Plasmodio

Plasmodium es un género de eucariotas unicelulares que son parásitos obligados de vertebrados e insectos. Los ciclos de vida de las especies de Plasmodium involucran el desarrollo en un huésped insecto que se alimenta de sangre y luego inyecta parásitos en un huésped vertebrado durante una comida de sangre. Los parásitos crecen dentro del tejido del cuerpo de un vertebrado (a menudo el hígado) antes de ingresar al torrente sanguíneo para infectar los glóbulos rojos. La consiguiente destrucción de los glóbulos rojos del huésped puede provocar paludismo. Durante esta infección, algunos parásitos son recogidos por un insecto que se alimenta de sangre (mosquitos en la mayoría de los casos), continuando el ciclo de vida.

Plasmodium es un miembro del phylum Apicomplexa, un gran grupo de eucariotas parásitos. Dentro de Apicomplexa, Plasmodium está en el orden Haemosporida y la familia Plasmodiidae. Se han descrito más de 200 especies de Plasmodium, muchas de las cuales se han subdividido en 14 subgéneros según la morfología del parásito y el rango de huéspedes. Las relaciones evolutivas entre diferentes especies de Plasmodium no siempre siguen límites taxonómicos; algunas especies que son morfológicamente similares o que infectan al mismo huésped resultan ser parientes lejanos.

Las especies de Plasmodium se distribuyen globalmente dondequiera que se encuentren huéspedes adecuados. Los insectos huéspedes suelen ser mosquitos de los géneros Culex y Anopheles. Los huéspedes vertebrados incluyen reptiles, aves y mamíferos. Los parásitos Plasmodium fueron identificados por primera vez a finales del siglo XIX por Charles Laveran. A lo largo del siglo XX, se descubrieron y clasificaron muchas otras especies en varios huéspedes, incluidas cinco especies que infectan regularmente a los humanos: P. vivax, P. falciparum, P. malariae, P. ovale, y P. knowlesi. P. falciparum es, con mucho, el más letal en humanos, y provoca cientos de miles de muertes por año. Se han desarrollado varios medicamentos para tratar la infección por Plasmodium; sin embargo, los parásitos han desarrollado resistencia a cada fármaco desarrollado.

Aunque el parásito también puede infectar a las personas a través de transfusiones de sangre, esto es muy raro y Plasmodium no se puede transmitir de persona a persona. Algunas de las subespecies de Plasmodium son parásitos intracelulares obligados.

Descripción

El género Plasmodium consta de todos los eucariotas del filo Apicomplexa que se someten al proceso de replicación asexual de merogonía dentro de los glóbulos rojos del huésped y producen el pigmento cristalino hemozoína como subproducto de la digestión de la hemoglobina del huésped. Las especies de Plasmodium contienen muchas características que son comunes a otros eucariotas, y algunas que son exclusivas de su filo o género. El genoma de Plasmodium está separado en 14 cromosomas contenidos en el núcleo. Los parásitos Plasmodium mantienen una sola copia de su genoma durante gran parte del ciclo de vida, duplicando el genoma solo para un breve intercambio sexual dentro del intestino medio del insecto huésped. Unido al núcleo está el retículo endoplásmico (ER), que funciona de manera similar al ER en otros eucariotas. Las proteínas se trafican desde el RE hasta el aparato de Golgi, que generalmente consta de un solo compartimento unido a la membrana en Apicomplexans. Desde aquí, las proteínas se transportan a varios compartimentos celulares oa la superficie celular.

Al igual que otros apicomplejos, las especies de Plasmodium tienen varias estructuras celulares en el extremo apical del parásito que sirven como orgánulos especializados para secretar efectores en el huésped. Las más destacadas son las roptrias bulbosas que contienen proteínas parásitas involucradas en la invasión de la célula huésped y en la modificación del huésped una vez dentro. Adyacentes a los roptries hay estructuras más pequeñas denominadas micronemas que contienen proteínas del parásito necesarias para la motilidad, así como para reconocer y unirse a las células huésped. Repartidas por todo el parásito hay vesículas secretoras llamadas gránulos densos que contienen proteínas del parásito implicadas en la modificación de la membrana que separa al parásito del huésped, denominada vacuola parasitófora.

Las especies de Plasmodium también contienen dos grandes orgánulos unidos a la membrana de origen endosimbiótico, la mitocondria y el apicoplasto, los cuales juegan un papel clave en el metabolismo del parásito. A diferencia de las células de mamíferos que contienen muchas mitocondrias, las células Plasmodium contienen una única mitocondria grande que coordina su división con la de la célula Plasmodium. Al igual que en otros eucariotas, la mitocondria de Plasmodium es capaz de generar energía en forma de ATP a través del ciclo del ácido cítrico; sin embargo, esta función solo es necesaria para la supervivencia del parásito en el insecto huésped y no es necesaria para el crecimiento de los glóbulos rojos. Un segundo orgánulo, el apicoplasto, se deriva de un evento de endosimbiosis secundaria, en este caso la adquisición de un alga roja por parte del ancestro Plasmodium. El apicoplasto participa en la síntesis de varios precursores metabólicos, incluidos los ácidos grasos, los isoprenoides, los grupos de hierro y azufre y los componentes de la ruta de biosíntesis del hemo.

Ciclo de vida

El ciclo de vida de Plasmodium implica varias etapas distintas en los huéspedes insectos y vertebrados. Los parásitos generalmente se introducen en un huésped vertebrado por la picadura de un insecto huésped (generalmente un mosquito, con la excepción de algunas especies de reptiles Plasmodium). Los parásitos infectan primero el hígado u otro tejido, donde pasan por una gran ronda de replicación antes de salir de la célula huésped para infectar los eritrocitos. En este punto, algunas especies de Plasmodium de primates pueden formar una etapa latente de larga duración llamada hipnozoíto. Puede permanecer en el hígado durante más de un año. Sin embargo, para la mayoría de las especies de Plasmodium, los parásitos en las células hepáticas infectadas son solo los llamados merozoítos. Después de emerger del hígado, ingresan a los glóbulos rojos, como se explicó anteriormente. Luego pasan por ciclos continuos de infección de eritrocitos, mientras que un pequeño porcentaje de parásitos se diferencian en una etapa sexual llamada gametocito que es recogido por un insecto huésped que se alimenta de sangre. En algunos huéspedes, la invasión de eritrocitos por especies de Plasmodium puede provocar una enfermedad llamada paludismo. Esto a veces puede ser grave, seguido rápidamente por la muerte del huésped (p. ej., P. falciparum en humanos). En otros huéspedes, la infección por Plasmodium aparentemente puede ser asintomática.

Incluso cuando los seres humanos tienen tales infecciones plasmodiales subclínicas, puede haber un gran número de parásitos que se multiplican ocultos, en particular, en el bazo y la médula ósea. Ciertamente, esto se aplica en el caso de P. vivax. Se cree que estos parásitos ocultos (además de los hipnozoítos) son el origen de los casos de P recurrente. paludismo vivax.

Dentro de los glóbulos rojos, los merozoítos crecen primero en forma de anillo y luego en una forma más grande llamada trofozoíto. Luego, los trofozoítos maduran hasta convertirse en esquizontes que se dividen varias veces para producir nuevos merozoítos. El glóbulo rojo infectado finalmente estalla, lo que permite que los nuevos merozoítos viajen dentro del torrente sanguíneo para infectar nuevos glóbulos rojos. La mayoría de los merozoítos continúan este ciclo replicativo, sin embargo, algunos merozoítos al infectar glóbulos rojos se diferencian en formas sexuales masculinas o femeninas llamadas gametocitos. Estos gametocitos circulan en la sangre hasta que son absorbidos cuando un mosquito se alimenta del huésped vertebrado infectado, absorbiendo sangre que incluye los gametocitos.

En el mosquito, los gametocitos se mueven junto con la sangre hasta el intestino medio del mosquito. Aquí los gametocitos se desarrollan en gametos masculinos y femeninos que se fecundan entre sí, formando un cigoto. Luego, los cigotos se desarrollan en una forma móvil llamada oocineto, que penetra la pared del intestino medio. Al atravesar la pared del intestino medio, el oocineto se incrusta en la membrana exterior del intestino y se convierte en un ooquiste. Los ooquistes se dividen muchas veces para producir un gran número de pequeños esporozoitos alargados. Estos esporozoítos migran a las glándulas salivales del mosquito donde pueden inyectarse en la sangre del próximo huésped que pique el mosquito, repitiendo el ciclo.

Evolución y taxonomía

Taxonomía

Plasmodium pertenece al filo Apicomplexa, un grupo taxonómico de parásitos unicelulares con orgánulos secretores característicos en un extremo de la célula. Dentro de Apicomplexa, Plasmodium está dentro del orden Haemosporida, un grupo que incluye a todos los apicomplejos que viven dentro de las células sanguíneas. Según la presencia del pigmento hemozoína y el método de reproducción asexual, el orden se divide en cuatro familias, de las cuales Plasmodium pertenece a la familia Plasmodiidae.

El género Plasmodium consta de más de 200 especies, generalmente descritas sobre la base de su apariencia en frotis de sangre de vertebrados infectados. Estas especies se han clasificado en función de su morfología y rango de huéspedes en 14 subgéneros:

• Subgenus Asiamoeba (Telford, 1988) – reptiles
• Subgenus Bennettinia (Valkiunas, 1997) – aves
• Subgenus Carinamoeba (Garnham, 1966) – reptiles
• Subgenus Giovannolaia (Corradetti, et al. 1963) – aves
• Subgenus Haemamoeba (Corradetti, et al. 1963) – aves
• Subgenus Huffia (Corradetti, et al. 1963) – aves
• Subgenus Lacertamoeba (Telford, 1988) – reptiles
• Subgenus Laverania (Bray, 1958) – grandes simios, humanos
• Subgenus Novyella (Corradetti, et al. 1963) – aves
• Subgenus Ophidiella (Telford, 1988) – reptiles
• Subgenus Paraplasmodium (Telford, 1988) – reptiles
• Subgenus Plasmodium (Bray, 1955) – monos y simios
• Subgenus Sauramoeba (Garnham, 1966) – reptiles
• Subgenus Vinckeia (Garnham, 1964) – mamíferos inc. primates

Especies que infectan a monos y simios con la excepción de P. falciparum y P. reichenowi (que en conjunto forman el subgénero Laverania) se clasifican en el subgénero Plasmodium. Los parásitos que infectan a otros mamíferos, incluidos algunos primates (lémures y otros), se clasifican en el subgénero Vinckeia. Los cinco subgéneros Bennettinia, Giovannolaia, Haemamoeba, Huffia y Novyella contienen la especies conocidas de malaria aviar. Los subgéneros restantes: Asiamoeba, Carinamoeba, Lacertamoeba, Ophidiella, Paraplasmodium y Sauramoeba contiene los diversos grupos de parásitos que infectan a los reptiles.

Filogenia

Estudios más recientes de especies de Plasmodium utilizando métodos moleculares han implicado que la evolución del grupo no ha seguido perfectamente la taxonomía. Muchas especies de Plasmodium que son morfológicamente similares o que infectan a los mismos huéspedes resultan ser parientes lejanos. En la década de 1990, varios estudios intentaron evaluar las relaciones evolutivas de las especies de Plasmodium comparando el ARN ribosómico y un gen de proteína de superficie de varias especies, encontrando el parásito humano P. falciparum más estrechamente relacionado con los parásitos aviares que con otros parásitos de los primates. Sin embargo, estudios posteriores que tomaron muestras de más especies de Plasmodium encontraron que los parásitos de los mamíferos formaban un clado junto con el género Hepatocystis, mientras que los parásitos de las aves o los lagartos parecían formar un clado separado. con relaciones evolutivas que no siguen a los subgéneros:

Las estimaciones de cuándo divergieron diferentes linajes de Plasmodium difieren ampliamente. Las estimaciones para la diversificación del orden Haemosporida oscilan entre hace 16,2 millones y 100 millones de años. Ha habido un interés particular en fechar la divergencia del parásito humano P. falciparum de otros linajes de Plasmodium debido a su importancia médica. Para ello, las fechas estimadas van desde hace 110.000 a 2,5 millones de años.

Distribución

Las especies de

Plasmodium se distribuyen globalmente. Todas las especies de Plasmodium son parásitas y deben pasar entre un huésped vertebrado y un huésped insecto para completar sus ciclos de vida. Las diferentes especies de Plasmodium muestran diferentes rangos de huéspedes, con algunas especies restringidas a un solo huésped vertebrado e insecto, mientras que otras especies pueden infectar a varias especies de vertebrados y/o insectos.

Vertebrados

Los parásitos

Plasmodium se han descrito en una amplia gama de huéspedes vertebrados, incluidos reptiles, aves y mamíferos. Si bien muchas especies pueden infectar a más de un huésped vertebrado, generalmente son específicas de una de estas clases (como las aves).

Los seres humanos están infectados principalmente por cinco especies de Plasmodium, y la gran mayoría de las enfermedades graves y muertes son causadas por Plasmodium falciparum. Algunas especies que infectan a los humanos también pueden infectar a otros primates, y son comunes las zoonosis de ciertas especies (p. ej., P. knowlesi) de otros primates a los humanos. Los primates no humanos también contienen una variedad de especies de Plasmodium que generalmente no infectan a los humanos. Algunos de estos pueden causar enfermedades graves en los primates, mientras que otros pueden permanecer en el huésped durante períodos prolongados sin causar enfermedades. Muchos otros mamíferos también portan especies de Plasmodium, como una variedad de roedores, ungulados y murciélagos. Una vez más, algunas especies de Plasmodium pueden causar enfermedades graves en algunos de estos huéspedes, mientras que muchas parecen no hacerlo.

Más de 150 especies de Plasmodium infectan a una amplia variedad de aves. En general, cada especie de Plasmodium infecta de una a unas pocas especies de aves. Los parásitos Plasmodium que infectan a las aves tienden a persistir en un huésped determinado durante años o durante toda la vida del huésped, aunque en algunos casos las infecciones por Plasmodium pueden provocar una enfermedad grave y una rápida muerte. A diferencia de las especies Plasmodium que infectan a los mamíferos, las que infectan a las aves se distribuyen por todo el mundo.

Especies de varios subgéneros de Plasmodium infectan a diversos reptiles. Los parásitos Plasmodium se han descrito en la mayoría de las familias de lagartijas y, al igual que los parásitos aviares, se distribuyen por todo el mundo. Una vez más, los parásitos pueden provocar una enfermedad grave o ser aparentemente asintomáticos, según el parásito y el huésped.

Se han desarrollado varios fármacos a lo largo de los años para controlar la infección por Plasmodium en huéspedes vertebrados, especialmente en humanos. La quinina se usó como antipalúdico de primera línea desde el siglo XVII hasta que surgió una resistencia generalizada a principios del siglo XX. La resistencia a la quinina estimuló el desarrollo de una amplia gama de medicamentos antipalúdicos durante el siglo XX, incluidos la cloroquina, el proguanil, la atovacuona, la sulfadoxina/pirimetamina, la mefloquina y la artemisinina. En todos los casos, los parásitos resistentes a un fármaco determinado han surgido a las pocas décadas del despliegue de los fármacos. Para combatir esto, los medicamentos antipalúdicos se usan con frecuencia en combinación, y las terapias combinadas con artemisinina actualmente son el estándar de oro para el tratamiento. En general, los medicamentos antipalúdicos se dirigen a las etapas de vida de los parásitos Plasmodium que residen dentro de los glóbulos rojos de los vertebrados, ya que estas son las etapas que tienden a causar la enfermedad. Sin embargo, se están desarrollando medicamentos dirigidos a otras etapas del ciclo de vida del parásito para prevenir la infección en los viajeros y prevenir la transmisión de las etapas sexuales a los insectos huéspedes.

Insectos

Además de un huésped vertebrado, todas las especies de Plasmodium también infectan a un huésped insecto chupador de sangre, generalmente un mosquito (aunque algunos parásitos que infectan a los reptiles son transmitidos por flebótomos). Los mosquitos de los géneros Culex, Anopheles, Culiseta, Mansonia y Aedes actúan como insectos huéspedes de varias especies de Plasmodium. Los mejor estudiados de estos son los mosquitos Anopheles que albergan los parásitos Plasmodium de la malaria humana, así como los mosquitos Culex que albergan los especies de Plasmodium que causan la malaria en las aves. Solo los mosquitos hembra se infectan con Plasmodium, ya que solo se alimentan de la sangre de los huéspedes vertebrados. Las diferentes especies afectan a sus insectos huéspedes de manera diferente. A veces, los insectos infectados con Plasmodium tienen una esperanza de vida reducida y una capacidad reducida para producir descendencia. Además, algunas especies de Plasmodium parecen hacer que los insectos prefieran morder a los huéspedes vertebrados infectados antes que a los huéspedes no infectados.

Historia

Charles Louis Alphonse Laveran describió por primera vez los parásitos en la sangre de pacientes con paludismo en 1880. Llamó al parásito Oscillaria malariae. En 1885, los zoólogos Ettore Marchiafava y Angelo Celli volvieron a examinar el parásito y lo denominaron miembro de un nuevo género, Plasmodium, llamado así por su parecido con las células multinucleadas de los mohos mucilaginosos del mismo nombre. Camillo Golgi reconoció por primera vez en 1886 que varias especies pueden estar involucradas en causar diferentes formas de malaria. Poco después, Giovanni Batista Grassi y Raimondo Filetti nombraron a los parásitos que causan dos tipos diferentes de malaria humana Plasmodium vivax y Plasmodium malariae. En 1897, William Welch identificó y denominó Plasmodium falciparum. A esto le siguió el reconocimiento de las otras dos especies de Plasmodium que infectan a los humanos: Plasmodium ovale (1922) y Plasmodium knowlesi (identificado en macacos de cola en 1931; en humanos en 1965). La contribución de los insectos huéspedes al ciclo de vida de Plasmodium fue descrita en 1897 por Ronald Ross y en 1899 por Giovanni Batista Grassi, Amico Bignami y Giuseppe Bastianelli.

En 1966, Cyril Garnham propuso separar Plasmodium en nueve subgéneros según la especificidad del huésped y la morfología del parásito. Esto incluía cuatro subgéneros que A. Corradetti había propuesto previamente para especies de Plasmodium que infectan aves en 1963. Este esquema fue ampliado por Sam R. Telford en 1988 cuando reclasificó Plasmodium. i>parásitos que infectan a los reptiles, añadiendo cinco subgéneros. En 1997, G. Valkiunas reclasificó las especies Plasmodium que infectan a las aves añadiendo un quinto subgénero: Bennettinia.