Host immune response to intracellular bacteria of the genera anaplasma and mycobacterium
- Autores: Carlos Vladimir López Aispuro
- Directores de la Tesis: José de la Fuente García (dir. tes.), Margarita M. Villar Rayo (codir. tes.), Maria Pilar Alberdi Velez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Joaquín Cerón Madrigal (presid.), Consuelo Almazán (secret.), Agustín Estrada Peña (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias y Ambientales por la Universidad de Castilla-La Mancha
- Materias:
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- Resumen
Los patógenos intracelulares como Anaplasma y Mycobacterium spp. son potencialmente riesgosos para la salud humana y animal. La función principal de la respuesta inmune del hospedador es la de eliminar el patógeno invasor. Sin embargo, las bacterias intracelulares han desarrollado mecanismos que alteran la función celular y la respuesta inmune para convertir las células de defensa en un ambiente idóneo para la propagación bacteriana. El estudio de los componentes de la respuesta inmune del hospedador frente a bacterias intracelulares nos ayudará a caracterizar sus funciones y desarrollar estrategias de control contra los patógenos.
Capítulo I: Introducción general El capítulo I es un artículo de revisión [López V, Alberdi P, de la Fuente J. Intracellular bacteria Anaplasma and Mycobacterium species employ common strategies but different mechanisms for host infection. Tuberculosis. Aceptado], que es la introducción de esta tesis y en la cual se hace una revisión bibliográfica sobre la modulación de los procesos biológicos de la célula del hospedador por el patógeno en favor de la infección. Las bacterias intracelulares necesitan mecanismos eficientes a nivel molecular para sobrevivir y persistir dentro de un ambiente inadecuado. Esta revisión se enfoca en la interacción patógeno- hospedador, haciendo énfasis en la respuesta inmune del hospedador contra bacterias intracelulares.
Capítulo II: Respuesta a la infección En el capítulo II.a se describe la coinfección natural de patógenos transmitidos por garrapatas y M. bovis en un rebaño de ovejas [López V, Alberdi P, Fernandez de Mera IG, Barasona JA, Vicente J, Garrido JM, Torina A, Caracappa S, Lelli RC, Gortazar C, de la Fuente. 2016. Evidence of co-infection with Mycobacterium bovis and tick-borne pathogens in a naturally infected sheep flock. Ticks Tick Borne Dis.7: 384-389]. Se encontraron altas prevalencias de A. ovis y Rickettsia spp. del grupo de las fiebres manchadas. En cinco de los doce animales seleccionados al azar para el estudio anatomopatológico, se observaron lesiones consistentes con el complejo M. tuberculosis (MTBC). Por espoligotipado, se confirmó la infección por el espoligotipo SB0339 de M. bovis. La expresión diferencial de los genes del sistema inmune respalda los hallazgos previos, además sugiere que la coinfección con patógenos transmitidos por garrapatas y M. bovis en ovejas puede resultar en un único patrón de expresión génica.
Capítulo II.b: Se estudian los niveles de proteínas del hospedador en garrapatas en respuesta a la infección con Anaplasma phagocytophilum [Villar M, López V, Ayllón N, Cabezas-Cruz A, López JA, Vázquez J, Alberdi P, de la Fuente J. 2016. The intracellular bacterium Anaplasma phagocytophilum selectively manipulates the levels of vertebrate host proteins in the tick vector Ixodes scapularis. Parasit. Vectors. 9: 467]. Los intestinos y glándulas salivales de las garrapatas tienen un papel importante durante: su alimentación y desarrollo; captación del patógeno, además de su multiplicación y transmisión. En intestinos de garrapatas alimentadas se hallaron proteínas del hospedador antes descritas en glándulas salivales de garrapatas tanto alimentadas como no alimentadas, sugiriendo un papel de estas proteínas durante la alimentación y desarrollo de la garrapata. La infección por el patógeno podría alterar los procesos metabólicos de la garrapata, modificando la digestión de las proteínas del hospedador para mantenerse en el vector, con posibles implicaciones en la fisiología de la garrapata y el ciclo de vida del patógeno. Los resultados de este estudio muestran una clara diferencia en el contenido de las proteínas del hospedador entre intestinos y glándulas salivales de garrapatas en respuesta a la infección. Esto sugiere que A. phagocytophilum maneja selectivamente los niveles de proteínas del hospedador en la garrapata, además de forma específica en los tejidos para facilitar la infección, multiplicación y transmisión del patógeno mientras la garrapata sobrevive, se alimenta y desarrolla.
Capítulo II.c: Se presenta un estudio de proteómica sobre la respuesta inmune del jabalí euroasiático frente a la infección por M. bovis [López V, Villar M, Queirós J, Vicente J, Mateos-Hernández L, Díez-Delgado I, Contreras M, Alves PC, Alberdi P, Gortázar C, de la Fuente J. 2016. Comparative proteomics identifies host immune system proteins affected by infection with Mycobacterium bovis. PLoS Negl. Trop. Dis. 10: e0004541]. El jabalí euroasiático es reservorio natural del MTBC y es un modelo útil para el estudio de infecciones por micobacterias. La infección por micobacterias afecta la expresión de genes de la respuesta inmune innata y adaptativa en linfonodos y tonsilas, y se han propuesto biomarcadores correlacionados con la resistencia a la infección. En este trabajo se identificaron proteínas del sistema inmune, las cuales tienen una función importante en la respuesta del hospedador frente a la micobacteria. La proteína de enlace al calcio A9, peroxidasa hemo, lactotransferrina, catelicidina y la proteína de reconocimiento de glicanos, se encontraron subrepresentadas en jabalíes adultos positivos a tuberculosis (TB) comparados con los controles no infectados, sin embargo, con el progreso de la enfermedad los niveles de estas proteínas aumentaron en animales con lesiones en múltiples órganos. Nuestros hallazgos sugieren que M. bovis manipula la respuesta inmune del hospedador reduciendo la producción de proteínas del sistema inmune. Sin embargo, a medida que avanza la infección, el sistema inmune del jabalí se recupera y limita la multiplicación del patógeno, favoreciendo la supervivencia del animal y esto a su vez facilita la transmisión del patógeno.
Capítulo III: Respuesta a la vacunación En el capítulo III.a se presenta un ensayo de vacunación en ciervo rojo de granja, una actividad de gran importancia económica en varios países [López V, Gonzalez-Barrio D, Lima-Barbero JF, Ortiz JA, Dominguez L, Juste R, Garrido JM, Sevilla IA, Alberdi P, de la Fuente J, Gortazar C. 2016. Oral administration of heat-inactivated Mycobacterium bovis reduces the response of farmed red deer to avian and bovine tuberculin. Vet. Immunol. Immunopathol. 172, 21-25]. Infecciones micobacterianas pertenecientes al MTBC y al complejo M. avium son un freno para la industria del ciervo rojo de granja, debido a las pérdidas directas y restricciones al movimiento de animales provenientes de rebaños infectados. En este estudio se caracterizó el efecto de la administración oral de M. bovis inactivada por calor en ciervo rojo de granja. Los promedios de la prueba cutánea de derivado proteico purificado aviar (aPPD) y bovino (bPPD) fueron inferiores en el grupo inmunizado que en el grupo control. Un año después de la inmunización en las ciervas inmunizadas se encontró una reducción significativa en la prueba cutánea de aPPD y en los niveles de anticuerpo en ELISA contra aPPD y bPPD. No se observaron diferencias significativas en la prueba cutánea para fitohemaglutinina, ni en los niveles de anticuerpo en ELISA contra el antígeno específico MPB70. Los niveles de ARNm de C3, IFN-γ e IL-1β, y los niveles en suero de IFN-γ e IL-1β no variaron entre los grupos inmunizado y control. Sin embargo, seis meses después del tratamiento los niveles de C3 en suero fueron significativamente más elevados en el grupo inmunizado que en el grupo control. Estos hallazgos confirman que la M. bovis inactivada por calor no sensibiliza al ciervo rojo de granja y además no da falsos positivos en la prueba cutánea de la tuberculina. En resumen, este estudio provee evidencia que los antígenos de la M. bovis inactivada por calor administrada oralmente desencadenan una respuesta inmune en rumiantes.
Capítulo III.b: Se describe un ensayo de vacunación en peces cebra adultos, un modelo útil para el estudio de la fisiopatología frente a infecciones micobacterianas que podría ayudar al desarrollo de nuevas estrategias para el control y prevención de la TB [López V, Contreras M, Vicente J, Gortázar C, de la Fuente J. Heat-inactivated Mycobacterium bovis protects zebrafish against mycobacteriosis, enviado]. Estudios anteriores han confirmado que la inmunización parenteral y oral con M. bovis inactivada por calor protege al jabalí contra la TB. En este estudio se observó que la inmunización con M. bovis inactivada por calor disminuye la mortalidad y niveles de infección en peces retados con M. marinum. Además, el número de micobacterias por granuloma y el número de granulomas en peces sobrevivientes fue menor en el grupo inmunizado que en el grupo control. Por otra parte, la M. bovis inactivada por calor desencadena una respuesta inmune a través de la sobre regulación de C3. La correlación negativa entre los niveles de micobacterias y C3, sugiere que esta proteína tiene un papel en los mecanismos de protección inducidos por M. bovis inactivada por calor contra infecciones por micobacterias en pez cebra.
