African Trypanosomiasis: Practice Essentials, Background, Pathophysiology and Etiology

21/4/2016African Trypanosomiasis: Practice Essentials, Background, Pathophysiology and Etiology African Trypanosomiasis Author: Randy O Odero, MB, ChB; Chief Editor: Pranatharthi Haran Chandrasekar, MBBS, MD  more... Updated: Apr 11, 2016 Practice Essentials African trypanosomiasis (sleeping sickness) (see the image below) is an illness endemic to sub­Saharan Africa. It is caused by 2 subspecies of the flagellate protozoan Trypanosoma brucei, which are transmitted to human hosts by bites of infected tsetse flies. African trypanosomiasis (sleeping sickness). Human trypanosomes blood smear. Signs and symptoms Symptoms of stage 1 (early or hemolymphatic stage) disease may include the following: Painless skin chancre Intermittent fever (refractory to antimalarials), general malaise, myalgia, arthralgias, and headache Generalized or regional lymphadenopathy Facial edema Transient urticarial, erythematous, or macular rashes 6­8 weeks after onset Skin lesions (trypanids) Symptoms of stage 2 (late or neurologic stage) disease may include the following: Persistent headaches (refractory to analgesics) Daytime somnolence followed by nighttime insomnia Behavioral changes, mood swings, or depression Loss of appetite, wasting syndrome, and weight loss Seizures (more common in children) Physical findings in stage 1 (early or hemolymphatic stage) disease may include the following: Indurated chancre at bite site Trypanids in light­skinned patients Lymphadenopathy Fevers, tachycardia, irregular rash, edema, and weight loss Organomegaly, particularly splenomegaly Physical findings in stage 2 (late or neurologic stage) disease may include the following: CNS manifestations (irritability, tremors, increased muscle rigidity and tonicity, ataxia, hemiparesis) Kerandel sign Behavioral changes consistent with mania or psychosis, speech disorders, and seizures Stupor and coma Psychosis Sensory disorders See Presentation for more detail. Diagnosis Although general laboratory studies may be helpful, a definitive diagnosis of African trypanosomiasis requires actual detection of trypanosomes. http://emedicine.medscape.com/article/228613­overview#showall 1/5  However. stage 2 ­ Melarsoprol West African trypanosomiasis. which are found only in Africa. and the parasitemia clears on repeat blood smears. Background. Patients who have recovered from late­stage East African trypanosomiasis should undergo lumbar punctures every 3 months for the first year. African trypanosomiasis must be distinguished from American trypanosomiasis. and therapies. The major epidemiologic factor in African trypanosomiasis is contact between humans and tsetse flies. protein. stage 1 ­ Suramin East African trypanosomiasis. which is caused by Trypanosoma cruzi and has different vectors. changing feeding habits. the reservoirs of infection for these vectors are exclusively human. as follows: East African trypanosomiasis. however. Major outbreaks from 1920 to 1950 led to extensive treatment and. The following studies may also be considered: Computed tomography (CT) of the head Magnetic resonance imaging (MRI) of the head Electroencephalography (EEG) See Workup for more detail. Patients who have recovered from West African trypanosomiasis should undergo lumbar punctures every 6 months for 2 years. also referred to as sleeping sickness. See Treatment and Medication for more detail.21/4/2016 African Trypanosomiasis: Practice Essentials. Background African trypanosomiasis. In both early­ and late­stage trypanosomiasis. In West African trypanosomiasis. It is caused by the flagellate protozoan Trypanosoma brucei. symptoms usually resolve after treatment. No vaccine is available for African trypanosomiasis. The trypanosomes multiply over a period http://emedicine. This interaction is influenced by an increasing tsetse fly density. infection is now recurring as the same populations lose their immunity. Chemoprophylaxis is unavailable. is an illness endemic to sub­Saharan Africa. combination therapy (eg. Management The type of drug treatment used depends on the type and stage of disease. stage 2 ­ Melarsoprol or eflornithine For the treatment of late­stage West African trypanosomiasis. and IgM in patients with parasitemia or positive serologies or symptoms. which exists in the following 2 morphologically identical subspecies: T brucei rhodesiense (East African or Rhodesian African trypanosomiasis) T brucei gambiense (West African or Gambian African trypanosomiasis) Both of these parasites are transmitted to human hosts by bites of infected tsetse flies (Glossina palpalis for T brucei gambiense and Glossina morsitans for T brucei rhodesiense). melarsoprol­nifurtimox or nifurtimox­eflornithine) may be more effective than monotherapy. clinical manifestations. apparently. East African trypanosomiasis. Pathophysiology and Etiology Significant laboratory abnormalities include the following: Anemia Hypergammaglobulinemia Low complement levels Elevated erythrocyte sedimentation rate (ESR) Thrombocytopenia Hypoalbuminemia Studies performed to detect trypanosomes include the following: Blood smear (unstained or Giemsa­stained) Chancre aspiration Lymph node aspiration Bone marrow aspiration Lumbar puncture and CSF assay CSF assay is also done to measure white blood cell (WBC) counts. stage 1 ­ Pentamidine isethionate or suramin West African trypanosomiasis.com/article/228613­overview#showall 2/5 . The life cycle starts when the trypanosomes are ingested during a blood meal by the tsetse fly from either a human reservoir (West African trypanosomiasis) or an animal reservoir (East African trypanosomiasis). expanding human development into tsetse fly– infested areas. Pathophysiology and Etiology Trypanosomes are parasites with a 2­host life cycle: mammalian and arthropod.medscape. immunity for 50 years. is a zoonotic infection with animal vectors. and an increasing number of immunologically naïve persons in previously endemic areas. 000 cases of the disease were reported. Hepatomegaly is rare. major outbreaks occurred in Angola. Background.991 to 17. where they develop into epimastigotes. Libya. Cameroon. Infections among travelers are rare (< 1 case/year among US travelers). and central nervous systems. Equatorial Guinea. Malawi. Niger. International statistics African trypanosomiasis is confined to tropical Africa between latitudes 15°N and 20°S. The gastrointestinal (GI) system is also affected. and plasma cells infiltrate blood vessels. Chad. causing behavioral and neurologic changes (eg. the Democratic Republic of Congo. Kenya. which occasionally causes a skin chancre at the site. Guinea. anemia. Botswana. lymphatic. http://emedicine. Increased lymphocyte levels in the spleen and lymph nodes infested with the parasite lead to fibrosis but rarely to splenomegaly. Pathophysiology and Etiology of 2­3 weeks in the fly midgut; then. Ghana. there are an estimated 50. The current epidemic. Rwanda. Kupffer cell hyperplasia occurs in the liver. cardiac tissue. and the number of new cases reported throughout the continent had been substantially reduced; between 1998 and 2004. resulting in hemolysis. Humans are infected with T brucei after a fly bite.616. Guinea Bissau. macrophages.000­70. encephalitis and coma). [1] The prevalence of African trypanosomiasis outside this area varies by country and region. parasitic transmission can result from blood transfusions. A hypersensitivity reaction causes skin problems. surveillance had been reinforced. rash. and facial edema. population migration. Monocytes. which began in 1970. Côte d’Ivoire. Arrhythmia or cardiac failure can cause death before the development of CNS manifestations (including perivascular infiltration into the interstitium in the brain and spinal cord. pruritus. The current situation is difficult to assess in numerous endemic countries. This evasion of humoral immune responses contributes to virulence. along with portal infiltration and fatty degeneration. because of a lack of surveillance and diagnostic expertise. but in view of the remoteness of the affected regions and the focal nature of the disease. Ethiopia. Mozambique. Swaziland. it was clear that this number did not reflect the true situation. In 1986. causing malaise. This may be the result of immune­mediated reactions against antigens on red blood cells. and brain tissue. pancarditis. Burundi. Sierra Leone. Senegal.000 cases of African trypanosomiasis. or from north of South Africa to south of Algeria. Eventually. and Zimbabwe. 5] Fewer than 50 new cases per year are reported in Burkina Faso.com/article/228613­overview#showall 3/5 . most pathologic changes occur in the hematologic. A pancarditis may develop secondary to extensive cellular infiltration and fibrosis (particularly in the East African form).medscape. The injected parasites further mature and divide in the blood and lymphatic system. [2] In the Central African Republic. During some epidemic periods.000­500. and Tanzania. Most of these infections are caused by T brucei rhodesiense and are acquired in East African game parks. Gambia. African trypanosomiasis remains a major public health problem. and wasting. Gabon. [3. Zambia. and meningoencephalitis. including persistent urticaria.000 more cases were undiagnosed and thus went untreated. Mali. In 1998. At present. and no new cases of African trypanosomiasis have been reported for several decades. African trypanosomiasis was considered the first or second greatest cause of mortality in those communities. Congo. T brucei transmission seems to have stopped.21/4/2016 African Trypanosomiasis: Practice Essentials. In rare instances. the parasitic invasion reaches the central nervous system (CNS). the figures for both forms of African trypanosomiasis together fell from 37. [6] In Benin. is thought to have been facilitated by factors such as the halting of screening programs. In 2005. and Togo. the trypanosomes migrate to the salivary gland. and granulomatous lesions. a panel of experts convened by the World Health Organization (WHO) estimated that 70 million people lived in areas where transmission of African trypanosomiasis is possible. During the parasitemia. Angola. and Egypt. The parasites escape the initial host defense mechanisms through extensive antigenic variation of parasite surface glycoproteins (major variant surface glycoprotein [VSG]). causing endarteritis and increased vascular permeability. leading to meningoencephalitis with edema. It was estimated that 300. bleeding. Accidental transmission in the laboratory has also been implicated in a small number of cases. civil war. intermittent fever. By 2005. cardiac. Epidemiology United States statistics All cases of African trypanosomiasis in the United States are imported from Africa by travelers to endemic areas. and Southern Sudan. Namibia. Nigeria. and reduced healthcare financing. Liberia. almost 40. even ahead of HIV infection and AIDS. and Sudan. African trypanosomiasis threatens millions of people in 36 countries of sub­Saharan Africa. economic decline. 4. Uganda. Death may occur. prevalence reached 50% in several villages in the Democratic Republic of Congo.  Program Director of Infectious Disease Fellowship. ChB is a member of the following medical societies: American College of Physicians. Death at this point is usually due to aspiration or seizures caused by CNS damage. International Immunocompromised Host Society. PharmD. MD. Infectious Diseases Society of America Disclosure: Nothing to disclose.medscape. including intermittent fevers. American Society for Microbiology. American Medical Association. MD Consulting Staff.com/article/228613­overview#showall 4/5 . Division of Infectious Diseases. MD Professor. and cervical lymphadenopathy. Omaha Veterans Affairs Medical Center Gary L Gorby. Both types of African trypanosomiasis cause the same generalized symptoms. MBBS. asthenia. Congenital African trypanosomiasis occurs in children. ChB Infectious Disease Specialist Randy O Odero. MD is a member of the following medical societies: Alpha Omega Alpha. Clinical Presentation Contributor Information and Disclosures Author Randy O Odero. University of Tennessee College of Medicine; Consulting Staff. Wayne State University School of Medicine Pranatharthi Haran Chandrasekar. Prognosis In early (stage 1) trypanosomiasis. MPH  Daniel R Lucey. The symptoms of East African trypanosomiasis develop more quickly (starting 1 month after a bite) than the symptoms of West African trypanosomiasis. Infectious Diseases Society of America. the symptoms then progress to weight loss. MB. Pathophysiology and Etiology Age­. University of Nebraska Medical Center College of Pharmacy; Editor­in­Chief. and New York Academy http://emedicine. and coma result in death if untreated. MPH is a member of the following medical societies: Alpha Omega Alpha. Inc Kitonga P Kiminyo. Infectious Diseases Society of America Disclosure: Nothing to disclose. rash. Meningismus is rare. Notably. MD is a member of the following medical societies: American College of Physicians. causing psychomotor retardation and seizure disorders. and race­related demographics Exposure can occur at any age. and CNS disease with a more insidious onset. individuals with the East African form are more likely to experience cardiac complications and develop CNS disease more quickly. The CNS manifestations of behavioral changes. Society for Healthcare Epidemiology of America Disclosure: Nothing to disclose. daytime somnolence. Division of Infectious Diseases. which can begin months to a year after the first bite. MD. Society for Healthcare Epidemiology of America. Acknowledgements Gary L Gorby. within weeks to a month. Infectious Diseases Society of America. American College of Physicians Disclosure: Nothing to disclose. stupor. Creighton University School of Medicine; Associate Professor of Medicine. and lymphadenopathy. MPH. African trypanosomiasis has no sexual or racial predilection. MD Associate Professor. Background. Chief of Infectious Disease. In late (stage 2) trypanosomiasis. MPH. MD. Medscape Drug Reference Disclosure: Received salary from Medscape for employment. ID Consultants. Methodist Healthcare of Memphis Kerry O Cleveland. the asymptomatic phase may precede onset of fevers. the CNS manifestations are ultimately fatal if untreated. MB. for: Medscape. American Society for Microbiology. If unrecognized. In West African trypanosomiasis. MD is a member of the following medical societies: American College of Physicians. MD.21/4/2016 African Trypanosomiasis: Practice Essentials. Chief Editor Pranatharthi Haran Chandrasekar. Department of Internal Medicine. sex­. The cure rate approaches 95% with drugs that work inside the CNS (eg. Department of Internal Medicine. PhD Adjunct Assistant Professor. University of Nebraska Medical Center; Associate Chair. MD is a member of the following medical societies: Infectious Diseases Society of America Disclosure: Nothing to disclose. pruritus. most patients recover fully after treatment. Kitonga P Kiminyo. Coauthor(s) Kerry O Cleveland. Specialty Editor Board Francisco Talavera. Additional Contributors Daniel R Lucey. melarsoprol). nighttime insomnia. MBBS. rash. MD Professor of Medicine. Departments of Internal Medicine and Medical Microbiology and Immunology.  Franco JR. Miaka Mia Bilenge C. N'Siesi FX. [Full Text]. FACP. central Africa. 2000­2009. [Medline]. [Medline]. Franco JR. Preux PM. Inc; 2000. 8. Schmid C. Res Rep Trop Med. Molecular Genetics and Microbiology. Medical University of South Carolina College of Medicine; Associate Chief of Staff for Education. Ghabri S. Lando A. Charles Mowbray. University of Nebraska Medical Center College of Pharmacy; Editor­in­Chief. Joseph F John Jr. Department of Internal Medicine. 1­12. LLC http://emedicine. 2013. 2012. treatment. Expert Rev Anti Infect Ther. Kaba D. Mertens P. 14. 8 (1):532. In­hospital safety in field conditions of nifurtimox eflornithine combination therapy (NECT) for T. FIDSA. J Infect Dis. 11. [Medline]. ed. Parasit Vectors. 2007 Feb 1. Manica Balasegaram. Gabon. Trans R Soc Trop Med Hyg. PLoS Negl Trop Dis. Clin Epidemiol. 3. 15. Francisco Talavera. Overview of the Diagnostic Methods Used in the Field for Human African Trypanosomiasis: What Could Change in the Next Years?. Treatment options for second­stage gambiense human African trypanosomiasis. Medscape Drug Reference Disclosure: Medscape Salary Employment References 1. Nifurtimox­eflornithine combination therapy for second­stage gambiense human African trypanosomiasis: medecins Sans Frontieres experience in the Democratic Republic of the Congo. Abramowicz M. Aksoy S. 2012 Jan. Kuemmerle A. Torr SJ. Uniformed Services University of the Health Sciences Daniel R Lucey. 7. Risk for human african trypanosomiasis. Alirol E. 6:257­75. 12(11):1407–1417. Camara M. Clin Infect Dis. 2015 Oct 22. Kasparian S. et al. NY: The Medical Letter. Priotto G. Evaluating long­term effectiveness of sleeping sickness control measures in Guinea. a rapid diagnostic test for serodiagnosis of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei gambiense: a case­control study. Cecchi G. Pandey A. [Medline]. gambiense sleeping sickness. 17(12):2322­4. et al. Courtioux B. Jannin JG. [Medline]. Ngouama D. June 2014. et al. [Full Text]. Parasitol Int. 2007 Dec 1. Mwau M. Background. [Full Text]. New Rochelle. Amici Heradi J. Franco JR. Epidemiology of human African trypanosomiasis. 10. 5. MD. Kamkuimo RG. Equivalence trial of melarsoprol and nifurtimox monotherapy and combination therapy for the treatment of second­stage Trypanosoma brucei gambiense sleeping sickness. [Full Text]. 195(3):322­9. Josenando T. Van Nieuwenhove S. Medscape Reference © 2011 WebMD. [Medline]. Fèvre EM. 106(1):10­4. Diarra A. Paone M. Simarro P. Pan Afr Med J. Gilles Eperon. Bonnet J. Truc P. 56(2):195–203. Büscher P. 2014. MPH Chief. 12.21/4/2016 African Trypanosomiasis: Practice Essentials. Parasit Vectors. Emerg Infect Dis. Human African trypanosomiasis in Angola: clinical observations. Diarra A. PharmD. Blum J. 16. PhD Adjunct Assistant Professor. Miura M. Arnold U. 8 (1):550. 2011. Biomed Res Int. 8:36.medscape. [Full Text]. 13. The Medical Letter on Drugs and Therapeutics. Boudot C. Washington Hospital Center; Professor. M'eyi MP. 45(11):1435­42. Mimpfoundi R. Olaf Valverde and François Chappuis. Julien Potet. Drugs For Parasitic Infections. Vatunga G. 65 (2):121­127. 6(11):e1920. et al. Transmission of human African trypanosomiasis in the Komo­Mondah focus. [Medline]. 2015. 2012. Simarro PP. Lejon V. Lumbala C. Itoh M. MD. Nzou SM. [Medline]. 2014 Nov 1. [Medline]. Quantitative evaluation of the strategy to eliminate human African trypanosomiasis in the Democratic Republic of Congo. Bucheton B. and use of PCR for stage determination of early stage of the disease. et al. Penchenier L. [Medline].com/article/228613­overview#showall 5/5 . Bisser S. Ralph H Johnson Veterans Affairs Medical Center Disclosure: Nothing to disclose. Development of multiplex serological assay for the detection of human African trypanosomiasis. Clin Infect Dis. 3:1 ­ 9. 6. [Medline]. Louis JF. Diarra A. Pathophysiology and Etiology of Sciences Disclosure: Nothing to disclose. 2015 Oct 22. Daniel R Lucey. Ghorashian S. b. 2011 Dec. Abramowicz M. MPH is a member of the following medical societies: Alpha Omega Alpha and American College of Physicians Disclosure: Nothing to disclose. [Medline]. Atkins KE. MD. FSHEA Clinical Professor of Medicine. Kohagne TL. Division of Infectious Diseases. [Medline]. Monitoring the use of nifurtimox­eflornithine combination therapy (NECT) in the treatment of second stage gambiense human African trypanosomiasis. 4. Nifurtimox­eflornithine combination therapy for second­stage Trypanosoma brucei gambiense sleeping sickness: a randomized clinical trial in Congo. Sensitivity and specificity of HAT Sero­K­SeT. Fujii Y. 2. Fellowship Program Director. 2015 Nov 10. Mwangi AW. Lancet Glob Health. Rock KS. Simarro PP. 2015:583262. Department of Internal Medicine. Schrumpf D. 2 (6):e359–e363. [Medline]. 9. Galvani AP. Leclipteux T. Keeling MJ.