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Plasmodium berghei

Plasmodium berghei es un parásito unicelular que causa malaria en roedores. Pertenece alsubgénero Plasmodium Vinckeia.

P. berghei , que originalmente se aisló de ratas de matorral en África central, es una de las cuatro especies de Plasmodium que se han descrito en roedores murinos africanos , junto con P. chabaudi , P. vinckei y P. yoelii . Debido a su capacidad para infectar a los roedores y a su relativa facilidad de manipulación genética , P. berghei es un organismo modelo popular para el estudio de la malaria humana.

Biología

Al igual que todos los parásitos de la malaria de los mamíferos , incluidos los cuatro parásitos de la malaria humana, P. berghei se transmite por mosquitos Anopheles e infecta el hígado después de ser inyectado en el torrente sanguíneo por una picadura de un mosquito hembra infectado. Después de un corto período (unos días) de desarrollo y multiplicación, estos parásitos abandonan el hígado e invaden los eritrocitos (glóbulos rojos). La multiplicación del parásito en la sangre causa patología como anemia y daño de órganos esenciales del huésped como pulmones, hígado, bazo. Las infecciones por P. berghei también pueden afectar al cerebro y pueden ser la causa de complicaciones cerebrales en ratones de laboratorio ( malaria cerebral murina , CMM). Estos síntomas son hasta cierto punto comparables a los síntomas de la malaria cerebral en pacientes infectados con el parásito de la malaria humana Plasmodium falciparum . [3]

Aunque la sexualidad es necesaria in vivo en P. berghei como algo normal para la mayoría de los organismos sexuales, es una clara desventaja competitiva in vitro. Sinha et al. , 2014 implementan tanto el pasaje mecánico como el ensayo competitivo para demostrar la ventaja de la pérdida de producción de gametocitos : durante el pasaje mecánico, se descubre que las generaciones sucesivas tienden naturalmente hacia una gametocitemia menor; y los no sexuales superan a los sexuales rápidamente cuando se los coloca juntos in vitro . [4] : 575 

Inmunoquímica

La endotelina 1 tiene un papel incierto en la producción de malaria cerebral murina . [2] Martins et al. , 2016 encuentran que el bloqueo de la endotelina-1 previene la CMM y sus síntomas y la suplementación ayuda a producirla . [2] Subramaniam et al. , 2015 encuentran que los ratones aumentan la producción de BTNL2 durante la infección y, por lo tanto, probablemente sea protectora. [2] Chertow et al. , 2015 encuentran que la relación asimétrica de dimetilarginina a arginina es indicativa de la gravedad de la enfermedad en ratones con P. berghei ANKA. [5] [6] Esta relación es una métrica de la biodisponibilidad de la arginina y en esta enfermedad encuentran que predice el grado de disfunción endotelial. [5] [6]

Presiones

Algunas cepas producen malaria cerebral murina y otras no. [2]

Consulte la sección anterior para conocer las interacciones de moléculas específicas.

Distribución

Plasmodium berghei se encuentra en los bosques de África Central , donde sus huéspedes cíclicos naturales son la rata de matorral ( Grammomys surdaster ) y el mosquito ( Anopheles dureni ).

Anfitriones

El Plasmodium berghei se identificó por primera vez en la rata de monte ( Grammomys surdaster ). También se ha descrito en Leggada bella , Praomys jacksoni y Thamnomys surdaster . [ cita requerida ] En los laboratorios de investigación, se pueden infectar varios roedores, como ratones ( Mus musculus ), ratas y jerbos ( Meriones unguiculatus ). [7] En M. musculus ⇔ P. b. ANKA, la regulación negativa de las respuestas es necesaria para prevenir el daño autoinfligido que conduce al CMM. [8] [9] : 97  Específicamente, Sarfo et al. , 2011 encuentra que los ratones producen la citocina interleucina-10 (cIL-10) para suprimir el daño potencialmente mortal del CMM de otros de sus propios factores inmunes. [8] [9]

El insecto huésped natural de P. berghei es probablemente Anopheles dureni , aunque en condiciones de laboratorio también se ha demostrado que infecta a An. stephensi . [ cita requerida ]

Interacciones genéticas

En Mus musculus ⇔ la cepa P. b. ANKA, varios genes afectan la incidencia de malaria cerebral murina . Kassa et al. , 2016, encuentra que varios genes no tienen efecto:

Encuentran que uno mejora la probabilidad de supervivencia:

Los hemocitos de An. gambiae transcriben una amplia gama de respuestas moleculares a las infecciones por Plasmodium . [10] [11] : 138  [12] [13] [14] [15] : 221  En respuesta a esta especie, Baton et al. , 2009 encontraron que esto incluye una mayor expresión delgen de la profenoloxidasa , que actúa en cascada para aumentar la fenoloxidasa y, por lo tanto, la melanización . [10] [11] : 138  [12] [13] [14] [15] : 221 

Tratamiento

Algunos fitoquímicos han demostrado ser eficaces contra P. berghei . Bankole et al. , 2016, consideran que Markhamia tomentosa es muy eficaz, comparable a la cloroquina , mientras que Monoon longifolium también es significativamente eficaz. Consideran que Trichilia heudelotii es ineficaz. [16]

Historia

Esta especie fue descrita por primera vez por Vincke y Lips en 1948 en el Congo Belga . [17]

P. berghei viva expresando GFP (verde) en eritrocitos ; visualizada utilizando un microscopio de fluorescencia
Ratón infectado con P. berghei en los pulmones, el bazo y el tejido adiposo . Los parásitos transgénicos se visualizan por su expresión de la proteína bioluminiscente Luciferasa.
Célula hepática con P. berghei (un esquizonte con parásitos hijos) que expresa mCherry (rojo). Aquí la membrana del parásito está teñida de verde con un anticuerpo, mientras que los núcleos de las células hepáticas y los parásitos están teñidos con DAPI (azul)

Investigación

La infección de cepas de ratones de laboratorio por Plasmodium berghei se utiliza con frecuencia en la investigación como modelo para la malaria humana. [18] En el laboratorio, los huéspedes naturales han sido reemplazados por una serie de cepas de ratones de laboratorio disponibles comercialmente y el mosquito Anopheles stephensi , que es comparativamente fácil de criar y mantener en condiciones de laboratorio definidas.

El P. berghei se utiliza como organismo modelo para la investigación de la malaria humana debido a su similitud con las especies de Plasmodium que causan la malaria humana. El P. berghei tiene un ciclo de vida muy similar al de las especies que infectan a los humanos y provoca una enfermedad en ratones con síntomas similares a los observados en la malaria humana. Es importante destacar que el P. berghei se puede manipular genéticamente con mayor facilidad que las especies que infectan a los humanos, lo que lo convierte en un modelo útil para la investigación de la genética del Plasmodium .

En varios aspectos, la patología causada por P. berghei en ratones difiere de la malaria causada por P. falciparum en humanos. En particular, mientras que la muerte por malaria por P. falciparum en humanos es causada con mayor frecuencia por la acumulación de glóbulos rojos en los vasos sanguíneos del cerebro, no está claro en qué medida esto ocurre en ratones infectados con P. berghei . [18] En cambio, en la infección por P. berghei , se encuentra que los ratones tienen una acumulación de células inmunes en los vasos sanguíneos del cerebro. [18] Esto ha llevado a algunos a cuestionar el uso de infecciones por P. berghei en ratones como un modelo apropiado de malaria cerebral en humanos. [18]

P. berghei puede ser manipulado genéticamente en el laboratorio utilizando tecnologías estándar de ingeniería genética . En consecuencia, este parásito se utiliza a menudo para el análisis de la función de los genes de la malaria utilizando la tecnología de modificación genética . [19] [20] [21] Además, el genoma de P. berghei ha sido secuenciado y muestra una alta similitud, tanto en estructura como en contenido genético , con el genoma del parásito de la malaria de primates Plasmodium falciparum . [22] [23] [24]

Se han generado varias líneas de P. berghei modificadas genéticamente que expresan proteínas fluorescentes, como la proteína fluorescente verde (GFP) y mCherry (roja), o proteínas bioluminiscentes , como la luciferasa . Estos parásitos transgénicos son herramientas importantes para estudiar y visualizar los parásitos en el huésped vivo. [25] [26]

P. berghei se utiliza en programas de investigación para el desarrollo y selección de medicamentos contra la malaria y para el desarrollo de una vacuna eficaz contra la malaria. [27]

Referencias

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