Trypanosoma brucei

Kurs: Basvetenskap 6 Typ: Protozo · kinetoplastid · extracellulär i blod och lymfa · vektorburen (Tsetsefluga) · antigen variation

Snabbfakta

Fält	Värde
Agenstyp	Encellig eukaryot Protozo, flagellat i familjen Trypanosomatidae (kinetoplastider)
Underarter	T. b. gambiense (Västafrika, kronisk, antroponos) och T. b. rhodesiense (Östafrika, akut, zoonos). T. b. brucei infekterar endast djur
Lokalisation i värden	Extracellulär — blodplasma, lymfa, interstitiell vätska, senare Cerebrospinalvätska
Stadier i människa	Långa slanka (delande) och korta tjocka (icke-delande, vektorinfektiösa) trypomastigoter
Genom	Cirka 26 Mb kärngenom plus Kinetoplast-DNA; över 2 000 VSG-gener och pseudogener
Vektor	Tsetsefluga (Glossina) — både hane och hona suger blod
Reservoar	gambiense: främst människa. rhodesiense: nötkreatur och vilda antiloper — Zoonos
Målorgan	Blod, lymfkörtlar, mjukvävnad, hud, senare Centrala nervsystemet
Inkubationstid	rhodesiense: 1–3 veckor. gambiense: månader till år
Smittväg	Vektorburen; sällsynt kongenital, transfusion, laboratorieolycka
R-värde	Låg men över 1 i endemiska härdar; starkt beroende av tsetseflugtäthet
Sjukdom	Afrikansk sömnsjuka (human afrikansk trypanosomiasis, HAT)

Vad är agenset?

• Trypanosoma brucei är en flagellerad kinetoplastid som orsakar Afrikansk sömnsjuka. Till skillnad från Leishmania och Trypanosoma cruzi lever den extracellulärt i värdens kroppsvätskor.
• Trypomastigoten är spolformad, 15–35 µm lång, med en Kinetoplast baktill, ett undulerande membran längs cellkroppen och en fri flagell framtill. Rörelsen är korkskruvsliknande och lätt att se i färskt blod.
• Cellen är täckt av ett tätt, enhetligt lager av cirka 10 miljoner kopior av ett enda Variant surface glycoprotein (VSG) — en GPI-förankrad glykoproteinkappa som utgör hela parasitens gränssnitt mot immunförsvaret.
• Genomet innehåller över 2 000 VSG-gener och pseudogener, men bara en uttrycks i taget från en av ett tjugotal telomeranknutna expressionsplatser. Byte sker genom transkriptionell växling eller genkonversion.
• Metaboliskt är blodformen helt beroende av Glykolys, som sker i en specialiserad peroxisomliknande organell, Glykosomen. Mitokondrien är i blodformen funktionellt avstängd men aktiveras i vektorn.
• Parasiten importerar järn via Transferrinreceptor och tar upp lipider via värdens lipoproteiner.
• Skillnaden mellan underarterna: T. b. brucei dödas av den humana serumfaktorn APOL1 (apolipoprotein L1) i Trypanosome lytic factor. T. b. rhodesiense har genen SRA (serum resistance-associated protein) som binder och neutraliserar APOL1; T. b. gambiense undgår APOL1 genom en muterad haptoglobin-hemoglobinreceptor och proteinet TgsGP. Detta är den molekylära grunden för att just dessa två underarter kan infektera människa.

Epidemiologi

• Endemisk enbart i Afrika söder om Sahara, strikt begränsad till tsetseflugans utbredningsområde — det så kallade tsetsebältet, cirka 36 länder mellan 14° nordlig och 20° sydlig bredd.
• Trypanosoma brucei gambiense står för över 90 procent av alla fall. Utbredd i Väst- och Centralafrika, med Demokratiska republiken Kongo som dominerande härd. Sjukdomen är i praktiken en antroponos — människan är huvudreservoar.
• Trypanosoma brucei rhodesiense finns i Öst- och Sydafrika (Tanzania, Uganda, Malawi, Zambia). Zoonos med boskap och vilda antiloper som reservoar. Drabbar oftast safariturister och lantarbetare.
• Historiskt enorma epidemier: under 1900-talets början dog hundratusentals i Kongobassängen och Ugandas sjöområden. Vid millennieskiftet rapporterades cirka 30 000–40 000 fall per år.
• Kraftfulla kontrollprogram har fått ned antalet till under 1 000 rapporterade fall per år sedan 2018, och WHO har satt målet eliminering som folkhälsoproblem 2030.
• I Sverige är sjukdomen extremt sällsynt — enstaka importfall, oftast rhodesiense hos hemvändande safariresenärer.
• Obehandlad afrikansk sömnsjuka är i praktiken alltid dödlig.

Smittvägar och smittsamhet

• Bett av Tsetsefluga (Glossina spp.) är den helt dominerande smittvägen. Både hanar och honor suger blod, till skillnad från myggor.
• Tsetseflugan är stor (6–15 mm), dagaktiv, ger ett smärtsamt bett och attraheras av rörelse, mörka kontrasterande färger (särskilt blått och svart) och koldioxid.
• Glossina palpalis-gruppen lever i fuktig vegetation längs floder och sjöar och överför gambiense. Glossina morsitans-gruppen lever i torr savann och överför rhodesiense — därav kopplingen till viltreservat.
• Sällsynta alternativa vägar: kongenital smitta över placenta, Blodtransfusion, Organtransplantation och laboratorieolyckor med nålstick.
• Mekanisk överföring av andra blodsugande flugor kan förekomma men har liten epidemiologisk betydelse hos människa.

Livscykel och vektor

1. Inokulation: en infekterad tsetsefluga sticker och injicerar metacykliska trypomastigoter med saliven.
2. Lokal reaktion: parasiterna förökar sig i huden och ger ibland ett smärtsamt inflammatoriskt sår, en Trypanosomchanker (vanligast vid rhodesiense).
3. Hemolymfatisk fas (stadium 1): parasiterna sprids via lymfa och blod och delar sig extracellulärt genom binär fission. De växlar mellan långa slanka former (delande) och korta tjocka former (celldelningsstoppade, förberedda för vektorupptag). Omvandlingen styrs av en quorum sensing-liknande signal, oligopeptider som ackumuleras vid hög parasittäthet.
4. Meningoencefalitisk fas (stadium 2): parasiterna passerar Blod-hjärnbarriären, sannolikt via cerebrala postkapillära venuler och plexus choroideus, och etablerar sig i CNS.
5. Vävnadsreservoarer: huden och fettväven fungerar som tysta reservoarer, vilket har betydelse för smittspridning från till synes friska bärare.
6. Upptag i vektorn: tsetseflugan suger blod med korta tjocka former.
7. I flugan: omvandling till prokykliska trypomastigoter i mellantarmen (mitokondrien aktiveras, VSG byts mot procyklin), migration till spottkörtlarna, omvandling till epimastigoter som fäster vid spottkörtelepitelet, och slutligen till infektiösa metacykliska trypomastigoter som återfår VSG-kappan.
8. Utvecklingen i flugan tar cirka 3 veckor (kortare för rhodesiense). Flugan förblir infektiös livet ut — flera månader.

• Ingen sexuell förökning krävs, men genetisk rekombination kan ske i spottkörtlarna.

Var och hur infekterar den? Tropism och patogenes

• Parasiten är strikt extracellulär. Den lever fritt i plasma, lymfa, interstitiell vätska, hud, fettväv och senare i CSF och hjärnparenkym.
• Stadium 1 — hemolymfatisk fas:
  • Vågformad parasitemi. Varje topp motsvarar en ny VSG-variant; varje dal motsvarar antikroppsmedierad clearance av föregående variant. Detta ger den återkommande, oregelbundna febern.
  • Generaliserad Lymfadenopati. Svullna, mjuka lymfkörtlar i bakre halstriangeln kallas Winterbottoms tecken och är typiskt för gambiense.
  • Massiv polyklonal B-cellsaktivering ger kraftigt förhöjt IgM — en klassisk laboratoriemarkör.
  • Immunkomplexdeponering ger Anemi, Trombocytopeni, Vaskulit och vid rhodesiense Myokardit som kan vara dödlig redan i stadium 1.
• Stadium 2 — CNS-invasion:
  • Parasiter i perivaskulära utrymmen ger en diffus meningoencefalit med perivaskulära infiltrat av lymfocyter och plasmaceller, inklusive de karakteristiska Mott-celler (IgM-fyllda plasmaceller).
  • Störning av Suprachiasmatiska kärnan och av cytokinmedierad sömnreglering (bland annat Prostaglandin D2 och TNF-alfa) ger den patognomona omkastningen av dygnsrytmen — dagsömnighet och nattlig insomni.
  • Demyelinisering, astrocytaktivering och progressiv neuronal skada ger till slut koma och död.
• Autoimmun komponent: antikroppar mot galaktocerebrosider och neurofilament bidrar sannolikt till nervskadan.

Virulensfaktorer

• Antigen variation via VSG — den enskilt viktigaste. Ett tätt, immunologiskt dominerande ytskikt som byts kontinuerligt. Över 2 000 gener i arsenalen, endast en uttryckt i taget. Detta gör en steriliserande immunitet omöjlig och utesluter i praktiken vaccinutveckling.
• Tät VSG-kappa som fysiskt skyddar invarianta ytproteiner (transferrinreceptorn, jonkanaler) från antikroppar.
• Snabb endocytos och recirkulation av ytan — bundna antikroppar dras via hydrodynamiskt flöde till flagellfickan, internaliseras och bryts ned. Parasiten “borstar av sig” antikropparna genom att simma.
• SRA (serum resistance-associated protein) hos rhodesiense — neutraliserar humant APOL1 och möjliggör infektion av människa.
• TgsGP och modifierad haptoglobin-hemoglobinreceptor hos gambiense — samma effekt via annan mekanism.
• Cysteinproteaser (brucipain) — vävnadsnedbrytning och underlättar passage av blod-hjärnbarriären.
• Polyklonal B-cellsaktivering och induktion av immunsuppression — försämrar svar på både parasiten och andra infektioner samt på vaccin.
• Glykosomen — kompartmentaliserad glykolys som möjliggör extremt hög glukosomsättning.
• Quorum sensing-liknande differentiering till korta tjocka former som optimerar transmission utan att döda värden för snabbt.

Symtom och klinisk bild

• Trypanosomchanker: ett rött, ömt, indurerat sår 5–15 cm i diameter vid bettstället efter 5–15 dygn. Vanligt vid rhodesiense, ovanligt vid gambiense.
• Stadium 1 (hemolymfatiskt):
  • Oregelbunden, återkommande Feber med frossa.
  • Huvudvärk, ledvärk, uttalad Malaise och muskelvärk.
  • Lymfadenopati, särskilt bakre cervikalt — Winterbottoms tecken.
  • Hepatosplenomegali, Anemi, Trombocytopeni.
  • Övergående, ringformat och flyktigt hudutslag på bål — Trypanid.
  • Kerandels tecken — fördröjd, överdriven smärta efter tryck mot mjukdelar.
  • Klåda, ansiktsödem.
  • Vid rhodesiense kan Myokardit med arytmi och hjärtsvikt döda patienten redan i detta stadium.
• Stadium 2 (meningoencefalitiskt):
  • Omkastad dygnsrytm — okontrollerbar dagsömnighet, nattlig sömnlöshet. Detta är sjukdomens namn.
  • Personlighetsförändring, irritabilitet, apati, psykos.
  • Rörelserubbningar: Tremor, Ataxi, koreoatetos, muskelfascikulationer.
  • Sensoriska störningar, hyperestesi.
  • Progressiv förvirring, Kakexi, inkontinens, kramper, Koma och död.
• Skillnad i tempo: rhodesiense går från smitta till död på veckor till månader; gambiense på månader till flera år, ofta med en lång, närmast symtomfattig period.

Tenta-fokus

Antigen variation med VSG är kärnan. Den förklarar den vågformade parasitemin, den återkommande febern, den kroniska sjukdomen och varför det inte finns något vaccin. Kunna skilja de två underarterna: gambiense — Väst, kronisk, människa som reservoar, Winterbottoms tecken; rhodesiense — Öst, akut, boskap och vilt som reservoar, safariturist, myokardit. Vektorn är tsetseflugan, där båda könen suger blod och bettet är smärtsamt, till skillnad från sandmyggan och malariamyggan. Stadieindelning via lumbalpunktion är obligatorisk före behandling eftersom valet av läkemedel helt beror på om CNS är engagerat.

Klinisk pärla

Vid misstänkt afrikansk sömnsjuka måste man alltid lumbalpunktera — inte för att ställa diagnosen utan för att stadieindela. Stadium 1-läkemedel passerar inte blod-hjärnbarriären, och att behandla en stadium 2-patient med enbart pentamidin eller suramin leder till recidiv och död. Omvänt har det gamla stadium 2-medlet Melarsoprol en arsenikinducerad reaktiv encefalopati med 5–10 procents dödlighet — man dödar alltså patienten i vart tjugonde fall. Införandet av Fexinidazol, som är peroralt och verkar i båda stadierna vid gambiense, är därför en av de största framstegen i tropikmedicin på decennier.

Diagnostik

• Direktmikroskopi är grundbulten. Rörliga trypomastigoter ses i:
  • Färskt blod (våtutstryk) och tjock droppe med Giemsafärgning — bäst vid rhodesiense som har hög parasitemi.
  • Lymfkörtelaspirat — särskilt vid gambiense med Winterbottoms tecken.
  • Vätska från chankern.
  • Cerebrospinalvätska vid stadium 2.
• Koncentrationsmetoder krävs ofta vid gambiense på grund av låg parasitemi: mikrohematokritcentrifugering (Woo), kvantitativ buffy coat, och minianjonbyteskolonn (mAECT).
• Serologiskt screeningtest: CATT (card agglutination test for trypanosomiasis) för gambiense; numera även snabbtester på immunokromatografisk basis. Positivt screeningtest måste bekräftas med parasitpåvisning.
• PCR och LAMP används i referenslaboratorier.
• Obligatorisk Lumbalpunktion för stadieindelning. Stadium 2 definieras av över 5 vita blodkroppar per mikroliter i CSF eller påvisade trypanosomer i CSF. Förhöjt CSF-protein och intratekalt IgM stödjer diagnosen. Mott-celler kan ses.
• Blodprov: Anemi, Trombocytopeni, kraftigt förhöjd SR, och det karakteristiska mycket höga serum-IgM.

Behandling och profylax

• Behandlingen bestäms av underart och stadium. All behandling ska ske i samråd med Infektionsklinik och tropikmedicinsk expertis.
• Trypanosoma brucei gambiense:
  • Fexinidazol — peroralt, verkar i både stadium 1 och stadium 2 (vid CSF-leukocyter under 100/µl och stabil patient). Godkändes 2018 och har revolutionerat behandlingen.
  • Stadium 1 traditionellt: Pentamidin intramuskulärt.
  • Stadium 2 traditionellt: NECT — nifurtimox-eflornitinkombination. Eflornitin hämmar ornitindekarboxylas och kallades “the resurrection drug” för sin dramatiska effekt.
  • Akoziborol — engångsdos peroralt, i sen klinisk prövning, potentiell game changer för fältbaserad eliminering.
• Trypanosoma brucei rhodesiense:
  • Stadium 1: Suramin intravenöst. Ges inte vid samtidig Onchocerca volvulus-infektion på grund av risk för svåra reaktioner — testa först.
  • Stadium 2: Melarsoprol, ett arsenikpreparat löst i propylenglykol. Extremt toxiskt, ger reaktiv encefalopati hos 5–10 procent med hög dödlighet, samt svår smärta vid injektion.
• Alla behandlade patienter ska följas med upprepad lumbalpunktion i upp till 24 månader för att upptäcka recidiv.
• Profylax: skydd mot tsetsefluga — täckande kläder i neutrala färger (undvik blått och svart som attraherar flugan), tjockt tyg (flugan biter genom tunna material), DEET, undvik buskage i viltreservat, håll bilfönster stängda.
• Ingen kemoprofylax rekommenderas för resenärer.
• Inget vaccin och inget realistiskt vaccinkandidat — antigen variation omöjliggör det.
• Kontroll på befolkningsnivå: aktiv screening av befolkning i endemiska härdar, behandling av alla positiva (avlägsnar människoreservoaren vid gambiense), samt vektorkontroll med impregnerade “tiny targets” — små blå tygflaggor vid vattendrag.

Kopplingar

Relaterat: Afrikansk sömnsjuka, Trypanosoma cruzi, Leishmania, Protozo, Kinetoplast, Antigen variation, VSG, Tsetsefluga, Vektorburen smitta, Winterbottoms tecken, Blod-hjärnbarriären, Lumbalpunktion, Melarsoprol, Fexinidazol, Suramin, Pentamidin, Zoonos