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Naegleria

Naegleria / n ɛ ˈ ɡ l ɪər i ə / es un género de protistas de amebas de vida libre que consta de 47 especies descritas que a menudo se encuentran en ambientes acuáticos cálidos, así como en hábitats del suelo en todo el mundo. [1] Tiene tres formas de ciclo de vida: la etapa ameboide, la etapa de quiste y la etapa flagelada, y se ha estudiado de forma rutinaria por su facilidad para cambiar de las etapas ameboide a flagelada. [1] El género Naegleria se hizo famoso cuando Naegleria fowleri , una cepa patógena humana y el agente causante de la meningoencefalitis amebiana primaria (PAM), fue descubierta en 1965. [1] Sin embargo, la mayoría de las especies del género no son patógenas , lo que significa que no no causar enfermedad. [1]

Etimología

El género Naegleria lleva el nombre del protozoólogo alemán Kurt Nägler. [2]

Historia

En 1899, Franz Schardinger descubrió una ameba que tenía la capacidad de transformarse en un estadio flagelado. [3] Llamó al organismo Amoeba gruberi , [3] que luego fue cambiado al género Naegleria en 1912 por Alexeieff. [1] Antes de 1970, el género se usaba generalmente como organismo modelo para estudiar los cambios de las etapas ameboides a flageladas. [1] Sin embargo, atrajo mucha más atención cuando una especie patógena humana ( Naegleria fowleri ) fue descubierta en Australia en 1965 y descrita en 1970. [4]

Hábitat y ecología

Naegleria se encuentra en todo el mundo en ambientes acuáticos cálidos típicamente aeróbicos (agua dulce como lagos y ríos) y hábitats del suelo. [1] Como género típicamente de vida libre, se alimenta de bacterias y puede mantenerse con una dieta de bacterias gramnegativas. [1] Se alimenta mediante fagocitosis. [5] Las pocas especies que son patógenas parecen ser característicamente termófilas, prefiriendo temperaturas más cálidas, como el agua de refrigeración de las centrales nucleares. [6] Una especie, Naegleria fowleri , puede ser un patógeno oportunista de los humanos donde, si ingresa a la cavidad nasal, puede viajar al cerebro y deleitarse con los tejidos de los bulbos olfatorios primero, y luego pasar a consumir el resto del cerebro, comenzando con las meninges. [7]

Descripción del organismo

Morfología/anatomía

Naegleria son amebas de vida libre , [8] y algunas cepas son patógenos oportunistas. [6] Las células varían entre 10 y 25 um dependiendo de la etapa de vida en la que se encuentren actualmente. [2] Las especies ya no se clasifican morfológicamente, pero históricamente lo han sido por forma flagelar. [2] Las nuevas especies a menudo se definen por secuencias de ADN ribosómico. [2] El citoplasma del organismo unicelular tiene separaciones distintas de un ectoplasma (externo) y un endoplasma (interior). [2] Como organismo mitocondrio y aeróbico, tiene muchas mitocondrias en el endoplasma. [2] El endoplasma también contiene ribosomas, vacuolas alimentarias, filamentos/vacuolas contráctiles y filamentos protoplásmicos. [2] En particular, Golgi no es visiblemente identificable, aunque se ha identificado la expresión de la maquinaria asociada a Golgi. [9] Tiene un núcleo con un nucléolo prominente. [2]

Ciclos de vida

Naegleria tiene 3 etapas diferentes en su ciclo de vida: amebas, quistes y flagelados.

La etapa de amebas es la etapa de alimentación y tiene pseudópodos romos (lobopodios) que le dan a la célula una forma general irregular, aunque generalmente cilíndrica. [2] El tamaño total suele ser de entre 10 y 20 um en esta etapa. Los pseudópodos son extensiones del cuerpo basadas en actina y se forman en regiones irregulares de la célula. [2] El movimiento se produce en esta etapa mediante la extensión de los pseudópodos y, posteriormente, el contenido interno citoplasmático. [2] Como etapa de alimentación del organismo, los pseudópodos también se utilizan para fagocitar a sus presas, como las bacterias. [2] Esta es también la etapa en la que el organismo pasa más tiempo, y también la fase reproductiva. [1] La reproducción se produce aquí por fisión binaria y puede reproducirse cada 1,6 horas con una dieta bacteriana. [1] La división reproductiva implica promitosis o mitosis intranuclear, que no ocurre con la ruptura de la envoltura nuclear. [1] No se ha observado reproducción sexual en este género, pero los genes para la meiosis existen en el genoma. [1]

La etapa del quiste es una etapa esférica de doble pared. [10] La doble pared consta de un endoquiste grueso y un endoquiste delgado. [10] El quiste contiene generalmente de 2 a 8 poros (a menudo dependiendo de la especie) y se forma cuando las condiciones se vuelven adversas, como residir en una temperatura no óptima. [10] Los quistes son favorables ya que son naturalmente resistentes a las dificultades ambientales. [10] Cuando las condiciones adversas vuelven a la normalidad, el organismo puede escapar del quiste a través de los poros en su forma ameboide. [10] Se ha observado que se forman quistes en todas las especies excepto en una en la que un parásito bacteriano inhibe la capacidad de formar quistes. [10]

La etapa flagelada consta de dos flagelos que son inducidos por el ensamblaje de novo de un citoesqueleto principalmente de microtúbulos a partir de un citoesqueleto anterior basado en actina (de la forma ameboide). [6] El esqueleto de los microtúbulos es prominente junto con el desarrollo de los cuerpos basales. [2] Toda la estructura flagelar consta de 200 proteínas. [2] La división del organismo no ocurre en esta etapa de la vida, aunque se ha encontrado que dos especies se dividen como excepción. [2] No hay citostoma (surco de alimentación) presente, lo que sugiere que la alimentación ocurre principalmente en la etapa ameboide a través de la fagocitosis. [2] Hay un solo núcleo que está cerca de la raíz flagelar. [2] La etapa flagelada generalmente se encuentra cuando el género necesita mudarse a una ubicación más deseable, lo que a menudo ocurre cuando las condiciones no son óptimas. [2] Por lo tanto, esta etapa flagelada es transitoria y el organismo generalmente vuelve a la forma ameboide en una hora, y la transformación demora aproximadamente 100 minutos. [2] La reversión a la forma ameboide puede ser inducida por cambios en la concentración iónica del agua en la que reside (como colocarla en agua destilada); [2] durante cuya transformación la célula desensambla sus microtúbulos . [11] En particular, cinco especies nunca han sido observadas en esta etapa de vida flagelada. [2]

Genética

El genoma de Naegleria gruberi ha sido secuenciado y consta de un genoma nuclear de 41 Mb con 15.727 genes codificadores de proteínas. [12] Tiene un contenido de GC del 33% y el 57,8% del genoma está codificado y aproximadamente el 36% está formado por intrones. [12] Esto sugiere una media de aproximadamente 0,7 intrones por gen. [12] Hay al menos 12 cromosomas presentes. [12] Aproximadamente el 1% de los genes tienen homología con genes bacterianos, lo que sugiere que la transferencia lateral de genes puede haber ocurrido en algún momento. [12] El genoma también contiene notablemente los genes necesarios para Golgi, pero son visiblemente deficientes. [12] Aunque solo se observa que son asexuales, los genes meióticos también están presentes. [12]

En comparación con otros protistas, Naegleria también tiene un conjunto más grande de genes mitocondriales con un genoma mitocondrial de aproximadamente 50 kb. [5] El genoma mitocondrial codifica claramente la respiración aeróbica, lo que se ve a través de su capacidad para realizar la fosforilación oxidativa y utilizar oxígeno como aceptor terminal de electrones. [5] Sorprendentemente, el genoma del organismo también codifica un elaborado metabolismo anaeróbico, como la fosforilación a nivel de sustrato y la capacidad de utilizar fumarato como aceptor terminal de electrones. [5] Se supone que este sistema anaeróbico se utilizará en ambientes fangosos ligeramente anóxicos durante la etapa de vida del quiste. [5]

El ADN ribosomal (ADNr) del género Naegleria consiste en un plásmido extracromosómico del cual existen alrededor de 4000 en cada célula. [1] La comparación de ADNr 5.8S es la forma actual de clasificar molecularmente nuevas especies. [1] Las especies también se pueden distinguir por sus secuencias espaciadoras transcritas internas tipo 2 (ITS2). [2]

Importancia práctica

Se sabe que una especie de Naegleria es un patógeno potencial para los humanos: Naegleria fowleri . [13] Por lo general, vive en libertad, pero es un parásito termófilo si encuentra el huésped adecuado. [13] Además de encontrarse en agua dulce, también se puede encontrar en agua tibia de plantas industriales, así como en piscinas con poco cloro. [13] Entra a través de la nariz del huésped (que generalmente está en contacto a través de agua tibia, como el agua de enfriamiento de una planta termonuclear), y se adhiere al epitelio olfatorio desde donde llega al cerebro mediante locomoción (pseudópodos). [13] Allí destruye neuronas y causa meningoencefalitis amebiana primaria (PAM), una enfermedad muy rara, aunque mortal. [13] PAM muestra síntomas muy similares a los de la meningitis bacteriana. [7] N. fowleri es una de las cuatro amebas de vida libre conocidas que se encuentran asociadas con enfermedades humanas. [7] El resultado final casi siempre es la muerte, incluso en personas sanas. [7] N. fowleri posee proteasas, fosfolipasas y péptidos formadores de poros secretados que son características de un proceso patógeno. [7]

Se ha demostrado que otras dos especies, Naegleria austerealiensis y Naegleria italica, producen enfermedades en animales de experimentación. [14] Se ha observado que causan infecciones del sistema nervioso central (SNC) en animales como ratones, ratas, ardillas, cobayas, ovejas y también en las branquias de los peces. [1]

Otra importancia práctica del género es que está ampliamente estudiado por su transformación de la fase ameboide a la etapa flagelada, que puede ser difícil de inducir en otros géneros. [2] La transformación de la etapa flagelada a ameboide puede ser inducida por cambios en la concentración iónica, como colocar el organismo en agua destilada, lo que lo convierte en un excelente organismo modelo para hacerlo. [2]

Lista de especies (o unidades taxonómicas inferiores)

Se han descrito 47 especies de Naegleria . [2] Estos incluyen:

Referencias

  1. ^ abcdefghijklmno De Jonckheere, Johan (2002). "Un siglo de investigación sobre el género ameboflagelado Naegleria ". Acta Protozoológica . 41 : 309–342.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxy De Jonckheere, Johan F. (2014). "¿Qué sabemos ahora sobre el género Naegleria ?". Parasitología Experimental . 145 : S2-S9. doi :10.1016/j.exppara.2014.07.011. PMID  25108159.
  3. ^ ab Schardinger, F (1899). "Entwicklungskreis einer Amoeba lobosa (Gymnamoeba): Amoeba Gruberi. Sitzb Kaiserl". Akád. Wiss. Viena Abt . 1 : 713–734.
  4. ^ Carter, Rodney F. (1970). "Descripción de una Naegleria sp. Aislada de dos casos de meningoencefalitis amebiana primaria, y de los cambios patológicos experimentales inducidos por la misma". La Revista de Patología . 100 (4): 217–244. doi : 10.1002/ruta.1711000402. PMID  4989229. S2CID  41823462.
  5. ^ abcde Opperdoes, F (2011). " Metabolismo de Naegleria gruberi ". Revista Internacional de Parasitología . 41 (9): 915–924. doi :10.1016/j.ijpara.2011.04.004. PMID  21722646.
  6. ^ abc Khwon, Woo Jun; Parque, Jong Soo (1 de enero de 2018). "Análisis morfológicos y filogenéticos de tres nuevas Naegleria 'aisladas de agua dulce en la isla de Jeju, Corea, durante el período invernal". Revista de microbiología eucariótica . 65 (1): 61–69. doi :10.1111/jeu.12434. PMID  28605078. S2CID  22041445.
  7. ^ abcde Visvesvara, Govinda S.; Moura, Hércules; Schuster, Federico L. (1 de junio de 2007). "Amebas patógenas y oportunistas de vida libre: Acanthamoeba spp., Balamuthia mandrillaris , Naegleria fowleri y Sappinia diploidea ". Inmunología y microbiología médica FEMS . 50 (1): 1–26. doi :10.1111/j.1574-695x.2007.00232.x. PMID  17428307. S2CID  12761633.
  8. ^ ="CDC2023"> "Información general | Naegleria fowleri | CDC". www.cdc.gov . 3 de mayo de 2023.
  9. ^ Herman, Emily; Yiangou, Lyto; Cantoni, Diego M.; Molinero, Cristóbal; Marciano-Cabral, Francine; Anthonyrajah, Erin; Dacks, Joel; Tsaousis, Anastasios (18 de noviembre de 2017). "Identificación y caracterización del críptico aparato de Golgi en Naegleria gruberi". bioRxiv : 221721. doi : 10.1101/221721 .
  10. ^ abcdefChiovetti , Robert (1976). "Reenquistamiento del amoeboflagelado Naegleria gruberi". Transacciones de la Sociedad Microscópica Estadounidense . 95 (1): 122-124. doi :10.2307/3225363. JSTOR  3225363. PMID  1265954.
  11. ^ Gelfand, Vladimir I.; Bershadsky, Alexander D. (1991). "Dinámica de microtúbulos: mecanismo, regulación y función". Revisión anual de biología celular . 7 (1). Revisiones anuales : 93–116. doi :10.1146/annurev.cb.07.110191.000521. PMID  1809357.
  12. ^ abcdefg Fritz-Laylin, Lillian K.; Prochnik, Simon E.; Jengibre, Michael L.; Dacks, Joel B.; Carpintero, Meredith L.; Campo, Mark C.; Kuo, Alan; Paredez, Alex; Chapman, Jarrod (2010). "El genoma de Naegleria gruberi ilumina la versatilidad eucariótica temprana". Celúla . 140 (5): 631–642. doi : 10.1016/j.cell.2010.01.032 . PMID  20211133. S2CID  13901186.
  13. ^ abcde Gracia, Eddie; Asbill, Scott; Virga, Kris (1 de noviembre de 2015). "Naegleria fowleri: patogenia, diagnóstico y opciones de tratamiento". Agentes antimicrobianos y quimioterapia . 59 (11): 6677–6681. doi :10.1128/aac.01293-15. PMC 4604384 . PMID  26259797. 
  14. ^ Marciano-Cabral, F (1988). "Biología de Naegleria spp". Revisiones microbiológicas . 52 (1): 114–33. doi :10.1128/MMBR.52.1.114-133.1988. PMC 372708 . PMID  3280964. 

Otras lecturas

enlaces externos