Molecular and cytotoxic effects of camptothecin, a topoisomerase I inhibitor, on trypanosomes and Leishmania.

Parasites pose a threat to the health and lives of many millions of human beings. Among the pathogenic protozoa, Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, and Leishmania donovani are hemoflagellates that cause particularly serious diseases (sleeping sickness, Chagas disease, and leishmaniasis, respectively). The drugs currently available to treat these infections are limited by marginal efficacy, severe toxicity, and spreading drug resistance. Camptothecin is an established antitumor drug and a well-characterized inhibitor of eukaryotic DNA topoisomerase I. When trypanosomes or leishmania are treated with camptothecin and then lysed with SDS, both nuclear and mitochondrial DNA are cleaved and covalently linked to protein. This is consistent with the existence of drug-sensitive topoisomerase I activity in both compartments. Camptothecin also inhibits the incorporation of [3H]thymidine in these parasites. These molecular effects are cytotoxic to cells in vitro, with EC50 values for T. brucei, T. cruzi, and L. donovani, of 1.5, 1.6, and 3.2 microM, respectively. For these parasites, camptothecin is an important lead for much-needed new chemotherapy, as well as a valuable tool for studying topoisomerase I activity.

Switch from a type 2 to a type 1 T helper cell response and cure of established Leishmania major infection in mice is induced by combined therapy with interleukin 12 and Pentostam.

Successful treatment in allergic, autoimmune, and infectious diseases often requires altering the nature of a detrimental immune response mediated by a particular CD4+ T helper (Th) cell subset. While several factors contribute to the development of CD4+ Th1 and Th2 cells, the requirements for switching an established response are not understood. Here we use infection with Leishmania major as a model to investigate those requirements. We report that treatment with interleukin 12 (IL-12), in combination with the antimony-based leishmanicidal drug Pentostam, induces healing in L. major-infected mice and that healing is associated with a switch from a Th2 to a Th1 response. The data suggest that decreasing antigen levels may be required for IL-12 to inhibit a Th2 response and enhance a Th1 response. These observations are important for treatment of nonhealing forms of human leishmaniasis and also demonstrate that in a chronic infectious disease an inappropriate Th2 response can be switched to an effective Th1 response.

Leishmaniose visceral americana: avaliação dos parâmetros da capacidade vetorial de Lutzomyia longipalpis em área urbana do muncípio de Panorama, São Paulo, Brasil

Introdução: A leishmaniose visceral (LV) é um importante problema de saúde pública no Brasil, com cerca 3000 mil casos notificados anualmente. Nos últimos anos, a LV tem ampliado sua distribuição em vários estados do país, associada principalmente aos processos socioambientais, antrópicos e migratórios. A LV é causada pela infecção com Leishmania infantum chagasi, transmitida, principalmente, por Lutzomyia longipalpis (Diptera: Psychodidae). Este flebotomíneo apresenta ampla distribuição nas Américas, todavia, evidências sugerem que se constitui em um complexo de espécies crípticas. A dinâmica de transmissão da LV é modulada por fatores ecológicos locais que influenciam a interação entre populações do patógeno, do vetor e dos hospedeiros vertebrados. Portanto, o estudo das variáveis associadas a esta interação pode contribuir para elucidar aspectos dos elos epidemiológicos e contribuir para a tomada de decisões em saúde pública. Objetivo: Avaliar parâmetros relacionados à capacidade vetorial da população de Lu. longipalpis presente em área urbana do município de Panorama, estado de São Paulo. Métodos: Foram realizadas capturas mensais durante 48 meses para avaliar a distribuição espaço-temporal de Lu. longipalpis e investigar a circulação de Le. i. chagasi. Também foram realizados os seguintes experimentos com o vetor: captura-marcação-soltura-recaptura para estimar a sobrevida da população e a duração do seu ciclo gonotrófico, a atratividade dos hospedeiros mais frequentes em áreas urbanas, a proporção de repasto em cão, infecção experimental e competência vetorial. Resultados: Observou-se que no município de Panorama, Lu. longipalpis apresentou as frequências mais elevadas na estação chuvosa (entre outubro e março), maior densidade em áreas com presença de vegetação e criação de animais domésticos, locais aonde também foi demonstrada a circulação natural de espécimes de Lu. longipalpis infectados com Le. i. chagasi. Além disto, foi corroborado que a população de Lu. longipalpis apresentou hábito hematofágico eclético, altas taxas de sobrevivência e que foi competente para transmitir o agente da LV. Nos experimentos de laboratório foi evidenciada a heterogeneidade na infecção de fêmeas de Lu. longipalpis desafiadas a se alimentarem em cães comprovadamente infectados por L. i. chagasi e o rápido desenvolvimento do parasita neste vetor natural. Conclusões. As observações do presente estudo corroboram a capacidade vetora de Lu. longipalpis para transmitir a Le. i. chagasi e ressaltam a importância da espécie na transmissão do agente etiológico da LV. Ações de manejo ambiental, educação e promoção à saúde são recomendadas às autoridades municipais para diminuir o risco potencial de infecção na população humana e canina, considerando-se o elevado potencial vetor de Lu. longipalpis e a presença de condições que favorecem a interação dos componentes da tríade epidemiológica da LV.

Estudo da expansão da Leishmaniose Visceral no estado de São Paulo e de fatores intervenientes

INTRODUÇÃO: Leishmaniose visceral (LV) é uma doença negligenciada que afeta milhões de pessoas no mundo e que constitui um grave problema de saúde pública. OBJETIVOS: Descrever no tempo e no espaço, a dispersão de Lutzomyia longipalpis e a expansão da LV no estado de São Paulo (SP); identificar fatores associados a estes processos. MÉTODOS: Foram realizados estudos descritivos, ecológicos e de análise de sobrevida. Informações sobre o vetor e os casos foram obtidas na Superintendência de Controle de Endemias e no Sistema de Informações de Agravos de Notificação para o período de 1997 a 2014. A área de estudo foi composta pelos 645 municípios de SP. Foram produzidos mapas temáticos e de fluxo e calcularam-se incidência, mortalidade e letalidade por LV em humanos (LVH). Utilizou-se a técnica de análise de sobrevida (Curvas de Kaplan-Meier e Regressão de Cox) para a identificação de fatores associados à dispersão do vetor e expansão da LV. RESULTADOS: A partir da detecção de Lu. longipalpis em Araçatuba em 1997, deram-se a ocorrência do primeiro caso canino (LVC) (1998) e o primeiro caso humano (LVH) autóctones (1999) em SP. Até 2014, foi detectada a presença do vetor em 173 (26,8 por cento ) municípios, LVC em 108 (16,7 por cento ) e LVH em 84 (13 por cento ). A expansão dos três fenômenos ocorreu no sentido noroeste para sudeste e se deram a velocidades constantes. Na região de São José do Rio Preto, a dispersão do vetor deu-se por vizinhança com municípios anteriormente infestados, a expansão da LV relacionou-se com os municípios sede das microrregiões e a doença ocorreu com maior intensidade nas áreas periféricas dos municípios. A presença da Rodovia Marechal Rondon e a divisa com o Mato Grosso do Sul foram fatores associados à ocorrência dos três eventos, assim como a presença da Rodovia Euclides da Cunha para presença do vetor e casos caninos, e, presença de presídios para casos humanos. CONCLUSÕES: A dispersão do vetor e da LV em SP iniciou-se, a partir de 1997, próximo à divisa com o estado do Mato Grosso do Sul, avançou no sentido noroeste para sudeste, na trajetória da rodovia Marechal Rondon, e ocorreu em progressão aritmética, com as sedes das microrregiões de SP tendo papel preponderante neste processo. A ocorrência autóctone de LVC e LVH iniciou-se na sequência da detecção de Lu. longipalpis em Araçatuba e de seu espalhamento por SP e não a partir dos locais onde anteriormente ele já estava presente. O uso da análise de sobrevida permitiu identificar fatores associados à dispersão do vetor e a expansão da LV. Os resultados deste estudo podem ser úteis para aprimorar as atividades de vigilância e controle da LV, no sentido de retardar sua expansão e/ou de mitigar seus efeitos, quando de sua ocorrência.

Análise espacial da leishmaniose visceral canina no município de Panorama, São Paulo, Brasil

A leishmaniose visceral é uma zoonose de grande importância para a saúde pública, com ampla distribuição geográfica e epidemiologia complexa. Apesar de diversas estratégias de controle, a doença continua se expandindo, tendo o cão como principal reservatório. Levando em consideração que análises espaciais são úteis para compreender melhor a dinâmica da doença, avaliar fatores de risco e complementar os programas de prevenção e controle, o presente estudo teve como objetivo caracterizar a distribuição da leishmaniose visceral canina e relacionar sua dinâmica com características ou feições espaciais no município de Panorama (SP). A partir de dados secundários coletados em um inquérito sorológico entre agosto de 2012 e janeiro de 2013, 986 cães foram classificados como positivos e negativos de acordo com o protocolo oficial do Ministério da Saúde. Posteriormente uma análise espacial foi conduzida, compreendendo desde a visualização dos dados até a elaboração de um mapa de risco relativo, passando por análises de cluster global (função K) e local (varredura espacial). Para avaliar uma possível relação entre o cluster detectado com a vegetação na área de estudo, calculou-se o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). A prevalência da doença encontrada na população de cães estudada foi de 20,3% (200/986). A visualização espacial demonstrou que tanto animais positivos quanto negativos estavam distribuídos por toda a área de estudo. O mapa de intensidade dos animais positivos apontou duas localidades de possíveis clusters, quando comparado ao mapa de intensidade dos animais negativos. As análises de cluster confirmaram a presença de um aglomerado e um cluster foi detectado na região central do município, com um risco relativo de 2,63 (p=0,01). A variação espacial do risco relativo na área de estudo foi mapeada e também identificou a mesma região como área significativa de alto risco (p<0,05). Não foram observadas diferenças no padrão de vegetação comparando as áreas interna e externa ao cluster. Sendo assim, novos estudos devem ser realizados com o intuito de compreender outros fatores de risco que possam ter levado à ocorrência do cluster descrito. A prevalência, a localização do cluster espacial e o mapa de risco relativo fornecem subsídios para direcionamento de esforços do Setor de Vigilância Epidemiológica de Panorama para áreas de alto risco, o que pode poupar recursos e aperfeiçoar o controle da leishmaniose visceral no município.

Caracterização morfológica e imunofenotípica dos linfomas caninos através de citologia de meio líquido e imunocitoquímica em emblocado celular

O linfoma canino é uma das neoplasias mais prevalentes em cães, diagnosticado frequentemente através de exame citológico de aspirados. A imunofenotipagem para diferenciação entre linfomas de células B e T é importante para definição prognóstica e tratamento, entretanto, dificilmente é realizada em materiais provenientes de aspirados citológicos. A citologia em meio líquido (CML) é uma metodologia automatizada de produção de esfregaços citológicos, que permite a conservação de todo o material da aspiração, e utilização do material residual para, por exemplo, produção de emblocado celular (EC) e imunocitoquímica. Este trabalho teve como objetivo aplicar a CML e EC com imunocitoquímica em amostras de linfonodos caninos suspeitos para linfoma. Além disso, pretendeu caracterizar morfologicamente as células linfoides neste tipo de preparado, comparando ao esfregaço convencional. Para isto, foram selecionados 54 cães com linfadenomegalia, 10 deles sorologicamente positivos para leishmaniose canina. Comparou-se a CML com a citologia convencional, quanto às características técnicas e testou-se dois métodos diferentes de EC: Bouin e agarose com formalina. Aplicou-se painel imunocitoquímico de anticorpos anti-CD3, anti-CD79a, anti-Pax-5 e anti-Ki67, para imunofenotipagem e determinação da proliferação celular. Adicionalmente, realizaram-se análises estatísticas para avaliação do desempenho e concordância interobservador comparada entre citologia convencional, CML e o uso conjunto de CML e imunocitoquímica do emblocado celular. Como resultado, as células linfoides apresentaram-se preservadas, com melhor definição de cromatina e nucléolos, porém com tamanho reduzido e pior definição citoplasmática, na CML. O EC de Bouin revelou grupos densos e bem definidos, que permitiram a aplicação da imunocitoquímica. Por outro lado, os emblocados de agarose, apresentaram-se frouxos, com células marcadamente dispersas, revelando-se inadequados para preparados de células linfoides. O anticorpo anti-Pax-5 mostrou-se mais adequado do que o anti-CD79a para marcação de células B em emblocados, por produzir menos fundo e pela marcação nuclear ser mais distinguível do que a citoplasmática. A concordância interobservadores da CML foi moderada (k= 0,434), enquanto a da citologia convencional foi boa (k=0,762). Ambas as técnicas exibiram a mesma acurácia e, com aplicação da CML, houve redução do percentual de amostras insatisfatórias. A CML em conjunto com EC e imunocitoquímica apresentou maior sensibilidade (75%), especificidade (99%) e acurácia (89,47%). Como conclusão, a CML em conjunto com EC e imunocitoquímica pode ser aplicada para diagnóstico de linfoma canino, com maior sensibilidade, especificidade e acurácia

Desenvolvimento de uma plataforma modelo para a busca de ligantes com potencial leishmanicida baseado na inibição seletiva da enzima diidroorotato desidrogenase

As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) causam um imenso sofrimento para a pessoa acometida e em muitos casos podem levar o indivíduo a morte. Elas representam um obstáculo devastador para a saúde e continuam a ser um sério impedimento para a redução da pobreza e desenvolvimento socioeconômico. Das 17 doenças desse grupo, a leishmaniose, incluindo a leishmaniose cutânea, tem grande destaque devido sua alta incidência, os gastos para o tratamento e as complicações geradas em processos de coinfecção. Ainda mais agravante, os investimentos direcionados ao controle, combate e principalmente a inovação em novos produtos é ainda muito limitado. Atualmente, a academia tem um importante papel na luta contra essas doenças através da busca de novos alvos terapêuticos e também de novas moléculas com potencial terapêutico. É nesse contexto que esse projeto teve como meta a implantação de uma plataforma para a identificação de moléculas com atividade leishmanicida. Como alvo terapêutico, optamos pela utilização da enzima diidroorotato desidrogenase de Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH), enzima de extrema importância na síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, cuja principal função é converter o diidroorotato em orotato. Esta enzima foi clonada, expressa e purificada com sucesso em nosso laboratório. Os estudos permitiram que a enzima fosse caracterizada cineticamente e estruturalmente via cristalografia de raios- X. Os primeiros ensaios inibitórios foram realizados com o orotato, produto da catálise e inibidor natural da enzima. O potencial inibitório do orotato foi mensurado através da estimativa do IC50 e a interação proteína-ligante foi caracterizada através de estudos cristalográficos. Estratégias in silico e in vitro foram utilizadas na busca de ligantes, através das quais foram identificados inibidores para a enzima LbDHODH. Ensaios de validação cruzada, utilizando a enzima homóloga humana, permitiram identificar os ligantes com maior índice de seletividade que tiveram seu potencial leishmanicida avaliado in vitro contra as formas promastigota e amastigota de Leishmania braziliensis. A realização do presente projeto permitiu a identificação de uma classe de ligantes que apresentam atividade seletiva contra LbDHODH e que será utilizada no planejamento de futuras gerações de moléculas com atividade terapêutica para o tratamento da leishmaniose. Além disso, a plataforma de ensaios otimizada permitirá a avaliação de novos grupos de moléculas como uma importante estratégia na busca por novos tratamentos contra a leishmaniose

Padronização e validação de marcadores moleculares para o diagnóstico da Leishmaniose Tegumentar

O diagnóstico da leishmaniose tegumentar (LT) baseia-se em critérios clínicos e epidemiológicos podendo ser confirmado por exames laboratoriais de rotina como a pesquisa direta do parasito por microscopia e a intradermorreação de Montenegro. Atualmente, os métodos moleculares, principalmente a reação da cadeia da polimerase (PCR), têm sido considerados para aplicação em amostras clínicas, devido a sua alta sensibilidade e especificidade. Este trabalho teve como objetivo a padronização e validação das técnicas de PCR-RFLP com diferentes iniciadores (kDNA, its1, hsp70 e prp1), visando o diagnóstico e a identificação das espécies de Leishmania presentes em amostras de DNA provenientes de lesões de pele ou mucosa de 140 pacientes com suspeita de leishmaniose tegumentar. Para tal, realizamos ensaios de: 1) sensibilidade das PCRs com os diferentes iniciadores, 2) especificidade dos ensaios utilizando DNAs de diferentes espécies de referência de Leishmania, de tripanossomatídeos inferiores e de fungos, 3) validação das técnicas de PCR-RFLP com os iniciadores estudados em amostras de DNA de lesões de pele ou mucosas de pacientes com LT. Os resultados dos ensaios de limiar de detecção das PCR (sensibilidade) mostraram que os quatro iniciadores do estudo foram capazes de detectar o DNA do parasito, porém em quantidades distintas: até 500 fg com os iniciadores para kDNA e its1, até 400 fg com hsp70 e até 5 ng com prp1. Quanto à especificidade dos iniciadores, não houve amplificação dos DNAs fúngicos. Por outro lado, nos ensaios com os iniciadores para kDNA e hsp70, verificamos amplificação do fragmento esperado em amostras de DNA de tripanossomatídeos. Nos ensaios com its1 e prp1, o padrão de amplificação com os DNAs de tripanossomatídeos foi diferente do apresentado pelas espécies de Leishmania. Verificou-se nos ensaios de validação que o PCR-kDNA detectou o parasito em todas as 140 amostras de DNA de pacientes e, assim, foi utilizado como critério de inclusão das amostras. A PCR-its1 apresentou menor sensibilidade, mesmo após a reamplificação com o mesmo iniciador (85,7% ou 120/140 amostras). Para os ensaios da PCR-hsp70, as amostras de DNA foram amplificadas com Repli G, para obter uma sensibilidade de 68,4% (89/140 amostras). A PCR-prp1 não detectou o parasito em amostras de DNA dos pacientes. Quanto aos ensaios para a identificação da espécie presente na lesão, a PCR-kDNA-RFLP-HaeIII e a PCR-its1- RFLP-HaeIII permitem a distinção de L. (L.) amazonensis das outras espécies pertencentes ao subgênero Viannia. A PCR-hsp70-RFLP-HaeIII-BstUI, apesar de potencialmente ser capaz de identificar as seis espécies de Leishmania analisadas, quando utilizada na avaliação das amostras humanas permitiu apenas a identificação de L. (V.) braziliensis. No entanto, é uma técnica com várias etapas e de difícil execução, o que pode inviabilizar o seu uso rotineiro em centros de referência em diagnósticos. Assim, recomendamos o uso dessa metodologia apenas em locais onde várias espécies de Leishmania sejam endêmicas. Finalmente, os resultados indicam que o kDNA-PCR devido à alta sensibilidade apresentada e facilidade de execução pode ser empregada como exame de rotina nos centros de referência, permitindo a confirmação ou exclusão da LT.

Leishmaniose em Lobo Ibérico

Quando falamos de vida selvagem em Portugal, pensamos logo no Lobo Ibérico (Canis lupus signatus), que ao longo das últimas décadas tem vindo a sofrer um notório declínio populacional, apenas contrariado pelas medidas protecionistas entretanto implementadas. A diminuição do número de lobos em Portugal resulta principalmente da perseguição direta a que foram sujeitos e da destruição do seu habitat natural. Outra causa de redução/extinção de pequenas populações locais e fragmentadas de grandes carnívoros em outras partes no mundo tem sido as doenças infeciosas. Sendo monitorização da presença de patologias em animais silvestres fundamental no controle das zoonoses emergentes e na conservação das espécies. Neste contexto pretendeu-se elaborar um estudo de determinação da ocorrência de Leishmaniose, no Lobo Ibérico. Assim, recolheram-se aleatoriamente 42 amostras de sangue a lobos residentes no Parque Nacional Peneda-Gerês que, posteriormente foram testadas recorrendo-se ao método de ELISA. Através desta técnica, detetou-se que das 42 amostras testadas apenas uma amostra (2,4%) possuía anticorpos anti-leishmania. Um dos motivos para a obtenção de resultados pouco significativos poderá dever-se ao reduzido leque amostral. Concluímos, então, que são necessários estudos adicionais para avaliar a importância do Lobo Ibérico na transmissão e propagação da Leishmaniose.

The in vivo susceptibility of Leishmania donovani to sodium stibogluconate is drug specific and can be reversed by inhibiting glutathione biosynthesis

Resistance to pentavallent antimonial (Sb-v) agents such as sodium stibogluconate (SSG) is creating a major problem in the treatment of visceral leishmaniasis. In the present study the in vivo susceptibilities of Leishmania donovani strains, typed as SSG resistant (strain 200011) or SSG sensitive (strain 200016) on the basis of their responses to a single SSG dose of 300 mg of Sb-v/kg of body weight, to other antileishmanial drugs were determined. In addition, the role of glutathione in SSG resistance was investigated by determining the influence on SSG treatment of concomitant treatment with a nonionic surfactant vesicle formulation of buthionine sulfoximine (BSO), a specific inhibitor of the enzyme gamma-glutamylcysteine synthetase which is involved in glutathione biosynthesis, and SSG, on the efficacy of SSG treatment. L. donovani strains that were SSG resistant (strain 200011) and SSG sensitive (strain 200016) were equally susceptible to in vivo treatment with miltefosine, paromomycin and amphotericin B (Fungizone and AmBisome) formulations. Combined treatment with SSG and vesicular BSO significantly increased the in vivo efficacy of SSG against both the 200011 and the 200016 L. donovani strains. However, joint treatment that included high SSG doses was unexpectedly associated with toxicity. Measurement of glutathione levels in the spleens and livers of treated mice showed that the ability of the combined therapy to inhibit glutathione levels was also dependent on the SSG dose used and that the combined treatment exhibited organ-dependent effects. The SSG resistance exhibited by the L. donovani strains was not associated with cross-resistance to other classes of compounds and could be reversed by treatment with an inhibitor of glutathione biosynthesis, indicating that clinical resistance to antimonial drugs should not affect the antileishmanial efficacies of alternative drugs. In addition, it should be possible to identify a treatment regimen that could reverse antimony resistance.

Új vektoriális betegségek megjelenésének lehetősége, és a már őshonos betegségek jelentőségének növekedése a klímaváltozás következtében. A XXI. század egészségügyi és hadászati biztonságát fenyegető hazardok

Az ízeltlábúak által terjesztett fertőző betegségek egyre emelkedő mértékben jelentenek majd veszélyt Európa mérsékelt övi lakosságának egészségi állapotára nézve. A klímaváltozás következtében meghosszabbodó vegetációs időszak, és az emelkedő átlaghőmérséklet a már jelen lévő betegség (Pl. Lyme), és számos, a lakosság számára új, meleg égövi betegség megtelepedését, vagy újra megjelenését okozhatja, mint amilyen például a leishmaniasis vagy a malária. A jövőben nem csak a civil lakosság egészségi állapotát, de a hadsereg személyi állományának egészségét és a hadműveletek biztonságát is veszélyeztethetik a vektoriális megbetegedések. _____ Emerging vectorial diseases threaten the population of the temperate areas of Europe. Due to climate change the increasing seasonal mean temperatures and the prolongation of the potential activity period of arthropod vectorial organisms will enhance the importance of the tick-borne diseases (eg. Lyme disease) and will facilitate the expansion of new or re-emerging vectorial diseases, such as leishmaniasis or malaria. These serious vectorial diseases can cause notable hazard not only for citizens but for the personnels and may endanger the safety of the operations, too.

Ornamental plants as climatic indicators of arthropod vectors

The importance and risk of vector-borne diseases (eg. leishmaniasis, West Nile Virus, Lyme borreliosis) is going to increase in the European temperate areas due to climate change. Our previous studies have shown that the potential distribution of Leishmania infantum and some Phlebotomus (sand fly) species – a parasite of leishmaniasis, and its vectors – may be expanded even to the southern coastline of the Baltic Sea by the end of the 21st century. The lowland areas of the Carpathian Basin and the main part of Hungary are projected to be suitable for the studied sand fly vectors in the near future. It is important to find some indicator plants to examine whether the sand flies are able to live in a certain climate at a certain time. We studied several Mediterranean and Sub-Mediterranean plant species, and we found that the aggregated distribution of three ligneous species (Juniperus oxycedrus L., Quercus ilex L. and Pinus brutia Ten.) shows high correlation with the union distribution of five sand flies (Phlebotomus ariasi Tonn., Ph. neglectus Tonn., Ph. perfiliewi Parrot, Ph. perniciosus Newst. and Ph. tobbi Adler, Theodor et Lourie). Since these Mediterranean species are highly tolerant of the edaphic characteristics of the planting site, they may prove to be good indicators. The present and upcoming climate of Hungary is seen to be suitable for the selected indicator plant species, and it draws attention to and verifies the potential of the expansion of sand flies, which has been proved by some recent observations of the vectors in Southern Hungary.

The combined impact of urban heat island, thermal bridge effect of buildings and future climate change on the potential overwintering of Phlebotomus species in a Central European metropolis

Leishmaniasis is one of the most important emerging vector-borne diseases in Western Eurasia. Although winter minimum temperatures limit the present geographical distribution of the vector Phlebotomus species, the heat island effect of the cities and the anthropogenic heat emission together may provide the appropriate environment for the overwintering of sand flies. We studied the climate tempering effect of thermal bridges and the heat island effect in Budapest, Hungary. Thermal imaging was used to measure the heat surplus of heat bridges. The winter heat island effect of the city was evaluated by numerical analysis of the measurements of the Aqua sensor of satellite Terra. We found that the surface temperature of thermal bridges can be at least 3-7 °C higher than the surrounding environment. The heat emission of thermal bridges and the urban heat island effect together can cause at least 10 °C higher minimum ambient temperature in winter nights than the minimum temperature of the peri-urban areas. This milder micro-climate of the built environment can enable the potential overwintering of some important European Phlebotomus species. The anthropogenic heat emission of big cities may explain the observed isolated northward populations of Phlebotomus ariasi in Paris and Phlebotomus neglectus in the agglomeration of Budapest.

Európai lepkeszúnyog fajok potenciális elterjedése a 21. században

Leishmaniasis is a typical vectorial disease transmitted by Psycodidae vectors (Lutzomyans, Phlebotomus species). The worldwide observed 1,5-2 million new cases and 60,000 death caused by Leishmania parasites per year make leishmaniasis is one of the most important vectorial disease in the tropicals and warm temperate areas of the World. In the human environment dogs and cats are the most important hosts of the different leishmania agents. The different leishmania species cause symptomatically cutan or visceral disease forms, but many other type of the disease has recognised. Phlebotomus species are sensitive to climatic patterns, they require hight relative air humidity, mild winters and long and warm vegetation period, but the environmental requirements of the species naturally is not the same. Due to climate change in the near future the climate of Western and Central Europe could allow the colonisation of these highly populated areas with also the vectors and the parasites. Our aim was to analyse the environmental patterns of the current distribution area of 8 important sand flies (P. ariasi, P. perniciosus, P. perfiliewi, P. papatasi, P. tobbi, P. neglectus, P. similis and P. sergenti) using the 1960-1990 period’s climate as reference. Using climate envelope modeling we determined these climatic characters and using the REMO climate projection we created the recent and the near-future (2011-2040 and 2041-2070) potential distribution area of the sand flies. The current known area of many Phlebotomus species restricted either to the western or to the eastern Mediterranean Basin. We found that their climatic requirements are could not explain their segregation, it is maybe the consequence of their evolutionary history (geographical barriers and paleoclimatic history). By the end of the 2060’s most parts of Western Europe can be colonized by sand flies, mostly by P. ariasi and P. pernicosus. P. ariasi showed the greatest potential northward expansion. Our model resulted 1 to 2 months prolongation of the potentially active period of P. neglectus P. papatasi and P. perniciosus for the 2070’s in Southern Hungary. As the climate becomes drier and warmer, sand flies will occupy more and more parts of Hungary. Our findings confirm the concerns that leishmanisais can become a real hazard for the major part of the European population to the end of the 21th century and the Carpathian Basin is a particularly vulnerable area.

Klímaváltozás és az európai lepkeszúnyogok. Az areamodellezés módszertani kérdései

The future northward expansion of the arthropod vectors of leishmaniasis caused by climate change seems to be essential veterinary and medical problem. Our aim was to build and evaluate a Climate Envelope Model (CEM) to assess the potential effects of climate change on five European sandfly species. The studied species – Phlebotomus ariasi Tonn., P. neglectus Tonn., P. papatasi Scop., P. perfiliewi Parrot, P. perniciosus Newst., P. sergenti Parrot, P. similis Perfiliev, P. tobbi Adler, Theodor et Lourie – are important vectors of the parasite Leishmania infantum or other Leishmania species. The projections were based on REMO regional climate model with European domain. The climate data were available in a 25 km resolution grid for the reference period (1961-90) and two future periods (2011-40, 2041-70). The regional climate model was based on the IPCC SRES A1B scenario. Three types of climatic parameters were used for every month (averaged in the 30-years periods). The model was supported by VBORNET digital area database (distribution maps), ESRI ArcGIS 10 software’s Spatial Analyst module (modeling environment), PAST (calibration of the model with statistical method). Iterative model evaluation was done by summarizing two types of model errors based on an aggregated distribution. The results show that the best model results can be achieved by leaving 5-5 percentiles from the two extrema of the mean temperature, 2-2 percentiles from the two extrema of the minimum temperature, 0 percentile from the minimum of and 8 percentiles from the maximum of the precipitation.