Mecanismos de Expulsión de los Parásitos Intestinales

Trichinella spiralis- Ciclo El huesped ingiere L1 enquistada en los músculos del HI. Las larvas se desarrollan en adultos en el intestino delgado. Los adultos copulan y la hembra penetra la mucosa y pone pre-larvas en los vasos linfáticos. Estas entran en las fibras musculares y las transforman en células nodrizas. La pre-larva necesita 3 semans para transformarse en L1 por tanto el HD es también el HI.

Trichinella spiralis -Intestino

Trichinella spiralis- Músculo

Nippostrongylus brasiliensis- Ciclo Los gusanos adultos viven en el intestino del huésped y ponen huevos que salen con las heces. En el exterior, eclosionan y la larva L1 continúa el desarrollo hasta L3 que es infectante. L3 se traslada y llega a penetrar la piel del hospedero roedor, migrando luego a corazon y pulmones. Llega al espacio aéreo y es ingerida alcanzando el tracto GI donde se adhieren a la pared del intestino delgado transformándose en gusanos adultos. .

Nippostrongylus brasiliensis- Adulto

Trichuris sp - Ciclo

Heligmosomoides polygyrus- Ciclo Los adultos viven en el intestino de roedores, enrollados en las vellosidades intestinales. Las hembras ponen huevos que salen con las heces. Estos eclosionan en pocos días y la L1 muda hasta L3 en una semana. Cuando es ingerida L3 penetra la mucosa intestinal y muda a L4, lo que genera inflamación y un nódulo en su sitio de penetración. Se transforma rápidamente en adulto y pasa nuevamente a la luz intestinal. Los adultos jóvenes migran a su sitio preferido, el intestino delgado cercano al píloro. Las hembras comienzan la puesta de huevos 2 semanas post infección y lo pueden hacer durante varios meses.

Heligmosomoides polygyrus- Ciclo

Diferencias en los modelos estudiados Especificidad de huésped Baja en Trichinella spiralis Alta en Heligmosomoides polygyrus Migración intrahospedero Parte del ciclo invasiva – N. Brasiliensis Hábitat sólo intestinal – T. Muris Relación con la pared intestinal Lumen – Ascaris suum, H. Polygyrus Parietal – T.spiralis Localización Intestino delgado – N. Brasiliensis, H. Polygyrus Intestino grueso – T. Muris Tiempo de infeccion Infección crónica – T. Spiralis, Ascaris sp. Expulsión aguda – N. brasiliensis

La expulsión es dependiente de células T CD4+- Evidencias Ratones timectomizados Ratones desnudos (nude) Tratamiento con Ciclosporina A Experimento de transferencia adoptiva Depleción de células CD4+

Poblaciones CD4+ TH1: IFN, IL-12, IL-2, LT, IgG2a TH2: IL-4, IL-5, IL-9, IL-10, IL-13, IgG1, IgE

Mecanismos de Activación de los Linfocitos T CD4+ TH1- IL-12 actúa a través de Stat4. Stat: signal transducers and activators of transcription. TH2- IL-4 e IL-13 actúan por su unión con IL-4Rα que señaliza a través de Stat6.

Figure 6-23

Figure 12-6

Figure 12-6 part 1 of 3

Figure 12-6 part 2 of 3

Figure 12-6 part 3 of 3

8. Inhibición de las Vías de Señalización de la Célula Huésped

Figure 12-2

Figure 12-7

Figure 12-13

La expulsión de los nematodes GI está asociada a la respuesta TH2 T. muris: cepas sensibles generan respuesta TH1 y las resistentes una TH2 Administración de IFN o anti-IL4 en cepas resistentes las vuelve susceptibles

Utilización de ratones knock-out para citoquinas TH2- Resultados Tanto IL-4 como IL-13 son necesarias para la expulsión de T. muris IL-13, pero no IL-4, es necesaria en la expulsión de N. brasiliensis IL-4, pero no IL-13, es requerida para la eliminación de H. polygyrus

Utilización de ratones knock-out múltiple para citoquinas TH2- Resultados IL-4/IL-4/IL-9/IL-13 KO: Retardo en la expulsión de N. brasiliensis en cepas de ratones resistentes asociada a citoquinas TH1. IL-5/IL-9/IL-13 KO: IL-4 alcanza para compensar y producir eosinofilia, hiperplasia mucosa y mastocitosis Falta IL-4/IL-5/IL9 KO para determinar rol de la IL-13

Ratones KO IL-4Rα / Stat6 En T. spiralis y N. brasiliensis confirma que la expusión depende de la acción de IL-4/IL-13 sobre el IL-4Rα y la activación subsecuente de Stat6. En Nb los requerimientos de Stat6 en la expulsión no dependen de la respuesta TH2 ya que hay IgG1, eosinofilia y mastocitosis En T.spiralis es dependiente de Stat6

¿Porqué las respuestas TH2 son Stat6-dependientes en T ¿Porqué las respuestas TH2 son Stat6-dependientes en T.spiralis y Stat6-independientes en N.brasiliensis?

Dependencia de Stat6 N. brasiliensis genera una respuesta TH2 pura mientras que T. spiralis produce una respuesta mixta con IFN La señalización por medio de Stat6 pordría requerirse durante la generación de la respuesta primaria TH2 en presencia de IL-12 e IFN

Stat6 N. brasiliensis vs T. spiralis A nichos diferentes respuestas diferentes N. brasiliensis y H. polygyrus son exclusivamente extracelulares y generan respuesta TH2 pura T. spiralis habita dentro de los enterocitos y algunas células caliciformes y genera una respuesta mixta quizás desencadenando la producción de IFN

Conclusiones La activación de Stat6 por la unión de IL-4 y/o IL-13 a IL-4Rα es un requerimiento universal para la protección del huésped contra los nematodes GI. Los mecanismos efectores inducidos por activación de Stat6 que son requeridos en los distintos modelos para la protección son diferentes.

Otras Células IL-4Rα Evidencia de que células con origen fuera de la médula Osea (no linfocitos ni mastocitos) que expresan IL-4Rα, son necesarias en la expulsión de N. brasiliensis. Se puede concluir que las células T se requieren para generar las citoquinas (IL-4 e IL-13) que actúa sobre células no inmunes que producen la expulsión

Mecanismos Efectores Mastocitos Células caliciformes – mucus Eosinófilos Anticuerpos Efectos fisiológicos Inflamación intestinal

Figure 12-2

Mastocitos

Mastocitos

Mastocitos- Evidencias sobre el rol en la expulsión de los nematodes GI Participación crucial en Strongyloides venezuelensis y T. spiralis Poco importantes en N. brasiliensis y T. muris Estudios en ratones W/Wv deficientes en mastocitos o por anti-IL3 o IL-4 que bloquean mastocitosis- fallan de prevenir la expulsion de N.brasiliensis

Mastocitos Pueden jugar un papel como la fuente inicial de inducción de una respuesta TH2 Son una fuente de moléculas vasoactivas, proinflamatorias y un número de citoquinas como IL-4 y TNF creando un microambiente inhóspito.

Eosinófilos Rol discutible Eosinofilia tesidual y periférica es característica El uso de ratones IL-5 KO o bloqueo de IL-5 con Ac no previene la expulsión de los helmintos GI Los ratones transgénicos IL-5- tienen eosinofiia del 30% no tienen capacidad aumentada de expulsión de T. spiralis

Células Caliciformes- Mucus Aumento de células caliciformes y cambios cualitativos en el mucus durante la infección de varios parásitos GI Se ha propuesto que las mucinas pueden envolver al parásito y/o interrumpir la adhesión La hiperplasia de células caliciformes es un fenómeno CD4+ TH2 IL-4 independiente

Células Caliciformes- Mucus N. brasiliensis Los ratones IL-13 KO a diferencia de los IL-4 KO y los no suprimidos, no pueden eliminar la infección en forma eficiente si bien generan una respuesta TH2. Los IL-13 KO no producen hiperplasia de células caliciformes Conclusión: IL-13 induce la hiperplasia y el mucus facilita la expulsión de N.b

Anticuerpos Rol dudoso Alta producción de IgG1 e IgE Gran proporcion de anticuerpos no específicos en T. spiralis y H.polygyrus, sería consecuencia de fuerte respuesta TH2 En contra: Transferencia de CD4+ a los ratones SCID (sin T ni B) induce la expulsión de T. muris. Stat6 KO no pueden expulsar N.b a pesar de la gran producción de Anticuerpos Serían importantes en la respuesta secundaria

Efectos Fisiológicos El efecto de las diversas citoquinas y células efectoras en el intestino lleva a la generación de un microambiente hostil con aumento de mucus y actividad contráctil propulsora intestinal IL-4 e IL-13 inducen hipercontractilidad de las células musculares via Stat6 en ratones infectados por T. spiralis.

INTESTINAL MUCOSAL RESPONSE OF DOGS EXPERIMENTALLY INFECTED WITH THE CESTODE ECHINOCOCCUS GRANULOSUS: An animal model, approach to human taeniasis. Uruguaysito Benavides*, Junco Inohara+, Takehito Shozawa+, Zully Altamirano* and Carlos Carmona* # *Unidad de Biología Parasitaria. Facultad de Ciencias. Instituto de Higiene, Av. A. Navarro 3051,CP11600. Montevideo, Uruguay. + Parasitology Laboratory, Departament of Clinical Pathology, Veterinary School, Hokkaido University, Sapporo 060, Japan.

Infección de perros con E. granulosus es over-dispersed. En la infección experimental se infectan el 100% de los animales pero el número de parásitos que se encuentran en el intestino nunca es mayor de un 40%. NO habia datos reportados sobre inmunidad de mucosas o mecanismos de expulsión de E. granulosus en perros.

Preguntas interesantes a responder experimentalmente ?

1) Cuando se expulsan los parásitos en que momento de la infección

1) Cuales son los cambios de la mucosa intestinal asociados a la expulsión ?

Cual es la respuesta de la mucosa intestinal asociada a la instalación de los parásitos la permanencia, o infestación crónica?

Que diseño experimental realizarían ?

Diseño experimental Infectamos animales con protoescolices: Se necropsiaron a diferentes tiempos:1,2,3,4,5,6,13,23,33. Un grupo fue usado como control no infectado.

Se extrajo el intestino delgado. Se lo dividió en 3 partes iguales. Se sacaron muestras para histología e histoquímica. Se extrajo la mucosa intestinal de cada una de las partes.

Estudios realizados: Cambios morfológicos en la mucosa. Conteo de células involucradas en los mecanismos de expulsión hasta ese momento descriptos.

Tinción con HE para morfología general y conteo de IEL y eosinófilos.

Conteo de criptas

Conteo de mitosis a nivel de criptas

Epitelio de la cripta (multiplicación celular)

Tinción de PAS para células caliciformes o mucosas

Jejuno, morfologíca microscopica. ( vellocidad)

Parámetros estudiados en cada segmento intestinal: The number of worms. General histological morphology Submucosal mast cells (SMMC). Mucosal mast cells (MMC). Goblet cells. Intrahepitelial leucocytes (IEL). Eosinophiles number.

Resultados Expulsión entre 1-3 dias. Inmunidad innata

Respuesta de la mucosa intestinal entre 1-3 dias Hiperplasia de criptas. Hiperplasia de células epiteliales. Hiperplasia de celulas caliciformes. Hipoplasia de mastocitos NO cambios en el numero de eosinofilos y de IEL. Edema e infiltracion polimorfonuclear.

Parásitos no adheridos a la mucosa. Inflamación catarral aguda. Probable causa de expulsión

5-6-13 dias Apagado de la respuesta aguda y establecimiento de una inflamación sub-crónica.

23-33 Inflamación crónica con establecimiento e instalación de los gusanos en las criptas.