduzione asessuata o schizogonica, portando alla produzione di 8 merozoiti all’interno di un meronte di tipo I.

I merozoiti possono invadere le cellule epiteliali vicine e propagare l’infezione ad altri siti dell’intestino. Durante questa fase, i merozoiti possono subire 2 distinti cicli replicativi: uno stadio asessuato caratterizzato dalla moltiplicazione dei merozoiti (meronte tipo I) e dalla produzione di oocisti a pareti sottili che autoinfettano l’ospite e / o uno stadio sessuale con formazione di tipo II meront, che, dopo la differenziazione in microgametociti e macrogametociti, si uniranno per formare lo zigote. Lo zigote diploide, attraverso un processo chiamato sporogonia, formerà 4 sporozoiti all’interno di oocisti a parete spessa o sottile. L’oocisti a parete spessa, protetta da un muro resistente, dopo essere stata rilasciata nelle feci viene versata nell’ambiente, pronta ad infettare un nuovo individuo.

Trasmissione del parassita

Le oocisti sono molto resistenti al cloro, alle clorammine e al biossido di cloro, che sono comunemente usati nei metodi di disinfezione del sistema idrico, e rimangono vitali per l’infezione nell’ambiente per lungo tempo. Gli esseri umani vengono infettati da Cryptosporidium toccando tutto ciò che è entrato in contatto con feci contaminate, sebbene la modalità di trasmissione più comune sia rappresentata dall’ingestione di oocisti in alimenti contaminati, acqua o aria. Le dimensioni minuscole delle oocisti di Cryptosporidium hanno la capacità di diffondersi nell’aria, dove potrebbero essere inalate e causare infezioni negli esseri umani e negli animali. L’inalazione di oocisti dall’aria contaminata può infettare le vie respiratorie e manifestare sintomi respiratori. Oocisti di Cryptosporidium sono state osservate nel 60% dei campioni d’aria esaminati in Messico. Studi recenti indicano che la criptosporidiosi può essere trasmessa per inalazione di goccioline aerosolizzate tramite secrezioni respiratorie o tosse, oltre alla ben documentata trasmissione fecale-orale.

Sintomatologia clinica

La criptosporidiosi si presenta come diarrea acquosa abbondante e deperimento dovuto a malassorbimento. Non è insolito che i sintomi siano ciclici, con periodi di miglioramento e peggioramento nell’arco di una o due settimane. Nella maggior parte dei casi, la diarrea si risolve spontaneamente entro 7-14 giorni. Possono verificarsi anche febbre, nausea e vomito, in particolare nei neonati. Anche il dolore addominale è comune. La diarrea cronica può verificarsi in pazienti con condizioni di immuno-compromissione, in particolare infezioni da virus HIV. Questo può durare mesi o anni senza un trattamento adeguato della loro condizione immunocompromessa. Nei pazienti immunocompromessi possono verificarsi anche complicazioni biliari e polmonari.

Si ritiene che diversi meccanismi contribuiscano alla patogenesi della diarrea indotta da Cryptosporidium. Nei pazienti con diarrea di volume elevato, sembra essere importante un processo secretorio. È stata descritta un’attività enterotossica rilasciata dal parassita, ma questi risultati rimangono controversi. In modelli animali di infezione da C. parvum, l’assorbimento del sodio stimolato dal glucosio è stato inibito e questo ha parallelamente l’entità del danno delle cellule villi ed epiteliali Inoltre, è aumentata la produzione di prostaglandine della mucosa (PGE2 e PGI2), che può inibire l’assorbimento neutro di NaCl e provocare diarrea secretoria è stato dimostrato.

Complicanze

Le complicazioni possono includere malnutrizione, ritardi nella crescita e deterioramento cognitivo. Anche la malnutrizione sembra aumentare il rischio di infezione. La criptosporidiosi è associata a più sintomi cronici e tassi di mortalità più elevati rispetto ad altre cause di diarrea durante l’infanzia. Nei pazienti immunocompromessi, in particolare, la mortalità può verificarsi nelle prime fasi dell’infezione. Anche l’infezione asintomatica è comune e può anche essere associata a malnutrizione. Gli studi hanno identificato un’infezione asintomatica nello 0% -6% dei bambini in aree endemiche.

Diagnosi di laboratorio

La diagnosi di criptosporidiosi viene solitamente effettuata identificando al microscopio la presenza di oocisti da 4 a 6 μm di diametro nelle feci dei soggetti infetti. Tuttavia, poiché il rilevamento delle oocisti di Cryptosporidium può essere difficile, tre campioni fecali raccolti in giorni separati devono essere esaminati al microscopio per rilevare le oocisti prima di escludere un’infezione da Cryptosporidium in soggetti con diarrea grave. Inoltre, per il rilevamento delle oocisti nelle feci, il campione deve essere concentrato utilizzando il metodo di sedimentazione formalina-etere prima dell’esame microscopico. Inoltre, può essere diagnosticato mediante test di reazione a catena della polimerasi / acido nucleico (PCR). Sulla colorazione delle feci, l’oocisti matura viene identificata utilizzando la colorazione acido-rapida modificata. Un vantaggio della colorazione delle feci è il basso costo dei reagenti acido-resistenti modificati; tuttavia, ciò richiede una formazione tecnica per visualizzare gli organismi in modo appropriato.

Una migliore capacità diagnostica con gli studi PCR e il rilevamento dell’antigene ha aumentato la capacità di diagnosticare questo patogeno diarroico. Un vantaggio del test molecolare tramite PCR è che può distinguere quale specie sta causando i sintomi. I test sierologici vengono utilizzati anche per valutare il carico di infezione nelle popolazioni, sia sintomatiche che asintomatiche. L’anticorpo contro Cp23 sembra essere correlato a un’infezione a distanza, mentre le risposte a Cp17 (chiamata anche gp15) suggeriscono un’infezione recente e le risposte a P2 sono associate a infezioni ripetute. Oltre ai metodi sopra descritti, le feci acquose o mollicce possono essere esaminate per la diagnosi di laboratorio della criptosporidiosi utilizzando diverse tecniche come il test di immunoassorbimento legato all’enzima (ELISA) e il test immunocromatografico, che hanno una buona sensibilità e specificità per il rilevamento degli antigeni di Cryptosporidium

Diagnosi differenziale

  • Infezioni da Campylobacter
  • Infezioni da ciclospora
  • Cistoisosporiasi
  • Infezioni da E Coli
  • Giardiasi
  • Microsporidiosi
  • Infezione da Salmonella
  • Shigellosi
  • Gastroenterite virale

Terapia farmacologica

Nei pazienti immunocompetenti, il nitazoxanide è il trattamento di scelta e approvato dalla FDA per il trattamento della criptosporidiosi. Sfortunatamente, non sempre riesce a ridurre i sintomi. Possono essere utilizzate anche paromomicina o azitromicina. La spiramicina, l’azitromicina e l’immunoglobulina non si sono dimostrate efficaci in studi controllati in pazienti con AIDS. L’immunità cellulare intatta è essenziale per la risoluzione dei sintomi. I bersagli dei farmaci in esame includono la funzione dei microtubuli, le protein chinasi calcio-dipendenti e altre vie metaboliche chiave per la crescita del parassita.

L’immunoterapia ha mostrato qualche promessa. In particolare, il ripristino della competenza immunitaria negli ospiti immunocompromessi, in particolare un aumento verso il normale dei livelli di cellule T CD4 nei pazienti con AIDS, è associato alla clearance del Cryptosporidium. L’immunoterapia passiva mediante somministrazione orale di immunoglobuline bovine derivate dal colostro (che presumibilmente contenevano anticorpi anti-criptosporidi poiché le mucche venivano comunemente infettate da Cryptosporidium) ha portato a un significativo miglioramento dei sintomi della diarrea, sebbene la cura microbiologica non sia stata valutata.

Scoperta di nuovi farmaci

Lo sviluppo di farmaci antimicrobici procede comunemente lungo uno dei due percorsi, incentrato sull’attività dell’intera cellula o su specifici bersagli molecolari. Forse la via metabolica più ampiamente studiata per lo sviluppo di farmaci è il salvataggio delle purine per la sintesi degli acidi nucleici. Cryptosporidium non può sintetizzare i nucleotidi purinici de novo, ma converte invece l’adenosina salvata dall’ospite in nucleotidi guaninici attraverso una via che coinvolge inosina-5-monofosfato deidrogenasi (IMPDH), un enzima coinvolto nella biosintesi del nucleotide guanina. Lo screening ad alto rendimento ha identificato potenziali inibitori selettivi della IMPDH del parassita, prendendo di mira il sito di legame del cofattore altamente divergente, rispetto a quello del Plasmodium o di altri parassiti.

A metà del 2020 un team di ricercatori ha riportato sulla rivista Science Translational Medicine, che una classe di composti utilizzati per il trattamento della malaria uccide anche il Cryptosporidium. I composti, chiamati azetidine bicicliche, prendono di mira specificamente un enzima responsabile della produzione di proteine ​​all’interno del parassita. I ricercatori hanno esaminato molte classi di composti antimicrobici, e hanno determinato che le azetidine bicicliche antimalariche erano un buon candidato. Dopo che i composti si sono dimostrati molto efficaci nell’uccidere il parassita nelle colture cellulari, i ricercatori li hanno testati su topi immunocompromessi con infezioni da Cryptosporidium.

Hanno scoperto che una dose orale al giorno per quattro giorni libera i topi dall’infezione. I ricercatori hanno quindi eseguito studi biochimici e genetici completi per determinare in che modo i composti hanno attaccato il parassita. Hanno scoperto che le azetidine bicicliche miravano a un enzima che produce l’RNA di trasferimento (tRNA), la molecola che trasporta gli amminoacidi quando la cellula produce proteine. L’enzima del Cryptosporidium è molto simile a quello del parassita che causa la malaria, ma diverso dall’enzima analogo negli esseri umani, rendendolo un bersaglio farmacologico selettivo.

Disponibilità di vaccini

Attualmente non è disponibile alcun vaccino per prevenire la criptosporidiosi. Tuttavia, diversi approcci sono in fase di studio, incluso un vaccino a base di DNA e diversi antigeni. Sebbene esista un ruolo per l’immunità cellulare in risposta alla criptosporidiosi, il ruolo dell’immunità umorale non è ben definito. Diversi antigeni sono in fase di sviluppo come candidati vaccini.105 Ad esempio, gp60 (chiamata anche gp40 / 15) è una poliproteina scissa da una serina proteinasi parassita in due proteine ​​di superficie: gp15 e gp40, quest’ultima è variabile e utilizzata per la speciazione e la sottotipizzazione di tensioni. Sia gp15 che gp40 possono stimolare la produzione di interferone γ da parte delle cellule mononucleate del sangue periferico di quelle precedentemente infettate. Sono in fase di sviluppo vaccini basati su gp15 da solo o in combinazione con altri antigeni.

Prevenzione

Il controllo ambientale del patogeno è importante. È interessante notare che gli studi hanno dimostrato che bere acqua in bottiglia da sola non diminuisce il rischio di infezione nelle aree endemiche, evidenziando le molteplici possibili vie di esposizione ambientale che devono essere affrontate. Sono essenziali un buon lavaggio delle mani e un’attenta considerazione del cibo e delle fonti d’acqua. I disinfettanti per le mani a base di alcol non uccidono le oocisti. È importante sottolineare che i criptosporidi sono resistenti alle tipiche misure di purificazione dell’acqua a base di ozono e cloro, il che aumenta il rischio di focolai associati a forniture di acqua trattata in modo inadeguato. La filtrazione è necessaria per rimuovere l’organismo dalle risorse idriche. Si consiglia ai pazienti con diagnosi di infezioni da Cryptosporidium di evitare di nuotare nelle piscine pubbliche per almeno due settimane dopo la risoluzione dei sintomi. Si raccomanda l’uso del preservativo per evitare la trasmissione anale-fecale durante il rapporto.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Innes EA, Chalmers RM et al. Trends Parasitol. 2020; 36:290.

Vinayak S et al. Sci Translat Med 2020; 12(563):eaba8412. 

Chattopadhyay S et al. Parasitol Res 2019; 118(11):3159-71.

Baraganà B et al. PNAS USA 2019; 116(14):7015-7020.

Li K, Nader SM et al. PLoS Pathog. 2019; 15(7):e1007953. 

Holubová N, Zikmundová V et al. Eur J Protistol. 2019; 69:70.

Bones AJ, Jossé L et al. Exp Parasitol. 2019 Jan; 196:28-37. 

Zheng S, Ko KKK et al. Am J Trop Med Hyg. 2019; 100(1):78. 

Majeed QAH et al. Parasitol Res. 2018; 117(5):1631–36.

Khalil IA, Troeger C et al. Glob Health. 2018; 6(7):e758-68. 

Wang RJ, Li JQ et al. Acta Trop. 2018 Nov; 187:257-263.

Feng Y et al. Trends Parasitol. 2018 Nov; 34(11):997-1011. 

Gracenea M et al. J Water Health 2018 Oct; 16(5):762-772. 

Motaze NV et al. Expert Rev Anti Infect Ther. 2018; 16(8):655.

Khurana S, Chaudhary P. Tropic Parasitol. 2018; 8(1):2-7. 

Pumipuntu N, Piratae S. Veterin World. 2018;11(5):681–86.

Thomson S, Hamilton CA et al. Veter Res. 2017; 48(1):42.

Gibney KB et al. Am J Trop Med Hyg. 2017; 96(6):1400-03.

Efstratiou A, Ongerth J et al. Water Res. 2017; 123:96–112.

Messner MJ, Berger P. Risk Anal. 2016; 36:1969–1982.

Koehler AV, Whipp MJ et al. Parasites Vectors 2014; 7:492.

Ryan U, Fayer R, Xiao L. Parasitology 2014; 141(13):1667.

Li N, Xiao L et al. Emerg Infect Dis. 2014; 20:217–224.

Thoden J, Potthoff A et al. Infection 2013; 41(S2):S91-115.

Kurniawan A et al. Ann Epidemiol. 2013 Nov; 23(11):720-3.

Plutzer, J.; Karanis, P. Veter Parasitol. 2009; 165:187–199.

Tzipori S, Widmer G.  Trends Parasitol. 2008; 24(4):184–89.

Kirkpatrick BD, Haque R et al. J Infect Dis. 2008; 197:474–78.

Karanis P, Sotiriadou I et al. Environ Res. 2006; 102:260–71.

Dillingham RA et al. Microbes Infect. 2002; 4(10):1059–66.

Tzipori S, Ward H. Microbes Infect. 2002; 4(10):1047–58.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

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