PROTOZOARIOS
Estudios recientes de filogenia
basados en la comparación de
secuencias del 18S rRNA indican que
los Protozoarios son un grupo
altamente polifilético de eucariotes.
El término “Protozoarios” no puede
usarse en esquemas taxonómicos que
busquen representar verdaderas
historias de evolución molecular, pero
puede utilizarse para denominar un
grupo polifilético no relacionado de
organismos eucariotas inferiores que
comparten algunas características
morfológicas, reproductivas,
ecológicas y bioquímicas. Son todos
unicelulares.
PROTOZOARIOS PARASITOS.
45.000 especies actuales; 10.000 de ellas son parásitos de animales y, en algunos casos, de plantas.
REINO PROTISTA: Organismos eucarióticos unicelulares.
Grupo 1: Flagelados (locomoción por flagelos).
• Trypanosoma cruzi, Trypanosoma brucei, Leishmania spp.
• Giardia lamblia.
• Trichomonas vaginalis.
Grupo 2: Amebas (locomoción por pseudópodos).
• Entamoeba histolytica.
Grupo 3: Esporozoarios (Apicomplexa) (sin medios visibles de locomoción).
• Plasmodium falciparum.
• Toxoplasma gondii.
Grupo 4: Ciliados (locomoción por cilias).
• Balantidium coli.
PARASITOS INTRACELULARES
Salvo en los casos de los bdellovibrios y los Microsporidia, que invaden
células por penetración directa, los parásitos intracelulares penetran a
través de un proceso que deja la membrana celular intacta y resulta en la
formacion de un fagosoma. El ciclo del parásito puede continuar en uno
de tres compartimentos:
1) Intrafagosomal, sin fusión lisosomal y generalmente sin acidificación:
Legionella pneumophila, Mycobacterium tuberculosis, Toxoplasma gondii.
2) Intrafagolisosomal, es decir después de la fusión con lisosomas:
Yersinia pestis, Leishmania spp.
3) Intracitosólico (rompen la vacuola y escapan al citosol): Rickettsia
spp., Listeria monocytogenes, Shigella flexneri, Babesia bovis, Theileria
parva, Trypanosoma cruzi.
TRIPANOSOMÁTIDOS
Protozoarios flagelados, pertenecientes al Orden Kinetoplastida,
caracterizado por la presencia del complejo kinetoplasto-mitocondria.
Parásito Vector Enfermedad
Trypanosoma cruzi Triatomino Enfermedad de Chagas
Trypanosoma brucei
T. b. gambiense
T. b. rhodesiense Mosca Tse-Tse Enfermedad del Sueño
T. b. brucei Mosca Tse-Tse Nagana (ganado)
Leishmania mexicana Flebótomo Leishmanisasis cutánea
Phytomonas spp. Hemípteros Enfermedades de
fitófagos Plantas.
EL TRYPANOSOMA
CRUZI Y LA
ENFERMEDAD DE
CHAGAS
Carlos
Ribeiro
Justiniano
das Chagas
(1879 – 1934).
En 2012 se contabilizaban 21 países endémicos en
América Latina. El número de personas infectadas se
estima en 6 a 8 millones, estando 65 millones en riesgo
de infección.
Se estiman 28,000 casos nuevos por año. Y alrededor
de 12,000 muertes anuales causadas por la enfermedad.
Por las migraciones, se encuentran enfermos
chagásicos en muchos países no endémicos, como
Estados Unidos (se calculan unos 300,000), España,
Suecia, Japón, y otros.
Transmisión de la Enfermedad de Chagas
1) Transmisión vectorial (vinchuca)
2) Transmisión congénita (de madre infectada a hijo, por infección
transplacentaria o connatal).
3) Transmisión oral, por alimentos o bebidas contaminados.
4) Transmisión transfusional (sangre infectada).
5) Transplante de órganos infectados.
6) Accidentes de laboratorio.
Fases de la Enfermedad de Chagas.
1) Fase aguda. 2) Fase indeterminada 3) Fase crónica (20 a 30
% de casos con sintomatología cardíaca o digestiva).
EL SIGNO DE
ROMAÑA
(SINDROME OFTALMO
GANGLIONAR)
CARDIOMEGALIA
MEGAESÓFAGO
MEGACOLON
El Programa Nacional de Chagas de Argentina comenzó en 1962.
Las estimaciones de la OPS en 2015 indican que en Argentina habría 7.300.000
personas expuestas, 1.500.000 infectadas, de las cuales 376.000 presentarían
cardiopatías de origen chagásico.
Argentina no está aún libre de transmisión de la enfermedad, pese a los
esfuerzos para controlar al vector y mejorar la vivienda. Hasta 2015 se
certificaron por la interrupción de la transmisión vectorial las provincias de
Jujuy, Rio Negro, Entre Rios, La Pampa, Neuquén, Misiones, San Luis y
Tucumán, y 9 departamentos de Santiago del Estero.
Chaco, Catamarca, Formosa, departamentos de Santiago del Estero, San Juan
y Mendoza se consideran de alto riesgo de transmisión vectorial.
Triatoma infestans está aún presente en casas pobres del area conocida como el
Gran Chaco, que ocupa regiones de Argentina (62 % del area total, con 3.8
millones de habitantes), Bolivia y Paraguay.
La resistencia ai insecticida Deltametrina ha aparecido en el Norte de
Argentina, y está presente in Bolivia.
El número de casos agudos debidos a la transmisión vectorial
es bastante bajo (7 casos informados a las autoridades de
Salud Pública en 2009), pero los expertos del Programa
estiman que el número real de casos debe ser mayor.
La transmisión accidental por transfusiones de sangre es muy
poco frecuente, dado que la sangre a transfundir es
chequeada sistemáticamente buscando anticuerpos. La
transmisión congénita, sin embargo, se está transformando en
la causa principal de infección. Las autoridades sanitarias
estiman alrededor de 1.300 casos por año; 690 recién nacidos
fueron informados como diagnosticados y tratados en 2009.
La prevalencia más alta es en las Provincias norteñas de Salta
y Formosa, vecinas de Bolivia.
PORQUE NECESITAMOS NUEVAS DROGAS CONTRA LA
ENFERMEDAD DE CHAGAS
Las drogas en uso, Benznidazol y Nifurtimox, tienen malos efectos
colaterales y no son efectivas en todos los casos.
El tratamiento de los pacientes es necesario, particularmente en los
casos agudos y congénitos, aunque actualmente los casos crónicos
están siendo tambien tratados. Tanto Médicos sin Fronteras como
la Drugs for Neglected Diseases Initiative (DNDi) opinan que todos
los pacientes chagásicos deben ser tratados.
Las nuevas drogas deberían ser mas efectivas, menos tóxicas y lo
suficientemente baratas como para poder ser adquiridas por
pacientes pobres, en países o regiones pobres.
CICLO BIOLOGICO DE T. CRUZI
TRYPANOSOMA BRUCEI Y LA ENFERMEDAD DEL SUEÑO
Ciclo biológico de
Trypanosoma brucei.
No existen formas
intracelulares, y están
siempre en el torrente
sanguíneo o en el líquido
intersticial. Se protegen
del huesped mediante la
variación antigénica
(VSGs)
La variación antigénica en Trypanosoma brucei.
T. brucei se encuentra expuesto continuamente al sistema inmune del
hospedador, pues no tiene un estadio intracelular, como T. cruzi y las
Leishmanias. Su solución al problema ha sido el desarrollo de la
variación antigénica.
Las formas del parásito expuestas al sistema inmune del hospedador
tienen su membrana plasmática recubierta por una capa formada por
una única glicoproteína de superficie, llamada VSG (variant surface
glycoprotein). Esta proteína es muy antigénica, y genera una
respuesta que destruye al parásito. Pero éste tiene alrededor de 1000
genes que codifican para diferentes variantes de la VSG, que difieren
en la parte N-terminal, expuesta al medio, y algunos parásitos
comienzan a expresar otra variante, que les permite sobrevivir y
multiplicarse hasta que se genera la respuesta inmune contra ella, y
así sucesivamente.
Variación Antigénica en los
Trypanosomas africanos
Curso de la infección por T. brucei. Se observa aumento y caída en los niveles del
patógeno en sangre relacionados con la respuesta humoral que controla y luego
pierde efectividad frente al cambio en la VSG
LEISHMANIA spp. Y LAS LEISHMANIASIS
ULTRAESTRUCTURA Y METABOLISMO.
Los distintos grupos de Protozoarios parásitos presentan diferencias metabólicas considerables
entre ellos y con sus huéspedes.
Conocer estas diferencias es importante para poder explotarlas para el diseño de agentes
quimioterápicos (= medicamentos) que ataquen específicamente al parásito y no a su
hospedador.
Las diferencias metabólicas se relacionan en algunos casos con claras diferencias en la
ultraestructura de las células de los Protozoarios.
• Glicosoma de los Trypanosomas y Leishmanias: Metabolismo muy intenso,
aunque incompleto, de la glucosa.
• Cobertura antigénica variable de Trypanosoma brucei: Evasión de la respuesta
inmune del hospedador.
• Carencia de mitocondrias en Entamoeba, Giardia y Trichomonas: Metabolismo
fermentativo obligado; microaerofilia.
• Hidrogenosoma de Trichomonas vaginalis: Producción de H2.
• Apicoplasto (cloroplasto degenerado) en Apicomplexa: Presencia de enzimas y
vías metabólicas características de plantas
METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EN
TRYPANOSOMAS Y LEISHMANIAS.
Consumo igual o menor de glucosa en anaerobiosis comparado con el
consumo aeróbico: falta de efecto Pasteur o aún efecto Pasteur inverso.
Producción y liberación al medio de catabolitos de la glucosa parcialmente
reducidos (= fermentación) aún en presencia de oxígeno: succinato, acetato,
glicerol, L-alanina, etanol. (= fermentación aeróbica de la glucosa).
Carecen de reserva de glucógeno, al igual que otros hemoparásitos. Las Leishmanias
contienen un polímero de manosa, el manógeno, que cumple una función similar.
Vía propuesta para la
degradación de la
glucosa en los
epimastigotes de
Trypanosoma cruzi.
PEP Piruvato
PEP Piruvato L-Alanina
Succinato
Fumarato
L-malato
Oxalacetato
CAT y
transaminación
Glucosa
Fructosa 1,6-bisfosfato
Gliceraldehído 3-fosfato
1,3-bisfosfoglicerato
3-fosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2 ATP
2 ADP
ADP
ATP
NAD+
NADH
NADH
NAD+
NADH
NAD+
ADP
ATP
AMP ATP NADH NAD+
b-oxidación de ácidos grasos
Síntesis de esteroides
Metabolismo de purinas
y pirimidinas
PPi
ATP
PK
PPDK
Glicosoma
Citosol
PEPCK
CO2
Resumen del Metabolismo Energético en epimastigotes de T. cruzi.
1) Se ha estudiado el transporte de la glucosa en epimastigotes y trypomastigotes
sanguíneos; los amastigotes intracelulares no transportan glucosa y consumirían
esencialmente aminoácidos, y talvez lípidos.
2) Los productos finales del catabolismo de la glucosa por los epimastigotes son el
succinato y la L-alanina; el acetato no proviene de la glucosa. Una concentración alta
de CO3H- favorece la producción de succinato, y la inhibición de la PEPCK la
producción de L-alanina.
3) La falta del efecto Pasteur se debería a la falta del control de la HK (que no es inhibida
por G-6-P) y de la PFK (que no es inhibida por ATP, citrato o Pi y es activada por AMP).
4) Otras dos diferencias con otros organismos son que la PFK, siendo dependiente de
ATP, tiene la máxima similitud de secuencia con las PFKs dependientes de PPi, y que la
PK es activada por F 2,6-bisP, que contrarresta su inhibición por ATP.
5) No hay una prueba definitiva de que el Ciclo de Krebs sea completamente funcional.
6) El Complejo I de la cadena respiratoria no sería funcional, y la oxidación del NADH se
haría a través de la fumarato reductasa dependiente de NADH, dando succinato que
entraría por el Complejo II, funcional, como los complejos III y IV y la F0F1-ATP sintasa.
Trypanosomabrucei,forma sangu’nea.
La Vía de las Pentosas Fosfato
METABOLISMO DE PROTEINAS, AMINOACIDOS, PURINAS Y PIRIMIDINAS.
PROTEINASAS.
Las proteinasas se clasifican, según su mecanismo de reacción, en cistein
proteinasas, serin proteinasas, treonin proteinasas (el proteasoma), aspartil
proteinasas y metaloproteinasas. Todas estas clases han sido encontradas en
Protozoarios parásitos, aunque no todas en todos ellos. Son en general importantes
no sólo para la nutrición del parásito, sino que en muchos casos participan
activamente en el mecanismo de patogénesis, y puede considerarselas factores de
virulencia.
En Trypanosomas, Leishmanias, Entamoeba, Giardia y Trichomonas,
predominan las cisteín proteinasas. Las Leishmanias poseen tambien una
metaloproteinasa de superficie cuantitativamente muy importante.
En Plasmodium falciparum la digestión de la hemoglobina del glóbulo rojo
parasitado se hace por la acción concertada de cisteín proteinasas (las falcipaínas) y
aspartil proteinasas (las plasmepsinas).
La inhibición de cistein proteinasas de Trypanosoma cruzi (la cruzipaína) y de
Plasmodium falciparum mata al parásito o impide etapas de diferenciación en su ciclo
biológico. Se están ensayando inhibidores de la cruzipaína como eventuales agentes
quimioterápicos contra la enfermedad de Chagas.
CATABOLISMO DE AMINOACIDOS. Los protozoarios parásitos toman en general los aminoácidos del hospedador, y sus capacidades
sintéticas son limitadas. Los utilizan para la biosíntesis proteica, para otros procesos
biosintéticos y para la generación de energía por oxidación de la cadena carbonada (en los casos
en que hay un Ciclo de Krebs y una cadena respiratoria funcionales).
Algunas de las vías metabólicas son apreciablemente diferentes de las presentes en el
hospedador. Por ejemplo, el catabolismo de los aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina y
triptofano) en los Trypanosomas es mucho mas simple que en los mamíferos, y resulta en la
liberación al medio de los derivados aromáticos del lactato, a través de solo dos reacciones
enzimáticas, una transaminación y una reducción.
BIOSINTESIS Y RECUPERACION DE PIRIMIDINAS Y PURINAS.Los parásitos tienden a simplificar su metabolismo, tomando del hospedador tantos componentes
esenciales ya formados como sea posible. Esto es particularmente claro en el caso de las bases
púricas, las cuales no son sintetizadas, sino que los organismos las recuperan del medio. En el
caso de las bases pirimidínicas, además de recuperación del medio, la generalidad de los
Protozoarios parásitos son capaces de sintetizarlas.
HEMOLos Trypanosomas y las Leishmanias son totalmente incapaces de sintetizar el hemo necesario
para sus citocromos y otras hemoproteínas, y deben obtenerlo del medio.
Los Plasmodios tienen la necesidad de evitar los efectos tóxicos de la acumulación de hemo
proveniente de la hemoglobina digerida, y para ello lo precipitan en forma de pigmento malárico o
hemozoína.
PARASITOS ANAEROBIOS
(MICROAEROFILOS)
Trichomonas vaginalis - Tritrichomonas
foetus
Entamoeba histolytica
Giardia intestinalis (Giardia lamblia)
Trichomonas vaginalis
y Tritrichomonas
foetus, parásitos del ser
humano y del ganado
vacuno,
respectivamente.
Tricomoniasis. Enfermedad
venérea, asintomática en el
hombre, flujo vaginal en la
mujer.
Parásitos microaerófilos,
carentes de mitocondrias y que
poseen una organela
característica, el hidrogenosoma.
Sensibles al Metronidazol o
Flagil
Trichomonas
vaginalis
Trichomonas vaginalis : el Hidrogenosoma
.
METABOLISMO DE LA GLUCOSA
POR TRICHOMONAS VAGINALIS
La glucólisis tiene lugar en el citosol, y
es similar a la de otros organismos,
salvo que la PFK es dependiente de PPi
y no de ATP.
La produción de hidrógeno tiene lugar
sólo en anaerobiosis estricta. Los
demás productos finales: glicerol,
lactato y acetato, son iguales en
aerobiosis o en anaerobiosis.
El hidrogenosoma no es exclusivo de T.
vaginalis o Tritrichomonas foetus. Se
encuentra tambien en Protistas muy
distantes evolutivamente, como ciliados
del rumen, que son anaerobios
estrictos, y tambien en algunos
hongos..
APICOMPLEXA
Toxoplasma gondii
Plasmodium spp.
Piroplasmas: Babesia spp. y Theileria spp.
Parásitos de mamíferos, en particular el
ganado
Estructura del taquizoíto de Toxoplasma gondii
Formación de PV
Secreción, invasión, gliding, egreso
Invasión, gliding, egreso
Baum J., et al., Nat. Rev. Microbiol., 2006.
APICOMPLEXA
Ciclo biológico de Toxoplasma gondii
Los únicos huéspedes definitivos de Toxoplasma gondii son miembros de la familia Felidae (gatos
domésticos y otros félidos). Los oocistos no esporulados se eliminan en la materia fecal del gato.
Aunque los oocistos se eliminan sólo durante 1-2 semanas, pueden eliminarse en gran número. Los
oocistos tardan 1-5 días para esporular en el ambiente y hacerse infectivos. Los huéspedes
intermedios naturales (que incluyen aves y roedores) se infectan después de ingerir tierra, agua o
material vegetal contaminado con oocistos. Los oocistos se transforman en taquizoítos poco después
de la ingestión. Estos taquizoítos se localizan en tejido muscular y neural y se desarrollan como
bradizoítos en quistes tisulares.
Los gatos se infectan después de consumir huéspedes intermedios que contienen quistes tisulares. Los
gatos pueden también infectarse directamente por ingestión de oocistos esporulados. Los animales
criados para consumo humano o salvajes pueden también infectarse con quistes tisulares después de
la ingestión de oocistos esporulados en el ambiente.
Los humanos pueden infectarse por una de varias rutas:
Comiendo carne mal cocida de animales que contienen quistes tisulares.
Consumiendo comida o agua contaminada con heces de gato o por muestras ambientales
contaminadas (por ejemplo tierra contaminada o al cambiar el contenido de la caja de un gato
mascota).
Por transfusión de sangre o transplante de órganos.
Transplacentariamente, de la madre al feto.
En el huésped humano, los parásitos forman quistes tisulares, comúnmente en el músculo esquelético,
miocardio, cerebro y ojos; estos quistes pueden permanecer a lo largo de toda la vida del huésped. El
diagnóstico se hace usualmente por serología, aunque los quistes tisulares pueden ser observados en
especímenes teñidos de biopsias. El diagnóstico de la infección congénita puede lograrse detectando
DNA de T. gondii en el flúido amniótico usando métodos moleculares como la PCR.
Causada por parásitos sanguíneos del género Plasmodium. Hay
aproximadamente 156 especies de Plasmodium que pueden infectar
varias especies de vertebrados. Son muy específicos de la especie que
invaden. Cuatro especies son consideradas verdaderos parásitos de
humanos, pues utilizan humanos casi exclusivamente como un
hospedador intermedio natural: P. falciparum (terciana maligna), P.
malariae (cuartana), P. vivax (terciana benigna), P. ovale (terciana
ovale). Sin embargo, hay informes periódicos de plasmodios de simios
encontrados en humanos, en la mayoría de los casos implicando a P.
knowlesi. No se ha determinado aún si P. knowlesi puede ser
transmitido naturalmente de humano a humano por el mosquito, sin
intervención del hospedador intermedio natural (macacos, género
Macaca). Por lo tanto, P. knowlesi es aún considerado como una
malaria zoonótica.
PLASMODIUM spp. Y LA MALARIA
El ciclo biológico del parásito de la malaria involucra dos huéspedes. Durante su
alimentación con sangre, una hembra infectada del mosquito Anopheles inocula
esporozoitos al hospedador humano. Los esporozoitos infectan hepatocitos y maduran
dando esquizontes, que se rompen liberando merozoitos. (En los casos de P. vivax y P.
ovale un estadio durmiente [hipnozoitos] puede persistir en el hígado y causar relapsos
invadiendo la sangre semanas, o aún años, después de la infección.) Después de la
replicación inicial en el hígado (esquizogonia exo-eritrocítica), los parásitos se replican
asexualmente en los eritrocitos (esquizogonia eritrocítica). Los merozoitos infectan los
glóbulos rojos y se transforman en trofozoítos en estadío de anillo, los cuales luego
maduran dando esquizontes, que se rompen liberando merozoitos. Algunos parásitos se
diferencian a estadíos sexuales eritrocíticos (gametocitos). El estadío sanguíneo de los
parásitos es responsable de las manifestaciones clínicas de la enfermedad.
Los gametocitos, masculinos (microgametocitos) y femeninos (macrogametocitos), son
ingeridos por un mosquito Anopheles mientras se alimenta con la sangre del humano
infectado. La multiplicación de los parásitos en el mosquito se denomina ciclo
esporogónico. En el estómago del mosquito las microgametas penetran en las
macrogametas generando zigotas. Las zigotas adquieren motilidad y se elongan
transformándose en oocinetos, los cuales invaden la pared del intestino medio del
mosquito, donde se desarrollan como oocistos. Los oocistos crecen, se rompen, y liberan
esporozoitos, los que se dirigen a las glándulas salivales. La inoculación de los
esporozoitos a un nuevo hospedador humano perpetúa el ciclo biológico de la malaria.
CONCEPTOS MAS IMPORTANTES.
Protozoarios: grupo polifilético no relacionado de organismos eucariotas inferiores,
unicelulares, que comparten algunas características morfológicas, reproductivas,
ecológicas y bioquímicas.
Enfermedad de Chagas, Enfermedad del Sueño y Leishmaniasis. Trypanosomátidos:
Un flagelo. Única mitocondria y kinetoplasto. Glicosoma. T. cruzi: formas amastigote
y trypomastigote sanguíneo en mamífero, epimastigote y trypomastigote metacíclico en
vinchuca. T. brucei: trypomastigotes sanguíneos delgado y grueso en mamífero,
Trypomastigote procíclico, epimastigote y trypomastigote metacíclico en mosca.
Variación antigénica. Leishmanias: promastigotes en insecto, amastigotes en los
macrófagos del mamífero. Metabolismo incompleto de la glucosa: fermentación
aeróbica. Falta de efecto Pasteur. Metabolismo de glucosa diferente en T. brucei
sanguíneo, con oxidasa terminal alternativa en la mitocondria.
Microaerófilos: Trichomonas vaginalis. Enfermedad venérea. Hidrogenosoma.
Apicomplexa: Intracelulares. Complejo apical. Apicoplasto. Toxoplasma gondii:
taquizoítos y bradizoítos. Felinos como huésped definitivo. Transmisión por quistes
en material fecal del felino. Plasmodium falciparum y otros: Específicos de especie.
Vector: mosquito Anopheles. Ciclo esquizogónico en el mamífero y esporogónico
(sexual) en el mosquito.