Clinical Parasitology - 05 Protozoa

          CLINICAL PARASITOLOGY  PROTOZOA   OUTLINE  •    Kingdom Protozoa  o   Introduction  o   Taxonomy   •   Phylum Sarcomastigophora Subphylum Sarcodina (Amoebae)  o   Amoeba   o   Entamoeba histolytica   o   Commensal Amoeba   o   Morphologic Comparison  Between  E. histolytica  and  E.  coli   o   Pathogenesis - Amoebiasis  o   Laboratory Diagnosis  o   Other Intestinal Amoeba      •   Free-Living Amoebas  o   Naegleria fowleri  o   Acanthamoeba  Spp  o   Other Free-Living Amoeba  •   Phylum Ciliophora (Ciliates)   o   Balantidium coli  •   Phylum Sarcomastigophora Subphylum Mastigophora   o   Atrial Flagellates  o   Non-Pathogenic Atrial  Flagellates    KINGDOM PROTOZOA  INTRODUCTION  •   Protozoans are generally different from metazoan   •   Protozoans are microscopically visible   o   Requires microscope for morphology and structure   TAXONOMY    •   Subphyla are differentiated based on locomotory organs  •   Subphylum Sarcodina  - has pseudopods (false feet)  •   Subphylum Mastigophora  - has flagella  •   Phylum Ciliophora  - has cilia  PHYLUM SARCOMASTIGOPHORA  SUBPHYLUM SARCODINA (AMOEBAE)  AMOEBA  •   Have  pseudopodium   – hyaline foot-like protrusion for  locomotion  o   Pseudopodium - false feet  •   All amoebas are commensal except for  Entamoeba  histolytica   o   Commensal  - do not infect host unless  immuncompromised (w/ HIV-AIDS, cancer, neonates, geriatric, autoimmunity.  •   All are intestinal dwellers (in large intestine) except  Entamoeba gingivalis  (in mouth)  •   All undergoes  encystation  except for  Entamoeba  gingivalis  and  Dientamoeba fragilis   o   Encystation  - amoeba transform from trophozoite to  cyst stage; occurs in large intestine  •   Multiplies through  Binary fission  (trophozoite stage)  •   Life cycle :  1.  Trophozoite  form - capable of encystation  2.  Pre-cystic  form   3.  Cystic  form  – with hyaline cystic wall  4.  Metacystic  form  •   Excystation  - from cyst to trophozoite; occur in the small  intestine  Entamoeba histolytica  •   Infective Stage : Cyst  •   Mode of Transmission : Ingestion of food/water with E.  histolytica cyst  •   Phorectic Vectors : Cockroach and Flies  o   Only function to transport  E. histolotica ;   no development occur  •   Pathology : Amoebiasis  •   Treatment : Metronidazole  •   First described by Loesch in 1880  LIFE CYCLE  TROPHOZOITE  CYST  Motile (due to pseudopods)  Non-motile  Feeding Stage  Non-feeding Stage  Vegetative state  Infective Stage  Found in watery, soft or semi-formed stool  Found in soft to formed stool  Fragile (destroyed by gastric juices)  Resistant to acidic pH  (due  to cystic wall with chitin & lectin-Jacob & Jessie lectins)   Cannot encyst if excreted from the body       

          •   Reproduction through binary fission  •   Once cyst is in small intestine, it will undergo excystation  o   Nuclear division (nucleus divides to 4-8 nucleus)  o   Also under Cytoplasmic division  o   Result to 8 trophozoite  •   1 cyst = 8 trophozoite  o   Cyst - quadrinucleated (up to 4 nucleus)  ▪   When division, can be divided up to 8 nucleus  ▪   Cytoplasmic division then happens  •   8 nucleus will go to different divisions  COMMENSAL AMOEBAE  •   Entamoeba coli   – harmless inhabitant of the colon  o   Normally found in colon of man  o   Important to be differentiated by  E. histolytica   •   Entamoeba dispar   – morphologically similar with E.   histolytica but with different genome  o   Distinguished from  E. histolytica  by PCR  •   Entamoeba  hartmanni   –  similar  with  E.  histolytica   but  smaller and no RBC inclusion. (“small race” of  E. histolytica )  o   Cyst : quadrinucleated with coarse cytoplasm;  immature cyst has chromatoidal bars  •   Entamoeba polecki   – parasite of pigs and monkeys;  rarely infect humans (incidental host)  o   Distinguished from  E. histolytica  by Cyst  o   Cyst : consistently uninucleated  •   Entamoeba gingivalis   – can be found in the mouth (gum  and teeth surface)  o   Only non-intestinal dweller  o   Abundant in cases of oral disease  o   No cyst stage - cannot undergo encystation  o   Only trophozoite form  o   Transmission : kissing, droplet spray, sharing utensils  •   Entamoeba moshkovskii   – morphologically similar with  E. histolytica  and  E. dispar .  o   Classified as free-living amoeba (rarely infect humans)  o   Osmotolerant  o   Able to survive at temperature range of 0- 41˚C  •   Endolimax nana   – smallest  protozoa of man  o   Trophozoite : Sluggish,  mononuclear  o   Cyst : quadrinucleated with  eccentric karyosome  –cross- eyed cyst  •   Iodamoeba butschlii  o   Iodine cyst   – has (strong) affinity to  iodine  o   Cyst  - Large glycogen vacuole/body  which stains deeply with iodine  ▪   Uninucleated  •   Morphologically similar :  o   E. histolytica, E. dispar, E. moshkovski, E. bangladeshi     MORPHOLOGIC COMPARISON BETWEEN   E. histolytica AND E. coli  TROPHOZOITE   Points of  Differentiation  Entamoeba  histolytica  Entamoeba  coli  Pathogenicity  Only pathogenic  amoeba  Normal inhabitant   in man  Points of  Differentiation  Entamoeba  histolytica  Entamoeba  coli  Movement   Unidirectional, active  progressive  Sluggish, non- progressive  Shape of  Pseudopodia   Finger-like   Blunt  Release of  Pseudopodia  (hardly seen)    Explosive/  one at a time   Slow manner/  Several at a time  Nucleus   Uninucleated with  central karyosome  (nucleolus)   Uninucleated with  eccentric karyosome  (on side)  Cytoplasm  (Endoplasm)   Clean-looking   Dirty-looking  Inclusion   RBC  Bacteria, yeast, cell  debris  Size   Bigger (12-60 µm)  Smaller (15-50 µm)  Trophozoite            CYST  Points of  Differentiation  Entamoeba  histolytica  Entamoeba  coli  Number of  Nuclei  Quadrinucleated (≤4)   > 4 (mature: 8)  Chromatoidal  bars   Cigar-shaped/  Rodshaped/Coffin-lid   Witchbroom/  splintered/needlelike  Nuclear  membrane   Thin   Thick  Size   10-20 µm   8-35 µm              PATHOGENESIS - AMOEBIASIS  •   Intestinal amoebiasis  –  most common pathology   o   Amoebic dysentery  ▪   Caused by  E. histolytica   ▪   blood and mucus in stool (dysentery)  ▪   Differentiated from bacillary dysentery by the presence of charcot-leyden crystal (eosinophil degradation product)  ▪   Bacillary dysentery - from  Shigella dysenteriae   o   Amoebic colitis   – ulceration of intestine (cecum,  rectosigmoid) caused by E. histolytica  ▪   Characteristic of ulcer:  Flask-shaped 

            Amoebic colitis                                       Amoebic Liver Absess  •   Extraintestinal amoebiasis  o   Hepatic amoebiasis  ▪   Most common extraintestinal amoebiasis  ▪   Amoebic Liver Abscess : Anchovy sauce-like  appearance  ▪   Occur due to motility of trophozoite through hepatic portal vein  o   Pulmonary amoebiasis  o   Cerebral amoebiasis  o   Amebic pericarditis  o   Cutaneous amoebiasis  o   Genital amoebiasis  VIRULENCE FACTORS  •   Pathogenic determinants  •   Properties that can cause disease  •   Gal/Gal Nac Lectin : cytoadherence  o   Gal/Gal - Galactose/N-acetylgalactosamine   o   Responsible for attachment to cells of large intestine  •   Caspase-3 : apoptotic death of mucosal cells  •   Myosin IB : ingestion of RBC   •   Amebapores : pore-formers; can cause ulcerations of  tissues or cells of host  •   Cysteine proteinase : tissue invasiveness  – the most  virulent  o   Causes extraintestinal amoebiasis (more severe)  LABORATORY DIAGNOSIS  •   Direct Fecal Smear  o   Saline solution (0.85-0.95 NSS): Trophozoite motility  o   Saline + Methylene Blue:  Entamoeba  spp. stained blue  o   Saline + Lugol’s Iodine: nucleus of  E. histolytica  cyst can be observed  ▪   Iodine - destroys trophozoites (due to fragility)  •   Concentration Techniques : FECT, MIFT  o   FECT  - Formalin Ether Concentration   •   Culture :  o   Robinson’s & Inoki medium  o   Balameth Monophasic medium  o   Boeck & Dorbolav’s Diphasic medium  o   TYS-S-33  •   Serologic Tests : ELISA, IHAT, CIE, AGD, IFAT  o   ELISA  - Enzyme-linked immunosorbent assay  o   IHAT  - Indirect hemagglutination test  ▪   Can detect past infection from 10 years  o   CIE  - Counterimmunoelectrophoresis  o   AGD  - Agar cell diffusion  o   IFAT  - indirect fluorescence antibody test  •   Liver aspirate biopsy : presence of E. histolytica  trophozoite; for extraintestinal amoebiasis  •   Radiographic techniques : X-Ray, MRI, CT-Scan  •   Molecular Tests : PCR; to genotypically differentiate  OTHER INTESTINAL AMOEBA  •   Blastocystis hominis  o   No exact taxonomic classification (stramenophile)  o   Ovoid or spherical,  vacuole-like structure  o   Typically commensals  o   May cause diarrhea to some patient (immunocompromised)  •   Dientamoeba fragilis  o   Ameboflagellate  o   No cyst stage  o   Rosette-shaped nuclei (1-2);  no peripheral chromatin  o   Can be transported by pinworm  ( E.  vermicularis)  to man  o   Chronic infection may mimic Irritable Bowel Syndrome  FREE-LIVING AMOEBAS  Naegleria fowleri  •   Causative agent of Primary Amoebic Meningoencephalitis (PAM) - infects meninges of the brain  •   Thermophilic organisms (up to 30˚C)  •   Multiplies through  promitosis  (intranuclear mitosis)  o   Nuclear membrane do not breakdown  •   Mode of Transmission : oral and intranasal routes while  swimming in contaminated lakes, pools, rivers  •   Do not survive in sea water  •   Can be killed by:  o   1 mg/L chloride solution  o   pH: 8.0-8.01  o   extreme heat (up to 38°C)  •   Diagnosis : Cerebrospinal fluid (Specimen)  o   Collection  - by spinal tap  o   Culture : Non- nutrient medium with page’s saline  seeded with living Escherichia coli  o   PCR ,  ELISA   MORPHOLOGIC FORMS  •   Cyst  o   Uninucleated with rounded chromatoidal bars  •   Trophozoites  (2) :  o   Amoeboid   – only form recognized in humans  ▪   With single pseudopod  ▪   Uninucleated with large central karyosome without peripheral nuclear chromatin  o   Flagellated   – with two flagella at broad end  ▪   Flagella - aid motility  ▪   Motility : Spinning or Jerky motility (directional)  ▪   Do not divide        Cyst stage               Trophozoite stage      Flagellated stage     

          Acanthamoeba SPP.  •   Acanthamoeba castellani  - most common  •   Pathology :  o   Granulomatous Amebic Encephalitis  (GAE)  ▪   Destructive encephalopathy and assoc. meningeal irritation  o   Amebic Keratitis  (AK)  ▪   Associated with improperly disinfected contact lenses (rinsing with tap water or contaminated lens solution)  •   Mode of Transmission :  o   Intranasal  o   Entrance of pathogen through cuts, wounds.  •   Diagnosis :  o   Specimen : discharges, exudates, tissue secretions.  o   Culture : PYGC medium with antibiotics  ▪   PYGC  - Peptone Yeast Glucose Cysteine  ▪   Antibiotics - remove unwanted growth of bacteria  MORPHOLOGIC FORMS  •   Trophozoite :  o   With Large nucleus with centrally located nucleolus  o   With  acanthopodia  - spiny- filaments or “thorn-like” appendages for locomotion  o   Replicates by  mitosis   •   Cyst : double-walled (with ostioles- pores in between walls)  OTHER FREE-LIVING AMOEBA  •   Balamuthia mandrillaris  o   Pathology : Similar with GAE  o   Trophozoite : finger-like  pseudopodia  o   Cyst : spherical  ▪   Three layered cystic walls (electron microscopy)  ▪   Two layers (light microscopy)  •   Sappinia diploidea  o   Newly recognized human pathogen causing  amoebic encephalitis  o   Trophozoite : with two nuclei  attached together by connecting perpendicular filaments  PHYLUM CILIOPHORA (CILIATES)  Balantidium coli  •   First name:  Paramecium coli   •   Former name:  Balantidium coli   •   New Name:  Neobalantidium coli   •   Only member of Phylum Ciliophora  •   Largest intestinal protozoan  •   Infective Stage : Cyst  •   Reservoir Host : Pigs  o   Additional source of nutrients  o   Not essential for development  •   Mode of   Transmission : Ingestion of Infective Stage (cyst)    •   Morphologic forms :  o   Trophozoite :  ▪   Ciliated   ▪   Motility : “Thrown ball/Rolling”  ▪   Ovoidal, bean-shaped  ▪   Prominent cytostome    – entry of food  ▪   Indented cytopyge   – exit of waste  ▪   2 nuclei:  ▪   Macronuclei  (vegetative) - big/kidney shaped  ▪   Micronuclei  (reproductive) - small/round-shaped  o   Cyst :  ▪   Ovoid, rounded with well defined cystic wall (cilia enclosed in cystic wall)  ▪   Binucleated  •   Pathology :  o   Balantidiasis/Balantidial Dysentery/Ciliary Dysentery  ▪   Similar with Amoebic dysentery  ▪   Bloody stool with mucus  •   Virulent Factors :  o   Hyaluronidase : lytic enzyme that causes ulceration  ▪   Lytic enzymes  - causes destruction of cells  o   Ulceration : Rounded base and wide neck  •   Laboratory   Diagnosis :  o   Specimen : Stool  o   Direct Fecal Smear  o   Concentration Techniques  •   Treatment : Tetracycline or Metronidazole  PHYLUM SARCOMASTIGOPHORA  SUBPHYLUM MASTIGOPHORA  ATRIAL FLAGELLATES  GENERAL STRUCTURE  •   Flagella   – locomotor apparatus; aids locomotion  o   Number of flagella differs in species  •   Kinetoplast   – provides energy  o   Blepharoplast  o   Parabasal Body  •   Cytostome   – cell mouth; entry of food  •   Undulating membrane   – membrane laterally projecting  from the body of certain flagellates, participates in active motility of the flagella.  •   Axostyle/Axial rod   – supports locomotion  •   Costa   – rib-like structure within the cytostome     

          Giardia lamblia  •   Other Names :  Giardia intestinalis, Giardia duodenalis,  Lamblia duodenalis, Lamblia intestinalis, Cercomonas intestinalis  o   Giardia duodenalis -  new name   •   First described by Antoine van Leeuwenhoek   o   In his own stool specimen  •   Habitat : Intestine - duodenum, jejunum and upper ileum   •   Diagnostic Stage : Trophozoite and Cyst  •   Infective Stage : Mature Cyst  •   Mode of Transmission : Ingestion  •   Pathology :  o   Giardiasis, Traveller’s Diarrhea, Gay-bowel syndrome  o   Acute infection:  “rotten egg” odor  of stool  o   Chronic infection:  Steatorrhea   – passage of fats in  stool (stool floats)  •   Treatment : Metronidazole  •   Life cycle     o   Trophozoite multiply through binary fission  o   Excystation - occur in duodenum within 30 minutes  •   Trophozoite :  o   Bilaterally symmetrical  o   Pear/tear drop shaped, pyriform  o   With Large  ventral  sucking disc  (for  attachment)  o   “ Old man with eyeglasses ”  o   4 pairs of flagella  ▪   One pair  – anterior  ▪   One pair  – posterior  ▪   2 pairs  – central, extending laterally  o   2 nuclei w/ distinct karyosome (bilaterally symmetrical)  o   Present axostyle with parabasal body (energy)  o   Motility : “Falling-leaf motility”  o   Multiplies by Longitudinal Binary Fission  o   Covered with variant-specific surface proteins (VSPs)  ▪   Surface antigens    •   Cyst :  o   Ovoid, football shaped  o   Quadrinucleated (mature cyst)  ▪   Young cyst: 2 nucleus  o   Thick shell (double walled)  o   Flagella retracted to axoneme  (median body)  o   Deeply stained curved fibril  •   Laboratory Tests :  o   Specimen : Stool, Duodenal aspirates  o   Stool Exam  - presence of cyst/trophozoites   o   Duodenal Aspirates  o   Beale String Test/Entero-Test  o   Immunochromatography   – antigen (VSP) detection  in stool  o   Direct Fluorescent Antibody Assay   – Gold Standard    Trichomonas vaginalis  •   The only pathogenic  Trichomonas   •   Most prevalent non-viral sexually transmitted infection  •   No cyst stage  •   Diagnostic Stage : Trophozoite  •   Infective Stage : Trophozoite  •   Mode of Transmission : Sexual intercourse  •   Habitat : Urogenital Tract  o   Female : vulva (vagina) (pH 5.2-6.4)  ▪   Slight acidity is favorable  o   Male : prostate gland  •   Pathology :  o   Female :  Trichomoniasis ,  Ping-pong disease   ▪   Non-specific vaginitis (vaginal inflammation)  ▪   Itchiness, burning sensation  ▪   Vulvovaginitis (inflammation of vulva)  ▪   Greenish-yellow leukorrheic discharge  ▪   Inflammation of cervis  – “ strawberry cervix ”  ▪   If not treated in pregnant, can be passed in newborn through birth canal  o   Male  (often asymptomatic):  non-specific prostatitis, UTI  •   Trophozoite :  o   Pear-shaped/pyriform shaped  o   5 flagella  ▪   4 anterior flagella  ▪   Short Undulating membrane (with one flagella)  o   Motility : “Rapid Jerky/Jerky-tumbling motility”  Strawberry Cervix 

            •   Life Cycle    •   Laboratory Diagnosis :  o   Microscopy : can be stained with Giemsa or Wright  ▪   Female : Urine, Vaginal Discharge, Vaginal  Scrapping  ▪   Male : Urine, Prostatic Fluid, Seminal Fluid  o   Culture :  ▪   Medium :  •   Diamond’s Modified Culture Medium  •   Feinberg-Whittington Culture Medium  •   Trypticase Liver Serum Medium  o   Youngest patient was 15 y.o. female (by Sir Victorino)   •   Treatment :  o   Oral Metronidazole  o   Acidic douche  (10% vinegar)  NON-PATHOGENIC ATRIAL FLAGELLATES  •   Chilomastix mesnili  o   Largest flagellate in man  o   Trophozoite :  ▪   Asymmetrical  ▪   Pear shaped  ▪   3 anterior flagella  ▪   1 flagellum inside cytostome – cytostomal fibril “shepherd’s crook” (safety-pin appearance)  ▪   Prominent spiral groove in the midportion of the body.  ▪   Motility : “Boring/Spiral” or “Cork-screw motility”  o   Cyst :  ▪   “Nipple-like cyst”  ▪   Uninucleated with distinct anterior protuberance  •   Retortamonas intestinalis  o   Trophozoite :  ▪   Single large nucleus in the anterior portion of the organism  ▪   Cytostome opposite to the nucleus  o   Cyst :  ▪   Lemon-shaped/Pear-shaped  ▪   Uninucleated with central karyosome  ▪   With two fused fibrils anterior to the nuclear region    •   Enteromonas hominis  o   Trophozoite :  ▪   Single nucleus with large central karyosome  ▪   4 flagella: 3 directed anteriorly, 1 directed posteriorly  o   Cyst :  ▪   One to four nuclei located at the opposite ends  ▪   With central karyosome  ▪   With well defined cystic wall    •   Trichomonas hominis  o   Usually found in  the intestines  o   Commensal  o   Relatively smaller than  T. vaginalis  o   No cyst stage  o   Trophozoite :  ▪   Pear-shaped  ▪   Full body-length undulating membrane  ▪   Uninucleated with small central karyosome  ▪   Motility : Jerky motility  •   Trichomonas tenax  o   Usually found in the mouth  o   Trophozoite : Four anterior  flagella, One posterior  o   No cyst stage         

          PHYLUM SARCOMASTIGOPHORA  SUBPHYLUM MASTIGOPHORA  BLOOD AND TISSUE FLAGELLATES  MORPHOLOGIC FORMS    Amastigote  Promastigote  Shape  Round to Oval  Long and Slender  Location of  Nucleus  Off center  In or near center  Kinetoplast  W/ dotlike blepharoplast  & parabasal body  adjacent to it  Located in anterior end  Flagella  None (with axoneme)  One (extends from  anterior end)  Undulating Membrane  none  none    Epimastigote  Trypomastigote  Shape  Long & slightly wider  than promastigote  C, S or U shape  Location of  Nucleus  Posterior end  Anterior to the  kinetoplast  Kinetoplast  Located anterior to the  nucleus  Located in the posterior  end  Flagella  One (extends from  anterior end)  One (extends from  anterior end)  Undulating Membrane  Extending half of body  length  Extending entire body  length  •   All are nucleated  •   Kinetoplast  - structure that provides energy  •   Trophozoites  - diagnostic stage for blood and tissue  flagellates  o   Not all blood and tissue flagellates have these morphologic forms          Trypanosoma spp.  ETIOLOGIC  AGENT  VECTOR  DISEASE  ASSOCIATION  STAGES  EXHIBITED  T. cruzi  Cone-nose Bug  Assassin Bug  Reduviid Bug  Triatomine Bug  Triatoma  rubrofasciata  Rhodnius  Panstrongylus  Chaga’s Disease  or American  Trypanosomiasis  All forms  T.   gambiense     Tsetse fly  ( Glossina  spp.)     Gambian or West  African  Sleeping  Sickness    Epimastigote  and  Trypomastigote  only  T.  rhodesiense   Rhodesian or  East African  Sleeping  Sickness  •   T. gambiense & rhodesiense -  member of  T. brucei   complex causing African sleeping sickness   Trypanosoma cruzi  •   Infective Stage :  o   Man : metacyclic trypomastigote  o   Vector : trypomastigote  •   Mode of Transmission : Vector borne  •   Pathology :  Chagas’ Disease  or   American Trypanosomiasis  o   Fatal in young children  o   “Chagoma”   – inflammation at the site of inoculation  ▪   Hallmark of Chagas’ disease  1.  Acute Trypanosomiasis  ▪   Generalized lymphadenopathy   ▪   Romaña’s Sign   – edema of eyelid and  conjunctiva; hallmark  2.  Chronic Trypanosomiasis  ▪   No characteristic symptoms and may last for 20 years or more  ▪   Cardiomyopathy, megaesophagus & megacolon  ▪   These advanced conditions can lead to death     •   Treatment : Nifurtimox and Benznidazole  •   Life Cycle     •   Laboratory Diagnosis :  o   Specimen : Blood, CSF, fixed lymph nodes tissues  and lymph juices.  ▪   CSF  - when CNS is involved  •   Laboratory Tests :  o   Stained   Smear   – Giemsa staining (demonstration of  trypomastigote)  o   Blood Cultures :  NNN Medium  (Novey-McNeal- Nicolle)  o   Xenodiagnosis : use of laboratory animal  o   Serologic   Test  (IFA, IHAT, ELISA)  ▪   IFA -  Immunofluorescence assay  o   Molecular Testing : PCR  ▪   Amplification of DNA from kinetoplast  Trypanosoma brucei complex  •   T.  gambiense  &  T. rhodesiense    •   Pathogenesis :  o   Chancre  ▪   earliest sign of African Trypanosomiasis  ▪   Hard, painful lesion at the site of inoculation 

          o   Gambian trypanosomiasis  ▪   Caused by  T. gambiense   ▪   Also known as ‘West African sleeping sickness’  ▪   Acute : fever, headache, joint and muscle pain,  tachycardia, dizziness and rashes  •   Winterbottom’s sign   – enlargement of the  posterior cervical lymph node and have a ripe plum consistency; hallmark symptom  ▪   Chronic : with CNS invasion  •   Severe headache, alternately morose and excitable, and lack interest in work  •   Tremors and “ Kerandel’s sign ” –  hyperesthesia and inversion of sleep cycle can be observed.   o   Rhodesian Trypanosomiasis  ▪   Caused by  T. rhodesiense   ▪   Also known as ‘East African sleeping sickness’  ▪   More rapid & fatal than Gambian Trypanosomiasis  ▪   CNS involvement appear earlier  ▪   Neurologic deterioration is rapid  •   Laboratory Diagnosis :  o   Specimen : Blood, CSF, and lymph juices  o   Laboratory Tests :  ▪   Wet   Smear : presence of live parasite  ▪   Stained Smear   – giemsa staining (demonstration  of trypomastigote)  ▪   Serologic  Test: IFA, ELISA, IHA  •   IHA  - Immunohemaglobullin Assay  •   Treatment : only effective on early stages  o   Suramin and Pentamidine  o   Melasorprol and Tryparsamide (w/ CNS involvement)  o   DL-alpha-difluoromethylornithine (DFMO, Eflornithine)  •   Hallmark Symptoms Chancre    Winterbottom’s Sign     Leishmania spp  ETIOLOGIC  AGENT   VECTOR   DISEASE  ASSOCIATION   STAGES  EXHIBITED  L. Tropica    (Old world  Leishmaniasis,  Cutaneous  Leishmaniasis,  Jericho boil,  Baghdad boil)   Sandfly  vectors  (Phlebotomus  spp.)   Cutaneous  Leishmaniasis   Human :  Amastigotes (reticuloendothelial system)    Vector :  Promastigote (midgut and proboscis)  L. braziliensis  (New world  Leishmaniasis)  American or  Mucocutaneous  Leishmaniasis  L. donovani     Visceral  Leishmaniasis  or Kala-Azar or  Dumdum fever         •   Life Cycle  •   Pathogenesis :  o   Infective   Stage :  ▪   Man : promastigote  ▪   Vector : amastigote  o   Mode of Transmission : vector-borne  o   Cutaneous Leishmaniasis :  ▪   Caused by  L. tropica   ▪   Other Name : Jericho boils, Aleppo button,  Baghdad boils, Oriental sore, Delhi fever  ▪   Skin ulcer (leaving ugly scar on the skin)  ▪   Painless lesions  ▪   Diffuse case: resembles “Lepromatous leprosy”  •   Leprosy - caused by  Myobacterium leprae   ▪   Lesions do not heal spontaneously and tend to relapse after treatment  o   American or Mucocutaneous Leishmaniasis :  ▪   Caused by  L. braziliensis   ▪   Espundia   – metastatic spread of lesion to  oronasal and pharyngeal mucosa  ▪   Tapir Nose   – disfiguring leprosy-like tissue  destruction and swelling  ▪   Chiclero Ulcer   – erosion of the pinna of the ear  o   Visceral Leishmaniasis  ▪   Caused by  L. donovani   ▪   Other Name : Kala-azar, Dumdum fever  ▪   Twice daily elevation of fever (prominent finding)  ▪   Splenomegaly and cachexia  ▪   Parasites are numerous in reticuloendothelial cells of the spleen, liver, lymph nodes, bone marrow and other organs.  ▪   FATAL  •   Laboratory Diagnosis :  o   Specimen : Blood and Tissue Sample  o   Laboratory Tests :  ▪   Biopsy :  •   Cutaneous (skin)  •   Visceral (bone marrow, spleen)  ▪   Serologic Tests :  •   Complement Fixation Test  •   IFA  •   Counter current electrophoresis technique    

          •   Treatment :  o   Pentavalent antimonials : sodium stibogluconate &  n-methyl-glucamine antimonite  o   Second-line Drugs : Amphotericin B, Pentamidine  (Kala-azar), Metronidazole, Nifurtimox  PHYLUM APICOMPLEXA  •   Isospora belli  •   Cryptosporidium parvum  •   Cryptosporidium hominis  •   Cyclospora cayetanensis   •   Toxoplasma gondii   •   Sarcocystic spp.  •   Plasmodium spp.  •   Babesia spp  COCCIDIAN  •   Spore forming , single-celled obligate intracellular parasites  •   Habitat : Intestine  •   Pathology : Opportunistic pathogens (not all)  •   Life Cycle :  o   Sporogony   – sexual cycle producing oocysts (outside  human host − vector)  o   Schizogony   – asexual cycle producing merozoites  (inside human host − intermediate host)  o   Gametogony   – development of male and female  gametocytes  o   These are generalized characteristics.  o   Plasmodium  spp. - do not have all of these stages  Plasmodium spp.  •   Causative agent of  Malaria   (Mal’aria = bad air)  •   Leading parasitic disease that causes mortality worldwide  •   4 species (in order of frequency in the Philippines):  o   Plasmodium falciparum   – most common in the  Philippines  o   Plasmodium vivax   – most common worldwide  o   Plasmodium malariae  o   Plasmodium ovale  (exclusively rare)  •   Possible mixed infection with  P. vivax  and  P. falciparum   •   Mode of Transmission : vector borne  •   Vectors  (Philippines): Female  Anopheles  mosquito  o   Principal Vector :  Anopheles minimus var flavirostris   o   Secondary Vector :  Anopheles litoralis, Anopheles  maculates, Anopheles mangyamus   •   Final Host : Female  Anopheles  mosquito (sporogony)  •   Intermediate   Host : Man (schizogony)  VECTOR BIOLOGY  •   Vectors (Philippines ): Female  Anopheles  mosquito  o   Principal Vector :  Anopheles minimus var flavirostris   o   Secondary Vector :  Anopheles litoralis, Anopheles  maculates, Anopheles mangyamus   o   Habitat : slow flowing shaded streams  o   Biting time : Night biting (indoor and outdoor)  o   Resting place : inside walls  •   Infective Stage :  o   Man : Sporozoites  o   Mosquito : Gametocytes  LIFE CYCLE  SPOROGONY  •   occurs inside mosquito  •   Sexual cycle  •   Process  1.  Microgamete enters macrogamete 2.  Zygote 3.  Ookinete 4.  Oocyst (filled with sporozoites) 5.  Sporozoite  •   When oocyst ruptures, sporozoites may be injected                               PRE-ERYTHROCYTIC CYCLE  •   occurs inside human  •   Or Exo-erythrocytic cycle  •   Occur in liver cells or hepatocytes  •   Schizogony cycle  •   Process  1.  Sporozoites infects liver parenchymal cells 2.  Schizont  ▪   Balloon like with merozoites  3.  Liver cells rupture releasing merozoites 4.  Enters erythrocytic cycle 

                                     ERYTHROCYTIC CYCLE  •   occurs inside human  •   Process  o   Merozoites invade RBC  ▪   Through RBC glycophorins (glycoproteins present in RBC structure)  ▪   RBC glycophorins - entrance for merozoites  o   Ring forms (young trophozoites)  o   Mature trophozoites  o   Schizont (RBC)  o   Rupture of RBC releasing merozoites  o   Develop into a micro or macrogametocyte                        •   Immature trophozoites  o   Can become gametocytes (there will be gender)  ▪   Either male or female are indistinguishable  SPOROGONY &   SCHIZOGONY  SPECIES    LENGTH OF  SPOROGONY  LENGTH OF  SCHIZOGONY  P. falciparum  9-10 days  36-48 hours  P. vivax  8-9 days  48 hours  P. malariae  15-20 days  72 hours  P. ovale  14 days  48 hours    PERIODICITY/FEBRILE CYCLE|  Species    Febrile cycle   Interval  (hours)   Type of RBC  infected  P. falciparum  Malignant  Tertian/Subtertian  36-48   All  P. vivax  Benign Tertian   48   Young  P. malariae  Quartan   72   Old (senescent)  P. ovale  Ovale tertian   48   Young    MORPHOLOGY  Point of Difference  P. falciparum  P.vivax  Size of RBC infect  Normal  Enlarged  Trophozoite  Usually not present  Amoeboid  Number of  merozoites in  schizont  12-32 (24)  12-24 (16)  Stipplings (dots in  RBC)  Maurer’s, Stephen- Christopher, Cuneiform  dots  Schuffer’s dots  Ring forms/RBC  Single/usually multiple  Single  Chromatin dot  Single/double  Single/densed  Applique or accole  Present  Not present  Gametocytes  Macro - cresent-shaped  Micro - banana/sausage  shaped  Round/oval  Asexual stages in  peripheral blood  Not all stages  All stages    P. malariae  P. ovale  Size of RBC infect  Normal  Normal to sl. enlarged  Trophozoite  Band form  Fimbriated, round,  compact  Number of  merozoites in  schizont  6-12 (8: rosette- formation/fruit-pie/  flowerlike/daisy head)  Usually 8 (6-12)  Stipplings  Ziemann’s dots  Jame’s dots  Ring forms  Single  Single  Chromatin dot  Single  Single  Applique or accole  Not present  Not present  Gametocytes  Round/oval  Round/oval  Asexual stages in  peripheral blood  All stages  All stages   Plasmodium falciparum  •   Most dangerous  Plasmodium  spp.  o   Can infect multiple RBC at the same time  o   Can invade old and/or young RBC  •   Cause of:  o   Cerebral Malaria  o   Blackwater Fever   – sudden massive intravascular  hemolysis resulting to hemoglobinuria   ▪   Hemolysis  - bursting of RBC  ▪   Hemoglobinuria  - Hgb in urine  ▪       •   Take note of neighboring RBC  o   Neighboring uninfected RBC is same size with infected RB    RING FORMS    GAMETOCYTE   SCHIZONT          

          Plasmodium vivax    •   Ring form - single  •   Trophozoites - amoeboid  •   Gametocytes - round/oval  •   Schizonts - 12-24 (16)   •   RBC size are usually larger than uninfected RBC  Plasmodium malariae    •   Ring form - single  •   Trophozoites - band form  •   Gametocytes - round/oval  •   Schizonts - 6-12 (8) in rosette  •   Infected RBC are normal sized  Plasmodium ovale    •   Rare  •   Ringform - single per RBC; single chromatin dot  •   Trophozoites - packed   •   Gametocytes - Round/oval, RBC is small  •   Schizont - 6-12   •   Infected RBC - normal sized to slightly enlarged  •   Fimbriation of RBC  PATHOLOGY   •   Classical Malaria Paroxysms  o   Cold Stage  ▪   Sudden coldness and apprehension  ▪   Mild shivering turns to teeth chattering and shaking of whole body  ▪   May last for 50-60 minutes  o   Hot Stage/Flush Phase   – best stage to collect blood  sample  ▪   High temperature (40- 41˚C)  •   Results from RBC invasion of merozoites  ▪   Patient is confused and delirious  ▪   May last for 2-6 hours  o   Sweating Stage  (Defervescence or Diaphoresis)  ▪   Profuse sweating, temperature lowers and symptoms diminishes  ▪   May last for 2-4 hours  •   Recrudence   – renewal of parasitemia or its clinical  features arising from persistent undetectable asexual parasitemia in the absence of exo-erythrocytic cycle  •   Relapse   – Reinfection after treatment  o   Common to P. vivax and P. ovale infections, as a result of the reactivation of hypnozoites/cryptozoites form of the parasite in the liver  •   Cerebral Malaria   – diffuse symmetric encephalopathy,  retinal hemorrhage, bruxism, mild neck stiffness. If left untreated, may lead to coma and death.  •   Pathological Process of RBC :  1.  Poikylocytosis and anisocytosis  ▪   Poikylocytosis - variation in RBC shape  ▪   Anisocytosis - variation in RBC numbers  2.  Altered RBC membrane transport 3.  RBC stiffness and cytoplasmic viscosity  ▪   In Malaria, RBC become less stiff due to presence of parasite inside the RBC altering exoskeleton of RBC   DIAGNOSIS  •   Microscopy  (Gold Standard)  o   “ Thick & Thin   Blood Smear ”  o   Stained with Giemsa or Wright’s Stain  o   Manner of Reporting  ▪   Qualitative  (Thick blood smear)   +  1-10 parasites/100 thick field  ++  11-100 parasites/100 thick field  +++  1-10 parasites/thick field  ++++  More than 10/thick field  ▪   Quantitative  (Thin blood smear)     Malaria parasite per uL = # of parasites x 8000                                              200 WBC   o   Thick smear  ▪   1 gtt blood + 1 gtt H2O  ▪   Emulsify bloofd & H2O  ▪   Water - to dehemoglobinize RBC for easier visualization  •   Quantitative Buffy Coat  (QBC)  o   Uses special capillary tubes with acridine orange  o   POSITIVE : bright green and yellow under fluorescent  microscope to observe flourescence  •   Rapid Diagnostic Test  (RDT)  – detects plasmodium- specific antigens  o   Specimen -  capillary blood  o   Histidine-rich Protein II  (HRP II)  – water soluble  protein produced by trophozoites and young gametocytes  ▪   Specific for P. falciparum  o   Plasmodium LDH  – produced by both sexual and  asexual stages and can distinguish between  P.  falciparum  and non-P. falciparum  ▪   Produced by all species of malaria  ▪   Distinguishing factor  o   Mixed infection may happen bet.  P. falciparum  &  P.  vivax  resulting in 2 bands  RING FORMS   TROPHOZOITES   GAMETOCYTES   SCHIZONTS             RING FORMS   TROPHOZOITES   GAMETOCYTES   SCHIZONTS             RING FORMS   TROPHOZOITES   GAMETOCYTES   SCHIZONTS            

            •   Serologic Tests : IHA, IFAT, ELISA  •   Molecular Methods :  o   PCR   – for low cases and mixed infections  TREATMENT  •   Prophylactic : Mefloquine and Doxycycline  o   Used for person going to endemic areas  o   Malaria is common in Palawan  o   Prevents in getting infection from vector bite  •   Therapeutic  o   Arthemether-Lumefantrine   – first line drug for P.  falciparum cases  o   Quinine  ( plus Tetracycline or Doxycycline )  – 2 nd    line drug for P. falciparum if AL fail or not available.  o   Quinine IV Drip   – drug of choice for complicated or  severe  P. falciparum  malaria  o   Primaquine   – given on the 4th day as single dose to  prevent transmission.  RESISTANCE TO MALARIA  •   Most  Africans and American Blacks   o   Duffy null Phenotype/Fy  (a-b-)  – no duffy antigen  present on red blood cell surface.  ▪   Duffy   - blood group system  ▪   Duffy antigen - glycophorins (RBC membrane structures for entrance of merozoites)    o   Resistant to  P. vivax  and  P. knowlesi   •   Hemoglobinopathies  like sickle-cell anemia  o   Specifically HbC or HbS variants  o   Sickle-cell anemia - RBC is cresent/sickle shape  o   RBC shape is not favorable for malaria  •   G6PD Deficiency   – resistant to  P. falciparum   •   Infants  (first year of life)  – high level of HbF (fetal  hemoglobin)  o   HbF - is not favorable for  P. falciparum   Plasmodium knowlesi  •   A primate malarial parasite  •   Causes malaria in long-tailed macaques ( Macaca  fascicularis )  •   May also infect man (incidental host)  •   Described in humans in Philippines and Southeast Asia  •   Morphology :  o   Early Trophozoite   – similar with  P. falciparum   o   Mature Trophozoite   – similar with  P. malariae   •   Diagnosis :  o   PCR  - most reliable method for detecting and  diagnosing  P. knowlesi  infection  ▪   Due to structure or morphology resembling other  Plasmodium , it is harder to differentiate visually  ▪   PCR amplifies DNA of  P. knowlesi   Babesia spp.  •   Babesia microti  o   Blood parasites that cause malaria-like infections  o   “Babesiosis”  – pathology due to  B. microti   o   Parasites divide through binary fission or budding  o   Cycle in the stick is still uncertain  o   Vector : Ticks ( Ixodes scapularis )  ▪   Life cycle is not yet studied  o   Infective Stage : Sporozoites  o   Diagnostic Stage :  ▪   “ Maltese cross ” arrangement of merozoites  ▪   Ring-form trophozoites