Revisión de Literatura
Aspectos inmunopatológicos de la neosporosis bovina
Immunopathologic aspects of bovine neosporosis
RONDÓN-BARRAGÁN, I.S.1; BRAGAGNINI DÍAZ, H.E.2
1-Est. Med. Vet. Zootec. [email protected]m Universidad de los Llanos
2-Est. Med. Vet. Zootec. Grupo de Investigación en Reproducción y Genética Animal–GIRGA. Escuela de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad de los Llanos [email protected]
Recibido Marzo 17 de 2006 . Aprobado Junio 16 de 2006
RESUMEN
Neospora caninum es un protozoario coccidial, filum Apicomplexa, familia Sarcocystidae, de distribución mundial y uno de los principales agentes causales de aborto bovino. N. caninum infecta rumiantes, equinos y cánidos silvestres como hospederos intermediarios y se ha determinado el perro como hospedero definitivo. Aunque ha sido considerado como un género y especie definido, su biología es escasamente conocida. La respuesta inmune contra la infección por N. caninum se caracteriza por la secreción de interferón á (IFN á), factor de necrosis tumoral á (TNFá) e interleuquina 2 (IL-2) por linfocitos T CD4+. En hembras gestantes la infección con N. caninum puede desencadenar aborto así como el nacimiento de terneros débiles o clínicamente sanos pero persistentemente infectados. Durante la gestación los parásitos se reactivan, diseminan e invaden los tejidos placentarios y fetales, causando destrucción de las vellosidades placentarias y aborto. La infección adquirida por la madre en el primer trimestre de gestación desencadena la liberación de citoquinas (IL-12, IFN-á y TNFá) de células T ayudadoras tipo 1 (Th1) y una subsecuente producción de radicales libres. Posterior al primer trimestre de gestación, la respuesta inmune Th1 vira a Th2 acompañada de la secreción de IL-4 y IL-5, las cuales son menos eficaces en el control de la infección, disminuyendo el riesgo de aborto pero conllevando a una infección congénita. La implementación de herramientas moleculares para el desarrollo de estudios epidemiológicos más confiables que determinen la incidencia e impacto real de N. caninum en Colombia y la posterior identificación de los blancos moleculares de la infección para el establecimiento de medidas inmunoprofilácticas se proponen como las estrategias de control más viables
Palabras clave: Neospora caninum, bovinos, inmunopatología, linfocitos T CD4+, interferón á, aborto.
ABSTRACT
Neospora caninum is a coccidian protozoan, phylum Apicomplexa, family Sarcocystidae, of worldwide distribution and one of bovine abortion-causing agents. N. caninum infects ruminants, equines and wild canids as intermediary hosts, and the dog was determined as definitive host. Although has been considered belonging to defined genus and species, its biology is scarcely known. Immune response against N. caninum infection is characterized by the secretion of interferon á (IFN á, tumour necrosis factor á (TNFá) and interleukin 2 (IL-2) from T CD4+ lymphocytes. In pregnant females, N. caninum infection can lead to abortion as well as born of weak or clinically healthy but persistently infected calves. During gestation, the parasites reactivate, spread and invade placental and foetal tissues; causing placental villi destruction and abortion. Acquired infection by the dam in first trimester of pregnancy lead to cytokine release (IL-12, IFN-á y TNFá) produced by T helper cell type-1 (Th1) and subsequent production of free radicals. Later of the first trimester of gestation, immune response Th1-type turns on Th2- type accompanied of release of IL-4, IL-5 which are less effective to control the infection, diminishing the risk of abortion but lead to congenital infection. The implementation of molecular tools for the development of more reliable epidemiologic surveys that determine the incidence and real impact of N. caninum in Colombia and the later identification of molecular targets of infection for the establishment of immunoprophylactic measures are proposed as more viable control strategies.
Keywords: Neospora caninum, bovines, immunopathology, T CD4+ lymphocytes, interferon á, abortion.
INTRODUCCIÓN
Neospora caninum es un protozoario coccidial, filum Apicomplexa, familia Sarcocystidae, de distribución mundial (Quintanilla-Gozalo et al.,1999; Gondim et al.,1999; Suteeraparp et al.,1999; Osawa et al.,2002; García-Vázquez et al.,2002; Moore et al.,2003; Václaveck et al.,2003; Sadrebazzaz et al.,2004; Koiwai et al.,2005), identificado por primera vez en un caso de encefalitis y miocarditis en un canino (Bjerkås et al.,1984) y posteriormente aislado del cerebro de un cachorro, el cual desarrolló parálisis de las extremidades posteriores (Dubey et al.,1988a;Dubey et al.,1988b). En 1989, se encontró Neospora caninum en un foco de necrosis cerebral en dos fetos bovinos abortados en Nuevo México (Thilsted & Dubey,1989). A partir de la década del 90 se consideró a N. caninum como una de las principales causas de aborto en bovinos (Anderson et al.,1991), así como el agente responsable de nacimientos de terneros con signos neurológicos (Dubey et al.,1990) sin conocer aún los factores predisponentes (Thornton et al.,1991).
N. caninum infecta rumiantes, equinos y cánidos silvestres como hospedadores intermediarios; y se ha determinado el perro como hospedero definitivo (McAllister et al.,1998); aun así, N. caninum puede reproducirse asexualmente por un periodo de tiempo prolongado, por lo cual un clon podría persistir por largo tiempo en la misma población del hospedero sin requerir un hospedador definitivo (Pérez-Zaballos et al.,2005). Pérez-Zaballos et al.(2005) sugieren que N. caninum es capaz de evolucionar rápidamente bajo nuevas condiciones ambientales en ausencia de recombinación sexual, esto favorecido por las mutaciones que le confieren alguna ventaja favorecida por la selección natural.
Aunque Dubey et al.(1998) lo consideraron como un género y especie definido, otros autores (Mehlhorn&Heydorn,2000; Heydorn&Mehlhorn,2002) argumentan que N. caninum no abarca los requisitos formales de las reglas internacionales de nomenclatura zoológica.
INMUNOPATOGÉNESIS: Relación hospedero-parásito
La patogénesis del N. caninum se debe a la multiplicación de los parásitos que conlleva a la destrucción de diversos tipos de células del hospedero (Uchida et al.,2004). En hospederos inmunocompetentes, la infección es rápidamente controlada por la respuesta inmune, y guía a un estado de conversión de taquizoito a bradizoito, durante el cual los bradizoitos forman quistes tisulares que lo protegen de las reacciones inmunológicas y fisiológicas por parte del hospedero (Alaedine et al.,2005).
Alaedine et al.(2005) indicaron que seguido a la infección experimental en ratones, los taquizoitos se diseminan en diversos órganos y causan una falla multiorgánica en aquellos casos en los cuales el sistema inmune no es capaz de generar una respuesta limitante de la infección. Aun así, en animales inmunocompetentes en los cuales los taquizoitos fueron eliminados, estos persistieron en el sistema nervioso central.
Respuesta inmune a N. caninum en animales no gestantes
La respuesta inmune frente a N. caninum se caracteriza por ser mediada por células (debido a su carácter intracelular obligatorio) y la liberación de citoquinas-i.e. Interferón ã; factor de necrosis tumoral alfa e interleuquina 2- por linfocitos T CD4+ (Innes et al.,2002; Innes et al.,2005).
Aunque se ha determinado que la actividad del interferón gamma (IFN-á) es independiente de óxido nítrico (Yamane et al.,2000), Tanaka et al.(2000a) demostraron la importancia del óxido nítrico en la resistencia en ratones a la infección con N. caninum: ratones deficientes en la producción de óxido nítrico sintasa (iNOS) son más susceptibles a la infección por N. caninum, que los ratones sin dicha deficiencia. Algunos autores argumentan que dicho efecto se puede presentar, al igual que en Toxoplasma, debido a una depleción de triptófano (Nagineni et al.,1996 citado por Yamane et al.,2000) o especies reactivas de oxígeno (Murray et al.,1979) aun cuando otras hipótesis los contradicen (Woodman et al.,1991; Halonen et al.,1998 citado por Yamane et al.¸2000).
Nishikawa et al.(2001) determinaron que el IFN-á controla la proliferación de N. caninum dentro del hospedero, gracias a la activación de macrófagos y respuestas dependientes de células T CD4+y que la sobrevivencia del hospedero es dependiente de la sobreexpresión de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) clase II.
En trabajos realizados por Tanaka et al.(2000b) ratones con depleción de células T CD4+ mostraron una tasa de mortalidad alta comparados con ratones con depleción de células T CD8+ o los control, lo cual demostró la importancia de los linfocitos T efectores en la resistencia a la infección. Estos autores postulan dos direcciones de la respuesta inmune, la primera adscrita al papel del IFN-á producido por células T al activar las células del hospedero (macrófagos, etc.) las cuales destruyen directamente los parásitos intracelulares. Y una segunda, en las cuales las células T CD4+ activadas por el IFN-á se diferencian a células Th1 o de tipo citotóxico en un estadio temprano de la infección. Además el tipo Th1 de las células T CD4+ produce algunos factores que activan otras células y respuestas por parte de células T CD4+ citotóxicas que directamente eliminan las células infectadas con el parásito. En el estado tardío de la infección, las células T CD4+ ayudan en la producción de anticuerpos contra N. caninum al inducir otros mecanismos protectores (citotoxicidad dependiente de anticuerpo, opsonización, etc., Tanaka et al.,2000b).
Rettigner et al.(2004) encontraron una respuesta linfoproliferativa altamente especifica en ratones inmunocompetentes 8 semanas después de la infección primaria, acompañada de un patrón mixto de secreción de citoquinas, caracterizado por altos niveles de IFN- á y niveles bajos de IL-4 e IL-10. Este comportamiento se evidencia gracias al antagonismo que presentan la IL-4 y el IFN-á (Tizard,2002). Por otra parte, Lunden et al.(2002) demostraron que la resistencia contra la neosporosis en ratones BALB/c inmunizados está relacionada con la secreción de IFN-á y que la protección contra N. caninum es observada en presencia de niveles elevados de IL-4 y IL-5. La IL-4 constituye un factor importante en la respuesta inmune frente a la infección por N. caninum, pues es capaz de antagonizar los efectos de la activación de macrófagos causados por el IFN-á (Orrego,2004), disminuyendo el daño local debido a la acción de enzimas liberadas por macrófagos. La liberación de IL-4 estimula el multiplicación y diferenciación de linfocitos B activados, e intensifica la expresión de MHC clase II y receptores Fc (Tizard,2002), facilitando la presentación de antígenos y la opsonización, respectivamente.
Moore et al.(2005) demostraron que aunque los niveles inducidos de anticuerpos específicos y de IFN-á en ganado inmunizado son similares a aquellos observados en ganado infectado naturalmente, diferentes vías inmunes pueden ser desencadenadas con diferentes grados de inmunidad protectora para cada uno.
Por otro lado, el factor de necrosis tumoral alfa (TNFá) es capaz, en menor medida, de inhibir el crecimiento de taquizoitos de N. caninum probablemente por inducir la producción de especies reactivas de oxígeno (Yamane et al., 2000).
Respuesta inmune a N. caninum en animales gestantes
La infección de animales gestantes puede guiar a aborto del feto o embrión así como al nacimiento de terneros débiles o clínicamente sanos pero persistentemente infectados (Aleadine et al.,2005).
Durante la gestación los parásitos se reactivan, diseminan e invaden los tejidos placentarios, fetales, o ambos (Aleadine et al.,2005), causando destrucción de las células septales y degeneración aguda de las vellosidades placentales fetales, asociadas a un daño vascular y desencadenando aborto (Maley et al.,2003). La respuesta inmune del hospedero en la placenta puede ser lesiva para el feto. Las citoquinas proinflamatorias tales como el IFN-á, IL-2 o el TNF-á, usualmente ausentes en la placenta pueden, en bajas concentraciones, desencadenar una respuesta a la infección (Andrianarivo et al.,2005). Por tanto el aborto es causado por una destrucción masiva de los tejidos placentarios; desencadenada por la respuesta inmune de la madre y el feto (Andrianarivo et al., 2005). La probabilidad de aborto en ganado infectado crónicamente es mas alta a la primera preñez, y es reducida en preñeces subsecuentes (Aleadine et al.,2005), evidenciando la generación de inmunidad adquirida.
Entre las semanas 10-15 de gestación, se presenta una subregulación de la respuesta inmune mediada por células (i.e. disminución aguda en la proliferación de monocitos periféricos sanguíneos y baja producción de IFN-á), concomitante con un incremento en la producción de IgG1, sugiriendo una respuesta inmune tipo 2 (Andrianarivo et al.,2005), esta respuesta tipo 2 puede reactivar la infección latente (Innes et al.,2002; Figura 1). Sin embargo, en animales infectados con N. caninum no se evidencia alteración de la función normal de los linfocitos T (Andrianarivo et al., 2005).
Quinn et al.(2002) argumentan que en la neosporosis bovina, la infección adquirida de la madre en el primer trimestre puede inducir repuestas de citoquinas de células T ayudadoras tipo 1 (Th1) guiando a la generación de IL-12, IFN-á y TNF-á y una subsecuente producción de radicales libres de oxígeno tales como el óxido nítrico, los cuales pueden ser letales para el parásito pero también para el feto. Como la preñez progresa, las respuestas de citoquinas Th1 pueden virar hacia Th2. De esta manera, si la infección parasitaria es adquirida en el tercer trimestre, son generadas citoquinas tales como IL-4 e IL-5, estas eliminarían el parásito menos efectivamente, representado menos riesgo a la preñez, y favorecería la infección congénita (Quinn et al.,2002).
La infección fetal se atribuye a la reactivación de infección latente de N. caninum y es acompañada por una estimulación subsecuente/concurrente de respuesta inmune tipo 1 (i.e. IgG2, IFN-á) al parásito (Andrianarivo et al.,2005). Kobayashi et al.(2002) no observaron reactivación de la infección por N. caninum en ratones hembra que recibieron hormonas asteroideas, aun así la preñez es un fenómeno complejo y el uso de hormonas solas no representa el ambiente fisiológico existente en la preñez, dificultándose la aseveración de un efecto hormonal nulo.
En la mayoría de los terneros neonatos infectados se evidencia una respuesta dominante de IgG1. Las novillas infectadas naturalmente transmiten N. caninum a su progenie independiente de su estado de inmunización (Andrianarivo et al.,2005). Pfeiffer et al.(2002) y Osawa et al.(2002) demostraron que no existe relación directa entre la seropositividad a N. caninum y la incidencia de aborto, debido a que existe variación en la habilidad del animal para responder inmunológicamente a la infección, además, dicha respuesta por parte del hospedero es dependiente de la carga de taquizoitos. Se ha sugerido que el ganado es capaz de adquirir un grado de inmunidad protectiva contra el aborto, sin embargo, esta inmunidad desarrollada es insuficiente para prevenir completamente la transmisión vertical del parásito (Innes et al., 2002).
Neospora y sus antígenos
Howe et al.(1998) aislaron dos proteínas inmunodominantes (i.e. altamente inmunogénicas) y altamente conservadas en la superficie de la membrana celular (p29 y p35; probablemente adhesinas) de N. caninum, las cuales son homólogas a las halladas en T. gondii, y a las que le han sido adscritas funciones importantes tales como facilitar la adhesión del parásito a las células del hospedero así como brindar protección contra la respuesta inmune bactericida, debido a la inducción de inmunosupresión. Debido a su carácter altamente conservado (en términos filogenéticos) parecen haber evolucionado para modular la respuesta inmune del hospedero. Aun así, N. caninum posee menos complejidad en sus antígenos comparada con T. gondii, lo cual disminuye su patogenicidad y limita el rango relativo de hospederos (Howe et al.,1998).
Otras proteínas tales como la NcMIC1 están implicadas en la adhesión del parásito a las células del hospedero así como en la invasión, constituyéndose en una candidato para la elaboración de vacunas (Aleadine et al.,2005).
Trabajos de Uchida et al.(2004) revelaron la existencia de un antígeno de 73kDa el cual hace parte de los antígenos de superficie de los taquizoitos de N. caninum y que podría tener un papel importante en la invasión de las células del hospedero.
PERSPECTIVAS DE INVESTIGACIÓN
Previo a la implementación de una vacuna contra neosporosis bovina en Colombia, se deben efectuar estudios tanto exhaustivos como confiables de seroprevalencia en nuestras ganaderías. La evaluación por medio de serologia, mediante detección de anticuerpos en animales no vacunados se sugiere como la herramienta diagnostica, lo cual permita conocer el papel de la neosporosis bovina en la mortalidad embrionaria y así evaluar de manera certera su impacto económico.
La identificación de proteínas inmunodominantes (e.g.p29,p35) es una herramienta diagnóstica y epidemiológica que permiten desarrollar estrategias de control y diagnóstico apropiado de la neosporosis bovina y pueden constituir el inicio de la búsqueda de estrategias tendientes a minimizar el impacto de esta enfermedad en el país.
Björkman et al.(2005) validaron el uso del patrón de avidez de IgG para evaluar la duración de la infección por N. caninum siguiente a la ingestión de ooquistes. Esta herramienta permite analizar epidemiológicamente la prevalencia de la enfermedad en una zona determinada y seria una opción a implementar en la ganadería colombiana.
CONCLUSIONES
La neosporosis bovina es una de las principales causas de pérdidas económicas en ganaderías de carne y leche. Su agente etiológico, Neospora caninum, produce aborto o nacimiento de terneros clínicamente sanos pero persistentemente infectados, dependiendo del momento gestacional en el cual el animal adquiere la infección. En animales no gestantes infectados con N. caninum, el IFN-á evita la multiplicación de los bradizoítos. En animales infectados en el primer tercio de la gestación, la madre genera una fuerte respuesta inflamatoria en la interfase materno-fetal (caracterizada por citoquinas de células Th1), conduciendo a la muerte embrionaria. Una infección a partir del segundo trimestre de gestación, desencadena una significativa inmunomodulación de la proliferación celular y respuesta de IFN-ã en un ambiente de citoquinas tipo 2, lo cual resulta en una muerte fetal o nacimiento de terneros persistentemente infectados, en ocasiones con signos neurológicos. Durante el tercer trimestre de la gestación, la inmunocompetencia fetal reduce la probabilidad de aborto, sin embargo, los terneros nacen clínicamente sanos pero persistentemente infectados.
El establecimiento del papel real de la neosporosis en el aborto bovino en la ganadería colombiana así como la identificación de antígenos inmunodominantes y estudios serológicos se consideran como estrategias candidatas para el control, mediante la implementación de inmunoprofilaxis (e.g. vacunas, entre otras).
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