Vertical transmission of Babesia and Bartonella: environmental and laboratory studies

Babesia microti należy do wewnątrzkomórkowych, obligatoryjnych pasożytów krwi gryzoni. W warunkach naturalnych żywicielem ostatecznym B. microti są kleszcze z rodziny Ixodidae a żywicielem pośrednim są najczęściej gryzonie, w Polsce głównie norniki. U ludzi pasożyt ten wywołuje babeszjozę, chorobę której przebieg może być bezobjawowy, łagodny, ale także ciężki, a w skrajnych przypadkach powodować śmierć. Transmisja pionowa jest najsłabiej poznaną drogą przenoszenia się B. microti u ludzi oraz u gryzoni. W prezentowanej pracy skupiono się na udowodnieniu, że transmisja pionowa stanowi alternatywną drogę rozprzestrzeniania się B. microti w populacji norników na terenie pojezierza Mazurskiego. Zbadano skuteczność transmisji pionowej oraz jej wpływ na przeżywalność potomstwa zarażonych samic. Ponadto sprawdzono czy współzarażenie z powszechnie występującymi u gryzoni bakteriami z rodzaju Bartonella spp. wpływa na sukces transmisji oraz przeżywalność potomstwa zarażonych matek. Udowodniono występowanie transmisji pionowej B. microti i bakterii z rodzaju Bartonella oraz wykazano wysoką skuteczność tej drogi przenoszenia się u gryzoni. Jednocześnie wykazano, że współzarażenie nie wpływa negatywnie na przeżywalność potomstwa zarażonych samic ani na skuteczność transmisji żadnego z tych dwóch pasożytów. W modelu laboratoryjnym zbadano (1) zależność między fazą zarażenia B. microti a sukcesem rozrodczym myszy oraz (2) wpływ zarażenia na skuteczność rozwoju i przebieg ciąży u zarażonych samic. W tym celu zaplanowano przeprowadzenie dwóch eksperymentów. W pierwszym porównano wpływ fazy zarażenia (ostrej i przewlekłej) w momencie zapłodnienia na przebieg ciąży u zarażonych myszy. W kolejnej części zbadano wpływ inicjacji zarażenia B. microti na przebieg ciąży w zależności od fazy (wczesnej i zaawansowanej) ciąży. Wykazano, że ostra faza inwazji B. microti w momencie inseminacji uniemożliwia rozwój ciąży, podczas gdy ciąża rozwijająca się u samic w fazie przewlekłej zarażenia przebiegała w sposób prawidłowy. Sukces transmisji pionowej u potomstwa myszy w fazie przewlekłej inwazji był wysoki. Urodzone oseski nie różniły się pod względem liczebności miotu oraz kondycji od potomstwa samic w grupie kontrolnej niezarażonych myszy. W drugim eksperymencie zarażenie samic czwartego dnia po inseminacji skutkowało brakiem implantacji lub resorpcją zaimplantowanych zarodków. Natomiast w grupie samic zarażonych dwunastego dnia ciąży doszło do licznych komplikacji, w tym do resorpcji, poronień oraz śmierci okołoporodowej potomstwa. Nie stwierdzono związku między obecnością zmian histopatologicznych a zarażeniem B. microti w tkankach samic oraz ich potomstwa. Przebieg inwazji oceniony na podstawie rozmazów krwi we wszystkich grupach eksperymentalnych był typowy dla zarażenia B. microti u myszy szczepu BALB/c. Szczyt parazytemii był nieznacznie wyższy u nieciężarnych samic w porównaniu do ciężarnych. U myszy znajdujących się w fazie ostrej inwazji stwierdzono niedokrwistość, podczas gdy u samic w fazie przewlekłej inwazji parametry krwi nie różniły się od parametrów krwi samic z grupy kontrolnej. Uzyskane wyniki sugerują, że transmisja pionowa pełni istotną, dotychczas niedocenianą rolę w przenoszeni się B. microti w środowisku naturalnym a jej wpływ na przebieg ciąży oraz kondycję potomstwa wymaga dokładniejszego poznania.

Babesia microti belongs to the intracellular obligatory blood parasites of rodents. Under natural conditions, the final host of B. microti are ticks from the family Ixodidae, and the intermediate hosts are mostly rodents, which in Poland mainly comprise voles. In humans, this parasite causes babesiosis, a disease whose course can be asymptomatic or mild, but can also be severe, and in extreme cases, it can cause death. Vertical transmission is the least understood route of B. microti transmission in humans and rodents. This study demonstrates that vertical transmission is an alternative means by which B. microti is spread in the population of voles in the Masurian Lake District. The effectiveness of vertical transmission and its influence on the survival of the offspring of infected females were examined. Moreover, it was checked whether the co-infection of a host, with the common in rodents bacterias Bartonella spp., influences the success of transmission and the survival of the offspring of infected females. The vertical transmission of B. microti and Bartonella was confirmed, and the high efficiency of this transmission pathway in rodents was also demonstrated. Additionally, it was shown that co-infection did not adversely affect the survival of the offspring of infected females, nor the effectiveness of the transmission of either parasite. The laboratory model investigated: (1) the relationship between the infection phase of B. microti and the reproductive success of mice; and (2) the influence of infection on the development and the course of pregnancy in infected females. For this purpose, two experiments were undertaken. In the first experiment, the effect of the infection phase (acute and chronic) on fertilization and on the course of pregnancy in infected mice were compared. In the second, the influence of the initiation of B. microti infection on the course of pregnancy depending on the stage (early and advanced) of pregnancy was investigated. It was illustrated that the acute phase of B. microti infection at the time of insemination prevented the development of pregnancy, while in the females in the chronic phase of infection, pregnancy development was normal. The success of vertical transmission in the offspring of mice in the chronic phase of infection was high. Litter size and the condition of pups did not differ among the offspring of females in the non-infected control group. In the second experiment, infection of females on the fourth day after insemination resulted in either no implantation or resorption of the implanted embryos. In the group of females infected on the twelfth day of pregnancy, there were numerous complications, including resorption, miscarriage, and perinatal death of the offspring. No relationship was found between the presence of histopathological changes and infection with B. microti in the tissues of females and their offspring. The course of infection, assessed on the basis of blood smears in all experimental groups, was typical of B. microti infection in BALB/c mice. The peak of parasitemia was slightly higher in non-pregnant females compared to pregnant females. Acute infection mice were anaemic, while chronically infected females had blood parameters no different from those of control females. The results of this study suggest that vertical transmission plays an important and as yet underestimated role, in the transmission of B. microti in the natural environment. I Its influence on the course of pregnancy and the condition of offspring requires further investigation.