UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS FUNDAÇÃO DE … · Com seu sorriso lindo e meigo me inspirava...

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS FUNDAÇÃO DE MEDICINA TROPICAL DR. HEITOR VIEIRA DOURADO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA TROPICAL MESTRADO EM DOENÇAS TROPICAIS E INFECCIOSAS XENOVIGILÂNCIA DA MALÁRIA: AVALIAÇÃO DE UM NOVO INDICADOR MALARIOMÉTRICO BASEADO EM CULICÍDEOS NÃO-ANOFELINOS JOABI ROCHA DO NASCIMENTO MANAUS 2016

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS FUNDAÇÃO DE MEDICINA TROPICAL DR. HEITOR VIEIRA DOURADO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA TROPICAL MESTRADO EM DOENÇAS TROPICAIS E INFECCIOSAS

XENOVIGILÂNCIA DA MALÁRIA: AVALIAÇÃO DE UM NOVO INDICADOR

MALARIOMÉTRICO BASEADO EM CULICÍDEOS NÃO-ANOFELINOS

JOABI ROCHA DO NASCIMENTO

MANAUS

2016

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JOABI ROCHA DO NASCIMENTO

XENOVIGILÂNCIA DA MALÁRIA: AVALIAÇÃO DE UM NOVO INDICADOR MALARIOMÉTRICO BASEADO EM CULICÍDEOS NÃO-ANOFELINOS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Medicina Tropical da Universidade do Estado do Amazonas em Convênio com a Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado, para obtenção grau de Mestre em Doenças Tropicais e Infecciosas.

Orientador: Prof. Dr. Wuelton Marcelo Monteiro

Co-orientador: Prof. Dr. Marcus Vinícius Guimarães de Lacerda

MANAUS

2016

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Ficha Catalográfica

N244 Nascimento, Joabi Rocha do.

Xenovigilância da malária: avaliação de um novo indicador

malariométrico baseado em culicídeos não-anofelinos ./Joabi

Rocha do Nascimento. -- Manaus : Universidade do Estado do

Amazonas, Fundação de Medicina Tropical, 2016.

xxi, 114f. : il.

Dissertação (Mestrado) apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Medicina Tropical da Universidade do Estado do

Amazonas – UEA/FMT, 2016.

Orientador: Prof. Dr. Wuelton Marcelo Monteiro

Co-orientador: Prof. Dr. Marcus Vinícius Guimarães de

Lacerda

1. Xenovigilância 2 Malária. 3. Plasmodium I.Título

CDU: 616.936(043.3)

Ficha Catalográfica elaborada pela Bibliotecária Maria Eliana N Silva, lotada na

Escola Superior de Ciências da Saúde - UEA

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FOLHA DE JULGAMENTO

XENOVIGILÂNCIA DA MALÁRIA: AVALIAÇÃO DE UM NOVO

INDICADOR MALARIOMÉTRICO BASEADO EM CULICÍDEOS

NÃO-ANOFELINOS

JOABI ROCHA DO NASCIMENTO

“Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de Mestre em

Doenças Tropicais e Infecciosas, aprovada em sua forma final pelo Programa de

Pós-Graduação em Medicina Tropical da Universidade do Estado do Amazonas

em convênio com a Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado”.

Banca Julgadora:

___________________________________________________

Presidente: Dr. Wuelton Marcelo Monteiro (UEA/FMT-HVD)

______________________________________________________

Membro: Dra. Maria das Graças Vale Barbosa (UEA/FMT-HVD)

________________________________________________

Membro: Dr. André Machado de Siqueira (INI-FIOCRUZ)

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DEDICATÓRIA

A minha Mãe Raimunda Rocha do Nascimento (in memoriam) que não

obstante as limitações e dificuldades vividas, nunca perdeu a Fé, sempre

acreditou e me fez acreditar num futuro melhor. Com seu sorriso lindo e meigo

me inspirava a ter esperança, e mesmo depois de descansar nos braços do

seu Deus, os seus sonhos continuam se concretizando. A esta Mulher Virtuosa

eu dedico!

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AGRADECIMENTOS

Agradeço ao meu Deus, pois sem ele nada faz sentido.

Agradeço de forma muito especial a Jucy, a mulher de minha vida, por

seu amor, generosidade e compreensão para comigo.

Agradeço aos meus filhos, Talita, Tales e Taís, as “crianças” mais lindas

do mundo, por sempre alegrarem minha vida.

Agradeço ao meu Pai Paulo Marques do Nascimento, soldado da

borracha, empregado da construção civil, mas, sobretudo Pai, não um pai

qualquer, mas meu Pai exemplar. Pelo exemplo de Homem que é. E pelo

incentivo constante ao meu crescimento.

Agradeço aos meus irmãos e irmãs pelo amor e por sempre torcerem a

meu favor, independente do placar.

Agradeço ao meu Orientador Dr. Wuelton Marcelo Monteiro por ter me

aceito como orientando e pela sua atenção, paciência, objetividade e

sabedoria, que generosamente me concedeu.

Agradeço ao meu Co-Orientador e Líder do grupo de pesquisa da malária

na FMT-HVD, Dr. Marcus Vinícius Guimarães de Lacerda, por todo apoio que

dele recebi.

Agradeço ao meu amigo Vanderson Sampaio, grande incentivador deste

desafio. Na verdade bem mais que um incentivador, um apoiador em todos os

momentos. Obrigado amigo! Só Deus para retribuir sua generosidade.

Agradeço ao Sr. Nelson Fé por me receber de maneira tão amigável na

Gerência de Entomologia. Pude aprender muito com o senhor e em meio a

tantos ensinamentos, ganhei um novo amigo.

Agradeço aos colegas da turma 2014 do PPGMT pelo companheirismo e

amizade. Vocês são muito especiais!

Agradeço ao Raynner e ao Fabricio por me ajudarem no trabalho hercúleo

da coleta de campo.

Agradeço a toda equipe de laboratório da Gerência de Malária pela

acolhida e apoio que recebi.

Agradeço a toda equipe do projeto TransEpi pela parceria e apoio, desde

as coletas de campo até os trabalhos no laboratório. Em especial a Dra.

Andrea Kühn e a Mestre Anne Almeida pela imprescindível ajuda nos ensaios

vi

de biologia molecular. Além de excelentes profissionais, vocês são pessoas

muito generosas!

Agradeço também a Dra. Ana Paula Coelho, ao Biomédico Reinaldo Nery

e a Biomédica Teresa Sanchez pela ajuda na identificação das

espécies/gênero, na extração de DNA e no armazenamento das amostras,

respectivamente.

Agradeço a toda equipe da Gerência de Entomologia, em particular a

Doutoranda Keillen Monick Martins e a Bióloga Íria Cabral pela ajuda inicial no

estabelecimento da colônia e na infecção experimental dos mosquitos.

Agradeço a toda equipe envolvida neste projeto.

Agradeço ao Programa de Pós-Graduação em Medicina Topical –

UEA/FMT-HVD pela oportunidade, assim como pela atenção e orientação

adequada, prestada por toda equipe da secretaria e da coordenação.

Agradeço a Universidade do Estado do Amazonas pela segunda

oportunidade em minha formação, já que tive o privilégio de fazer minha

graduação também nesta Universidade.

Agradeço ao CNPq e a FAPEAM pelo financiamento do projeto. Assim

como à Fundação Bill e Melinda Gates, financiadora do projeto TransEpi, que

possibilitou os dados relativos a população humana.

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DECLARAÇÃO DAS AGÊNCIAS FINANCIADORAS

O projeto foi financiado com recursos do Conselho Nacional de

Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq (Edital Universal 2012) e

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas – FAPEAM

(CHAMADA N.001/2013 - Programa Pesquisa para o SUS - PPSUS).

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RESUMO

A malária é reconhecida como um grave problema de saúde pública no mundo.

No Brasil, a notificação dos casos de malária está concentrada predominantemente na Região Amazônica, conhecida por sua biodiversidade com diversas espécies de artrópodes, destacando-se a família Culicidae que tem em sua composição mosquitos com variados graus de antropofilia e endofagia. O desenvolvimento experimental de Plasmodium falciparum (parcial) em culicídeos não anofelinos, assim como a utilização de mosquitos refratários para identificar patógenos virais já foi testado anteriormente. O contato do homem com diversas espécies de culicídeos em áreas endêmicas para malária sugere que a identificação do material genético de Plasmodium sp. pode ser comum, dependendo provavelmente da prevalência de malária. Um estudo transversal foi realizado com coletas de mosquitos adultos no intradomicílio, utilizando-se aspirador entomológico elétrico e armadilha BG-Sentinel® para investigar a associação entre taxa de mosquitos carreadores de DNA de Plasmodium sp. em culicídeos não-anofelinos e a frequência de infecção por malária em uma área endêmica da doença na periferia do município de Manaus, Amazonas. Foram identificados mosquitos dos gêneros Culex sp., Culex (Anoedioporpa), Culex (Mel.), Anopheles sp., Uranotaenia sp., Psorophora sp., Limatus sp., Aedeomyia sp., Coquillettidia sp. e da subfamília Toxorhynchitinae. Suas frequências foram determinadas e Culex quinquefasciatus foi a espécie mais abundante. Uma colônia de Culex quinquefasciatus foi estabelecida e infecções experimentais foram realizadas chegando-se a padronização do uso somente de abdomes de mosquitos ingurgitados em Pools de 1 a 5, com extração de DNA usando Chelex®100. Os mosquitos da amostra de campo foram separados por espécie/gênero e seguindo a padronização tiveram seus abdomes seccionados para a extração do DNA total, sendo determinada a taxa de carreamento de Plasmodium sp.. Concomitantemente foi verificada taxa de infecção de malária na população humana da mesma área. Em ambos os casos, a amplificação da sequência alvo foi realizada em ensaios padronizados de q-PCR gênero-específico utilizando um sistema Applied Biosystems 7500 Fast System®. Os resultados evidenciaram uma taxa de carreamento de DNA de Plasmodium sp. de 3,4%.

No modelo de regressão logística multivariada hierarquizado, no bloco das

variáveis proximais, as variáveis “mosquitos positivo para Plasmodium”, “ter febre” e “uso de antimalárico”, tiveram associação positiva significativa com Odds Ratio de 3.09, 4.85 e 3.09 respectivamente, todos com p˂0.05. A concordância espacial entre a presença de mosquitos carreadores de DNA de Plasmodium foi semelhante à taxa de infecção em humanos especialmente nas áreas com maior prevalência de malária na população humana. Na estimativa da acurácia da xenovigilância, a sensibilidade considerando somente os assintomáticos foi de 17,50% com VPP 46,67%, enquanto no geral a sensibilidade foi de 14.58% com VPP de 46.67%. A ferramenta se mostrou operacional, técnica e economicamente viável. Palavras-chave: Xenovigilância. Malária. Plasmodium. Culicídeos. Padronização. Vigilância.

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ABSTRACT

Malaria is recognized as a serious public health problem worldwide. In Brazil, the notification of malaria cases is concentrated mainly in the Amazon region, known for its biodiversity, with many species of arthropods, especially the Culicidae family that has in its composition mosquitoes with varying degrees of anthropophily and endophagy. The experimental development of Plasmodium falciparum (partial) not to Anopheles mosquitoes, as well as the use of refractory mosquitoes to identify viral pathogens has been previously tested. The contact of the man with several species of mosquitoes in endemic areas for malaria, suggests that the identification of the genetic material of Plasmodium sp. it may be common, probably depending on the prevalence of malaria. A cross-sectional study was conducted with mosquito collections inside the home, using electric entomological aspirator and BG-Sentinel® trap to investigate the association between carrier mosquitoes rate of DNA Plasmodium sp. culicids in non-Anopheles and frequency of malaria infection in an endemic area of the disease on the outskirts of the city of Manaus, Amazonas. Mosquitoes were identified genera of Culex sp., Culex (Anoedioporpa), Culex (Mel.), Anopheles sp., Uranotaenia sp., Psorophora sp., Limatus sp., Aedeomyia sp., Coquillettidea sp. and Toxorhynchitinae subfamily. Their frequencies were determined and Cx. quinquefasciatus was the most abundant species. A colony of Cx. quinquefasciatus was established and experimental infections were performed reaching the standardization using abdomens of only engorged mosquitoes in pools 1 to 5, with DNA extraction using Chelex®100. Mosquitoes field sample were separated by species / genus and following the standardization their abdomens were sectioned for the extraction of total DNA and determined the rate of entrainment of Plasmodium sp.. Concurrently was verified malaria infection rates in the human population in the same area. In both cases, amplification of the target sequence was performed in standard assays q-PCR gender-specific using an Applied Biosystems 7500 Fast System®. The results showed a DNA entrainment rate of Plasmodium sp. 3.4%. In the regression model hierarchical multivariate logistic, the block of proximal variables, variables "positive mosquitoes to Plasmodium," "have a fever" and "use of antimalarial", they had a significant positive association with odds ratio 3.09, 4.85 and 03.09 respectively, all with P0.05. The spatial correlation between the presence of Plasmodium DNA carrier mosquitoes was similar to the rate of infection in humans particularly in the areas with the highest prevalence of malaria in the human population. In estimating the accuracy of xenosurveillance, sensitivity considering only asymptomatic was 17.50% with VPP 46.67%, while the overall sensitivity was 14:58% with PPV of 46.67%. The tool proved operational, technically and economically feasible.

Keywords: Xenosurveillance. Malaria. Falciparum. Culicids. Standardization.

Surveillance.

x

RESUMO LEIGO

Esse estudo investigou se os mosquitos não transmissores de malária, capturados em uma área periurbana do município de Manaus, onde há transmissão da doença, estavam infectados com o parasito causador da malária em uma proporção próxima da frequência de malária nesta área. Os resultados deste estudo foram satisfatórios e indicam que esta nova ferramenta de vigilância poderá ajudar no monitoramento e controle da transmissão da malária, apresentando ainda algumas vantagens operacionais, por dispensar coletas de sangue em humanos e a captura de mosquitos com pouso em humanos.

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Distribuição espacial da malária causada por P. falciparum no mundo

em 2010. Fonte: Gething et al, 2011(2). .................................................................... 1

Figura 2. Distribuição espacial da malária causada por P. vivax no mundo em

2010. Fonte: Gething et al, 2012(3). ........................................................................... 2

Figura 3. Ilustração do ciclo biológico do plasmódio. Adaptada de Mueller et al.,

2009 (11). ........................................................................................................................ 4

Figura 4. Imagem de satélite da área do estudo (Google Earth®). ..................... 32

Figura 5. Número de casos de malária na área do projeto(linha azul) e o

percentual de participação (linha vermelha) destes casos no total de casos

notificados em Manaus no período de 2004 a 2014. Fonte de dados:

SIVEP/Malária. ............................................................................................................. 33

Figura 6. Número de casos de malária por espécie na área do projeto no

período de 2004 a 2014. Fonte de dados: SIVEP/Malária. .................................. 33

Figura 7. (A) Captura com armadilha BG-Sentinel®, (B) Captura com aspirador

entomológico, (C) Triagem dos mosquitos capturados (Acervo da Gerência de

Entomologia/FMT-HVD). ............................................................................................ 34

Figura 8. Fases imaturas de Cx. quinqufasciatus na manutenção da colônia. (A)

Jangada de ovos, (B) Bacia com larvas de I estádio (quase imperceptíveis) e

grânulos de ração, (C) Larvas de II e III estádio, e grânulos de ração (Acervo da

Gerência de Entomologia/FMT-HVD). ..................................................................... 37

Figura 9. Manutenção da colônia de Cx. quinqufasciatus. (A) Gaiola com copo

contendo pupas, das quais emergirão os mosquitos, e erlenmeyer com solução

açucarada para alimentação dos mosquitos; (B) Gaiola com mosquitos

alimentando de solução açucarada; (C) Mosquitos obtendo repasto sanguíneo

em camundongos (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD). ................ 38

Figura 10. Infecção experimental. (A) Gaiolas com mosquitos e alimentadores

artificiais interligados em circuito com o banho-maria; (B) Mosquitos se

alimentando come sangue infectado (Acervo da Gerência de

Entomologia/FMT-HVD). ............................................................................................ 39

xii

Figura 11. Etapas do processo de maceração de mosquitos. (A) Mosquito

sendo colocado em tubo cônico para maceração; (B) Maceração de pool de

mosquitos em resina Chelex® 100 utilizando pistilo azul e Pellet pestles®; (C)

Suspensão obtida a partir do pool de mosquitos e da resina Chelex® 100

(Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD). ................................................. 40

Figura 12. Espacialização dos domicílios na área estudada, apresentando a

densidade populacional por domicílio nas comunidades do Ipiranga,

Puraquequara e Brasileirinho, e localização dos laboratórios de notificação e

diagnostico da malária. ............................................................................................... 49

Figura 13. Percentual de detecção de DNA de Plasmodium sp. em Culex

quinquefasciatus na linha do tempo do “Dia 0” ao “Dia 10” pós-infecção

experimental. ................................................................................................................ 53

Figura 14. Comparação espacial da taxa de infecção por Plasmodium sp. em

humanos por domicilio com o percentual de pools de mosquitos positivos para

Plasmodium sp. por domicilio. ................................................................................... 60

xiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Aspectos da Vigilância da malária quanto aos diferentes cenários

epidemiológicos e operacionais (Adaptado de WHO, 2012). ................................. 9

Tabela 2. Frequência de Culicídeos descrita em estudos de fauna de mosquitos

na Amazônia. ................................................................................................................ 20

Tabela 3. Índices de antropofilia de Anopheles spp. e de Culex

quinquefasciatus. ......................................................................................................... 22

Tabela 4. Frequências das variáveis estudadas. ................................................... 50

Tabela 5. Frequências das espécies/gênero coletadas segundo o método de

captura e o percentual de infecção de pools de mosquitos infectados

naturalmente. ................................................................................................................ 52

Tabela 7. Resultado do teste diagnóstico da xenovigilância utilizando

mosquitos, tendo como padrão ouro a q-PCR em humanos e em humanos

assintomáticos. ............................................................................................................. 55

Tabela 6. Análise de Regressão logística univariada e multivariada

hierarquizada das variáveis estudadas. Avaliação da associação com a

presença de humanos com q-PCR positiva para Plasmodium sp. nos imóveis

estudados (Pseudo R2=0.2775). .............................................................................. 57

xiv

LISTA DE ABREVIATURAS, SÍMBOLOS E UNIDADES DE MEDIDA

AM Amazonas

CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

CONEP Comissão Nacional de Ética em Pesquisa

DNA Ácido desoxiribonucleico

EIR Taxa de inoculação entomológica

FIOCRUZ Fundação Oswaldo Cruz

FMT-HVD Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado

FVS Fundação de Vigilância em Saúde

HBR Taxa de picadas em humanos

HLC Captura de mosquito com pouso em humanos

ICEMRs International Centers for Excellence in Malaria Research

IPA Incidência parasitária anual

IPHH Índice de picada homem hora

ISGlobal Barcelona Institute for Global Health

Km2 Quilômetro quadrado

MDA Administração de Drogas em Massa

MILD Mosquiteiro impregnado com inseticida de longa duração

MS Ministério da Saúde

MSAT Triagem em Massa e Tratamento

NIAID National Institutes for Allergies and Infectious Diseases

ng/µl Nanograma por microlitro

Odds Ratio Razão de chances

OMS Organização Mundial de Saúde

Parafilm® Membrana artificial

PCR Reação em cadeia de polimerase.

PGEM Programa Global de Erradicação da Malária

POP Procedimento operacional padrão.

q-PCR Reação em cadeia de polimerase em tempo real.

RJ Rio de Janeiro.

RT-PCR Transcrição reversa da reação em cadeia de polimerase

xv

rRNA Ácido ribonucleico ribossomal

® Marca Registrada.

SVS Secretaria de Vigilância em Saúde

SIVEP Sistema de Vigilância Epidemiológica da Malária do MS

SIG Sistemas de Informação Geográfica

SR Taxa de esporozoítos

TCLE Termo de Consentimento Livre e Esclarecido.

UEA Universidade do Estado do Amazonas.

UR% Umidade relativa do ar

VPP Valor Preditivo Positivo

VPN Valor Preditivo Negativo

ºC Graus Celsius

µl Microlitro

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GLOSSÁRIO

Anautogenia – Estratégia reprodutiva de muitas espécies de artrópodes, que

consiste na exigência de ingestão de sangue de vertebrados para a produção

de ovos viáveis.

Antrópico - Relativo à ação do homem sobre o meio ambiente.

Apicomplexa - Grupo taxonômico (Filo) de protozoários, caracterizados pela

presença exclusiva de uma organela denominada apicoplasto.

Apicolplasto - O apicoplasto é uma organela exclusiva de protozoários do filo

Apicomplexa que tem a função de síntese de DNA e proteína.

Áreas Periurbanas - Espaços situados na periferia de uma cidade. Área de

transição do espaço urbano para o rural.

Autogenia - Estratégia reprodutiva de algumas espécies de artrópodes, que

consiste na dispensa da ingestão de sangue de vertebrados para a produção

de ovos viáveis, esta pode ser facultativa ou obrigatória.

Carreadores submicroscópicos – Indivíduos assintomáticos infectados com

Plasmodium vivax que desenvolvem níveis de parasitemia não detectáveis

pelos métodos convencionais de diagnóstico da malária (gota espessa e testes

rápidos), detectável somente pelas técnicas moleculares de diagnóstico.

Ciclo eritrocítico - Ciclo assexuado do Plasmodium spp. que ocorre nas

hemácias e determina o ciclo febril na malária.

Ciclo gonotrófico – Ciclo reprodutivo dos artrópodes que vai desde a procura

pelo repasto sanguíneo, passando pela maturação dos ovos até a oviposição.

Competência vetorial - A competência vetorial de um artrópode refere-se à

permissividade deste à infecção, replicação e transmissão de patógenos

específicos.

Diploide – Diz-se da célula cujos cromossomos se organizam em par de

cromossomos homólogos, e assim, para cada característica existem pelo

menos dois genes.

Distribuição espacial – Em epidemiologia, forma ou padrão que uma

determinada doença se encontra ordenada no espaço geográfico. Esse padrão

xvii

pode está relacionado aos fatores ambientais, sociais, econômicos de uma

população em determinada área geográfica.

Ecótopos – Corresponde ao ambiente ecológico de determinado ser vivo

(determinado por seus fatores físicos e químicos) ou a um tipo específico de

hábitat dentro de determinada área geográfica.

Ecótonos - Área de contato e de transição funcional entre duas comunidades

ecológicas adjacentes, como resultado da competição mútua entre organismos

comuns às duas.

Endotélio - camada celular que reveste interiormente os vasos sanguíneos e

linfáticos.

Epitélio - tecido animal, constituído por células justapostas, com pouca

substância intercelular, que reveste superfícies expostas, cavidades e dutos,

além de executar funções secretoras, sensoriais e de absorção; tecido epitelial.

Esporogonia – Formação sexuada de esporozoítos de Plasmodium spp. por

enquistamento e divisão subsequente de um zigoto (Oocisto).

Esporozoíto - Elemento fusiforme, alongado, nucleado, que resulta da divisão

subsequente de um zigoto de Plasmodium spp., sendo a forma infectante do

hospedeiro invertebrado para o hospedeiro vertebrado.

Esquizontes - Célula multinucleada do Plasmodium spp, formada pelo processo

esquizogônico, onde o trofozoíta ao parasitar a célula do hospedeiro se

segmenta diretamente em merozoítos.

Exflagelação – Processo de formação de flagelos dos gametas masculino de

Plasmodium spp., dando mobilidade a este para viabilizar a fecundação do

gameta feminino.

Gametócitos – Formas sexuadas no ciclo evolutivo do Plasmodium spp.

Haploide – Diz-se da célula que possui um único conjunto completo de

cromossomos, como é característico dos gametas.

Hepatócito - Principal célula do fígado com importantes funções metabólicas.

Hemóstase - É o conjunto de mecanismos que o organismo emprega para

coibir hemorragia.

xviii

Hemocele - Cavidade do corpo dos artrópodes e de alguns invertebrados, por

onde flui a hemolinfa.

Hemolinfa - Líquido existente no sistema circulatório dos animais invertebrados,

com funções semelhantes às do sangue e da linfa nos animais vertebrados

Hipnozoítos - Formas dormentes intra-hepáticas do ciclo evolutivo do

Plasmodium vivax.

Lâmina basal - Lâmina ou película de macromoléculas situada no espaço

extracelular, sobre a qual se apoiam células epiteliais.

Lúmen - O espaço interno entre as paredes de um vaso sanguíneo ou do

interior de um órgão.

Matriz peritrófica – membrana quitino proteica, presente no lúmen do intestino

médio dos insetos, que envolve o alimento ingerido, e que separa o conteúdo

luminal em dois compartimentos, o espaço endoperitrófico (dentro da

membrana) e o espaço ectoperitrófico (fora da membrana).

Merosomas - Grandes vesículas formadas pelo Plasmodium spp. nos

hepatócitos do hospedeiro vertebrado, que albergam os merozoítos.

Merozoítos - Esporo que se forma a partir da esquizogonia, no ciclo evolutivo

do Plasmodium spp..

Oocisto - Estádio evolutivo enquistado do ciclo sexuado do Plasmodium spp.

que ocorre no abdome do mosquito vetor.

Oocinetos – Fase móvel do zigoto do Plasmodium spp. que atravessa a parede

do intestino médio do mosquito vetor para a formação do Oocisto.

Trofozoítos - Corresponde ao estágio ativado de alimentação intracelular do

ciclo de vida do Plasmodium spp..

Xenovigilância – Vigilância entomo-epidemiológica através de mosquitos não

vetores de patógenos específicos.

Zoonótica - Diz-se de doença que pode ser transmitida ao ser humano por

animais.

xix

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1

1.1 A malária .............................................................................................................................. 1

1.2 O ciclo da malária ............................................................................................................... 3

1.3 A vigilância da malária ....................................................................................................... 5

1.4 O controle da malária ....................................................................................................... 11

1.5 Os culicídeos e a hematofagia ....................................................................................... 14

1.6 Xenovigilância ................................................................................................................... 21

1.7 Aspectos metodológicos da xenovigilância .................................................................. 25

1.8 A eliminação da malária .................................................................................................. 27

2. OBJETIVOS ...................................................................................................................... 31

2.1 Geral ................................................................................................................................... 31

2.2 Específicos ......................................................................................................................... 31

3. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 32

3.1 Modelo de estudo ............................................................................................................. 32

3.2 Local de estudo ................................................................................................................. 32

3.3 Amostragem ...................................................................................................................... 34

3.4 Coleta e identificação de culicídeos no campo ............................................................ 34

3.5 Padronização dos testes moleculares ........................................................................... 36

3.5.1 Estabelecimento de colônia de Culex quinquefasciatus .......................................... 36

3.5.2 Infecção experimental de P. vivax em Cx. quinquefasciatus .................................. 38

3.5.3 Extração e purificação de DNA dos pools de culicídeos ......................................... 39

3.5.4 Realização dos ensaios de q-PCR .............................................................................. 40

3.5.5 Teste de tempo máximo de detecção ......................................................................... 41

3.5.6 Teste de limiar de detecção ......................................................................................... 42

3.6 Extração e purificação de DNA das amostras de campo ........................................... 43

3.7 Realização dos ensaios de q-PCR das amostras de campo ..................................... 44

3.8 Definição de positividade plasmodial em culicídeos e em humanos........................ 44

3.9 Plano analítico ................................................................................................................... 44

3.9.1 Registro e tratamento dos dados ................................................................................. 45

3.9.2 Frequência relativa das espécies de culicídeos ........................................................ 45

3.9.3 Unidade espacial de análise ......................................................................................... 45

xx

3.9.4 Determinação da taxa de encontro de DNA de Plasmodium spp. em culicídeos

por domicílio ...................................................................................................................... 45

3.9.5 Determinação da taxa de infecção de Plasmodium spp. na população por

domicílio ............................................................................................................................. 46

3.9.6 Avaliação da acurácia da xenovigilância .................................................................... 46

3.9.7 Análise espacial descritiva ............................................................................................ 46

3.9.8 Análise de regressão logística múltipla ...................................................................... 47

3.10 Questões éticas ................................................................................................................ 47

4. RESULTADOS ................................................................................................................. 49

4.1 Descrição das variáveis estudadas ............................................................................... 49

4.2 Frequência e diversidade dos Culicídeos capturados e análise da eficiência dos

métodos de captura utilizados. ............................................................................................... 51

4.3 Padronização das técnicas de extração de DNA e de q-PCR para a detecção de

Plasmodium sp. em culicídeos não anofelinos. ................................................................... 52

4.4 Concordância, sensibilidade, especificidade e valores preditivos da xenovilância. ..

............................................................................................................................................. 54

4.5 Avaliação da associação entre a positividade domiciliar de infecções em humanos

e a presença de parasitas em culicídeos não anofelinos. ................................................. 56

5. DISCUSSÃO ..................................................................................................................... 61

5.1 Características ambientais da amostra ......................................................................... 61

5.2 Técnicas de coleta ............................................................................................................ 61

5.3 Fauna de Culicídeos ........................................................................................................ 63

5.4 Infectividade ....................................................................................................................... 64

5.5 Padronização das técnicas ............................................................................................. 65

5.6 Associação ......................................................................................................................... 66

5.7 Análise espacial ................................................................................................................ 67

5.8 Acurácia ............................................................................................................................. 67

5.9 Viabilidade ......................................................................................................................... 68

6. CONCLUSÃO ................................................................................................................... 70

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 71

8. APÊNDICES ..................................................................................................................... 85

8.1 Ficha de controle de captura e identificação de culicídeos ....................................... 85

8.2 POP_MAL_LB_019_v01D_PT ....................................................................................... 86

8.3 POP_MAL_LB_020_v01D_PT ....................................................................................... 93

xxi

9. ANEXOS ........................................................................................................................... 97

9.1 POP_MAL_LB_013_v02D_PT ....................................................................................... 97

9.2 PARECER_CONSUBSTANCIADO_CONEP_349211 ............................................. 101

9.3 POP_MAL_LB_001_v02D_PT ..................................................................................... 107

9.4 POP_MAL_LB_021_v01D_PT ..................................................................................... 110

1

1. INTRODUÇÃO

1.1 A malária

A malária é reconhecida como um grave problema de saúde pública no mundo

com 3,2 bilhões de pessoas expostas ao risco de contrair a doença. A Organização

Mundial de Saúde–OMS estimou que em 2015 ocorreram cerca de 214 milhões de

casos, com incidência de 91 casos/1000 habitantes em risco, e 438 mil mortes, com

taxa de 19 mortes/100.000 habitantes em risco. Nesta estimativa, a Região Africana

da OMS concentra 90% das mortes, com 292 mil destas ocorrendo em crianças

abaixo de cinco anos de idade (1).

Figura 1. Distribuição espacial da malária causada por P. falciparum no mundo em 2010. Fonte: Gething et al, 2011(2).

As principais espécies de Plasmodium que causam malária em humanos

apresentam distribuição espacial distinta no mundo, destacando-se o Plasmodium

2

falciparum no Continente Africano (Figura 1) e o Plasmodium vivax nas Américas e

no Sudeste da Ásia (Figura 2) (2,3).

Figura 2. Distribuição espacial da malária causada por P. vivax no mundo em 2010. Fonte: Gething et al, 2012(3).

Estima-se que 121 milhões de pessoas em 21 países da Região das Américas

vivam em áreas com risco para malária, com as infecções por Plasmodium vivax

respondendo por 70% dos casos. Em 2014 esta região apresentou uma redução de

67,5% no número de casos confirmados em relação ao ano de 2000, reduzindo de

1,2 milhão para 390 mil casos. O Brasil foi responsável por 37% dos casos da região

em 2013 (1).

A transmissão da malária no Brasil concentra-se predominantemente na Região

Amazônica, que no período de 2000 a 2011 respondeu por 99,7% dos casos

registrados no país, com predominância das infecções causadas por Plasmodium

vivax. A zona rural é a mais afetada, ainda que áreas periurbanas de grandes

3

centros da região norte, como Manaus e Porto Velho, tenham participação

significativa no número de casos da doença. As áreas indígenas da Região

Amazônica tem apresentado crescente participação, principalmente nos Estados do

Pará, Roraima e Amazonas, neste último 49% dos registros de casos em 2.011

foram nas comunidades indígenas (4).

Uma visão geral da malária no Brasil ressalta seu aspecto histórico-

epidemiológico que se relaciona intimamente com os intensos processos sociais e

econômicos vivenciados na Amazônia, contribuindo com a manutenção e a

concentração da transmissão da doença nesta região. As complexidades ambientais

e socioeconômicas, e a escassez de centros de estudos e pesquisa na região,

representam um desafio atual para a eliminação da malária (5,6). A manutenção

desta endemia tem ainda implicações negativas no desempenho de escolares,

contribuindo para o subdesenvolvimento da região (7).

No município de Manaus, capital do Estado do Amazonas, em um estudo

epidemiológico do período 1986 a 2005, os autores observaram um forte

crescimento populacional, atingindo 105,2% no período estudado, e uma distribuição

dos casos de malária em área urbana, apresentando maior risco nas regiões leste e

oeste, ambas com Incidência Parasitária Anual (IPA) consideradas de alto risco (8).

1.2 O ciclo da malária

O parasito causador da malária é um protozoário Apicomplexa do gênero

Plasmodium e tem como vetor algumas espécies de mosquitos do gênero

Anopheles. O desenvolvimento do parasito no vetor começa quando este ao picar

um hospedeiro vertebrado infectado com Plasmodium sp., ingere formas sexuadas

do parasito, chamadas de gametócitos, que ao chegarem no lúmen do intestino

médio do mosquito, diferenciam-se em gametas feminino e masculino, este último

sofre exflagelação, replicação do DNA, formando oito microgametas haploides, os

quais procurarão ativamente os gametas femininos para a fertilização, originando

um zigoto diploide que subsequentemente passa por um ciclo de replicação de DNA

para se tornar tetraploide, diferenciando-se em oocinetos que apresentam

4

capacidade de mobilidade para invadir e atravessar, tanto a matriz peritrófica, quanto

o epitélio do intestino médio do mosquito. Chegando a lâmina basal do intestino,

ocorrerá sua transformação em oocisto e posteriormente sua maturação. Uma vez

que esta se complete, geralmente dentro de 10 a 24 dias, dependendo da espécie

de Plasmodium, ocorre a esporogonia liberando os esporozoítos na hemocele do

mosquito, onde circulam até invadirem a glândula salivar, se alojando em seu lúmen

(Figura 03) (9,10).

Figura 3. Ilustração do ciclo biológico do plasmódio. Adaptada de Mueller et al., 2009 (11).

Quando o mosquito infectado pica um novo hospedeiro vertebrado, os

esporozoítos deixam a glândula salivar, e a partir do tecido avascular da pele

chegam a um vaso sanguíneo, penetrando o endotélio desses vasos seguem até

chegarem ao fígado, onde invadem os hepatócitos e por divisão binária multiplicam-

se formando merosomas até o rompimento do hepatócito. No caso de P. vivax e P.

Ovale, estes apresentam um estágio de dormência que pode permanecer no fígado

por semanas ou anos antes do desenvolvimento dos merosomas. Os merozoítos,

5

liberados após este rompimento, migram para a corrente sanguínea, dando início ao

ciclo eritrocítico do parasito. Os merozoítos invadem as hemácias e por divisão

binária multiplicam-se formando esquizontes que ao romperem as hemácias liberam

os merozoítos na corrente sanguínea. Estes invadirão novas hemácias fazendo com

que esse ciclo eritrocítico se repita indeterminadamente, provocando o aparecimento

dos sintomas da doença que tem como característica a febre intermitente, sendo a

cada 48 horas para P. vivax e P. ovale, de 36 a 48 horas para P. falciparum, e de 72

horas para P. malarie. Depois de algum tempo de repetição deste ciclo eritrocítico

alguns trofozoítos diferenciam-se em gametócitos. No caso de P. vivax ocorre logo

nos primeiros ciclos, já em P. falciparum é mais tardio. Inicia-se assim a fase

sexuada do parasito que possibilitará a infecção do mosquito vetor ao picar este

hospedeiro infectado (Figura 3) (12,13).

1.3 A vigilância da malária

As diferenças biológicas no desenvolvimento de gametócitos nas duas principais

espécies de Plasmodium, pois em P. vivax a formação de gametas é mais precoce

que em P. falciparum, bem como o a particularidade do desenvolvimento de

hipnozoítos nas infecções por P. vivax, podem indicar a diferença no padrão de

transmissão entre estas espécies. A investigação comparativa da dinâmica de

transmissão co-endêmica de isolados destas espécies na Indonésia, com o uso de

abordagens moleculares, demonstrou contraste na diversidade e estrutura

populacional, indicativos de diferentes padrões de transmissão dentro e entre as

espécies (14).

P. vivax mostra-se mais amplamente distribuído do que P. falciparum, com 2,85

bilhões de pessoas vivendo em risco de infecção, a maioria no Sudeste Asiático. No

continente Africano a probabilidade de infecção é bastante reduzida devido à

frequência da característica Duffy negativo, mas a transmissão ocorre no continente.

(15).

A heterogeneidade na transmissão da malária no cenário mundial tem

demandado esforços para ampliar a compreensão dos aspectos regionais

6

relacionados ao vetor e consequentemente estabelecer vigilância adequada. Nesse

contexto o National Institutes for Allergies and Infectious Diseases (NIAID)

estabeleceu uma rede de centros de pesquisa da malária denominado International

Centers for Excellence in Malaria Research (ICEMRs) na busca por resultados nos

estudos de biologia do vetor e a padronização do monitoramento local. Foi

observado em quatro desses ICEMRs, evidências de novas espécies ou potenciais

vetores. Estudos epidemiológicos, nestes locais, são integrados com estudos

entomológicos, incluindo a medição da taxa de inoculação entomológica, índice de

picada humana, e resistência a inseticidas, assim como estudos de diversidade

genética do parasito. Para gerar dados relacionados a interação entre mosquito

vetor e hospedeiro humano, as avaliações entomológicas utilizam variadas

metodologias. Alguns métodos utilizados para a coleta de mosquitos são a captura

de atração/pouso em humanos, armadilhas luminosa do tipo CDC, aspiração na

casa, barreiras de tela e armadilha Shannon, esses métodos são baseados nos

hábitos de repouso e de picar das diferentes espécies de Anopheles. De forma

semelhante, vários métodos são utilizados para a identificação da espécie, das

fontes de refeições de sangue, e a determinação de infecção natural no mosquito,

nas várias fases do parasito. As diferenças ambientais locais e as características de

vetores predominantes, também contribuem para a variação dos métodos utilizados

(16,17).

Os levantamentos entomológicos podem fornecer uma rica fonte de dados e são

as únicas medidas diretas de transmissão, porém apresentam como desvantagens,

a falta de padronização nos métodos usados para coletar e interpretar dados, as

limitações dos métodos de captura de mosquitos em busca de repasto sanguíneo ou

ao ar livre durante o dia. A pouca precisão das pesquisas entomológicas podem

limitar as estimativas de indicadores, dela derivados, por não apresentarem a

capacidade de discriminar pequena escala de variabilidade espacial ou temporal,

principalmente em configurações de baixa transmissão, onde nem sempre é possível

a captura de um número suficiente de mosquitos. Esforços estão sendo envidados

para padronizar protocolos e métodos analíticos, com o intuito de preencher lacunas

de conhecimento e melhorar a qualidade dos dados entomológicos, visando uma

compreensão da dinâmica de transmissão da malária (17).

7

A definição conceitual categórica das abordagens e metas dos programas de

saúde relacionados aos níveis de transmissão da malária, torna-se necessária para

a compreensão e elaboração das estratégias adequadas. Controle trata da redução

deliberada de incidência da doença em determinado local para um nível aceitável e

controlável; Eliminação é a redução deliberada de incidência de infecção para zero

em uma área geográfica delimitada, sendo necessárias intervenções para

interromper possível reestabelecimento; já a Erradicação é a redução global e

permanente de incidência da infecção a zero, através de esforços deliberados, sem

necessidade de intervenções futuras. A vigilância no controle se limita a doença,

enquanto que na eliminação e a erradicação o foco deve estar na infecção, que se

torna mais difícil devido à ausência de sintomas e a difícil detecção pelos meios de

diagnósticos usuais (18).

Assim as métricas usadas para análise da transmissão da malária estão focadas

principalmente nas manifestações clínicas da doença na população humana, pois

aquelas baseadas em vetores raramente estão disponíveis, havendo escassez de

índices vetoriais graças à complexidade técnica de obtenção de métricas

entomológicas, às preocupações éticas relacionadas à exposição de seres humanos

à infecção da malária, e à possibilidade de erro de medição considerando o viés do

capturador. A medição da incidência da malária necessita que todos os casos

suspeitos sejam diagnosticados eficientemente de forma abrangente, tanto pela

detecção passiva de casos na rotina de todo e qualquer serviço de saúde, quanto

pela detecção ativa de casos através de visitas domiciliares em intervalos regulares.

O resultado é expresso como Incidência Parasitária Anual - IPA por 1.000 habitantes

de uma determinada área administrativa. O Programa Global de Erradicação da

Malária – PGEM só considera válida a IPA, se a taxa de proporção de examinados

na população-alvo ultrapassar os 10% (19).

Sistemas de vigilância baseados nos conhecimentos epidemiológicos da malária

buscam gerar informações sobre a ocorrência de casos e mortes para nortear o

planejamento, o monitoramento e a avaliação dos programas de controle da doença,

possibilitando a identificação de áreas mais afetadas, tendências nos casos e

mortes, assim como a avaliação do impacto das medidas de controle. A concepção

8

desses sistemas depende do nível de transmissão da malária e dos recursos

disponíveis para realizar a vigilância. A OMS tem adotado a classificação de alta

transmissão para indicar a malária hiper e holoendêmica, transmissão moderada

para indicar a malária mesoendêmica e baixa transmissão para indicar a malária

hipoendêmica, como um guia geral para os possíveis tipos de vigilância da malária

em diferentes níveis de endemicidade da doença (Tabela 1) (20).

A diversificação de instrumentos e tecnologias, bem como a integração na

vigilância da malária tornam-se necessárias para otimização e modernização do

processo de vigilância. Assim, a vigilância da malária integrada a programas de

agentes comunitários de saúde, lançando mão de novas tecnologias acessíveis, tais

como serviço de mensagens por telefonia móvel para envio de relatórios semanais

de casos, podem contribuir para a otimização do monitoramento de tendências da

transmissão da malária em determinada região (21). Também o uso de Sistemas de

Informação Geográfica (SIG) como ferramenta de vigilância integrada para os

programas de controle de doenças de transmissão vetorial, tais como malária e

filariose linfática (22), e a aplicação de algoritmos que integram sistemas de

vigilância, imagens de satélite, dados climáticos e ambientais, para produção rápida

de mapas preditivos de risco, são ferramentas cada vez mais utilizadas (23,24).

A prevalência parasitária da malária tem sido um importante indicador na

vigilância e monitoramento do controle da malária em populações endêmicas, sendo

tradicionalmente avaliada por microscopia. Porém, à medida que se caminha para

um cenário de eliminação da transmissão da malária, as técnicas convencionais de

vigilância tornam-se menos sensíveis. Nesta nova realidade, vem se utilizando de

forma mais frequente os métodos moleculares com maior capacidade de detecção

dos indivíduos infectados. Na análise dos fatores epidemiológicos associados à

baixa densidade, demonstrou-se que o carreamento submicroscópico de parasitos,

em ambientes de baixa endemicidade e nas infecções crônicas, é comum em

adultos. Em níveis muito baixos de transmissão, os carreadores submicroscópicos

podem responder por cerca de 20 a 50% de toda a transmissão homem-mosquito,

reforçando a importância do papel da triagem utilizando técnicas mais sensíveis no

cenário de eliminação da malária (25).

9

Tabela 1. Aspectos da Vigilância da malária quanto aos diferentes cenários epidemiológicos e operacionais (Adaptado de WHO, 2012).

Fase de controle Fase de Eliminação

Transmissão: Alta e Moderada Baixa Muito Baixa

Prevalência Parasitária

(crianças de 2-9 anos):

˃10% ˂10%

Incidência Casos e mortes comuns e

concentrados em crianças ˂5

anos.

Variação temporal limitada

Variação geográfica limitada

Casos e morte menos comuns,

distribuídos de acordo com a

exposição a picada de mosquito.

Variável dentro e entre anos.

Risco de epidemias.

Heterogeneidade geográfica.

Concentrada em populações

marginais.

Casos esporádicos.

Casos importados podem ter

elevada proporção do total.

Distribuição focal.

Febres:

Atendimento em unidade

Proporção relativamente

grande de febre devido a

Malária,

Alta proporção devido à

Proporção pequena de febre

devido a malária.

Baixa proporção devido à malária.

Proporção de febres causadas

pela malária muito pequena

(embora possa ser elevada em

certos focos).

10

de saúde:

Vetores:

Objetivos do programa:

malária.

Eficiente.

Redução da mortalidade e de

casos.

Controlado eficiente / ineficiente.

Redução de casos.

Controlado eficiente /

ineficiente.

Eliminar a transmissão.

Sistema de vigilância.

Recursos:

Gravação de dados:

Investigação:

Baixos gastos per capta .

Baixa qualidade e pouca

acessibilidade dos serviços.

Números agregados.

Casos de internação.

Disponibilidade generalizada de

diagnóstico e tratamento.

Números agregados.

Lista de internados e mortes →lista

de todos os casos.

Casos de internação → todos os

casos

Recursos para investigar cada

caso.

Detalhes do caso.

Casos individuais

11

Em uma revisão sistemática sobre infecções submicroscópicas por P. vivax,

verificou-se que a prevalência de P. vivax e P. falciparum pela técnica de Reação em

Cadeia de Polimerase (PCR) foi estatisticamente mais elevada que a prevalência de

P. vivax pela técnica de microscopia ótica. A proporção relativa de infecções

submicroscópicas por P. vivax teve uma média de 69,5%, sendo significativamente

maior que a média observada em P. falciparum. Foi observada ainda uma relação

positiva entre a microscopia ótica e a PCR, sendo a prevalência de P. vivax pela

primeira, um fator significativo para a previsão da prevalência de P. vivax pela PCR,

ratificando a importância desses grupos de assintomáticos, principalmente em áreas

de baixa transmissão, como potenciais fontes de infecção para os vetores,

contribuindo para a manutenção do ciclo de transmissão (26).

Uma alternativa de vigilância no cenário de eliminação da malária seria a

aplicação de ferramentas e estratégias de sorovigilância, que apresenta um

potencial significativo para a aceleração deste processo e alguns modelos vem

sendo propostos (27). Porém, algumas lacunas de conhecimento precisam ser

preenchidas para o desenvolvimento e otimização destas ferramentas e sua

aplicação no controle da malária. O desenvolvimento de testes precisos e confiáveis,

que forneçam informações sobre exposições recentes e de longo prazo e que

tenham viabilidade em contextos de recursos limitados seria de grande valia (28).

1.4 O controle da malária

A redução da transmissão da malária a partir de níveis endêmicos, procurando

sua redução para níveis muito baixos, mas sem alcançar a interrupção da

transmissão endêmica ainda é uma realidade em grande parte do mundo. Este

controle implica em intervenções diretas, envolvendo diversos fatores operacionais

que precisam levar em conta as características biológicas e epidemiológicas de cada

espécie do parasito (29).

Considerando a instabilidade moderada das atuais dinâmicas de transmissão na

co-endemicidade de P. falciparum e P. vivax, onde surtos clonais do primeiro são

12

frequentes, abordagens direcionadas seriam viáveis para sua contenção utilizando

detecção reativa de casos e tratamento, borrifação intradomiciliar, no local de

ocorrência dos casos e na vizinhança, avaliando-se a compatibilidade da ação com

o comportamento das espécies predominantes do vetor. Mas para P. vivax que exibe

uma transmissão mais estável, sem evidência de surtos clonais, há indicativos de

que essas abordagens seriam menos eficazes. Os padrões observados em estudo

realizado na Indonésia sugerem que a necessidade de grandes intervenções com

cobertura em larga escala de mosquiteiros impregnados com inseticida de longa

duração – MILD, bem como o tratamento eficaz dos hipnozoítos, poderá ser crítica

para a eficiência das intervenções contra o P. vivax (14).

Controle e consolidação, eliminação, e prevenção da reintrodução, são as

classificações das fases do programa de malária que a OMS adotou. Para cada

fase, os focos são distintos. No controle as intervenções são diretas, diversificadas e

em larga escala visando redução acentuada de casos da doença, utilizando

diagnóstico rápido para malária e tratamento, assim como ações de controle vetorial.

Na eliminação as intervenções estão voltadas para a redução das infecções, com

possível uso de tratamento em massa, visando a eliminação da transmissão.

Enquanto que na fase de prevenção da reintrodução, as ações estão completamente

voltadas para a ampla vigilância de casos importados e possíveis focos de

reintrodução, com respostas rápidas e adequadas (30).

As medidas de intervenções adotadas para a redução de casos de malária

devem ser sustentadas por certo tempo, visando não somente a redução inicial, mas

também sua manutenção, para a mudança de linha de base epidemiológica,

possibilitando a transição de fase de controle e a implementação concomitante de

novas intervenções possíveis neste novo cenário. É certo que as linhas de base de

transmissão da malária também podem ser influenciadas por fatores sociais,

econômicos e ambientais, podendo contribuir, tanto para a redução quanto para a

elevação dessa linha de base, dependendo do tipo de alteração e consequente

impacto provocado na relação vetor hospedeiro, seja de bloqueio ou de

favorecimento da transmissão (31).

13

Nas modelagens matemáticas, o planejamento estratégico geral para atacar

agentes patógenos de transmissão vetorial deverá considerar a plena caracterização

epidemiológica e entomológica da linha de base de uma determinada configuração.

Identificando possíveis lacunas de cobertura eficazes, e também considerando a

interação entre os requisitos técnicos e capacidade operacional. Desta forma, a

política de controle adotada deverá levar em conta a linha de base como um fator

preponderante na escolha ideal das intervenções e seus possíveis resultados (32).

Neste sentido, a associação da transmissão da malária na Amazônia com os

fatores econômicos e sociais é consensual, sendo possível sua estratificação em

área rural, urbana, indígena, de assentamentos, de acampamentos, tais como

garimpos e expansão urbana desordenada, assim como grandes obras que

promovem alterações ambientais, como hidrelétricas, estradas, pontes e outras (33).

Essa associação de fatores ambientais e antrópicos, como condicionantes da

manutenção da transmissão da malária, é compatível com o resultado de um estudo

na cidade de Manaus sobre a incidência de malária e à influência desses fatores que

modificando o ecossistema, tornam possível a proliferação de mosquitos Anopheles

spp. em ambiente urbano, fomentando a alta incidência de malária na região (34).

Assim como os fatores determinantes da transmissão da malária são multi-

setoriais, as ações de controle também devem envolver as políticas de ocupação de

terras, reforma agrária, meio ambiente, atenção primária ao paciente com o

diagnóstico e o tratamento precoce, bem como o controle de vetores que envolvem

ações de manejo de criadouros, aplicação espacial e residual de inseticidas e

métodos de proteção como o uso de mosquiteiros e telas. Esses métodos de

controle atualmente utilizados apresentam benefícios e obstáculos, e ainda que,

quando usados de forma integrada e seletiva, demonstrem certa eficiência, é

consensual que são necessárias novas técnicas de controle e monitoramento

vetorial da malária (33,35).

Considerando que para algumas áreas a sobreposição e a concomitância de

doenças parasitárias de transmissão vetorial é uma realidade relativamente comum,

14

ocorrendo em alguns casos através de um mesmo vetor, alguns autores suscitam a

possibilidade/necessidade de controle e monitoramento integrado de vetores pelos

programas envolvidos, como forma de aperfeiçoar resultados e recursos (36–38).

1.5 Os culicídeos e a hematofagia

Os culicídeos são insetos dípteros, pertencentes à Família Culicidae. Seu ciclo

biológico compreende as seguintes fases: ovo, larva, pupa e adulto. As fases

imaturas são aquáticas, enquanto os adultos são alados com pernas e antenas

longas. Também conhecidos como mosquitos, usam açúcares vegetais e sangue de

vertebrados como recursos nutricionais, mas o sangue também tem função

essencial na reprodução destes, proporcionando proteínas necessárias para a

maturação de seus ovos que são postos em coleções de água, onde suas larvas se

desenvolvem em quatro estádios até passarem para o estágio de pupa, quando

ocorre a metamorfose, para então se transformarem em adultos. Essa característica

alimentar dos mosquitos na fase adulta os coloca como protagonistas na cadeia de

transmissão de várias doenças de importância para a saúde pública mundial (39,40).

As primeiras evidências científicas envolvendo mosquitos como transmissores

de agentes patógenos datam de 1877, com os trabalhos Patrick Manson mostrando

que o mosquito Culex fatigans era o hospedeiro intermediário da filariose. Em 1898,

Ronald Ross demonstrou que a fase infecciosa do parasita da malária era injetada

no hospedeiro, no momento da picada do mosquito, junto com a saliva. Com o

passar dos anos e os melhoramentos dos equipamentos microscópios e lentes de

imersão, possibilitaram novas evidências científicas para a relação entre insetos e

parasitos (41).

Atualmente com o desenvolvimento de novas tecnologias o conhecimento foi

bastante ampliado em várias áreas do conhecimento, permitindo inferências sobre a

história natural destes artrópodes, como recentes achados de fóssil de mosquito

com o abdome cheio de sangue, que data do Eoceno Médio. Fósseis de mosquitos

também são encontrados a partir de âmbar, mas em sua maioria foram preservados

15

em sedimentos de lagos, refletindo a sua relação com a água em seu ciclo biológico

(42,43).

No processo evolutivo dos mosquitos, o desenvolvimento adaptativo dos hábitos

alimentares guarda relação com a reprodução de sua prole. Neste processo algumas

espécies desenvolveram anautogenia e outras a autogenia, que é a capacidade das

fêmeas de desenvolverem a sua primeira oviposição sem a dependência de se

alimentarem de sangue de vertebrados, essa característica pode ser facultativa ou

obrigatória. Como exemplo temos o Culex molestus Forskal (Diptera: Culicidae) que

exibe autogenia obrigatória e apresenta um período relativamente curto entre o

surgimento das fêmeas e a oviposição de jangadas de ovos autógenos. Embora esta

espécie esteja perfeitamente adaptada para convivência com a habitação humana,

sua preferência alimentar por sangue humano é retardada em até 8 dias após sua

emergência, podendo reduzir sua importância relativa como um vetor de arbovírus.

(44,45).

A anautogenia é uma estratégia reprodutiva de sucesso utilizada por muitas

espécies de mosquitos e outros artrópodes, que consiste na exigência de ingestão

de substâncias proteicas para a produção de ovos viáveis, estabelecendo-se a

hematofagia, que é o hábito de alimentar-se de sangue, como fator determinante

para o ciclo gonotrófico das fêmeas de culicídeos hematófagos. Essa característica é

importante, pois a hematofagia, além de ser essencial para o ciclo gonotrófico das

fêmeas dos mosquitos, é fundamental para a transmissão de doenças vetoriais

(46,47).

O hábito hematofágico dos culicídeos, surgiu com a necessidade específica de

alimentar-se do sangue de vertebrados, o que levou a adaptações mecânicas

sofisticadas dos aparelhos bucais, bem como, a evolução de compostos anti-

hemostáticos salivares que neutralizassem a hemóstase no hospedeiro vertebrado

no momento do repasto sanguíneo do mosquito. Esse cenário de evolução

convergiu para hematofagia entre as mais de 14.000 espécies e 400 gêneros de

artrópodes com uma grande diversidade de anticoagulante salivar e substâncias

vasodilatadoras (48–52). O volume de sangue ingerido pelos culicídeos em cada

16

repasto sanguíneo é variável entre as espécies. Em experimentos com Aedes

aegypti alimentandos com sangue de camundongos foi estimada a ingestão de 1 a

8µl, com média de 5µl, de sangue em único repasto sanguíneo do mosquito (53). Em

Aedes albopictus (Skuse) e Culex tritaeniorhynchus Giles esse volume variou de 1 a

6µl de sangue, tendo como fontes alimentares humanos e cães (54). Os pesos

médios observados para as refeições de sangue por espécime, em Culex

quinquefasciatus e Aedes aegypti foram de 3,5 mg e 1,6 mg, respectivamente (55).

Além disso, o comportamento alimentar em múltiplas fontes num mesmo ciclo

gonotrófico, como demonstrado em Culex quinquefasciatus e Aedes aegypti, pode

favorecer a eficiência e rapidez na transmissão de patógenos (56,57).

Desta forma, a transmissão entre hospedeiros vertebrados é possível pelo hábito

hematofágico dos mosquitos, permitindo que agentes patogênicos tenham sucesso

no estabelecimento de sua transmissão pelos artrópodes, seus hospedeiros

intermediários. Assim, a seleção da fonte de alimentação de sangue é essencial

para o parasito completar o seu ciclo de vida. Esse hábito é parte do caráter

intrínseco do mosquito, pois as proteínas do sangue são nutrientes essenciais para

a produção de ovos e sua aptidão reprodutiva. Há uma plasticidade na preferência

alimentar destes artrópodes, sendo os mamíferos e as aves, os mais requeridos,

mas fatores extrínsecos como oferta, odor, gênero, massa corporal, parasito, clima,

humidade e qualidade do sangue do hospedeiro, podem influenciar essa seleção.

Esta plasticidade se torna uma característica chave para explicar o surgimento de

muitas doenças zoonótica transmissíveis por mosquito. (58,59).

Algumas espécies de culicídeos desenvolveram preferencia pelo sangue

humano, elevando a importância destes como vetores na transmissão de doenças.

Essa evolução comportamental antropofágica influenciou no processo de

domiciliação de determinadas espécies, culminando com o desenvolvimento do

hábito endofágico, de alimentar-se no interior dos domicílios. A evolução de

preferência pelo odor humano nesses mosquitos está firmemente ligada a um

aumento na expressão da sensibilidade do receptor que reconhece um composto

presente em níveis elevados no odor humano. Essas espécies são aquelas que

17

servem de vetores para importantes doenças infecciosas, sugerindo que este traço

comportamental pode ter evoluído em paralelo com a evolução parasito-hospedeiro.

(60,61).

Desta forma, a importância dos culicídeos para a saúde pública mundial, no que

tange as doenças transmissíveis, é reconhecidamente um tema relevante que tem

demandado estudos sobre as interações parasito-vetor que ocorrem na transmissão

de doenças infecto-parasitárias causadas por diferentes tipos de patógenos. Essas

relações são bastante complexas e envolvem interações coevolutivas de parasitos e

vetores que determinaram a especificidade vetor-patógeno na transmissão de

doenças, de tal forma que mesmo havendo sobreposição de espécies de mosquitos

hematófagos com graus semelhantes de antropofília, ou seja, com a mesma

possibilidade de se infectarem, somente os vetores específicos do patógeno

apresentam a capacidade de transmissão deste para um novo hospedeiro, a

exemplo do que acontece em doenças como malária e dengue, entre outras (62–

64).

Neste cenário mundial, destaca-se a ampla distribuição geográfica da subfamília

Anophelinae que tem relação direta com a transmissão da malária em humanos,

tanto no Continente Africano quanto nas Américas, sendo os principais vetores desta

doença membros dessa subfamília (65). Junto com Aedes aegypti transmissor dos

vírus da dengue e da febre amarela, e Cx. quinquefasciatus vetor da filariose

linfática, representam os principais culicídeos transmissores de doenças de

importância para a saúde pública mundial (66).

Em muitas regiões do mundo mosquitos do gênero Anopheles apresentam

índices elevados de antropofilia que lhe confere papel preponderante na transmissão

da malária. Resultados de estudo longitudinais no Iêmen confirmam um

comportamento antropofílico e endofágico do vetor naquela região(67).Resultados

semelhantes foram demonstrados na Zâmbia, onde a mesma espécie figura como

principal vetor (68), em Bangladesh (69), na Guiné Equatorial (70), no norte de

Brasil (71) no sul do Malawi (72), e em Burkina Faso (73),

18

Também grandes complexos de espécies, como o de Culex pipiens tem

relevante papel na transmissão de agentes patogênicos de importância clínica.

Farajollahi et al (2011), em seu trabalho de revisão sobre o papel da ecologia do

vetor na transmissão e sua influência sobre a evolução de patógenos, argumenta

que a adaptação destes mosquitos a ambientes antrópicos culminou com sua ampla

distribuição geográfica nas regiões tropicais e temperadas, especialmente Culex.

pipiens pipiens e Culex. quinquefasciatus, associada à dispersão humana nos

continentes, e somada ao padrão alimentar destes, que englobam aves e

mamíferos, contribuiu para a transmissão de patógenos de aves para a população

humana (74). Alguns trabalhos indicam um hábito preferencial, mas não exclusivo,

de mosquitos da espécie Cx. quinquefasciatus por sangue humano, com índices

elevedaos de antropofilia e um comportamento endofágico, apontando para sua

importância na transmissão de doenças (75,76).

Em um estudo realizado em aldeias no Paquistão Cx. tritaeniorhynchus foi a

espécie mais abundante compreendendo 51,8% das amostras totais, seguido por

Cx. quinquefasciatus (16,4%), Cx. pseudovishnui (6,8%), Anopheles subpictus

(4,8%) e An. culicifacies (4,7%) (77). Um estudo semelhante realizado na República

dos Camarões obteve 1.030 mosquitos, compreendendo 700 Cx. quinquefasciatus

(68%), 262 An. gambiae (25%) e outras espécies (7%) pertencentes ao gênero

Anopheles, Mansonia, Culex e Aedes (78).

No Brasil, a área de abrangência da Amazônia apresenta enorme potencial de

biodiversidade, incluindo diversas espécies de vetores artrópodes em seus

diferentes ecótopos. Este fato propicia o surgimento de novas doenças, como as

arboviroses, novos focos de endemias em locais onde não ocorriam e o

ressurgimento de focos de doenças como a malária a partir das alterações

ambientais provocadas pelo homem (79–81).

Além dos anofelinos, outras espécies ocupam nichos diversos, apresentando

variados graus de antropofilia e endofagia. Entre os estudos sobre a diversidade de

culicídeos na Região Amazônica estão os trabalhos de Natal et al. que evidenciaram

predomínio do gênero Anopheles, com espécimes infectados por P. vivax e P.

19

falciparum (82), e os de Fé et al que registraram a presença de Haemagogus

janthinomys, Hg. leucocelaenus, Sabethes belisarioi e Aedes fulvus, espécies

vetores do vírus da febre amarela silvestre (83).

Em um estudo sobre a frequência de culicídeos em ecótopos silvestres em uma

área periurbana do município de Manaus, a maioria dos exemplares coletados

pertencia à subfamília Culicinae (99%), seguida por Anophelinae (1%), havendo

predomínio da tribo Culicini (72,9%) entre os culicíneos. Cx. quinquefasciatus foi a

segunda espécie mais coletada nos diversos ambientes de coleta, apresentando

predominância no intradomicílio, mostrando tanto sua capacidade de dispersão,

quanto de domiciliação (84).

Outros trabalhos também apontam a ocorrência concomitante de diferentes

espécies de culicídeos em áreas de transmissão da malária na Amazônia Brasileira

(Tabela 2) (85–91).

20

Tabela 2. Frequência de Culicídeos descrita em estudos de fauna de mosquitos na Amazônia.

Localidade % de Anopheles % de Culex

% de outros gêneros de Culicídeos

Referência

Estação Ecológica do Rio Juami,

município de Japurá, Amazonas-Brasil 11 86 3 (91)

Município de Costa Marques,

Rondônia, Brasil - 61-peri/ 62-intra

39peri/ 38-intra

(89)

Município de Porto Velho, Rondônia,

Brasil 44,9 6,6 48,5 (88)

Hidrelétrica de Samuel, município de

Candeias do Jamari, Rondônia, Brasil - 24,5 75,5 (90)

Floresta Nacional de Caxiuanã,

município de Melgaço, Pará, Brasil 0,03 87,80 12,17 (86)

Município de Manaus, Amazonas,

Brasil - 26,5 73,5 (85)

Município de Porto Velho, Rondônia,

Brasil 27 8,4 67,6 (87)

21

1.6 Xenovigilância

Tradicionalmente índices entomológicos são usados como métricas para a

análise de transmissão da malária. Entre estes, estão a taxa de picadas em

humanos (HBR) que é a medida direta do número de mosquitos capturados por

pessoa por dia (ou tempo de exposição). Enquanto a taxa de esporozoítos (SR) é

calculada pelo número de mosquitos infectados com esporozoítos dividido pelo

número total de mosquitos examinados, para cada respectivo método de captura

utilizado, sendo expressa em porcentagem e denota a proporção de mosquitos

infectados. Destas duas resulta a taxa de inoculação entomológica – EIR, que

expressa à intensidade da transmissão do parasito da malária e também pode ser

utilizada para avaliar o envolvimento de Anopheles sp. na transmissão da malária

em determinada área. É o produto da HBR x SR. Para calcular EIR anual basta

multiplicar por 365 (92,93).

A intensidade de transmissão da malária na África é altamente variável com taxa

de inoculação entomológica anual que vão de <1 a >1.000, sendo demonstrada uma

relação linear entre a prevalência de P. falciparum e a EIR. Esta relação mostra que

reduções na prevalência da malária são possíveis de serem alcançadas apenas

quando houver redução para níveis inferiores a 1 picada infecciosa por pessoa por

ano. Destaca-se também que a EIR é uma medida mais direta da intensidade de

transmissão do que as medidas tradicionais de prevalência da malária (94).

O índice de antropofilia trata da proporção de alimentação de sangue humano

em relação ao total de fontes alimentares encontradas nos mosquitos capturados de

determinada espécie, em resumo mostra a preferência alimentar do mosquito pelo

homem. Os Anopheles apresentam altos índices de antropofilia (Figura 3) (72).

Diversos autores tem buscado desenvolver formas de monitoramento da

transmissão de doenças vetoriais através da vigilância entomológica, visando à

produção de informações, não somente sobre a presença do vetor e sua dispersão,

mas também sobre a circulação de patógenos, propondo indicadores para a

22

avaliação das medidas de controle e para a predição de risco da transmissão de

doenças em determinada área (95–106).

Tabela 3. Índices de antropofilia de Anopheles spp. e de Culex quinquefasciatus.

Espécies País IA (%) Referência

Anopheles gambiae s.s Anopheles

funestus

Anopheles arabiensis

Malawi

99,2 96,3

85,0

(72)

An. funestus s.s. Ghana 80 - 96 (107)

An. gambiae s.s. Guiné Equatorial 84,0 (70)

An. gambiae

An. funestus República dos Camarões

94.5

97,1 (108)

An. arabiensis República do Quénia 92,3 (68)

An. gambiae Senegal 83,0 (109)

Anopheles fluviatilis República da Índia 78,9 (110)

Anopheles culicifacies Cx. quinquefasciatus

República da Índia 24,7

26,3

(111)

A necessidade de avaliações entomológicas oportunas e baseadas em

evidências se torna imprescindível para a ponderação constante das ações de

controle e eliminação, assim como o redirecionamento de estratégias à medida que

se avança para um cenário de eliminação da malária, onde a manutenção de ações

evitam retrocessos e o balizamento entomológico pode garantir otimização dos

recursos e maior celeridade na tomada de decisão. Para que os países avancem

para a eliminação e prevenção de ressurgimento, é fundamental que a ligação entre

os dados de vigilância entomo-epidemiológica e controle de vetores como parte da

intervenção esteja bem estabelecida. As intervenções de controle são caras e

demoradas, mas um sistema de estratificação baseada em evidências, poderia

23

ajudar os programas de malária na decisão de onde e quando mantê-los, reduzindo

custos (112).

A existência de indivíduos assintomáticos carreadores de Plasmodium sp. em

proporções significativas, mesmo em área hipoendêmica, mostra que a prevalência

da infecção, quando baseada na gota espessa por microscopia, é subestimada. Isto

indica a importância destes reservatórios na dinâmica de transmissão da malária,

sugerindo que o reservatório do parasita submicroscópico pode ser importante para

a transmissão entre os períodos sazonais de alta e baixa transmissão, implicando

nas estratégias de controle e eliminação da malária, e alternativas para as medidas

convencionais de vigilância e controle devem ser perseguidas (113,114).

Há evidências experimentais que P. vivax, em infecções sub-microscópicas,

detectáveis apenas por técnicas de biologia molecular, são capazes de infectar

vetores. Ressaltando a importância destas infecções na transmissão da malária e

abrindo discussão para a necessidade de novas formas de vigilância da doença que

alcance estas infecções, com foco na eliminação da malária (115).

Neste sentido e considerando a ampla dispersão dos culicídeos, tem-se

estudado sua utilização como ferramenta importante no monitoramento de doenças

e até mesmo no cenário forense, devido à possibilidade de identificação e

quantificação de DNA humano mesmo depois de 48 horas após o repasto

sanguíneo. Assim, por técnicas moleculares, é possível identificar as múltiplas fontes

de refeição sanguínea desses mosquitos (57,116,117).

No contexto da diversidade e sobreposição de espécies em áreas geográficas

comuns, é natural esperar que os mosquitos tenham as mesmas possibilidades de

infectar-se com os mesmos patógenos durante o repasto sanguíneo em mamíferos

destas áreas. Embora a transmissão vetorial seja espécie-específica, alguns

culicíneos, como Aedes spp. e Culex spp. , vetores de patógenos de importância

médica, podem apresentar desenvolvimento parcial de patógeno não específico,

como por exemplo, Plasmodium spp., mas barreiras fisiológicas, por mecanismos

que ainda não são bem conhecidos, que determinam sua suscetibilidade ou

24

refratariedade ao agente patogênico, evitam o pleno desenvolvimento e a

transmissão destes patógenos. Isso sugere uma grande eficiência destas barreiras

nos culicíneos e/ou um elevado custo adaptativo para o parasito dispor de um novo

vetor, sendo provável que o sistema imunitário seja o responsável pela eliminação

destes patógenos nos culicíneos (118–121).

Com foco na pré-eliminação global da malária e reconhecendo a importância da

entomologia no balizamento, monitoramento e avaliação do controle da doença,

especialistas apontam, dentre outros aspectos, para a necessidade de

desenvolvimento de novas ferramentas para avaliar o contato homem-vetor e

proporção de mosquitos infecciosos, bem como novos tipos de armadilhas e novos

métodos de identificação de mosquitos (122).

Neste contexto, recente estudo experimental evidenciou o desenvolvimento das

formas sexuadas de P. falciparum no intestino médio de Cx. quinquefasciatus. O

seguimento pós-infecção foi realizado nos intervalos de tempo predeterminados

utilizando microscopia confocal com o registro das imagens de cortes do intestino

dessecado, comprovando que ocorreu a exflagelação dos gametas e a formação de

oocinetos no interior do intestino médio do mosquito, e os oocinetos conseguiram

atravessar a matriz peritrófica e a parede do intestino médio, porém sem a formação

de oocistos no lado basal do intestino médio do mosquito, muito provavelmente

devido a ação do sistema imune do mosquito (123).

Em uma aplicação prática desta linha de pensamento e utilizando o conceito de

mosquitos como “seringas biológicas”, apresentado por Kading et al. que em seu

estudo demonstrou que os mosquitos podem ser utilizados para quantificar viremias

em animais com precisão (124), Grubaugh et al apresentaram, em recente estudo,

resultados promissores baseados em experimentos laboratoriais e trabalhos de

campo na Libéria, utilizando An. gambiae como coletor indireto de material biológico

através do repasto sanguíneo destes, para verificar a presença de patógenos virais

para os quais o referido mosquito é refratário. O experimento em laboratório

demonstrou que 12 horas após o repasto do mosquito com sangue infectado foi

possível detectar espécies de vírus de famílias distintas, mesmo em condições de

25

coleta e armazenamento que simulavam as condições de campo. Posteriormente, os

autores realizaram coleta de mosquitos em vilas rurais da Libéria para avaliarem o

uso desta nova estratégia de vigilância, a qual eles denominaram de Xenovigilância,

obtendo resultados compatíveis com os achados nos experimentos laboratoriais

(125).

1.7 Aspectos metodológicos da xenovigilância

Neste sentido, protocolos de extração de DNA total utilizando pool de mosquitos

inteiros ou parte de suas peças anatômicas vem sendo aprimoradas para diminuir os

inibidores de amplificação na PCR, presentes na estrutura dos mosquitos,

promovendo o aumento da sensibilidade na detecção de DNA de parasitos em

ensaios de PCR, bem como maior praticidade em sua execução e desta forma,

viabilizar sua aplicação para estimar a prevalência de Plasmodium spp. em

populações de Anopheles spp. em áreas de baixa prevalência; para incriminar

espécies de anofelinos como vetores da malária; e para identificar os Plasmodium

spp. circulantes em vetores de uma determinada área (126–128).

O desenvolvimento da técnica de PCR em Tempo Real/q-PCR mostrou grande

praticidade e precisão em relação a outros métodos de PCR. Uma das técnicas é a

metodologia Taqman® que utiliza um termociclador capaz de medir a fluorescência

em tempo real, acoplado a um computador com software concebido para analisar a

intensidade de fluorescência dos corantes. A reação TaqMan® utiliza uma sonda de

hibridização marcada com dois corantes fluorescentes diferentes, um fluoróforo

(FAM) e um quencher (TAMRA), molécula que aceita energia do fluoróforo na forma

de luz e a dissipa em forma de luz e calor. Durante a fase de extensão do ciclo de

PCR, a sonda Taqman® hibridiza com a sequência da fita simples de DNA

complementar alvo para a amplificação; neste processo a sonda é degradada pela

atividade exonuclease 5'→3' da TaqDNA polimerase, separando o quencher

(TAMRA) da molécula fluorescente, o que resulta em um aumento do espectro de

emissão de fluorescência (129).

26

Novas técnicas de q-PCR para detecção múltipla de patógenos reforça a

viabilidade do seu uso além das fronteiras da pesquisa, constituindo-se em

importante ferramenta para uso em algumas situações de rotina e vigilância

(130,131). Assim como a busca por testes de PCR gênero-específico com maior

sensibilidade e praticidade que funcionam para triagem em grande escala de

amostras, quer seja para esta atividade em laboratórios de banco de sangue, ou

para trabalhos de campo em áreas rurais com pouca estrutura (132,133).

Na malária, com a evolução dessas técnicas moleculares, alguns trabalhos vêm

sendo realizados no sentido de utilizar e aprimorar essas técnicas para detecção de

infecção natural ou experimental em mosquitos do gênero Anopheles para

monitoramento e predição de risco de transmissão da malária. Martins-Campos et al

usou estas ferramentas para avaliar o impacto das ações integradas de controle em

um município da Região Amazônica (134). Pérez et al, propôs um desenho de

protocolo de extração de DNA de mosquitos que permitiria a amplificação em

ensaios de PCR de Plasmodium spp. visando a sua utilização como indicador

preditivo do risco de contrair a doença em áreas de atuação das forças militares da

Colômbia (135). Sorosjinda-Nunthawarasilp e Bhumiratana apresentam proposta de

xenomonitoramento de P. falciparum e P. vivax resistentes a multidrogas, utilizando

a captura de potenciais vetores em ecótopos e ecótonos situados na Tailândia,

aplicando técnicas moleculares para a identificação e mapeamento destas cepas

multirresistentes (136).

Como exemplo real de ferramentas importantes no avanço para a detecção de

infecções assintomáticas temos o desenvolvimento recente de uma RT-PCR

ultrassensível que em condições similares as de campo, simuladas em laboratório, é

capaz de aumentar substancialmente a sensibilidade do teste em comparação com

as q-PCR utilizadas atualmente, com quantidades inferiores de sangue coletado

(137). Outra técnica recém-desenvolvida é uma q-PCR que tem como alvo cópias do

elemento repetitivo telômero-associado – TARE-2 que contém aproximadamente

250 cópias por genoma. Nos ensaios, atingiu um limite de detecção de 0,03 a 0,15

parasitas/µl de sangue e foram 10 vezes mais sensível do que a qPCR padrão 18S

rRNA (138).

27

1.8 A eliminação da malária

Os recentes avanços na redução e controle da malária no mundo estimularam a

discussão de um cenário de eliminação mundial da doença. Por definição a

eliminação da malária é: “A redução a zero da incidência de infecção causada por

um parasita especifico da malária em uma área geográfica definida, como resultado

de esforços intencionais”; isso já é um cenário/meta possível de ser alcançado em

alguns países/regiões que tem apresentado o declínio anual da transmissão da

malária ou focos residuais de transmissão da doença. A OMS tem traçado

estratégias e metas para eliminação da malária nestes países com foco na

erradicação futura da malária no mundo, e para isto prevê vários cenários para o

cumprimento de metas no período de 2015 a 2030 (139–141).

Algumas estratégias experimentadas, como Triagem em Massa e Tratamento –

MSAT, demostraram que as limitações de sensibilidade dos métodos de

diagnósticos utilizados comprometem sua eficácia, demandando novas ferramentas

altamente sensíveis de teste rápido para a detecção de todas as espécies da

malária humana (142). Assim como o rastreio sistemático e tratamento de

portadores assintomáticos ao nível da comunidade não foi eficaz na redução da

incidência de casos de malária clínica no período sazonal subsequente de

transmissão, deduzindo-se também a necessidade de maiores níveis de

sensibilidade na detecção do parasito (143–145).

Modelos matemáticos ratificam essa necessidade de testes com sensibilidade

fora da nossa realidade atual, como ponto crucial para o alcance da eliminação da

malária utilizando as estratégias de rastreio de assintomáticos. Discute-se ainda a

possível eficácia da Administração de Drogas em Massa - MDA como melhor opção,

desde que tenha boa pela população, pois a MDA acrescenta o efeito profilático

adicional, mas pode estar relacionado ao aumento de resistência as drogas

utilizadas (146).

Nesse contexto de eliminação da malária algumas questões relevantes tem sido

foco de pesquisas cientificas para subsidiarem a discussão e viabilização deste

28

objetivo mundial (147–149); como exemplo de algumas destas questões tem-se: a

avaliação rigorosa dos programas de eliminação (150,151), o financiamento das

ações (152), sistemas eficientes de avaliação (153,154), produção de vacinas

(155,156), vigilância entomo-epidemiológica (157,158), produção de novos

medicamentos (159,160), produção de novas ferramentas operacionais para a

eliminação da malária (161).

Os casos importados de malária como fator de risco para a reintrodução da

transmissão em áreas antes interrompida, bem como o controle da malária

transfronteiriça (162,163), e a transmissão da malária em áreas hipoendêmicas, que

necessitam de abordagens diferenciadas para sua detecção e controle (164);

apresentam-se como importantes obstáculos a serem considerados e superados

para a eliminação da malária.

Esses obstáculos demandam a pesquisa de novas ferramentas operacionais

com a aplicação de novas tecnologias que atualmente são escassas, para preencher

as lacunas existentes e proporcionarem maior efetividade no controle e eliminação

da malária nestas áreas mais complexas e com maior custo operacional (161,165).

Também algumas estratégias de vigilância entomológica úteis para os

programas de malária esbarram nas questões éticas que envolvem a prática de

captura de mosquito com pouso em humanos (HLC). Essas questões são bastante

complexas, abrangendo ainda fatores econômicos e sociais, mas que precisam ser

superadas para garantir a viabilidade operacional desta metodologia, ainda que haja

indicativo de um menor risco de adoecimento dos capturadores que fazem uso de

quimioprofilaxia, em relação aos outros membros de sua comunidade (166,167).

Outros métodos que não envolvem problemas éticos têm sido testados

comparativamente para considerar sua eficácia como alternativas ao HLC (168–

170).

Além dessas questões técnicas e operacionais, a proposta de eliminação da

malária necessita ser integrada às politicas de desenvolvimento econômico e social

dos países para assegurar e garantir uma base sustentável dos ganhos obtidos no

29

controle da malária para viabilização dos passos seguintes rumo à eliminação da

malária (6,171).

Frente a essa nova realidade, da possível eliminação da malária no mundo, as

discussões junto a Organização Mundial de Saúde e as autoridades de saúde dos

países membros tem ganhado força, inclusive com o estabelecimento de metas de

médio prazo para alguns países onde a redução dos casos de malária tem sido

progressiva nos últimos anos e as condições epidemiológicas já permitem um plano

de eliminação.

O custeio para o desenvolvimento destes planos de eliminação, como não

poderia deixar de ser, é um dos pontos centrais dessa discussão, dado que esta

nova visão de eliminação exige novas e diferentes estratégias daquelas aplicadas

para os planos de controle, e que, por exigirem novas ferramentas com maior

acurácia, tanto para a detecção de casos autóctones em áreas hipoendêmicas,

quanto para a vigilância da reintrodução de casos em áreas livre de transmissão de

malária, tem consequentemente um custo mais elevado, exigindo maior

compromisso destes países signatários para o alcance das metas de

eliminação/erradicação da malária.

Um dos investimentos essenciais nesse contexto, é para a pesquisa aplicada ao

desenvolvimento de ferramentas de vigilância que utilizem novas técnicas para

preencher as lacunas existentes atualmente nas vigilâncias epidemiológica e

entomológica. Embora novas técnicas mais sensíveis, tais como a aplicação de

técnicas moleculares de q-PCR usadas na xenovigilância, que se apresenta como

uma ferramenta promissora na vigilância da transmissão de diversas doenças; há

uma completa ausência de trabalhos de pesquisa em xenovilância direcionados para

a malária.

O uso dessas novas ferramentas deverá ser explorado na eliminação da malária,

exigindo pesquisas na área que venham validar e balizar o uso da xenovigilância da

malária como um dos componentes do plano para a eliminação/erradicação da

malária.

30

Esse contexto aponta para a possibilidade de um novo indicador para a

transmissão da malária em áreas endêmicas. Considerando que os indicadores

malariométricos disponíveis, como a Incidência Parasitária Anual (IPA) são

influenciados pela qualidade da notificação, especialmente nas áreas hipoendêmicas

que apresentam uma grande porcentagem de assintomáticos, podem não refletir

adequadamente a vulnerabilidade da população à malária e a intensidade de

circulação do Plasmodium spp. na área.

Os inquéritos hemoscópicos, o uso de ferramentas moleculares como a PCR e

especialmente os estudos longitudinais, que poderiam corrigir os erros introduzidos

pelo sistema de notificação, são pouco viáveis nos seus aspectos logístico e

financeiro no contexto da Amazônia. Dessa forma, um novo indicador que tivesse

associação com a carga da malária numa área, e que fosse obtido de uma forma

aceitável pela população, seria um grande avanço para a implementação no sistema

de vigilância e controle da malária.

O contato de diversas espécies de culicídeos com as populações humanas que

vivem em áreas malarígenas sugere que a identificação do material genético do

parasito no repasto sanguíneo presente no intestino destes mosquitos pode ser

comum, dependendo provavelmente da incidência de malária. Diante disto, o

presente trabalho investigou a associação da taxa de culicídeos infectados com a

frequência de indivíduos infectados com Plasmodium sp. na população humana

relacionada, e a possível utilização desse parâmetro como um indicador

malariométrico.

31

2. OBJETIVOS

2.1 Geral

Avaliar uma ferramenta de xenovigilância para malária usando culicídeos não-

anofelinos em área endêmica da doença.

2.2 Específicos

Verificar a frequência e a diversidade das espécies de culicídeos capturados;

Padronizar as técnicas de extração de DNA e de q-PCR para a detecção de

Plasmodium sp. em culicídeos não anofelinos.

Estimar a concordância, sensibilidade, especificidade e valores preditivos da

xenovilância de infecção por malária baseada em culicídeos não anofelinos em

relação ao método q-PCR de detecção da infecção em humanos;

Avaliar a associação entre a positividade domiciliar de infecções em humanos e

a presença de parasitas em culicídeos não anofelinos.

32

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Modelo de estudo

Trata-se de um estudo transversal para a avaliação da acurácia de um método

de xenovigilância para malária baseada na detecção de DNA de Plasmodium em

culicídeos não anofelinos.

3.2 Local de estudo

O presente estudo foi realizado em uma área periurbana localizada na zona

Leste da cidade de Manaus - Amazonas (Brasil), abrangendo parte do bairro Distrito

Industrial II e ainda algumas áreas dos bairros Jorge Teixeira e Puraquequara. As

localidades comtempladas foram os ramais do Brasileirinho, do Puraquequara e do

Ipiranga; áreas contíguas que apresentam características ecológicas, sociais e

econômicas, bastante semelhantes, e transmissão ativa de malária. A área de

estudo tem uma população de 2.856 habitantes (1.805 no Brasileirinho, 621 no

Ipiranga e 430 no Puraquequara), segundo levantamento populacional realizado por

este grupo de pesquisa, distribuída em uma área aproximada de 72 km2 (Figura 4).

Figura 4. Imagem de satélite da área do estudo (Google Earth®).

33

A diversidade de coleções hídricas existentes nessa área, tais como igarapés,

nascentes, lagoas, lagos e mais recentemente tanques de aquicultura, bem como o

impacto das alterações ambientais e o aumento da exposição de humanos,

decorrente do processo de crescimento desordenado, configuram um quadro

bastante favorável para a transmissão de malária nesta área; fazendo sua

participação no registro de casos autóctones no município de Manaus aumentar nos

últimos quatro anos, chegando a 35,6% em 2014 (Figura 5). Historicamente, a

malária causada pelo P. vivax é a mais frequente na região, e nesta área, respondeu

por 95,3% dos casos autóctones de malária no mesmo ano (Figura 6).

Figura 5. Número de casos de malária na área do projeto(linha azul) e o percentual de participação (linha vermelha) destes casos no total de casos notificados em Manaus no período de 2004 a 2014. Fonte de dados: SIVEP/Malária.

Figura 6. Número de casos de malária por espécie na área do projeto no período de 2004 a 2014. Fonte de dados: SIVEP/Malária.

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Cas

os

Falciparum

Vivax

34

3.3 Amostragem

Este estudo foi desenvolvido em paralelo ao Projeto Multicêntrico “Epidemiologia

comparativa da transmissão de P. falciparum e P. vivax no Brasil, Tailândia e Papua

Nova Guiné” (TransEpi) com vistas a utilização das informações ecológicas

referentes a população humana participante. Assim sendo, a unidade amostral

adotada foi a casa. Estas foram selecionadas pelo critério de ter um de seus

moradores participando do referido projeto. Desta forma, a amostra foi obtida com a

coleta simultânea de mosquitos e de sangue de 875 moradores, em 233 casas

distribuídas da seguinte forma: 103 no Ramal do Ipiranga, 81 no Ramal do

Brasileirinho e 49 no Ramal do Puraquequara.

3.4 Coleta e identificação de culicídeos no campo

A coleta de formas adultas de culicídeos nas casas foi simultânea à coleta de

sangue dos participantes do Projeto TransEpi. Foram utilizados dois métodos de

captura: o aspirador entomológico elétrico e a armadilha BG-Sentinel®, ambos no

intradomicílio (Figura 7AB). A identificação das amostras coletadas foi padronizada

por código numérico de 5 dígitos que indicavam o número da casa e o tipo de

captura. Com apenas dois técnicos foi possível realizar a coleta, enquanto um

preenchia o formulário de coleta e instalava a BG-Sentinel®, o outro realizava a

aspiração nos cômodos da casa sob a supervisão de um dos moradores.

Figura 7. (A) Captura com armadilha BG-Sentinel®, (B) Captura com aspirador entomológico, (C) Triagem dos mosquitos capturados (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD).

A B C

35

Para a captura de mosquitos com a BG-Sentinel® foi utilizado acessório BG-

lure® e AgriSence® como atraentes. Estas foram instaladas em um dos cômodos

internos da casa, preferencialmente nos quartos. As coletas tiveram em média a

duração de 28 horas, pois eram instaladas na manhã do dia da coleta de sangue e

retiradas no inicio da tarde do dia seguinte, utilizou-se a energia elétrica das casas

através de adaptadores de voltagem para 12 volts, não havendo resistência ou

queixas da população, considerando o baixo nível de gasto energético do

equipamento e o uso de extensões que permitiam o compartilhamento da tomada

elétrica da casa.

As coletas com o aspirador entomológico foram realizadas no período da manhã,

durante a coleta de sangue, aspirando todos os recantos da casa e possíveis

esconderijos dos mosquitos, esse processo durava aproximadamente de 5 a 15

minutos, dependendo do número e tamanho dos cômodos. Para o funcionamento do

equipamento foram utilizadas 02 baterias (comuns para motocicleta), recarregáveis

de 12 volts. Considerando que a aspiração é bastante invasiva, pela necessidade de

adentrar em todos os ambientes da casa, havia uma expectativa de rejeição por

parte dos moradores, o que não se confirmou, havendo uma boa receptividade de

todos moradores, até mesmo quando algum membro da família ainda estava

dormindo.

Todos os procedimentos da coleta estão descritos de forma detalhada no

Procedimento Operacional Padrão-POP de código POP_MAL_LB_019_v01D_PT

(Apêndice 5.5).

Os culicídeos capturados foram levados para o Centro de Entomologia da FMT-

HVD e no mesmo dia era realizada a triagem e a identificação a nível de espécie ou

gênero (Figura 7C), separando-os em três grupos: Cx. quinquefasciatus, An. darlingi

e outros culicídeos, utilizando as chaves de Consoli e Lourenço-de-Oliveira (172) e

de Faran e Linthicum (173), em seguida foram inicialmente agrupados em pool com

10 mosquitos, acondicionados em microtubos contendo álcool etílico a 80ºGL e

armazenados em freezer a -20ºC. Quanto à identificação das espécies incluídas no

último grupo, dada à complexidade da identificação, estas só foram identificadas

36

posteriormente, devido a problemas de saúde do técnico responsável, o que

prejudicou em parte a identificação das mesmas, considerando que estavam

submersas em álcool e algumas partes anatômicas e cerdas se desprenderam.

Todos Estes procedimentos estão detalhados no POP_MAL_LB_020_v01D_PT

(Apêndice 5.6).

3.5 Padronização dos testes moleculares

Considerando que não havia nenhum protocolo de testes moleculares para

detecção de Plasmodium spp. em culicídeos não anofelinos, foi necessária a

padronização dos processos de extração de DNA e de q-PCR que assegurassem

um nível satisfatório de sensibilidade na detecção de Plasmodium spp. antes de

realizar os testes com as amostras coletadas.

Para tal, foi necessário o cultivo de uma colônia de Cx. quinquefasciatus, que é a

espécie mais abundante da amostra e de fácil manejo, viabilizando-se as infecções

experimentais e dando provimento ao material genético para as provas de

sensibilidade dos testes moleculares e do limiar de detecção referente à quantidade

máxima de mosquitos por pool e ao tempo máximo pós-infecção.

3.5.1 Estabelecimento de colônia de Culex quinquefasciatus

A colônia de Cx. quinquefasciatus foi estabelecida a partir de formas imaturas do

mosquito (larvas e pupas) coletadas em criadouros da zona centro sul da cidade de

Manaus. Esta escolha foi por conveniência, considerando que a equipe municipal de

controle de endemias trabalhava nesta área realizando a coleta de larvas e nos

doaram muitas destas para o projeto. Porém consideramos que não foi uma boa

escolha, pois a primeira geração de adultos apresentou um número muito maior de

machos, atrasando o início das infecções. Começar com a captura de mosquitos,

usando as jangadas de ovos destes para dar início a colônia seria uma escolha mais

apropriada.

37

A colônia de mosquito foi mantida em sala específica no Centro de Entomologia

da FMT-HVD, com o controle de temperatura entre 26 e 28ºC e umidade relativa

entre 60 e 80 UR%.

Eram separadas três jangadas de ovos, cerca de 350 a 500 ovos, por bacia de

dimensão18x27x5cm com água até um terço da capacidade máxima do recipiente.

Após a eclosão dos ovos, as larvas eram mantidas com ração granulada para peixes

ornamentais, inicialmente com 5 grânulos, aumentando o número destes conforme o

desenvolvimento larvário até o limite de 20. A limpeza das bacias era realizada

diariamente e a troca de água a cada dois dias (Figura 8).

À medida que passavam para o estágio de pupa, eram retiradas para um copo

médio de 180 ml com água e este era colocado em uma gaiola de dimensão

19x16x16cm até o limite de 300. A partir da primeira emersão de um mosquito era

disponibilizado dentro da gaiola recipiente com solução açucarada a 10%, os quais

eram trocados a cada três dias. O repasto sanguíneo das fêmeas era realizado uma

vez por semana em camundongos albinos (Mus musculus) anestesiados, garantindo

oviposições regulares para a manutenção e o crescimento da colônia (Figura 9)

(174–176).

Figura 8. Fases imaturas de Cx. quinqufasciatus na manutenção da colônia. (A) Jangada de ovos, (B) Bacia com larvas de I estádio (quase imperceptíveis) e grânulos de ração, (C) Larvas de II e III estádio, e grânulos de ração (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD).

A B C

38

3.5.2 Infecção experimental de P. vivax em Cx. quinquefasciatus

Fêmeas com média de idade entre 5 a 7 dias foram separadas em gaiolas

teladas de dimensão 8x11x9,5cm para seu primeiro repasto sanguíneo, formando

grupos de 100 a 120 mosquitos; era retirada previamente a alimentação de solução

açucarada nas 36 horas que antecediam a infecção, quando era ofertado sangue

parasitado com P. vivax.

A amostra de sangue ficava disposta em alimentadores artificiais que utilizavam

membrana artificial Parafilm®, estes ficavam sobre as telas das gaiolas e estavam

ligados ao banho-maria por mangueiras, formando um sistema de circulação de

água, com controle de temperatura em 37ºC. O repasto era mantido por

aproximadamente 120 minutos, adaptado de Rios-Velásquez (177). Devido a

característica do ciclo circadiano do mosquito, as infecções foram realizadas a partir

das 20:00 horas. As infecções foram realizadas em triplicata com alíquotas da

mesma amostra de sangue parasitado (Figura 10). Estes procedimentos estão

detalhados no POP_MAL_LB_013_v02D_PT (Anexo 6.1).

Figura 9. Manutenção da colônia de Cx. quinqufasciatus. (A) Gaiola com copo contendo pupas, das quais emergirão os mosquitos, e erlenmeyer com solução açucarada para alimentação dos mosquitos; (B) Gaiola com mosquitos alimentando de solução açucarada; (C) Mosquitos obtendo repasto sanguíneo em camundongos (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD).

A B C

39

3.5.3 Extração e purificação de DNA dos pools de culicídeos

Utilizando mosquitos infectados, conforme descrito no subitem anterior, foram

realizados testes para verificar qual protocolo de extração de DNA obtinha o melhor

rendimento e pureza. Os mosquitos eram macerados em pools com 10 mosquitos

utilizando pistilos de acrílico acoplado a um Pellet pestles® da SIGMA (Figura 11).

Foi utilizado o Kit comercial de extração por colunas Purelink™ Genomic DNA Mini

Kit da Invitrogen, seguindo as orientações do fabricante, e a resina Chelex® 100 da

BIO RAD, conforme padronização estabelecida no POP_MAL_LB_001_v02D_PT

(Anexo 6.3). Embora o produto genético obtido pelo kit comercial tenha apresentado

maior grau de pureza, seu rendimento foi bem abaixo do que foi obtido pelo Chelex®

100 que apresentou alto rendimento de DNA, com grau de pureza satisfatório.

Figura 10. Infecção experimental. (A) Gaiolas com mosquitos e alimentadores artificiais interligados em circuito com o banho-maria; (B) Mosquitos se alimentando come sangue infectado (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD).

A B

40

Nesse processo de padronização, já definido que trabalharíamos com o

protocolo da resina Chelex®, foram realizados testes para determinar se usaríamos

os mosquitos inteiros ou certas peças anatômicas destes. Assim, foram realizadas

extrações de DNA a partir de mosquitos inteiros e de abdomes de mosquitos, estes

eram seccionados do corpo com pinças entomológicas, somente na hora da

extração e sem a necessidade de dissecação. O DNA extraído dos abdomes

apresentou maior grau de pureza. Desta forma, o POP_MAL_LB_001_v02D_PT

(Anexo 6.3) sofreu uma adaptação, padronizando-se o uso de abdomes, visando a

redução de inibidores da q-PCR, presentes nas peças anatômicas dos mosquitos,

principalmente na cabeça.

3.5.4 Realização dos ensaios de q-PCR

Nesta etapa, os trabalhos foram realizados no Laboratório de biologia molecular

da Gerência de Malária da FMT-HVD.

Inicialmente, utilizando DNA dos mosquitos infectados experimentalmente com

P. vivax, foi testado o protocolo utilizado por Martins-Campos et al (134), que

trabalhou com q-PCR Multiplex para a detecção simultânea de P. falciparum e P.

Figura 11. Etapas do processo de maceração de mosquitos. (A) Mosquito sendo colocado em tubo cônico para maceração; (B) Maceração de pool de mosquitos em resina Chelex® 100 utilizando pistilo azul e Pellet pestles®; (C) Suspensão obtida a partir do pool de mosquitos e da resina Chelex® 100 (Acervo da Gerência de Entomologia/FMT-HVD).

A B C

41

vivax em An. darlingi, vetor natural destes patógenos na região. Porém a

sensibilidade deste foi baixa para a detecção em Cx. quinquefasciatus, não se

obteve boas amplificações, considerando a comprovada refratariedade do deste

mosquito e consequente redução de material genético do patógeno. Outra

dificuldade neste teste foram os controles positivos, pois não eram padronizados e

para cada placa demandava amostra de DNA de sangue de voluntários com malária.

Em seguida foi testado o protocolo de um ensaio QMAL q-PCR gênero-

específico para a detecção dos principais parasitos da malária que infectam

humanos, utilizando uma reação já padronizada de PCR em Tempo Real baseada

no gene 18S rRNA, o mesmo utilizado na análise das amostras de sangue dos

participantes do projeto TransEpi, que utiliza plasmídeos como controle positivos

permitindo a quantificação das cópias de DNA em um sistema Applied Biosystems

7500 Fast System®, padronizado no Laboratório de biologia molecular da Gerência

de Malária da FMT-HVD conforme o POP_MAL_LB_021_v01D_PT (Anexo 6.4).

Com este último protocolo, obteve-se amplificações satisfatórias que permitiram

um próximo passo, a escolha da concentração mais adequada de DNA para melhor

amplificação. Como a quantidade de Material genético obtido com o Chelex® era

sempre alta, estes foram eluídos em água de injeção ultrapura nas seguintes

concentrações: 5ng/µl, 10ng/µl, 50ng/µl, 100ng/µl, 150ng/µl e 200ng/µl, todas em

duplicata. As melhores amplificações foram observadas nas concentrações 50ng/µl

e 100ng/µl. Ficou padronizada a concentração de 100ng/µl para a eluição do DNA

das amostras de campo para os ensaios de q-PCR.

3.5.5 Teste de tempo máximo de detecção

Considerando a refratariedade dos outros culicídeos, que não são vetores

naturais dos plasmódios que parasitam o homem, e a consequente redução

gradativa de material genético do parasito ao longo do tempo pós-ingestão de

sangue infectado, foi necessário definir com quais amostras da coleta de campo

trabalharíamos, se com todos os mosquitos fêmeas ou somente com os

42

ingurgitados. Para isso foram realizadas duas infecções experimentais de P. vivax

em Cx. quinquefasciatus, utilizando duas amostras de sangue, uma com “+” de

parasitemia e outra com “++”, todas em triplicata. O seguimento pós-infecção foi

realizado com a retirada de 10 mosquitos por gaiola, no D0, D1, D2, D3....D10 pós-

infecção.

Foi realizada a extração de DNA destas amostras e em seguida os ensaios de

QMAL q-PCR. O limite de tempo máximo de detecção de plasmódios humanos em

Cx. quinquefasciatus pós-infecção foi a última amostra na escala do tempo de

seguimento que apresentou amplificação satisfatória, que neste caso foi até o D2

para a amostra com “++” de parasitemia e até o D1 para aquela com “+”. Assim

sendo, ficou definido que os testes moleculares seriam realizados apenas das

amostras de campo com mosquitos ingurgitados.

3.5.6 Teste de limiar de detecção

Embora os mosquitos da amostragem, oriundos do trabalho de campo, tivessem

sido armazenados em pools de 1 a 10 indivíduos, houve a necessidade de se

determinar o número máximo de mosquitos por pool antes de realizar a extração de

DNA e a realização dos testes moleculares de detecção de Plasmodium sp.,

considerando as interferências que ocorrem nesses testes devido a certas

substâncias luminescentes presentes em peças anatômicas do mosquito,

principalmente na cabeça. Além disso, nesse caso particular em que os mosquitos

testados não são vetores naturais do parasito, a quantidade de DNA de Plasmodium

sp. que se esperava encontrar era relativamente baixa, já que este não completa

seu ciclo no mosquito e seu material genético vai degradando gradativamente.

Desta forma, foi realizada infecção experimental com sangue parasitado com P.

vivax, tal qual descrito anteriormente, acrescentando um grupo de mosquitos que

foram alimentadas com sangue não infectado. Na hora zero após o repasto

43

sanguíneo, foram retirados de ambos os grupos, aqueles com o abdome plenamente

distendido. Foram retirados os seus abdomes e colocados um do grupo de

infectados em cada tubo eppendorf, acrescentando “n” abdomes de mosquitos do

grupo controle, nas seguintes proporções: 1:1, 1:3, 1:5, 1:7 e 1:9, todas as amostras

em triplicata.

Foi realizada a extração de DNA desses pools com Chelex®100 e

posteriormente os ensaios de QMAL q-PCR gênero-específico. O limiar de detecção

foi considerado a amostra com a maior proporção de mosquitos alimentados com

sangue não parasitado que amplificou satisfatoriamente. A última amostra a

amplificar na escala de proporção foi a de 1:5. Com base nesse critério, ficou

padronizado que os pools da amostra de campo seriam compostos por 1 a 5

mosquitos ingurgitados.

3.6 Extração e purificação de DNA das amostras de campo

Com base na padronização já descrita, as amostras de campo foram

processadas formando pools de 1 a 5 abdomes de mosquitos ingurgitados que

foram macerados para a extração do DNA total seguindo o

POP_MAL_LB_001_v02D_PT (Anexo 6.3). Esse processo de reordenação dos

pools e retirada dos abdomes foi extremamente simples, pois era realizado somente

no momento da extração, quando os mosquitos tinham seus abdomes removidos

com pinças entomológicas, sem a necessidade de microscópios entomológicos e

aplicação de técnicas de dissecação, em seguida eram colocados em tubos

eppendorf com alíquotas da resina Chelex® previamente preparada, sendo por fim

macerados e extraído o material genético.

44

3.7 Realização dos ensaios de q-PCR das amostras de campo

Para a detecção dos principais parasitos da malária que infectam humanos, foi

utilizada um protocolo de uma reação já padronizada de PCR em Tempo Real

baseada no gene 18S rRNA, QMAL q-PCR gênero-específico. O mesmo utilizado na

análise das amostras de sangue dos participantes do Projeto TransEpi, que utiliza

um sistema Applied Biosystems 7500 Fast System® e foi padronizado no Laboratório

de biologia molecular da Gerência de Malária da FMT-HVD conforme o

POP_MAL_LB_021_v01D_PT (Anexo 6.4).

Os ensaios de QMAL q-PCR gênero-específico foram realizados em duplo-cego

para determinar a taxa de encontro de plasmódios em humanos e em culicídeos.

3.8 Definição de positividade plasmodial em culicídeos e em humanos

Para a população de culicídeos capturados, foi considerada amostra positiva

aquela que apresentou amplificação nos ensaios de QMAL q-PCR gênero-

específico.

Para a população humana participante do Projeto TransEpi, foi considerada

amostra positiva aquela que apresentou amplificação nos ensaios de QMAL q-PCR

gênero-específico, independente de sintomatologia destes participantes.

3.9 Plano analítico

A análise foi realizada a partir dos dados obtidos, que foram tratados e tabulados

para viabilizar os testes estatísticos visando responder aos objetivos desta pesquisa.

Para cumprir esta meta, o plano foi subdividido nas seguintes etapas:

45

3.9.1 Registro e tratamento dos dados

As fichas de coleta dos culicídeos foram processadas em um sistema de

reconhecimento inteligente de caracteres denominado Teleform® que realiza criação

de formulários, captura de imagem, processamento da imagem em dados e

exportação desses dados para planilhas do Excel®, reduzindo assim a possibilidade

de erros de digitação. Os resultados dos testes moleculares foram tabulados e

organizados e acrescentados em novas colunas na referida planilha. Após limpeza

do banco de dados foram procedidas análises estatísticas utilizando os softwares

Excel®, Stata/SE 13.1®, GeoDa® e ArcGis®.

3.9.2 Frequência relativa das espécies de culicídeos

A frequência relativa dos culicídeos foi calculada com base na proporção de

cada gênero encontrado em relação ao total de culicídeos coletados em toda a área

trabalhada.

3.9.3 Unidade espacial de análise

Para as análises espacial todo domicílio foi georreferenciado utilizando as

coordenadas geográficas dos locais de coleta, obtidas por ocasião do censo do

Projeto TransEpi. A esses pontos foram associadas informações populacionais e os

resultados dos testes moleculares, tanto em humanos como em culicídeos. Foram

utilizados os softwares GeoDa® e ArcGis®.

3.9.4 Determinação da taxa de encontro de DNA de Plasmodium spp. em

culicídeos por domicílio

A frequência relativa do encontro de DNA de Plasmodium spp. em culicídeos foi

calculada com base no número de pools que apresentaram amplificação nos

ensaios QMAL q-PCR gênero-específico por domicílio, em relação ao número total

de pools daquele domicílio.

46

3.9.5 Determinação da taxa de infecção de Plasmodium spp. na população por

domicílio

A taxa de infecção de Plasmodium spp. na população humana foi obtida a partir

dos resultados das coortes realizadas pelo Projeto TransEpi no mesmo período das

coletas de culicídeos. Foi calculada com base no número de amostras de humanos

que apresentarem amplificação nos ensaios de QMAL q-PCR gênero-específico no

domicílio em relação ao número total de amostras coletadas no domicílio.

3.9.6 Avaliação da acurácia da xenovigilância

Foi realizada uma avaliação da acurácia a partir dos resultados obtidos nos

ensaios de q-PCR das amostras de culicídeos, e para efeito desse teste usamos a

suposição de que a q-PCR da população humana do estudo era padrão ouro de

diagnóstico. Embora a técnica utilizada permitisse a quantificação do número de

cópias da sequência alvo, os resultados foram registrados na forma dicotômica,

presença ou ausência, tendo o domicílio como unidade de análise. Foram

determinados Sensibilidade, Especificidade, Valor Preditivo Positivo – VPP e o Valor

Preditivo Negativo - VPN.

3.9.7 Análise espacial descritiva

Para as análises espaciais, os domicílios conforme descrito anteriormente,

foram considerados como unidade de análise.

Foi realizada análise espacial descritiva das taxas de infecção nos domicílios

das comunidades do estudo, tanto de humanos quanto de mosquitos, em uma

mesma escala traduzida em círculos que expressão intensidade. Buscou-se

identificar semelhanças no padrão de distribuição espacial para verificar possível

associação entre taxas de infecção.

47

3.9.8 Análise de regressão logística múltipla

Para esta análise, o método stepwise de seleção foi aplicado de forma

hierarquizada em modelos separados em blocos: distal e proximal. A variável

dependente considerada na análise foi o domicílio com infecção detectada em

humanos pelo ensaio QMAL q-PCR.

Foram incluídas no modelo distal as variáveis ecológicas relacionadas à

características do domicílio e do ambiente, além de operacionais relacionadas ao

controle do vetor (material da casa, tipo de parede, localização, presença de frestas,

número de portas e janelas, presença de tela nas janelas, borrifação nos últimos 3

meses, comunidade de residência, uso de mosquiteiro na última noite e uso de

mosquiteiro na última noite). O modelo proximal incluiu variáveis relacionadas ao

inseto e a população humana, como sintomas e tratamento (número de mosquitos

coletados, número de Culex ingurgitados, número de pools positivos para o parasito,

febre e uso de antimalárico mês da coleta).

Foram selecionadas para compor os modelos proximal e distal, as variáveis com

nível de significância menor que 0.2 na análise univariada. O modelo final, incluindo

os dois níveis hierárquicos, foi composto pelas variáveis com nível de significância

menor que 0.05 em cada bloco (proximal e distal). O mesmo critério foi utilizado para

considerar estatisticamente significantes as variáveis do modelo final.

3.10 Questões éticas

Todas as amostras de sangue parasitado com P. vivax, que foram utilizadas na

infecção experimental para padronização dos testes moleculares, foram alíquotas

oriundas de amostras de sangue de participantes do Projeto multicêntrico

denominado “Epidemiologia comparativa da transmissão de P. falciparum e P. vivax

no Brasil, Tailândia e Papua Nova Guiné”, cujo centro no Brasil é a Fundação de

48

Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado, Manaus-AM; o Termo de

Consentimento Livre e Esclarecido - TCLE desta pesquisa incluía a autorização do

uso da amostra de sangue em outros projetos, e foi aprovado pelo Comitê de Ética

em Pesquisa com Seres Humanos da FMT-HVD (parecer numero 51536/2012) e

pela Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP) pelo parecer número

349.211/2013 (Anexo 6.2).

Desta forma foram comtempladas as exigências éticas para o uso de sangue

humano que foi utilizado sem a identificação do sujeito da pesquisa. Somente a

informação de parasitemia da amostra foi utilizada, e unicamente nesta fase de

padronização dos testes moleculares.

49

4. RESULTADOS

4.1 Descrição das variáveis estudadas

A distribuição espacial dos domicílios analisados no estudo apontou uma

variação, tanto na dispersão dos imóveis, quanto no número de habitantes por

domicílio entre as comunidades estudadas. A comunidade do Puraquequara

apresentou maior aglomeração e maior densidade populacional domiciliar, enquanto

o Brasileirinho, maior dispersão e menor densidade populacional domiciliar

(Figura 12).

Figura 12. Espacialização dos domicílios na área estudada, apresentando a densidade populacional por domicílio nas comunidades do Ipiranga, Puraquequara e Brasileirinho, e localização dos laboratórios de notificação e diagnostico da malária.

A amostra foi caracterizada por domicílios predominantemente de alvenaria

(133/57.08%), com paredes completas (221/94.85%), localizadas fora do eixo dos

ramais e que apresentavam portas e janelas (230/98.71%). Quanto às medidas

protetivas, observou-se que apenas 22.32% (52/233) apresentavam telas nas portas

e janelas e a cobertura de borrifação intradomiciliar era de 45.92% (107/233). O uso

de mosquiteiros foi identificado em 42.06% (98/233) dos domicílios, enquanto o uso

50

de mosquiteiros impregnados com inseticidas foi identificado na maioria dos imóveis

(138/59.23%). Embora a frequência de domicílios com número de mosquitos

capturados acima da mediana tenha sido alta, a frequência de domicílios com

número de Culex sp. ingurgitados acima da média foi de 24.03%. Já a frequência de

domicílios com mosquitos carreando DNA de Plasmodium sp. foi de 6.44%, valor

semelhante ao de domicílios com habitantes que apresentaram febre (Tabela 4).

Tabela 4. Frequências das variáveis estudadas.

Variáveis n %

Tipo de casa

Alvenaria 133 57.08

Madeira ou similar 100 42.92

Tipo de parede

Completa 221 94.85

Incompleta 12 5.15

Localização

No eixo do ramal 84 36.05

Fora do eixo do ramal 149 63.95

Frestas na parede

Não 175 75.11

Sim 58 24.89

Portas e janelas

Não 3 1.29

Sim 230 98.71

Uso de telas

Não 181 77.68

Sim 52 22.32

Borrifação intradomiciliar

Não 126 54.08

Sim 107 45.92

Comunidade

Ipiranga 103 44.21

Brasileirinho 81 34.76

Puraquequara 49 21.03

51

Uso de mosquiteiro na noite passada

Não 135 57.94

Sim 98 42.06

Uso de MILD na noite passada

Não 95 40.77

Sim 138 59.23

Número de mosquitos

< Mediana 112 48.07

> Mediana 121 51.93

Número de Culex ingurgitados

< Média 177 75.97

> Média 56 24.03

Mosquitos Plasmodium+

Não 218 93.56

Sim 15 6.44

Febre

Não 219 93.99

Sim 14 6.01

Uso de Antimaláricos

Não 203 87.12

Sim 30,0 12.88

4.2 Frequência e diversidade dos Culicídeos capturados e análise da eficiência

dos métodos de captura utilizados.

A frequência de Culex quinquefasciatus foi notavelmente maior que as outras

espécies e gêneros capturados em ambos os métodos de captura (94.2%),

demonstrando sua abundância no ambiente. O percentual de pools de mosquitos

positivos para Plasmodium sp. também foi maior nessa espécie, totalizando 3.4%.

Outros mosquitos do gênero Culex apresentaram frequência total de 2.4%, porém

concentrados no método de aspiração. De um modo geral, embora o número de

mosquitos capturados tenha sido maior com a captura por BG-Sentinel®, o

percentual de pools positivos foi maior com a aspiração. Entretanto, pode-se

considerar que os dois métodos se mostraram eficientes para a detecção de pools

52

positivos para Plasmodium sp.. A frequência de outros culicídeos, cuja identificação

em nível de gênero não foi possível, foi de 2.2% (Tabela 5).

Tabela 5. Frequências das espécies/gênero coletadas segundo o método de captura e o percentual de infecção de pools de mosquitos infectados naturalmente.

Espécies/gênero Aspiração BG-Sentinel® Total

n % % Pool

+ N %

% Pool +

N % % Pool

+

Cx. quinquefasciatus 1038 83.6 3.6 11561 95.3 3.3 12599 94.2 3.4

An. darlingi 12 1.0 0.0 122 1.0 1.9 134 1.0 1.5

Culex sp. 98 7.9 5.9 225 1.9 2.1 323 2.4 3.7

Culex (Anoedioporpa)

0 0.0 -- 1 0.0 -- 1 0.0 --

Culex (Mel.) spisseps 1 0.1 0.0 0 0.0 -- 1 0.0 0.0

Anopheles sp. 1 0.1 0.0 6 0,0 0.0 7 0.1 0.0

Uranotaenia sp. 0 0.0 -- 4 0.0 -- 4 0.0 --

Psorophora sp. 2 0.2 0.0 2 0.0 -- 4 0.0 0.0

Limatus sp. 0 0.0 -- 3 0.0 -- 3 0.0 --

Aedeomyia sp. 0 0.0 -- 2 0.0 -- 2 0.0 --

Coquillettidia sp. 0 0.0 -- 1 0.0 -- 1 0.0 --

Psorophora albigenu 1 0.1 0.0 0 0.0 -- 1 0.0 0.0

Toxorhynchitinae 0 0.0 -- 1 0.0 0.0 1 0.0 0.0

Outros culicídeos 89 7.2 0.0 204 1.7 0.0 293 2.2 0.0

Total 1242 -- 3.2 12132 -- 2.7 13374 -- 2.9

4.3 Padronização das técnicas de extração de DNA e de q-PCR para a detecção

de Plasmodium sp. em culicídeos não anofelinos.

Na busca pela definição de quais mosquitos da coleta de campo deveriam ser

usados para os ensaios de q-PCR gênero-específico, foram realizadas infecções

experimentais utilizando Cx. quinquefasciatus de uma colônia pré-estabelecida,

53

sendo retirados mosquitos no D0 e a cada 24 horas após a infecção até o D10. O

resultado obtido demonstrou que o percentual de pools positivos foi reduzindo ao

longo do tempo, chegando ao limite de 25% no D2 pós-infecção (Figura 13).

Considerando esses dados, definiu-se que somente os mosquitos ingurgitados

deveriam ser utilizados para os testes.

Para a padronização da quantidade máxima de mosquitos por pool, foram

realizadas diluições utilizando 1 abdome de mosquito alimentado com sangue

infectado com P. vivax para um determinado número de abdomes de mosquitos

alimentados com sangue não infectado, nas seguintes proporções: 1:3, 1:5, 1:7 e

1:9. Foi possível a detecção na q-PCR até a diluição de 1:5. Diante disso, o uso de

pool com no máximo 5 abdomes de mosquito foi definido como padrão.

Figura 13. Percentual de detecção de DNA de Plasmodium sp. em Culex quinquefasciatus na linha do tempo do “Dia 0” ao “Dia 10” pós-infecção experimental.

54

4.4 Concordância, sensibilidade, especificidade e valores preditivos da

xenovilância.

O teste diagnóstico englobando toda a área do estudo apresentou sensibilidade

de 14.58%, valor preditivo positivo-VPP de 46.67% e valor preditivo negativo-VPN de

81.19%. O teste mostrou desempenho semelhante quando se estratificou a análise

apenas para os assintomáticos, apresentando maior sensibilidade (17.50%), com

VPP de 46.67% e VPN 84.86%, com prevalência de 17.17% (Tabela 7).

Quando realizado de forma segmentada para cada comunidade estudada, o

teste mostrou que na comunidade com maior prevalência de infecção por

Plasmodium sp. em humanos (Puraquequara), o mesmo apresentou maior

sensibilidade (25.00%) com VPP de 60.00% e VPN de 53.85% (Tabela 7).

55

Tabela 6. Resultado do teste diagnóstico da xenovigilância utilizando mosquitos, tendo como padrão ouro a q-PCR em humanos e em humanos assintomáticos.

Comunidade Mês da coleta Prevalência (IC 95%)

Sensibilidade (IC 95%)

Especificidade (IC 95%)

VPP (IC 95%) VPN (IC 95%)

Puraquequara Janeiro 48.98

(34.98-62.98) 25.00

(12.88-37.12) 84.00

(73.74-94.26) 60.00

(46.28-73.72) 53.85

(39.89-67.80)

Ipiranga Fevereiro 16.50

(9.34-23.67) 5.88

(1.34-10.43) 98.84

(96.77-100.91) 50

(40.34-59.66) 84.16

(77.11-91.21)

Brasileirinho Março 8.64

(2.52-14.76) 0.00

(0.00-0.00) 95.95

(91.65-100.24) 0.00

(0.00-0.00) 91.03

(84.80-97.25)

Total Janeiro /Março 20.60

(15.41-25.79) 14.58

(10.05-19.12) 95.68

(93.06-98.29) 46.67

(40.26-53.07) 81.19

(76.18-86.21)

Total Assintomático

Janeiro /Março 17.17

(12.33-22.01) 17.50

(12.62-22.38) 95.85

(93.30-98.41) 46.67

(40.26-53.07) 84.86

(80.26-89.46)

56

4.5 Avaliação da associação entre a positividade domiciliar de infecções em

humanos e a presença de parasitas em Culicídeos não anofelinos.

Na análise de regressão logística univariada, a maioria das variáveis foi

selecionada para o modelo multivariado hierárquico (p<0.2), com exceção de “portas

e janelas”, “uso de telas”, “Comunidade Brasileirinho”, “uso de mosquiteiros

impregnados com inseticida de longa duração (MILD)”, “número de mosquitos” e

“número de mosquitos ingurgitados” (Tabela 6).

No modelo de regressão logística multivariada hierarquizado, no bloco de

variáveis distais, somente as variáveis “presença de frestas nas paredes” e “morar

na comunidade Puraquequara” apresentaram associação positiva significativa com

Odds Ratio de 4.41 e 5.29 respectivamente, ambos com p˂0.05. No bloco das

variáveis proximais, as variáveis “mosquitos positivo para Plasmodium”, “ter febre” e

“uso de antimalárico”, tiveram associação positiva significativa com Odds Ratio de

3.09, 4.85 e 3.09 respectivamente, todos com p˂0.05 (Tabela 6).

No modelo ajustado final, se mantiveram com forte associação positiva as

variáveis “frestas nas paredes”, “morar na comunidade Puraquequara” e “ter febre”,

independentemente dos demais fatores, todos com p˂0.05 (Tabela 6).

57

Tabela 7. Análise de Regressão logística univariada e multivariada hierarquizada das variáveis estudadas. Avaliação da associação com a presença de humanos com q-PCR positiva para Plasmodium sp. nos imóveis estudados (Pseudo R2=0.2775).

Positivo p/

Plasmodium %

Negativo p/ Plasmodium

% OR Bruto (IC 95%)

p OR Ajustado

(IC 95%) - Blocos p

OR Ajustado (CI 95%) -

Modelo Final p

Bloco Distal

Tipo de casa

Alvenaria 17 12.78 116 87.2 1 -- 1 -- 1 --

Madeira ou similar 31 31.0 69 69.0 3.07

(1.58-5.95) <0.001

1.58 (0.71-3.53)

0.263 1.60

(0.68-3.80) 0.284

Tipo de parede

Completa 42 19.0 179 81.0 1 -- 1 -- 1 --

Incompleta 6 50.0 6 50.0 4.26

(1.31-13.90) <0.05

2.18 (0.45-10.59)

0.337 2.14

(0.45-10.19) 0.338

Localização

No eixo do ramal 9 10.7 75 89.3 1 -- 1 -- 1 --

Fora do eixo 39 26.2 110 73.8 2.95

(1.35-6.46) <0.05

1.24 (0.48-3.17)

0.659 1.07

(0.40-2.88) 0.889

Frestas na parede

Não 25 14.3 150 85.7 1 -- 1 -- 1 --

Sim 23 39.7 35 60.3 3.94

(2.00-7.75) <0.001

4.41 (1.88-10.32)

<0.001 4.4

(1.77-10.91) <0.001

Portas e janelas

Não 2 66.7 1 33.3 1 -- 1 -- 1 --

Sim 46 20.0 184 80.0 8

(0.71-90.16) 0.092

1.89 (0.10-34.47)

0.669 2.5

(0.13-47.08) 0.541

Uso de telas

58

Não 35 19.3 146 80.7 1 -- 1 -- 1 --

Sim 13 25.0 39 75.0 1.39

(0.67-2.88) 0.375

1.31 (0.47-3.68)

0.603 1.33

(0.46-3.80) 0.597

Borrifação Residual

Não 20 15.9 106 84.1 1 -- 1 -- 1 --

Sim 28 26.2 79 73.8 1.88

(0.99-3.58) <0.05

0.76 (0.24-2.47)

0.648 0.58

(0.17-1.94) 0.373

Comunidade

Ipiranga 17 16.5 86 83.5 1 -- 1 -- 1 --

Brasileirinho 7 8.6 74 91.4 0.48

(0.19-1.22) 0.122

0.53 (0.15-1.84)

0.320 0.92

(0.24-3.46) 0.895

Puraquequara 24 49.0 25 51.0 4.86

(2.26-10.43) <0.001

5.29 (1.32-21.18)

<0.05 7.79

(1.65-36.77) <0.001

Uso de mosquiteiro na noite passada

Não 21 15.6 114 84.4 1 -- 1 -- 1 --

Sim 27 27.6 71 72.4 2.06

(1.09-3.93) <0.05

1.32 (0.46-3.78)

0.609 1.29

(0.42-3.98) 0.657

Uso de MILD na noite passada

Não 14 14.7 81 85.3 1 -- 1 -- 1 --

Sim 34 24.6 104 75.4 1.89

(0.95-3.76) 0.069

1.2 (0.50-2.87)

0.676 0.9

(0.35-2.30) 0.828

Bloco Proximal

Número de mosquitos

< Mediana 19 17.0 93 83.0 1 -- 1 -- 1 --

> Mediana 29 24.0 92 76.0 1.54

(0.81-2.94) 0.188

1.21 (0.37-2.16)

0.652 1.25

(0.46-3.34) 0.660

59

Número de Culex ingurgitados

< Média 32 18.1 145 81.9 1 -- 1 -- 1 --

> Média 16 28.6 40 71.4 1.81

(0.90-3.63) 0.093

1.27 (0.41-2.87)

0.605 1.13

(0.38-3.29) 0.828

Mosquitos Plasmodium+

Não 41 18.8 177 81.2 1 -- 1 -- 1 --

Sim 7 46.7 8 53.3 3.78

(1.30-11.00) <0.05

3.09 (0.55-7.42)

<0.05 1.7

(0.45-6.45) 0.434

Febre

Não 40 18.3 179 81.7 1 -- 1 -- 1 --

Sim 8 57.1 6 42.9 5.97

(1.96-18.15) <0.05

4.85 (0.99-11.94)

<0.001 6.42

(1.52-27.12) <0.001

Uso de Antimaláricos

Não 34 16.7 169 83.3 1 -- 1 -- 1 --

Sim 14 46.7 16 53.3 4.35

(1.94-9.74) <0.001

3.09 (0.52-4.03)

<0.001 2.08

(0.76-5.66) 0.151

A espacialização da taxa de infecção em humanos por domicílio demonstrou que a dispersão dos imóveis com taxas mais

elevadas é distinta entre as comunidades estudadas, apresentando maior concentração na comunidade do Puraquequara. Nas

demais localidades há maior dispersão. Resultado semelhante foi obtido na espacialização do percentual de pools de mosquitos

positivos por domicílio (Figura 14).

60

Figura 14. Comparação espacial da taxa de infecção por Plasmodium sp. em humanos por domicilio com o percentual de pools de mosquitos positivos para Plasmodium sp. por domicilio.

61

5. DISCUSSÃO

5.1 Características ambientais da amostra

Ao analisar as variáveis ambientais, denota-se que, embora a amostra

apresentasse condições relativamente boas de habitação, ainda estão presentes

condições que favorecem o contato homem-vetor, quer seja pela quase ausência de

algumas medidas protetivas, como no caso de vedação de frestas nas paredes e de

telas nas portas e janelas, ou pela baixa adesão a estas, como no caso do uso de

mosquiteiros e MILD’s, pois a área do estudo foi recentemente contemplada com a

implantação deste último, pelo Ministério da Saúde, no entanto este apresentou uma

frequência de uso de pouco mais de 50%, o que é incompatível para o impacto

pretendido com esta medida. De forma semelhante, a cobertura de borrifção

intradomiciliar observada não chega a 50% da amostra, não oferecendo a proteção

coletiva desejada, considerando que a maioria dos domicílios estão localizados fora

do eixo do ramal, onde o contato com o vetores provavelmente é maior, devido a

proximidade com a floresta. Essa realidade reflete as condições sociocultural e

econômica presentes em áreas periféricas de grandes centros na Amazônia,

reconhecidas como fatores importantes a serem considerados no controle da malária

(6,33,34).

5.2 Técnicas de coleta

O custo com as armadilhas BG Sentinel® foi somente com a aquisição dos

atraentes e de extensões elétricas, já que as mesmas haviam sido adquiridas por um

projeto anterior, sendo realizada somente sua manutenção e reparo por um membro

da equipe, sem custo adicional.

Desconsiderando o tempo de captura, pode-se creditar como vantagem

armadilhas BG Sentinel® a quantidade de mosquitos capturados, embora a grande

maioria destes não se encontre ingurgitados. Já as dificuldades dizem respeito à

62

exigência da logística, pois elas são volumosas, demandando veículos com maior

capacidade de carga/volume e uma segunda visita domiciliar para sua retirada, o

que ocasionou alguns desencontros com os moradores. Outra desvantagem é o

ressecamento dos mosquitos capturados logo no início da coleta.

Quanto aos aspiradores, também já haviam sido comprados anteriormente por

outro projeto, mas só agora foram usados, por isso o custo foi unicamente com as

baterias. As principais vantagens observadas foram:

A rapidez e praticidade da técnica permitindo que, com apenas um

técnico, se aspirasse até 15 casas numa manhã;

A portabilidade do equipamento com baixa exigência de logística,

possibilitando a realização das visitas até mesmo de motocicleta;

A necessidade de uma única visita para a captura;

Maior proporção de mosquitos ingurgitados entre os capturados.

Uma desvantagem do aspirador foi o fato que, nas casas sem mobília e com um

único cômodo, geralmente a captura era negativa, provavelmente pela ausência de

possíveis esconderijos para os mosquitos.

De modo geral, o número de mosquitos capturados por imóvel foi elevado, mas

com grande variação, estando a maioria acima da mediana. Em relação ao número

de mosquitos ingurgitados, houve menor variação e somente 24% dos imóveis

apresentaram números acima da média. Este fato reflete as diferenças das técnicas

de captura empregadas no estudo, já que a BG-Sentinel® de certa forma compete

com o homem na atração destes, coletando os mosquitos antes do repasto

sanguíneo (178). Os imóveis que apresentaram mosquitos carreando DNA de

Plasmodium sp. representou 6,4% da amostra, valor semelhante a frequência da

presença de pessoas com febre na casa (6%).

A diferença entre os métodos de captura, quanto ao número total de mosquitos e

o número de fêmeas ingurgitadas, mostrou-se acentuada, tendo a BG-Sentinel®

63

com medianas superiores a aspiração, mas a aspiração apresentou maior percentual

de ingurgitadas. Inicialmente poderíamos avaliar que a BG-Sentinel® seria a melhor

escolha, mas embora a aspiração tenha capturado menos mosquitos, apresentou

maior proporção de ingurgitadas. Considerando que se deseja um método

alternativo a HLC (168–170), sem os mesmos problemas éticos envolvidos

(166,167), e com boa capacidade de captura de culicídeos, possíveis carreadores de

Plasmodium sp.. O ideal seria, onde houver fornecimento regular de energia elétrica,

utilizar as duas metodologias em conjunto por seus aspectos econômicos e técnicos,

caso contrário a aspiração seria o método de primeira escolha.

É relevante considerar, além da viabilidade técnica e ética, a viabilidade

econômica de uma ferramenta, e neste caso tanto o custo de materiais, quanto os

rscursos humanos envolvidos são relativamente baixos comparados a HLC que

demanda um auxiliar de entomologia para cada ponto de captura por dia, enquanto

que neste método conjunto de captura utilizado em nosso estudo, com apenas dois

agentes é possível realizar a captura em até 15 pontos (casas) por dia,

proporcionando coberturas mais amplas no serviço de vigilância entomológica com

menor custo operacional.

5.3 Fauna de Culicídeos

A presença abundante de Cx. quinquefasciatus e outros mosquitos do gênero

Culex na amostra é compatível com um estudo realizado em outra área periurbana

da cidade de Manaus (84) e confirma sua dispersão demonstrada em diversos

estudos realizados na Amazônia Brasileira (85–91), revestindo de importância sua

participação na interação homem-mosquito-patógeno na região.

Ainda que os métodos utilizados no estudo não sejam os mais eficientes para a

captura de Anopheles darlingi, foram capturados 134 espécimes que correspondeu a

uma frequência de 1%, com taxa de infectividade de 1,5%.

64

5.4 Infectividade

A proporção de Cx. quinquefasciatus carreando DNA de Palsmodium sp. foi de

3,4% de positividade nos pools testados desta espécie. Embora, neste caso, não

podemos falar de infectividade, posto que a espécie não é vetor natural da doença.

Esse percentual de carreadores é compatível com as taxas de infectividade

encontradas em estudos com Anopheles spp..

Dentre estes estão os trabalhos de Martins-Campos et al, que realizou estudo

em uma área rural de um município do entorno de Manaus com elevada transmissão

de malária e obteve 7 pools positivos no universo de 3.189 mosquitos capturados

com HLC, formando pools com 10 mosquitos testados em ensaios de q-PCR-

Multiplex, resultando numa taxa de 2,2% de infectividade (134); de Sriwichai et al,

que coletou mosquitos com armadilhas luminosa CDC em diversas aldeias com

transmissão ativa de malária na Tailândia, esses mosquitos foram dissecados e

analisados individualmente por teste ELISA para detecção de infecções por

parasitos da malária, apresentando taxas de infectividade entre 0,37 e 1,74% nas

espécies de Anopheles spp. coletadas (179).

Outros trabalhos mais antigos, na região Amazônica, apresentaram taxa de

infectividade entre 0,4 a 3,41% para as diversas espécies de Anopheles spp.

estudadas (180–182). Encontramos percentuais superiores a estes, somente em um

estudo realizado no município de Anajás no Pará, que encontrou taxa de

infectividade de 6%, mas isso foi durante uma grande epidemia, onde se pode

identificar esporozoítos em de glândulas salivares dos mosquitos, o que é

relativamente raro de se encontrar em uma amostra relativamente pequena (183).

A vigilância entomológica utilizada para avaliar o impacto do uso de medidas de

controle em larga escala em Uganda apresentou taxas de infectividade em

mosquitos variando de 3,2%, antes da ação, e 1,8% no período pós-intervenção

(184). Em Angola, um estudo similar apresentou variação entre 0,9% e 3,41% (185).

65

Vale ressaltar que, diferentemente dos trabalhos supracitados, a amostra do

presente estudo foi realizada em um período sazonal de menor prevalência da

malária, em uma única rodada de coletas. Assim sendo, a informação gerada pode

ser importante para estimar a circulação do patógeno na área, mesmo em períodos

de baixa transmissão, corroborando para a possibilidade do uso desta ferramenta

como um novo indicador malariométrico.

5.5 Padronização das técnicas

O resultado obtido com o seguimento da infecção experimental de P. vivax em

Cx. quinquefasciatus, demonstrando o decaimento no percentual de detecção de

DNA desse Plasmodium, com detecção até 48 horas pós-infecção, são semelhantes

aos resultados apresentados por Knöckel et al, que observou por microscopia

confocal o desenvolvimento de P. falciparum em Cx. quinquefasciatus até 30 horas

depois da infecção experimental (123). Autoriza-nos a aplicar o conceito de “seringa

biológica” (124) não somente para os vetores naturais da malária, mas também para

espécies mais abundantes, com ampla distribuição e com hábito

antropofágico/endofágico, que é o caso de Cx. quinquefasciatus. Confirmando a

viabilidade metodológica para o uso da ferramenta proposta.

O limite de 5 (cinco) abdomes de mosquitos por pool demonstra a viabilidade

operacional da técnica, pois o simples corte do abdome do mosquito não exige

técnicas mais elaboradas de dissecação e com a formação destes pools há uma

aglutinação razoável da amostra, proporcionando a economia de materiais utilizados

na extração de DNA e nos ensaios de q-PCR, bem como a otimização do tempo

operacional (135), fundamentais para a viabilidade de qualquer ferramenta de

vigilância. A padronização dos ensaios de q-PCR utilizados já demonstrou boa

capacidade de amplificação mesmo com um baixo número de cópias, mas estudos

recentes apontam para uma possível otimização exponencial dos resultados

encontrados, pois as novas técnicas multiplicam em mais de 10 vezes essa

capacidade (137,138).

66

5.6 Associação

Na análise de regressão univariada, das variáveis observadas no estudo, a

maioria apresentou associação com a presença de infecções de Plasmodium spp.

em moradores da casa. Duas dessas associações que foram significativas parecem

estranhas, a “Borrifação Residual” e o “Uso de mosquiteiros”; no caso da primeira

existe uma explicação plausível, pois essa medida não é realizada de maneira

uniforme em toda a área, mas sim de forma seletiva nas micro-áreas com maior

prevalência da malária, daí a aparente associação.

No modelo multivariado, somente se mantiveram com associação significativa as

seguintes variáveis: “Frestas na parede”, “Morar na comunidade Puraquequara” e

“Febre” independentemente dos demais fatores.

Mas quando testamos as mesmas variáreis no modelo de regressão logística

multivariada hierarquizada, onde se separam as variáveis em blocos, pelo nível

racional-biológico de sua relação com a variável dependente, a fim de evitar uma

abordagem inteiramente baseada em associações estatísticas sem qualquer base

conceitual das inter-relações entre os fatores, já que nem todas as variáveis

explicativas pertencessem ao mesmo nível hierárquico (186). O resultado no bloco

proximal, aquele com possível relação no ciclo biológico do patógeno, apresentou

com associação significativa “Febre”, “Uso de Antimaláricos” e “Mosquitos

Plasmodium+”, este último com Odds Ratio de 3.09 e p˂0.05. Em relação ao bloco

das variáveis distais, aquelas que dizem respeito aos fatores ambientais que podem

estar indiretamente envolvidas na cadeia de transmissão da doença, se mantiveram

com forte associação somente “Frestas na parede” e “Morar na comunidade

Puraquequara”.

67

5.7 Análise espacial

A inspeção espacial comparativa da taxa de infecção por Plasmodium sp. em

humanos com o percentual de pools de mosquitos carreando Plasmodium sp.,

demonstra que onde a prevalência da infecção foi mais elevada, as taxas foram mais

semelhantes, embora nem sempre coincidentes. Importante registrar que o período

de coleta foi de janeiro a março de 2014, na seguinte sequência: Puraquequara,

Ipiranga e Brasileirinho, este período sazonal caracteriza-se pelo declínio natural da

transmissão da malária nesta área. Outro fator a ser considerado, é a distribuição

espacial da amostra que não foi da totalidade das casas das comunidades, deixando

lacunas espaciais, que somadas à capacidade de voo dos mosquitos que em geral

não é inferior a 100 metros (187–192). Podem ter limitado o potencial da ferramenta

no presente estudo.

5.8 Acurácia

Essa informação espacial é corroborada pelos resultados do teste diagnóstico da

xenovigilância utilizando mosquitos, tendo como padrão ouro a q-PCR em humanos

que indicou uma maior sensibilidade onde a prevalência foi mais elevada, chegando

a 25.00% de sensibilidade com um VPP de 60.00% na comunidade Puraquequara.

Considerando a importância dos casos assintomáticos submicroscópicos na

manutenção da transmissão da malária mesmo em períodos de baixa prevalência,

assim como sua detecção para a eliminação da malária (113–115). E que a amostra

da população humana era oriunda de uma coorte, que identificou com precisão os

casos assintomáticos submicroscópicos que não desenvolveram nenhuma

sintomatologia no mês da coleta. Comparamos a xenovigilância exclusivamente com

o diagnóstico desses assintomáticos observando uma sensibilidade de 17.50%, VPP

46.67% e VPN 84.86%. Essa sensibilidade é maior que a encontrada na

comparação com o diagnostico geral (sintomáticos+assintomáticos), mesmo frente a

68

uma menor prevalência dos assintomáticos. Este resultado, talvez seja a informação

mais importante deste trabalho, seguindo a ideia de xenovigilância através da

detecção da circulação de patógenos em mosquitos não vetores específicos (125).

5.9 Viabilidade

Embora neste estudo, tivemos o trabalho de identificar e separar os mosquitos

por espécie/gênero, para demostrar a real possibilidade de encontrar DNA de

Plasmodium sp. em outros culicídeos além de Anopheles spp., as vantagens

operacionais desta ferramenta de xenovigilância da malária está justamente em

poder prescindir destas etapas de identificação, que demandam trabalho árduo e

mão de obra especializada, e poder separar os mosquitos apenas por casa e por

pools de 1 a 5 espécimes.

Também outro aspecto operacional importante é a baixa exigência logística da

coleta com alta produtividade e sem as implicações éticas que envolvem atualmente

a HLC. Assim como a utilização de um método simples e barato de extração de DNA

utilizando Chelex® 100, que tem rendimento superior a outras técnicas de extração,

que somados a padronização dos ensaios de q-PCR com sensibilidade suficiente

para amplificar DNA do parasito mesmo com baixo número de cópias.

Além das vantagens operacionais, a xenovigilância da malária mostrou uma taxa

de carreamento de Plasmodium sp. compativel com as taxas de infectividade

encontradas nos estudos de campo com Anopheles spp., e no teste diagnóstico com

os assintomáticos apresentou sensibilidade razoável de 17% com VPP de 46.67%.

Por estes resultados podemos concluir que essa ferramenta é bastante promissora,

e pela simplicidade e baixo custo operacional podemos acreditar que sua

operacionalização em uma possível parceria dos programas de controle com as

entidades de pesquisa seria perfeitamente viável.

69

A que se considerar também, a perspectiva futura do uso desta ferramenta para

a vigilância integrada e simultânea de outros patógenos transmitidos por vetores,

quando houver sobreposição de áreas de transmissão com a malária, aproveitando

o mesmo material genético extraído e com o uso de outras técnicas moleculares que

sejam apropriadas para a detecção destes.

70

6. CONCLUSÃO

A frequência e a diversidade das espécies de culicídeos capturados foram

compatíveis com os resultados encontrados na literatura cientifica.

A padronização das técnicas de extração de DNA e do ensaio de q-PCR neste

trabalho se mostrou viável para a detecção de Plasmodium sp. em culicídeos não

anofelinos, desde de que estejam ingurgitados.

O teste diagnóstico realizado com os culicídeos não anofelinos apresentou

sensibilidade e VPP razoáveis em relação ao diagnóstico de infecção em humanos.

E a taxa de encontro de DNA de Plasmodium sp. nestes culicídeos foi compatível

com aquelas encontradas nos Anopheles sp., vetores naturais da malária.

A análise de regressão logística múltipla hierarquizada demonstrou associação

positiva entre a ocorrência de infecções domiciliar em humanos e a presença de

material genético de Plasmodium sp. em culicídeos não anofelinos no bloco

proximal.

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85

8. APÊNDICES

8.1 Ficha de controle de captura e identificação de culicídeos

86

8.2 POP_MAL_LB_019_v01D_PT

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92

93

8.3 POP_MAL_LB_020_v01D_PT

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9. ANEXOS

9.1 POP_MAL_LB_013_v02D_PT

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100

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9.2 PARECER_CONSUBSTANCIADO_CONEP_349211

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105

106

107

9.3 POP_MAL_LB_001_v02D_PT

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109

110

9.4 POP_MAL_LB_021_v01D_PT

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114