Esquistosoma mansoni

Schistosoma mansoni es un parásito transmitido por el agua de los humanos y pertenece al grupo de fluidos sanguíneos ( Schistosoma ). Los adultos viven en los vasos sanguíneos (venas mesentéricas) cerca del intestino humano. Causa esquistosomiasis intestinal (similar a s. Japonicum , s. Mekongi , s. Guineensis y s. Intercalatum ). Los síntomas clínicos son causados por los huevos. Como la principal causa de esquistosomiasis en el mundo, es el parásito más prevalente en los humanos. Se clasifica como una enfermedad tropical descuidada. A partir de 2021, la Organización Mundial de la Salud informa que 251.4 millones de personas tienen esquistosomiasis y la mayor parte se debe a s. Mansoni . Se encuentra en África, el Medio Oriente, el Caribe, Brasil, Venezuela y Surinam.

A diferencia de otros flukes (trematodos) en los que los sexos no son separados (monoeciosos), los esquistosomas son únicos en que los adultos se dividen en machos y hembras, por lo tanto, gonocóricos. Sin embargo, una pareja permanente masculina-mujer, una condición llamada en cópula, se requiere para convertirse en adultos; Para esto, se los considera hermafroditas.

El ciclo de vida de los esquistosomas incluye dos anfitriones: los humanos como anfitriones definitivos, donde el parásito sufre reproducción sexual y los caracoles como anfitriones intermedios, donde tiene lugar una serie de reproducción asexual. s. Mansoni se transmite a través del agua, donde los caracoles de agua dulce del género biomphalaria actúan como huéspedes intermedios. Las larvas pueden vivir en agua e infectar a los huéspedes penetrando directamente la piel. La prevención de la infección se realiza mediante un mejor saneamiento y matando los caracoles. La infección se trata con Praziquantel.

s. Mansoni fue anotado por primera vez por el Theodor Maximillian Bilharz en Egipto en 1851, mientras descubría s. Haematobium . Sir Patrick Manson lo identificó como especies únicas en 1902. Louis Westenra Sambon dio el nombre Schistosomum mansoni en 1907 en honor a Manson.

estructura

adulto

Los esquistosomas, a diferencia de otros trematodos, son gusanos largos y cilíndricos y son sexualmente dimórficos. El macho s. Mansoni tiene aproximadamente 1 cm de largo (0.6–1.1 cm) y tiene 0.1 cm de ancho. Es blanco, y tiene una ventosa oral en forma de embudo en su extremo anterior seguido de una segunda ventosa ventral pediculada. La parte externa del gusano está compuesta de una bicapa doble, que se renova continuamente como la capa externa, conocida como membanocalía, y se arroja continuamente. El tegumento lleva una gran cantidad de tubérculos pequeños. Los retoños tienen pequeñas espinas en su parte interior, así como en los botones que los rodean. El aparato genital masculino está compuesto por 6 a 9 masas testiculares, situadas dorsalmente. Hay un canal deferente que comienza en cada testículo, que está conectado a un solo deferente que se dilata en una reserva, la vesícula seminal, ubicada al comienzo del canal gynaecófórico. La cópula ocurre a través de la coaptación de los orificios genitales masculinos y femeninos.

La hembra tiene un cuerpo cilíndrico, más largo y más delgado que el macho (1.2 a 1.6 cm de largo por 0.016 cm de ancho). Tiene la apariencia general de un gusano redondo. El parásito femenino es más oscuro y se ve gris. El color más oscuro se debe a la presencia de un pigmento (hemozoína) en su tubo digestivo. Este pigmento se deriva de la digestión de la sangre. El ovario es alargado y ligeramente lobulado y se encuentra en la mitad anterior del cuerpo. Un oviducto corto conduce al ootipo, que continúa con el tubo uterino. En este tubo es posible encontrar 1 a 2 huevos (rara vez 3 a 4) pero solo se observa 1 huevo en el ootipo en cualquier momento. El poro genital se abre ventralmente. Los dos tercios posteriores del cuerpo contienen las glándulas Viteline y su canal sinuoso, que se une con el oviducto un poco antes de que llegue al ootipo.

El tubo digestivo comienza en la extremidad anterior del gusano, en la parte inferior del tonto oral. El tubo digestivo está compuesto por un esófago, que se divide en dos ramas (derecha e izquierda) y que se reúne en un solo ciego. Los intestinos terminan a ciegas, lo que significa que no hay ano.

sexo

s. Mansoni y otros esquistosomas son los únicos flukes o gusanos planos que exhiben separación de sexo, ya que existen como individuos masculinos y femeninos como en animales dioicos. Sin embargo, no son realmente dioiciosos ya que los adultos viven en pares permanentes de hombres femeninos, una condición llamada en Copula . Aunque pueden separarse físicamente, las hembras aisladas no pueden crecer en adultos sexualmente maduros. En Copula comienza en el hígado solo después de lo cual pueden pasar a su habitación final, las venas mesentéricas inferiores. Las hembras individuales no pueden ingresar a las venas mesentéricas. Los órganos sexuales, las gónadas, también están separados de manera incompleta y son interdependientes entre sexos. Órgano que hace huevos, la glándula vitelina en la mujer no se desarrolla en ausencia de hombres. Los gametos masculinos, los espermatozoides, están presentes en el oviducto. En los machos, hay ovarios rudimentarios, oviductos y ovocitos (desarrollo de gametos femeninos), así como células vitelinas. Los machos también poseen los genes para el hermafroditismo en los flukes. Por lo tanto, son técnicamente hermafroditas.

huevos

Los huevos tienen forma ovalada, miden 115–175 µm de largo y 45–47 µm de ancho, y ~ 150 µm de diámetro en promedio. Tienen espinas puntiagudas hacia la base más amplia en un lado, es decir, espinas laterales. Esta es una herramienta de diagnóstico importante porque la coinfección con s. Hematobium (que tiene huevos con espada terminal) es común y son difíciles de distinguir. Cuando los huevos se liberan al agua, muchos de ellos son inmaduros y no fertilizados para que no eclosionen. Cuando los huevos tienen más de 160 µm de diámetro, tampoco incuban.

larva

El Miracidium (de la palabra griega μειράκιον, meirakion , que significa juventud) tiene forma de pera y se alarga gradualmente a medida que envejece. Mide aproximadamente 136 μm de largo y 55 μm de ancho. El cuerpo está cubierto por placas epidérmicas anucleadas separadas por crestas epidérmicas. Las células epidérmicas emiten numerosos cilios en forma de cabello en la superficie del cuerpo. Hay 17–22 células epidérmicas. La placa epidérmica está ausente solo en el extremo anterior llamado papilla apical, o terebratorium, que contiene numerosos orgánulos sensoriales. Su cuerpo interno está casi completamente lleno de partículas y vesículas de glucógeno.

La cercaria tiene una cola característica bifurcada, clásicamente llamada furcae (latín para bifurcación); Por lo tanto, el nombre (derivado de una palabra griega κέρκος, kerkos , que significa cola). La cola es altamente flexible y su latido impulsa a la cercaria en el agua. Tiene aproximadamente 0.2 mm de largo y 47 μm de ancho, algo suelto al cuerpo principal. El cuerpo tiene forma de pera y mide 0.24 mm de longitud y 0.1 mm de ancho. Su tegumento está completamente cubierto de columna vertebral. Un chupador oral conspicuo está en el ápice. Como una larva no alimentada, no hay órganos digestivos elaborados, solo el esófago es distinto. Hay tres pares de glándulas de mucina conectadas lateralmente a la ventosa oral en la región del tonto ventral.

fisiología

Alimentación y nutrición

Desarrollo Schistosoma mansoni gusanos que han infectado a sus huéspedes definitivos, antes del emparejamiento sexual de hombres y mujeres, requieren una fuente de nutrientes para desarrollarse adecuadamente de cercarias a adultos. Los parásitos en desarrollo de los glóbulos rojos huéspedes que obtienen acceso a nutrientes y también hace que sus propios hongos a partir de sus desechos es difícil de detectar; El gusano puede usar la hemoglobina y los aminoácidos que contienen las células sanguíneas para formar proteínas. Mientras que la hemoglobina se digiere intracelularmente, iniciada por las enzimas de la glándula salival, los gusanos no pueden usar productos de desecho de hierro y generalmente se descartan mediante regurgitación.

Kasschau et al. (1995) probaron el efecto de la temperatura y el pH en la capacidad de desarrollo S. mansoni para lise glóbulos rojos. Los investigadores encontraron que los parásitos pudieron destruir los glóbulos rojos por sus nutrientes a un pH de 5.1 y una temperatura de 37 °C.

Locomoción

Schistosoma mansoni es locomotora principalmente en dos etapas de su ciclo de vida: como cercarias nadando libremente a través de una masa de agua dulce para localizar la epidermis de sus huéspedes humanos, y como adultos en desarrollo y de pleno derecho, migrando a través de su huésped principal tras la infección. Las cercarias se sienten atraídas por la presencia de ácidos grasos en la piel de su huésped definitivo, y el parásito responde a los cambios de luz y temperatura en su medio de agua dulce para navegar hacia la piel. Ressurreicao et al. (2015) probaron las funciones de varias proteínas quinasas en la capacidad del parásito para navegar en su medio y localizar una superficie penetrable del huésped. La quinasa regulada por señales extracelulares y la proteína quinasa C responden a cambios en la temperatura media y los niveles de luz, y la estimulación de la proteína quinasa activada por mitógenos p38, asociada con el reconocimiento de la superficie del huésped del parásito, da como resultado una secreción glandular que deteriora la epidermis del huésped. y permite que el parásito se introduzca en su huésped.

El sistema nervioso del parásito contiene ganglios bilobulados y varios cordones nerviosos que se extienden por todas las superficies del cuerpo; La serotonina es un transmisor distribuido ampliamente por todo el sistema nervioso y desempeña un papel importante en la recepción nerviosa y en la estimulación de la movilidad.

Ciclo de vida

Anfitrión intermedio

Después de que los huevos del parásito que habita en los humanos son emitidos en las heces y en el agua, el miracidio maduro sale del huevo. La eclosión ocurre en respuesta a la temperatura, la luz y la dilución de las heces con agua. El miracidio busca un caracol de agua dulce adecuado que pertenezca al género Biomfalaria. En América del Sur, el principal huésped intermediario es Biomfalaria glabrata, mientras que B. straminea y B. tenagophila son menos comunes. En 2010 se informó que un caracol terrestre Achatina fulica actuaba como huésped en Venezuela. En África, B. glabratra, B. pfeifferi, B. choanomphala y B. sudanica actúa como anfitrión; pero en Egipto, el principal huésped caracol es B. alexandrina.

Miracidia penetra directamente el tejido blando de la caracol. Dentro del caracol, pierden sus cilias y se desarrollan en espaorocitos madre. Los esorocitos se multiplican rápidamente por reproducción asexual, cada una formando numerosos esorocitos hija. La hija espaorocitos se mueven al hígado y a los gonads del caracol, donde experimentan mayor crecimiento. Dentro de 2-4 semanas, pasan por metamorfosis y dan lugar a cercarias de cola de tenedor. Estimulado por la luz, cientos de cercarias penetran del caracol en el agua.

Host definitiva

Las cercarias emergen del caracol durante el día y se impulsan en el agua con la ayuda de su cola bifurcada, buscando activamente a su huésped final. En el agua pueden vivir hasta 12 horas, y su infectividad máxima se sitúa entre 1 y 9 horas después de emerger. Cuando reconocen la piel humana, la penetran en muy poco tiempo. Esto ocurre en tres etapas: una unión inicial a la piel, seguida del deslizamiento sobre la piel en busca de un sitio de penetración adecuado, a menudo un folículo piloso, y finalmente la penetración de la piel en la epidermis utilizando secreciones citolíticas de las cercarias post-acetabulares. , luego glándulas preacetabulares. Al penetrar, la cabeza de la cercaria se transforma en una larva endoparásita, la esquistosómula. Cada esquistosómula pasa unos días en la piel y luego ingresa a la circulación comenzando en los linfáticos y las vénulas dérmicas. Aquí se alimentan de sangre y regurgitan el hemo en forma de hemozoína. La esquistosómula migra a los pulmones (5 a 7 días después de la penetración) y luego se mueve a través de la circulación a través del lado izquierdo del corazón hasta la circulación hepatoportal (>15 días) donde, si se encuentra con una pareja del sexo opuesto, se convierte en un adulto sexualmente maduro y la pareja migra a las venas mesentéricas. Estas parejas son monógamas.

Los esquistosomas masculinos experimentan una maduración y un desarrollo morfológico normales en presencia o ausencia de una hembra, aunque se han informado diferencias de comportamiento, fisiológicas y antigénicas entre los machos de infecciones de un solo sexo, a diferencia de las bisexuales. Por otra parte, los esquistosomas femeninos no maduran sin un macho. Los esquistosomas femeninos de infecciones de un solo sexo están subdesarrollados y exhiben un sistema reproductivo inmaduro. Aunque la maduración del gusano hembra parece depender de la presencia del macho maduro, los estímulos para el crecimiento femenino y el desarrollo reproductivo parecen ser independientes entre sí.

El gusano hembra adulto reside dentro del canal ginecofórico del gusano macho adulto, que es una modificación de la superficie ventral del macho, formando un surco. Los gusanos emparejados se mueven contra el flujo de sangre hasta su nicho final en la circulación mesentérica, donde comienzan la producción de huevos (>32 días). El S. mansoni se encuentran predominantemente en los pequeños vasos sanguíneos mesentéricos inferiores que rodean el intestino grueso y la región cecal del huésped. Cada hembra pone aproximadamente 300 huevos al día (un huevo cada 4,8 minutos), que se depositan en el revestimiento endotelial de las paredes de los capilares venosos. La mayor parte de la masa corporal de los esquistosomas femeninos está dedicada al sistema reproductivo. La hembra convierte en huevos el equivalente de casi su propio peso seco corporal cada día. Los huevos pasan a la luz del intestino del huésped y se liberan al medio ambiente con las heces.

Genoma

Schistosoma mansoni tiene 8 pares de cromosomas (2n = 16): 7 pares autosómicos y 1 par sexual. El esquistosoma femenino es heterogamético o ZW y el masculino es homogamético o ZZ. El sexo está determinado en el cigoto por un mecanismo cromosómico. El genoma tiene aproximadamente 270 MB con un contenido de GC del 34%, del 4 al 8% de secuencia altamente repetitiva, del 32 al 36% de secuencia repetitiva media y del 60% de secuencia de copia única. Se identifican numerosos elementos altamente o moderadamente repetitivos, con al menos un 30% de ADN repetitivo. Los cromosomas varían en tamaño de 18 a 73 MB y se pueden distinguir por el tamaño, la forma y las bandas C.

En 2000, se construyó la primera biblioteca BAC de esquistosomas. En junio de 2003, se inició en el Instituto Sanger un proyecto de secuenciación escopeta del genoma completo ~5x. También en 2003, se generaron 163.000 EST (etiquetas de secuencia expresada) (por un consorcio encabezado por la Universidad de São Paulo) a partir de seis etapas de desarrollo seleccionadas de este parásito, lo que dio como resultado 31.000 secuencias ensambladas y aproximadamente el 92% del complemento de 14.000 genes. .

En 2009, los genomas de ambos S. mansoni y S. japonicum, y cada uno describe 11.809 y 13.469 genes, respectivamente. S. mansoni tiene familias de proteasas aumentadas y deficiencias en el anabolismo lipídico; los cuales se atribuyen a su adaptación parasitaria. Las proteasas incluían las familias de genes invadolisina (penetración en el huésped) y catepsina (alimentación de sangre).

En 2012, se lanzó una versión mejorada del S. mansoni, que constaba de sólo 885 andamios y más del 81% de las bases organizadas en cromosomas.

En 2019, Ittiprasert, Brindley y sus colegas emplearon la desactivación programada CRISPR/Cas9 del gen que codifica la ribonucleasa T2 del óvulo de Schistosoma mansoni, avanzando en la genómica funcional y la genética inversa en el estudio de los esquistosomas. y platelmintos en general <https://doi.org/10.7554/eLife.41337>.

Patología

Los huevos esquistosomas, que pueden alojarse dentro de los tejidos de los huéspedes, son la principal causa de patología en la esquistosomiasis. Algunos de los huevos depositados alcanzan el entorno exterior al pasar por la pared del intestino; El resto se barre en la circulación y se filtran en los tractos periportales del hígado, lo que resulta en fibrosis periportal. El inicio de la colocación de huevos en humanos a veces se asocia con un inicio de fiebre (fiebre de Katayama). Esta " esquistosomiasis aguda " Sin embargo, no es tan importante como las formas crónicas de la enfermedad. Para s. Mansoni y s. japonicum , estos son " intestinal " y " esquistosomiasis hepática ", asociada con la formación de granulomas alrededor de los huevos atrapados alojados en la pared intestinal o en el hígado, respectivamente. La forma hepática de la enfermedad es la más importante, los granulomas aquí dan lugar a la fibrosis del hígado y la hepatosplenomegalia en casos graves. Los síntomas y signos dependen del número y la ubicación de los huevos atrapados en los tejidos. Inicialmente, la reacción inflamatoria es fácilmente reversible. En las últimas etapas de la enfermedad, la patología se asocia con la deposición de colágeno y la fibrosis, lo que resulta en daño órgano que puede ser solo parcialmente reversible.