Site Overlay

Două faze de creștere separate în timpul dezvoltării Leishmaniei la muștele de nisip: implicații pentru înțelegerea ciclului de viață | Chopper

Discuție

Rezultatele acestei investigații indică faptul că două specii de paraziți din subgenul Leishmania (Leishmania), L. mexicana și L. infantum, au două cicluri independente de multiplicare în timpul dezvoltării în Lutzomyia longipalpis: primul ca promastigotă prociclică (faza de masă de sânge) și al doilea ca promastigotă leptomonadă (faza de masă de zahăr). Aceste două cicluri par a fi separate atât în timp, cât și în spațiu. Acestea sunt legate între ele de promastigoturile nectomonade care nu se divid, care acționează, de asemenea, pentru a stabili infecția la musca de nisip dincolo de faza de făină de sânge (Sacks și Kamhawi, 2001) și sunt, de asemenea, forma responsabilă pentru migrarea anterioară a infecției (Rogers et al., 2002). Promastigoturile Leptomonad care încetează să se dividă se diferențiază în promastigoturi metaciclice, care sunt un stadiu strict nedivizual. Pe baza acestor date, se propune un ciclu de viață revizuit pentru aceste specii de Leishmania (Leishmania) (Fig. 3).

Ciclu de viață revizuit al speciilor de Leishmania (Leishmania) din Lutzomyia longipalpis. Replicarea paraziților are loc în trei puncte: amastigote în fagolizozomii macrofagilor; promastigote prociclice în midgutul abdominal; și promastigote leptomonade în midgutul toracic. Aceste cicluri de creștere sunt legate de diferite stadii de nediviziune sau de transmitere, după cum se arată.

Din studiul actual reies câteva puncte interesante. Secvența generală a formelor de dezvoltare a fost bine conservată între L. mexicana și L. infantum, în ciuda unor diferențe biologice importante între paraziți: aceștia cauzează tipuri diferite de boală, leishmanioza cutanată și viscerală, se transmit în mod natural prin vectori diferiți, Lutzomyia olmeca olmeca și Lutzomyia longipalpis, și au gazde rezervor de animale diferite, rozătoarele de pădure și, respectiv, câinii domestici fiind cei mai importanți. Această conservare a modelului de dezvoltare indică faptul că este probabil să se aplice și altor specii din cadrul subgenului Leishmania, deși acest lucru trebuie verificat experimental, în special pentru speciile care se dezvoltă în muștele de nisip Phlebotomus. Peste acest cadru comun de dezvoltare, au fost observate diverse diferențe în ceea ce privește prevalența și persistența diferitelor stadii atunci când s-au comparat rezultatele de la cele două specii de Leishmania. Motivele exacte ale acestor diferențe sunt necunoscute în prezent, dar se presupune că acestea reflectă adaptarea fiecărei specii pentru a maximiza probabilitatea de transmitere în condiții naturale. Acesta este un fenomen complex care depinde de mai mulți factori, printre care: necesitatea de a genera un număr suficient de promastigote metaciclice în locul și la momentul potrivit pentru a coincide cu comportamentul de hrănire a vectorilor; necesitatea de a genera un dop de gel secretor de promastigote pentru a facilita transmiterea (Rogers et al, 2002); longevitatea naturală a vectorului muscăi de nisip în cauză; și influența infecției asupra longevității (Hurd, 2003).

Barierile comune în calea dezvoltării întâlnite de toate Leishmania în muștele de nisip identificate până în prezent se referă la influența fiziologiei digestiei mesei de sânge. În principal, acestea sunt influența enzimelor proteolitice secretate de epiteliul midgut și pierderea paraziților prin defecarea resturilor de masă de sânge nedigerate (Sacks și Kamhawi, 2001). În ceea ce privește enzimele, s-a demonstrat că amastigoturile transformatoare sunt sensibile la prezența tripsinei din midgut (Pimenta et al., 1997). Cu toate acestea, există o serie de dovezi care arată că Leishmania poate fi capabilă să moduleze capacitățile digestive ale gazdei muștelor de nisip (Schlein și Romano, 1986; Borovsky și Schlein, 1987; Dillon și Lane, 1993; Schlein și Jacobson, 1998), promovând astfel, potențial, supraviețuirea sa. Mai mult, supraviețuirea după masa de sânge este facilitată de atașarea promastigotului nectomonadei la epiteliul midgut (Killick-Kendrick et al., 1974a; Sacks și Kamhawi, 2001). Prin urmare, programul de dezvoltare a Leishmania poate reflecta, într-o anumită măsură, adaptarea la aceste bariere cu care se confruntă musca de nisip, după cum reiese din similitudinea dintre dezvoltarea in vivo și cea in vitro prezentată în acest studiu. Mai mult, capacitatea promastigotului leptomonadei de a se reface prin replicare poate fi o necesitate pentru generarea de infecții transmisibile în vector.

O altă diferență interesantă între L. mexicana și L. infantum a fost creșterea mai viguroasă a celei dintâi in vivo. În cultură, acest lucru este tipic și, de obicei, este atribuit variației în ceea ce privește adecvarea condițiilor in vitro pentru creșterea diferitelor specii, dar la Lutzomyia longipalpis ar putea fi prezis contrariul, deoarece aceasta este o gazdă naturală pentru L. infantum și, prin urmare, se presupune că este favorabilă dezvoltării acestui parazit. Prin urmare, aceste rezultate indică mai degrabă faptul că rata globală de creștere (in vivo sau in vitro) este o diferență intrinsecă între specii, iar o posibilă explicație este că L. infantum își reglează propria creștere la un nivel mai scăzut decât L. mexicana, în ciuda faptului că este expusă la condiții similare. Dacă este adevărat, acest lucru ar putea explica apariția unor mecanisme care amintesc de moartea celulară programată la Leishmania (Zangger et al., 2002). Astfel de mecanisme pot fi utilizate de paraziți pentru a-și regla propria creștere ca parte a adaptării lor programate la viața într-un anumit vector al muștelor de nisip. De exemplu, poate fi benefic pentru parazit să influențeze povara infecției asupra gazdei muștelor de nisip, îmbunătățind astfel șansele de transmitere (Hurd, 2003).

Dezvoltarea atât a L. mexicana cât și a L. infantum (L. chagasi) a fost examinată anterior la muștele de nisip și, deși diferitele forme descrise în aceste studii anterioare nu au fost pe deplin cuantificate, aceste constatări anterioare sunt în concordanță cu studiul actual (Lawyer et al., 1987; Walters et al., 1987; 1989). Nomenclatura introdusă de Lawyer et al. (1990) a reprezentat un progres important și util față de sistemele anterioare, pe care propunem acum să o revizuim pe baza datelor prezentate în acest studiu și Rogers et al. (2002). Astfel, Lawyer et al. (1987), lucrând cu L. mexicana, descriu promastigote scurte, ovoidale, ușor mobile (= forme prociclice), forme nectomonade lungi și subțiri, promastigote scurte și late care se divid (= forme leptomonade) și promastigote metaciclice. În mod similar, Walters et al. (1987) descriu forme nectomonade ș i promastigote scurte (= forme leptomonade) la L. mexicana. De asemenea, într-un studiu asupra L. infantum (chagasi), Walters et al. (1989) descriu promastigote în stadiile de diviziune I și II (= forme prociclice), forme nectomonade și promastigote metaciclice. Este important de remarcat faptul că există încă probleme nerezolvate și că există forme morfologice care necesită încorporare în schema prezentată în figura 3. Două dintre acestea merită o mențiune specială: formele haptomonadelor și paramastigotes. Haptomonadele promastigotrofe au fost denumite inițial de Killick-Kendrick et al. (1974b) pentru a descrie două populații: forme mici, largi, cu luciditate electronică, care puteau fi găsite libere în lumenul intestinal și altele cu aspect similar care erau atașate de suprafețele cuticulare ale intestinului prin intermediul unor expansiuni asemănătoare cu hemidesmosomele ale vârfului flagelar. Astfel de forme pot fi găsite atașate la intestinul posterior, la valva stomodeală sau la intestinul anterior al muștelor de nisip, în funcție de specia de Leishmania. Aceste forme haptomonade atașate au reprezentat o populație semnificativă, dar minoră din punct de vedere numeric, la L. mexicana și L. infantum, prin urmare, nu s-a dovedit încă posibilă determinarea originii lor de dezvoltare, deși este probabil ca acestea să fie derivate din formele de leptomonade sau nectomonade (Rogers et al., 2002; studiul actual). Este interesant faptul că acele haptomonade care au fost observate au fost foarte rar în diviziune, spre deosebire de populația de leptomonade. Cu toate acestea, este important de remarcat faptul că alți autori au continuat să utilizeze termenul haptomonadă pentru a descrie promastigotele mici, neatașate, care înoată liber (Lawyer et al, 1987, 1990, Saraiva et al. 1995, Nieves și Pimenta 2000), care ar fi denumite promastigote leptomonade conform studiului actual. Cu toate acestea, preferăm și recomandăm utilizarea denumirii de leptomonad promastigote pentru astfel de forme din motive de etimologie (leptos = mic; haptos = atașat) și pentru a le deosebi de formele haptomonade atașate, care au probabil funcții diferite și ale căror origini exacte rămân să fie determinate. Paramastigoturile sunt și mai enigmatice și au fost descrise în diverse moduri ca fiind stadii infecțioase, o formă derivată din promastigoturile haptomonadelor sau forme degenerate. De obicei, acestea se găsesc în intestinul anterior în ultimele etape ale infecției și pot fi găsite atât înotând liber, cât și atașate. Ca și în cazul formelor de haptomonade, acestea reprezintă o subpopulație relativ minoră, iar rolul lor în ciclul de viață, dacă există, este incert.

În studiul actual au fost identificate două forme nedivizibile: promastigote nectomonade și promastigote metaciclice. Deoarece diferitele etape ale ciclului de viață nu trec instantaneu de la o formă la alta, nu a fost surprinzător să se găsească un număr mic de forme nectomonade care se divid. Cu toate acestea, acestea au fost rare, iar concluzia generală este că acestea reprezintă, în esență, un stadiu fără diviziune. În mod interesant, s-a sugerat că expunerea la salivă și/sau epuizarea heminului din masa de sânge poate declanșa diferențierea promastigotului prociclic în nectomonade care nu se divid, așa cum se poate întâmpla atunci când aceste forme evadează din matricea peritrofică și își încep migrația anterioară (Charlab și Ribeiro 1993, Charlab et al. 1995). Declanșatorul reluării creșterii sub formă de forme de leptomonade în midgutul anterior este necunoscut, dar expunerea la mese de zahăr este o posibilitate. Nu este imposibil ca o populație minoră în infecțiile mature, de exemplu promastigotes prociclici, să dea naștere la forme metaciclice. Cu toate acestea, datele prezentate în studiul actual și Rogers et al. (2002) susțin cu tărie concluzia că promastigoturile leptomonadelor sunt precursorii promastigoturilor metaciclice. Promastigote metaciclice nu au fost niciodată găsite în diviziune, în concordanță cu consensul susținut de numeroase studii (Walters 1993, Sacks și Kamhawi 2001). Mai mult, este foarte probabil ca promastigoturile metaciclice să fie complet angajate pentru diferențierea amastigoților și să nu poată relua creșterea ca promastigoturi.

În concluzie, aceste date oferă o nouă interpretare a ciclului de viață al speciilor de Leishmania (Leishmania) în gazdele lor, muștele de nisip. Următoarea sarcină este de a identifica markerii moleculari sau biochimici care pot ajuta la definirea acestor stadii la alte specii și care vor oferi informații suplimentare cu privire la rolurile lor în dezvoltare.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.