Parassitologia Laurea Magistrale Biologia Sanitaria

Pietro Lupetti

Dip. Scienze della Vita III lotto Polo Scientifico S. Miniato

Tel. 0577-234402 e-mail: pietro.lupetti@unisi.it

Testi consigliati

•  Alla fine del corso si può avere accesso al CDROM con le presentazioni ppt per farne una copia o stamparne il contenuto

Programma

Parassitologia Generale Parassitologia Speciale: Protozoi

Trematodi Cestodi Nematodi

Verifica Finale

Un unico colloquio con attribuzione di 6 crediti Sarà importante la capacità di integrare le nozioni

apprese durante gli altri corsi in una visione critica, comparata ed interdisciplinare, con riferimenti alle materie affini alla parassitologia (zoologia, immunologia, biologia cellulare molecolare ecc.). Particolare attenzione sarà data agli aspetti di diagnostica, patogenesi e profilassi relativi a ciascuna delle parassitosi trattate nella parte speciale.

Bacterium (prokaryote)

Animal (eukaryote)

Plant (eukaryote)

Tre ipotesi sull’origine degli eucarioti…

•  Eukaryotes resulted from the complete fusion of two or more cells, where the cytoplasm was formed from a eubacterium, and the nucleus from an archaeon or from a virus

•  Eukaryotes developed from Archaea, and

acquired their eubacterial characteristics from the proto-mitochondrion

•  Eukaryotes and Archaea developed separately

from a modified eubacterium

Ipotesi “tradizionale” !

•  L’endosimbionte riceve nutrimento e protezione.

•  La cellula ospite riceve la possibilità di generare energia

attraverso la respirazione aerobia

Eukaryotes resulted from the complete fusion of two or more cells, where the cytoplasm formed from a eubacterium, and the nucleus from an archaeon or from a virus

Spirochaete bacteria

Spirochaete in cross-section

Kinetoplastida (Trypanosoma)

Tre ipotesi… •  Eukaryotes resulted from the complete fusion of

two or more cells, where the cytoplasm formed from a eubacterium, and the nucleus from an archaeon or from a virus

•  Eukaryotes developed from Archaea, and

acquired their eubacterial characteristics from the proto-mitochondrion

•  Eukaryotes and Archaea developed separately

from a modified eubacterium

Douglas et al. Nature (2001).

Tre ipotesi… •  Eukaryotes resulted from the complete fusion of

two or more cells, where the cytoplasm formed from a eubacterium, and the nucleus from an archaeon or from a virus

•  Eukaryotes developed from Archaea, and

acquired their eubacterial characteristics from the proto-mitochondrion

•  Eukaryotes and Archaea developed

separately from a modified eubacterium

Ma…

mitocondri plastidi

I mitocondri condividono un progenitore comune con gli α proteobacteria

I cloroplasti (ed altri plastidi) condividono un progenitore comune con i cianobatteri

E allora forse…

•  Eucarioti e Archaea si sono orginati sepratamente a partire da un protobatterio comune….

•  In assenza di fossili è molto difficile formulare ipotesi solide ed univoche

Interazioni tra specie in una comunità di savana

L’insieme degli organismi che vive in una determinata area costituisce una comunità ecologica e ciascuna specie interagisce in un determinato modo con le altre specie della comunità.

Le specie di una comunità interagiscono reciprocamente in tre modi principali:

§  PREDAZIONE

§  COMPETIZIONE INTERSPECIFICA

§  SIMBIOSI

Rete di interazioni in una comunità biologica

Il termine SIMBIOSI si riferisce a una varietà di interazioni nelle quali due individui di specie diverse, un ospite e il suo simbionte, stabiliscono una stretta associazione: il simbionte vive all’interno o sulla superficie corporea dell’ospite.

Si possono riconoscere tre diversi tipi di interazioni simbiotiche:

●  PARASSITISMO (+/-)

●  COMMENSALISMO (+/0)

●  MUTUALISMO (+/+)

condizione parassitoide: gli stadi larvali di alcune specie di insetti si accrescono nutrendosi dei tessuti vivi dell’ospite, portandolo progressivamente alla morte

(+/0) commensalismo

Acacia cornigera

Pseudomyrmex

(+/+) mutualismo

Acacia ants (Pseudomyrmex ferruginea) inhabit the bull-horn acacia (Acacia cornigera), upon which they obtain food and shelter; the acacia depends on the ants for protection from browsing animals, which the ants drive away. Neither member can survive successfully without the other.

(+/+) mutualismo

Red Queen Hypothesis In condizioni di coevoluzione tra due specie (ad esempio: parassita e suo ospite) i cambiamenti evolutivi di una specie possono portare maggiore danno all’altra, che si trova così costretta ad evolvere per eliminare/limitare il parassita. Secondo questo punto di vista le specie devono evolvere (correre) nel tentativo di mantenere la stessa posizione reciproca (rimanere apparentemente nello stesso posto) Through the Looking Glass

(Carroll 1872)

•  Alice decides that it would be easier to see the garden if she first climbs the hill, to which there appears to be a very straight path. However, as she follows the path, she finds that it leads her back to the house. When she tries to speed up, she not only returns to the house, she crashes into it. Hence, forward movement takes Alice back to her starting point (Red Queen dynamics), and rapid movement causes abrupt stops (extinction).

"Now, here, you see, it takes all the running you can do to keep in the same place". And so it may be with coevolution. Evolutionary change may be required to stay in the same place. Cessation of change or too sudden modifications may result in extinction.  

The Red Queen Biologist Robert Vrijenhoek has been studying the Mexican Poeciliid fish for more than 30 years. Some spec ies of Poec i l iops i s reproduce sexually while others reproduce asexually.

Vrijenhoek found that the genetic diversity produced by sexual reproduction allowed the sexual fish to survive a parasite more successfully than the asexual fish. Invoking the Red Queen hypothesis, Vrijenhoek suggests the sexual populations are able to keep up or adapt to new selective challenges, while the asexual populations, essentially clonal, are not.

Le caratteristiche di una specie sono influenzate dalle interazioni con altre specie.

COEVOLUZIONE è il termine usato per descrivere le complesse interazioni che implicano una serie di adattamenti evolutivi reciproci tra due specie diverse: un cambiamento in una specie agisce come una forza selettiva sull’altra, e un controadattamento da parte della seconda specie causa a sua volta un’ulteriore selezione degli individui della prima.

Il Parassitismo è una simbiosi antagonistica in cui un organismo, il parassita, vive su o in un altro organismo di specie diversa, l’ospite, e trae vantaggio da esso causando danno all’ospite.

Può essere distinto in : - parassitismo obbligatorio : questa è la forma più completa di adattamento al parassitismo; infatti il parassita deve dipendere almeno per un certo periodo della vita da un ospite, senza il quale non può completare il suo sviluppo. Esempi sono: Virus e Tenie - parassitismo facoltativo : è proprio degli animali e dei vegetali che conducono normalmente vita libera ma che, penetrati casualmente nell’ambiente entozoico, vi possono sopravvivere da parassiti. Generalmente il parassitismo facoltativo è più dannoso per l’ospite perché è un rapporto non stabile.

Proprietà dei parassiti

•  mettono in atto una simbiosi antagonistica con un organismo di

una specie differente danneggiandolo e sottraendogli risorse

alimentari e nutrienti

•  si nutrono a spese dell’ospite e lo utilizzano come nicchia trofica

•  sono per definizione patogeni e danneggiano l’ospite

•  raramente provocano la morte dell’ospite perché questa porterebbe

anche alla propria estinzione

Proprietà degli ospiti

•  Non si comportano passivamente

•  Riducono gli effetti dannosi dei parassiti

•  Mettono in atto meccanismi di difesa (anticorpi e macrofagi) nel

tentativo di controllare almeno il numero dei parassiti

Cospeciazione ospite-parassita

•  Sistema interessante per i biologi evoluzionisti •  2 specie, frequentemente molto lontane dal punto di vista

filogenetico, che mettono in atto una associazione intima e duratura

•  Il percorso evolutivo che unisce ospite e parassita sottende una lunga storia evolutiva fatta di reciproci adattamenti (coevoluzione) uniti a frequenti eventi cladogenetici

•  Questi eventi, generalmente, avvengono nel medesimo periodo di tempo

•  Le specie coinvolte rappresentano così un riferimento (tempo di calibrazione) temporale per gli studi di evoluzione comparativa

EVOLUZIONE DEL PARASSITISMO

•  Incontro casuale → commensalismo/mutualismo → parassitismo (la specie che si adatta più velocemente diventa parassita e prende il sopravvento)

•  La relazione può evolversi più o meno rapidamente verso la simbiosi mutualistica. Concomitanza di interessi per una convivenza sempre meno traumatica

Preadattamenti :

•  FORESI → ECTOPARASSITISMO •  AMBIENTI MELMOSI → PARASSITI INTESTINALI

•  Gli attuali parassiti derivano da forme ancestrali a vita libera

che si sono adattate alla vita ecto- ed endoparassitaria

•  Alcune specie di parassiti intestinali, quali protozoi e nematodi,

erano preadattati alla sopravvivenza in un ambiente ostile

•  E’ il caso di alcuni protozoi intestinali i cui progenitori

possedevano delle fasi cistiche di resistenza capaci di

sopravvivere alla disidratazione

Preadattamento

•  Una volta ingeriti da un vertebrato, e grazie agli involucri cistici,

questi “pre-parassiti” sarebbero stati in grado di resistere agli

“attacchi” dell’apparato digerente dell’ospite (stomaco),

localizzandosi nell’intestino e trovando, in questa sede, un

ambiente simile a quello presente nel terreno e nella sostanza

organica in decomposizione ma trovando all’interno dell’ospite

delle condizioni favorevoli per la propria sopravvivenza quali

disponibilità di risorse alimentari e assenza di competitori e

predatori

Preadattamento

Entamoeba coli Entamoeba hystolitica

•  Durante il processo di adattamento del

parassita in un dato ospite, il parassita grazie

a mutazioni casuali perde la capacità di

sintetizzare delle sostanze metaboliche

fondamentali che può ottenere direttamente

dall’ospite

Adattamento