Ciclo vital

Información de contacto:

Lily Cheng ’06, [email protected]

Universidad de Stanford

Parásitos y peste: Desafíos infecciosos para la salud pública

Prof. Dr. Scott Smith, [email protected]

Imagen superior : Micrografía electrónica de barrido que muestra grupos de esporas y

filamentos polares expulsados del microsporidio Bohuslavia asterias.

Imagen dehttp://www.biol.lu.se/cellorgbiol/microsporidia/index.html

Introducción

Los microsporidios son organismos unicelulares eucariotas pertenecientes al filo Microspora. Todos los microsporidios son parásitos intracelulares obligados, formadores de esporas, que invadenvertebrados e invertebrados. Un rasgo característico de los microsporidios es el tubo polar o el filamento polar que se encuentra en la espora y que utiliza para infiltrarse en las células del huésped. Están ampliamente distribuidos en la naturaleza y se han caracterizado más de 1.200 especies. Sin embargo, sólo recientemente se ha documentado que los microsporidios parasitan a los seres humanos, y se necesita más investigación para entender esta enfermedad infecciosa emergente. La infección en los seres humanos, la microsporidiosis, se encuentra principalmente en pacientes con sistemas inmunes comprometidos, especialmente aquellos infectados con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) o que han sido sometidos a trasplantes de órganos. Sin embargo, se sabe que algunas especies también parasitan a personas con sistemas inmunitarios sanos. Más allá del ámbito humano, los microsporidios son parásitos importantes en la pesca, la medicina veterinaria y la gestión de plagas.

Clasificación y taxonomía

La clasificación científica de los microsporidios ha evolucionado a lo largo del tiempo con el aumento de la investigación científica en el área, y los detalles todavía se debaten. Inicialmente se pensaba que era un protozoo (reino Protista), pero estudios recientes que utilizan técnicas de ADN indican que el filo Microspora debería clasificarse en el reino Fungi o, al menos, como un reino hermano de Fungi.La clase, el orden y la familia dentro del filo Microspora también se revisan y debaten con frecuencia (la taxonomía tradicional se da a nivel de familia bloew).Tradicionalmente, las especies se identificaban mediante la observación de las características físicas de la espora, el ciclo de vida y la relación con la célula huésped. Sin embargo, estudios científicos recientes que utilizan herramientas genéticas (en concreto, la secuenciación del ARN ribosómico) han cuestionado este enfoque y sugieren que los marcadores genéticos son un método más correcto para la clasificación científica. Todavía es necesario investigar más para comprender mejor los orígenes de las microsporas y de las especies individuales. A pesar de todo, se han identificado más de 1200 especies en 143 géneros. Actualmente, se sabe que al menos 14 especies de 8 géneros infectan al ser humano.

Familia

Género

Especies

Nosematidea

Brachiola

B. algerae, B. vesicularum

Encephalitozoonidea

Encephalitozoon

E. cuniculi, E. hellem, E. intestinalis (syn. Septata intestinalis).

Enterocytozoonidea

Enterocytozoon

Enterocytozoon bieneusi,

Microsporidea

Microsporidium

M. ceylonensis, M. africanum

Nosematidea

Nosema

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Pleistophoridea

Pleistophora

Sp.

Pleistophoridea

Trachipleistophora

T. hominis, T. anthropophthera,

Nosematidea

Vittaforma

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Los sinónimos de microsporidia incluyen: microspora,microsporan, microsporidea.

Historia del descubrimiento

El filo Microspora se descubrió a finales del siglo XIX, pero el primer caso humano no se describió hasta 1959 en un niño japonés. El aumento de la microsporidiosis está asociado a la llegada y propagación del VIH; la microsporidiosis se encuentra principalmente en pacientes con SIDA o inmunodeprimidos (como los pacientes con trasplantes de órganos). Sin embargo, se han documentado al menos tres especies de Nosema y una de Brachiola en pacientes inmunocompetentes. Los microsporidios se consideran agentes casuales, accidentales u oportunistas en humanos.

Morfología del agente

Los microsporidios son eucariotas primitivos con núcleos bien definidos y membrana plasmática, pero carecen de algunos orgánulos típicos encontrados en eucariotas más típicos, principalmente mitocondrias,golgi apilados y peroxisumes. Las esporas de los microsporidios son redondas y oblongas y las asociadas a la infección humana suelen tener un tamaño de entre 1 y 4 µm (una característica importante para el diagnóstico, ya que algunas especies suelen confundirse con bacterias). Todas tienen un tubo polar enrollado característico, un túbulo o un filamento, un plastón polar estratificado, una vacuola posterior (que se cree que funciona como golgi) y una exospora protectora hecha de proteínas y quitina. La quitina es la responsable de la alta resistencia ambiental de las esporas. A continuación se muestran dos diagramas (3D y 2 D) que ilustran las esporas típicas de los microsporios.

Tomado de: http://www.palaeos.com/Eukarya/Units/Microsporidia/Microsporidia.000.html

Durante la infección, las membranas celulares de la espora (también llamada esporoplasma) se inyectan en una célula huésped a través de la presión de la ósmosis. Tras la infección, el microsporidio depende de la célula huésped para obtener energía y comienza a multiplicarse dentro del citoplasma de la célula huésped. Las especies difieren en sus relaciones con la célula huésped; algunas especies alteran el funcionamiento de la célula huésped para inducir una mayor absorción de nutrientes y el crecimiento celular para acomodar al agente. Los microsporidios pueden reproducirse sexual o asexualmente. En la reproducción asexual, la división nuclear tiene lugar y forma uno o más pares de núcleos, y la división celular puede aislar los núcleos o emparejarlos en una disposición adiplocaría. La reproducción sexual no se conoce bien, pero se piensa que implica la fusión autógama y la reorganización del material genético.

El ciclo vital de los microsporidios varía según las especies, pero puede generalizarse en el siguiente diagrama.

Tomado de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.html

Primero,(1) la espora infecciosa resistente al medio ambiente es ingerida o contraída de otra manera. Este estímulo ambiental activa la germinación en la espora, liberando el polartúbulo por eversión. (2) La espora inyecta entonces el túbulo polar en una célula huésped y (3) libera sus esporoplasmas en las células del huésped. En esta fase, los esporoplasmas suelen convertirse en merontes, células con orgánulos poco organizados encerrados en una membrana plasmática simple. (4) Los merontes de los microsporidios se multiplican en contacto con el citoplasma del hospedador (como en el caso de E. bieneusi) o dentro de una vacuola parasitófora (en E. interstinalis). (5) A continuación, se someten a la esporogonía para seguir dividiéndose y formar esporoblastos, preparando la célula para las gruesas capas de exosporas características de las esporas maduras. Las esporas pueden dispersarse libremente en el citoplasma de la célula huésped o empaquetarse en vesículas esporofóricas (o membranas de esporoblastos). Esta característica puede ser importante desde el punto de vista taxonómico para distinguir entre especies. Por último, (6) cuando las esporas llenan completamente la célula huésped, la membrana plasmática se ve afectada y libera las esporas a su entorno. Las esporas pueden entonces infectar otras células circundantes, ser transportadas a nuevos sitios dentro del huésped, o ser excretadas en las heces o la orina para infectar a otros huéspedes.

El periodo de incubación exacto de las esporas de las microesporas se desconoce, pero se considera que las esporas son extremadamente resistentes y, por tanto, se supone que persisten en el medio ambiente durante largos periodos de tiempo.

Las esporas de las microsporidias son ubicuas y son capaces de infectar cualquier célula animal, incluyendo las de insectos, peces, mamíferos e incluso otros parásitos. Lo más común es que infecten a los antrópodos. Muchas de las 14 especies que infectan a los humanos también se encuentran en varios mamíferos salvajes y domésticos (por ejemplo, conejos, ratones, cachorros, gatitos, etc.). De hecho, el primer caso de E. cuniculi se describió en conejos en 1923. Hay novectores para la microsporidiosis en el sentido estándar (los insectos infectados pueden infectar a los humanos si son ingeridos, pero esto no es necesario ni ubicuo).

Transmisión

La transmisión de los microsporidios aún no está clara, pero se cree que la forma más común es inhalar, ingerir o contraer esporas (por ejemplo, por vía ocular o sexual). Las esporas de los microsporidios también pueden transmitirse en el agua, ya que se han documentado especies de Encephalitozoon, Enterocytozoon y Vittaforma en fuentes de agua (Dowd et al. 1998).

Presentación clínica en los seres humanos

La diarrea crónica y la emaciación son los síntomas más comunes de la microsporidiosis, pero las diferentes especies invaden diferentes lugares, como la córnea, la vía binaria y los músculos. Por lo tanto, los síntomas de la microsporidiosis varían mucho según el lugar de la infección.

o En el tracto intestinal o biliar, los síntomas comunes incluyen diarrea crónica (a menudo suelta, acuosa y sin sangre), pérdida de peso o emaciación, dolor abdominal, náuseas y vómitos.

o La infección diseminada se caracteriza por síntomas de colecistitis (inflamación de la vesícula biliar), insuficiencia renal, infección respiratoria, dolor de cabeza, congestión nasal, dolor ocular y sinusitis.

o La infección respiratoria puede causar tos, disnea (respiración dificultosa) y sibilancias.

o Con la infección ocular, los síntomas van desde sensaciones de cuerpo extraño, dolor ocular, sensibilidad a la luz, enrojecimiento, lagrimeo excesivo o visión borrosa.

o Las personas con infecciones del tracto urinario no suelen presentar síntomas.

o Las infecciones musculares provocan debilidad y dolor muscular general.

o Por último, las infecciones cerebrales o de otros tejidos nerviosos provocan convulsiones, dolor de cabeza y otros síntomas dependiendo de la zona precisa de la infección.

El siguiente cuadro describe las presentaciones clínicas de diferentes infecciones por microsporidios en humanos.

Especies

Presentación clínica

B. algerae, B. vesicularum

Ceratoconjuntivitis (inflamación del ojo), infección de la piel y de los músculos profundos

E. cuniculi*, E. hellem *

Queratoconjuntivitis, infección del tracto respiratorio y genitourinario, e infección diseminada

Enterocytozoon bieneusi*

Diarrea, colecistitis acalculosa (inflamación de la vesícula biliar), e infección respiratoria (rara)

E. intestinalis (syn. Septata intestinalis)*

Infección de la vesícula biliar, diarrea, diseminación al tracto ocular, genitourinario y respiratorio

M. ceylonensis, M. africanum

Infección por córnea

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Infección ocular

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Infección ocular, infección del tracto urinario

Pleistophora Sp.

Infección muscular

T. hominis,

Infección muscular, queratitis estromal e infección diseminada

T. anthropophthera,

Infección diseminada

Adaptada de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

*El diagrama siguiente ilustra gráficamente los lugares de infección de estas especies.

Imagen tomada de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

.

Pruebas de diagnóstico

Los métodos de diagnóstico suelen consistir en identificar esporas en las heces, orina, otros fluidos corporales o tejidos del cuerpo. La microscopía electrónica de transmisión (TEM) es el estándar de oro para identificar especies específicas y diagnosticar la microsporidiosis, pero a menudo es demasiado cara y requiere mucho tiempo. Las alternativas incluyen la microscopía de luz con varias tinciones, como las de Gram (las microesporidias son grampositivas y se tiñen de un color violento oscuro y son fácilmente visibles bajo el microscopio), las tinciones de tricromía modificadas (por ejemplo, el azul de tricromía), las tinciones de Warthin-Starrysilver, Giemsa y agentes quimiofluorescentes como Calcoflur. E. bieneusi mide entre 0,8-1,5 µm mientras que B. algerae, Encephalitozoon spp, V.corneae y Nosema spp. miden 1,5-4 µm al microscopio. Los ensayos de inmunofluorescencia (IFA) y las técnicas moleculares son métodos emergentes para el diagnóstico.

Tratamiento, terapia y manejo

El tratamiento con albendazol es el más común para todas las especies y se combina con Fumagillin tópico para las infecciones oculares (véase la tabla de tratamientos farmacológicos clave más abajo) Sin embargo, la mayoría de los tratamientos farmacológicos no erradican completamente los parásitos. Todavía se están descubriendo y probando nuevos fármacos más eficaces para la microsporidiosis. Por ejemplo, NikkomycinZ (NIK-Z), un fármaco que inhibe la síntesis de quitina, ha demostrado ser eficaz contra una serie de hongos patógenos. Ha dado buenos resultados en pruebas de laboratorio con especies de Encephalitozoon, pero aún no se ha probado in vivo.

A menudo es necesario un mayor control de la enfermedad. En general, los síntomas deben tratarse si es posible. Los pacientes con diarrea crónica o grave deben tener cuidado de reponer los electrolitos y los líquidos con regularidad y mantener las ingestas nutricionales.

Categoría de medicamentos

Fármaco

Tratamiento para

Dosis

Precauciones

Antelminticos

Albendazol

Gastro, muscular, diseminada y ocular.

400mg PO bid durante 2-4 semanas

Evitar el embarazo

Antibióticos

Fumagillina – Tópica

.

Oral

Queratoconjuntivitis y lesiones oculares (Encephalitozoon spp. B. algarae, E. hellum, E. cuniculi, V. corneae)

E. bieneusi

3 mg/ml gotas 1 semana uso tópico + manejo

Desconocido

No aprobado por la FDA para la microsporidiosis.

Trombocitopenia

Antiprotozoos

Metronidazol

E. bieneusi y otros.

500mg PO bid durante 2 semanas.

Inmunomodulador

Talidomida

Diarrea cuando otros fármacos han fracasado

Desconocido

Tóxico, sólo como último recurso.

Defectos congénitos graves; evitar el embarazo.

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Epidemiología

Asimismo, los microsporidios están muy extendidos. Infectan a casi todos los organismos del planeta, desde las abejas y los gusanos de seda hasta los mamíferos y las aves. Se sabe relativamente poco sobre la epidemiología de los microsporidios, ya que las vías de transmisión y de infección siguen siendo poco claras. Aunque se han encontrado esporas activas de microsporidios en fuentes de agua de países desarrollados y en vías de desarrollo, la microsporidiosis sigue siendo principalmente una enfermedad de pacientes con VIH y SIDA. Se ha informado de que los microsporidios infectan al 39% de los pacientes con SIDA con diarrea y al 30% de los pacientes con SIDA con Cryptosporidium. A pesar de que el descubrimiento de este patógeno es relativamente reciente, la infección entre los pacientes con SIDA es notable y el parásito tendrá una importancia creciente en el futuro a medida que el VIH siga propagándose y se realicen más investigaciones para comprender el papel que desempeñan los microsporidios en la salud humana.

Geografía

Los microsporidios se distribuyen por todo el mundo, afectando tanto a los países en desarrollo como a los desarrollados, pero el diagnóstico adecuado sigue siendo difícil, especialmente en los países en desarrollo. A continuación se muestra un mapa que ilustra los pocos países en los que se ha documentado formalmente la microsporidiosis.

Mapa realizado por Lily Cheng, 21 de mayo de 2006

Salud Pública y Estrategias de Prevención

En los últimos años, la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos (EPA) ha incluido a los microsporidios en la Lista de Candidatos a Contaminantes (CCL) de la EPA, considerándolos un patógeno emergente transmitido por el agua que requiere atención de seguimiento. La filtración de los suministros de agua sigue siendo la mejor estrategia preventiva disponible. Las técnicas de medición y filtración de las esporas de microsporidios siguen siendo rudimentarias y poco desarrolladas, aunque la comunidad científica está intentando activamente enmendar esta laguna de conocimientos.

Actualmente no hay vacunas disponibles ni se están explorando para la infección por microsporidios.

Aunque la infección por microsporidios en los seres humanos se produce principalmente en pacientes con sistemas inmunitarios comprometidos, la mayor propagación del SIDA en todo el mundo aumenta nuestra necesidad de comprender y gestionar los microsporidios en un futuro próximo. A medida que se investiga más sobre esta clase de organismos, vemos que su prevalencia aumenta en los pacientes humanos. Se trata, en efecto, de una enfermedad infecciosa emergente.

Enlaces web útiles

Página web del CDC sobre la microsporidiosis

E-Sitio web de la medicina sobre Microsporidios

Microsporidios por The Microbial Biorealm

Sitio web sobre Microsporidiosis para pacientes con SIDA

Bigliarid, Elisa; Bernuzzi, Anna Maria; Corona, Silvia; Gatti, Simonetta; Scaglia, Massimo; Sacchi, Luciano. 2000. «In Vitro Efficacy of Nikkomycin Z against the Human Isolate of theMicrosporidian Species Encephalitozoon hellem. » Antimicrob Agents Chemother, 44(11):3012-3016., American Society for Microbiology.

Cama R.I., U.D. Parashar, D.N. Taylor, T. Hickey, D.Figueroa, Y.R. Ortega, S. Romero, J. Pérez, C.R. Sterling, J.R. Gentsch, R.H.Gilman y R.I. Glass. Enteropatógenos y otros factores asociados a la enfermedad severa en niños con diarrea acuosa aguda en Lima, Perú. J. Infect.Dis., 179:1139-1144, 1999.

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London: Academic Press, 1986.

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Dowd, Scot E., Gerba, Charles P.,Pepper, Ian L. «Confirmation of the Human-Pathogenic MicrosporidiaEnterocytozoon bieneusi, Encephalitozoon intestinalis, and Vittaforma corneaein Water». Microbiología Ambiental Aplicada. 1998 64: 3332-3335

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