Plasmodium es un género de eucariotas unicelularesque son parásitos obligados de vertebrados e insectos . Los ciclos de vida de las especies de Plasmodium implican el desarrollo en uninsecto huésped que se alimenta de sangre , que luego inyecta parásitos en un huésped vertebrado durante la ingesta de sangre. Los parásitos crecen dentro del tejido corporal de los vertebrados (a menudo, el hígado) antes de ingresar al torrente sanguíneo para infectar los glóbulos rojos . La consiguiente destrucción de los glóbulos rojos del huésped puede provocar malaria . Durante esta infección, algunos parásitos son absorbidos por un insecto que se alimenta de sangre ( en la mayoría de los casos, mosquitos ), continuando así el ciclo de vida. [1]
Plasmodium es miembro del filo Apicomplexa , un gran grupo de eucariotas parásitos. Dentro de Apicomplexa, Plasmodium pertenece al orden Haemosporida y a la familia Plasmodiidae . Se han descrito más de 200 especies de Plasmodium , muchas de las cuales se han subdividido en 14 subgéneros según la morfología del parásito y el rango de huéspedes. Las relaciones evolutivas entre diferentes especies de Plasmodium no siempre siguen límites taxonómicos; algunas especies que son morfológicamente similares o que infectan al mismo huésped resultan estar emparentadas lejanamente.
Las especies de Plasmodium se distribuyen globalmente dondequiera que se encuentren huéspedes adecuados. Los insectos huéspedes suelen ser mosquitos de los géneros Culex y Anopheles . Los huéspedes vertebrados incluyen reptiles, aves y mamíferos. Los parásitos Plasmodium fueron identificados por primera vez a finales del siglo XIX por Charles Laveran . A lo largo del siglo XX, se descubrieron y clasificaron muchas otras especies en varios huéspedes, incluidas cinco especies que infectan regularmente a los humanos: P. vivax , P. falciparum , P. malariae , P. ovale y P. knowlesi . P. falciparum es, con diferencia, el más letal para los seres humanos y provoca cientos de miles de muertes al año. Se han desarrollado varios medicamentos para tratar la infección por Plasmodium ; sin embargo, los parásitos han desarrollado resistencia a cada fármaco desarrollado.
Aunque el parásito también puede infectar a las personas mediante transfusión de sangre , esto es muy raro y Plasmodium no se puede transmitir de persona a persona. Algunas subespecies de Plasmodium son parásitos intracelulares obligados .
El género Plasmodium está formado por todos los eucariotas del filo Apicomplexa que se someten al proceso de replicación asexual de merogonía dentro de los glóbulos rojos del huésped y producen el pigmento cristalino hemozoína como subproducto de la digestión de la hemoglobina del huésped . [2] Las especies de Plasmodium contienen muchas características que son comunes a otros eucariotas, y algunas que son exclusivas de su filo o género. El genoma de Plasmodium está separado en 14 cromosomas contenidos en el núcleo . Los parásitos Plasmodium mantienen una única copia de su genoma durante gran parte del ciclo de vida, duplicando el genoma sólo durante un breve intercambio sexual dentro del intestino medio del insecto huésped. [3] Adjunto al núcleo se encuentra el retículo endoplásmico (RE), que funciona de manera similar al RE en otros eucariotas. Las proteínas se transportan desde el RE hasta el aparato de Golgi , que generalmente consta de un único compartimento unido a una membrana en los apicomplejos. [4] Desde aquí, las proteínas se transportan a varios compartimentos celulares o a la superficie celular. [4]
Al igual que otros apicomplejos, las especies de Plasmodium tienen varias estructuras celulares en el extremo apical del parásito que sirven como orgánulos especializados para secretar efectores al huésped. Las más destacadas son las róptrias bulbosas que contienen proteínas del parásito implicadas en la invasión de la célula huésped y la modificación del huésped una vez dentro. [5] Adyacentes a las róptrias hay estructuras más pequeñas denominadas micronemas que contienen proteínas del parásito necesarias para la motilidad, así como para reconocer y unirse a las células huésped. [6] Distribuidas por todo el parásito hay vesículas secretoras llamadas gránulos densos que contienen proteínas del parásito involucradas en la modificación de la membrana que separa al parásito del huésped, denominada vacuola parasitófora . [6]
Las especies de Plasmodium también contienen dos grandes orgánulos de origen endosimbiótico rodeados de membranas , la mitocondria y el apicoplasto , los cuales desempeñan funciones clave en el metabolismo del parásito . A diferencia de las células de mamíferos que contienen muchas mitocondrias, las células de Plasmodium contienen una única mitocondria grande que coordina su división con la de la célula de Plasmodium . [7] Como en otros eucariotas, la mitocondria de Plasmodium es capaz de generar energía en forma de ATP a través del ciclo del ácido cítrico ; sin embargo, esta función sólo es necesaria para la supervivencia del parásito en el insecto huésped y no es necesaria para el crecimiento de los glóbulos rojos. [7] Un segundo orgánulo, el apicoplasto, se deriva de un evento de endosimbiosis secundaria , en este caso la adquisición de un alga roja por parte del ancestro Plasmodium . [8] El apicoplasto participa en la síntesis de varios precursores metabólicos, incluidos ácidos grasos , isoprenoides , grupos de hierro y azufre y componentes de la vía de biosíntesis del hemo . [9]
El ciclo de vida de Plasmodium implica varias etapas distintas en los huéspedes insectos y vertebrados . Los parásitos generalmente se introducen en un huésped vertebrado mediante la picadura de un insecto huésped (generalmente un mosquito, con excepción de algunas especies de reptiles Plasmodium ). [10] Los parásitos primero infectan el hígado u otro tejido, donde se someten a una gran ronda de replicación antes de salir de la célula huésped para infectar los eritrocitos . [11] En este punto, algunas especies de Plasmodium de primates pueden formar una etapa latente de larga duración llamada hipnozoíto. [12] Puede permanecer en el hígado durante más de un año. [13] Sin embargo, para la mayoría de las especies de Plasmodium , los parásitos en las células hepáticas infectadas son solo los llamados merozoítos. Después de salir del hígado, ingresan a los glóbulos rojos, como se explicó anteriormente. Luego pasan por ciclos continuos de infección de eritrocitos, mientras que un pequeño porcentaje de parásitos se diferencian en una etapa sexual llamada gametocito, que es captada por un insecto huésped que se alimenta de sangre. En algunos huéspedes, la invasión de eritrocitos por especies de Plasmodium puede provocar una enfermedad llamada malaria. En ocasiones, esto puede ser grave, seguido rápidamente de la muerte del huésped (p. ej., P. falciparum en humanos). En otros huéspedes, la infección por Plasmodium aparentemente puede ser asintomática. [10]
Incluso cuando los seres humanos padecen infecciones plasmodiales subclínicas, puede haber un gran número de parásitos que se multiplican ocultos, especialmente en el bazo y la médula ósea. Ciertamente, esto se aplica en el caso de P. vivax . Se cree que estos parásitos ocultos (además de los hipnozoítos) son el origen de casos de malaria recurrente por P. vivax . [14]
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Dentro de los glóbulos rojos, los merozoítos crecen primero hasta adoptar una forma de anillo y luego hasta una forma más grande llamada trofozoíto . Luego, los trofozoítos maduran hasta convertirse en esquizontes que se dividen varias veces para producir nuevos merozoítos. El glóbulo rojo infectado finalmente estalla, lo que permite que los nuevos merozoitos viajen por el torrente sanguíneo para infectar nuevos glóbulos rojos. La mayoría de los merozoitos continúan este ciclo replicativo, sin embargo algunos merozoitos al infectar los glóbulos rojos se diferencian en formas sexuales masculinas o femeninas llamadas gametocitos. Estos gametocitos circulan en la sangre hasta que son absorbidos cuando un mosquito se alimenta del huésped vertebrado infectado, absorbiendo sangre que incluye los gametocitos. [11]
En el mosquito, los gametocitos se mueven junto con la sangre hasta el intestino medio del mosquito. Aquí los gametocitos se convierten en gametos masculinos y femeninos que se fertilizan entre sí formando un cigoto . Luego, los cigotos se convierten en una forma móvil llamada oikinet , que penetra la pared del intestino medio. Al atravesar la pared del intestino medio, el ookinete se incrusta en la membrana exterior del intestino y se convierte en un ooquiste. Los ooquistes se dividen muchas veces para producir una gran cantidad de pequeños esporozoitos alargados . Estos esporozoitos migran a las glándulas salivales del mosquito, donde pueden inyectarse en la sangre del siguiente huésped que pique el mosquito, repitiendo el ciclo. [11]
Plasmodium pertenece al filo Apicomplexa , un grupo taxonómico de parásitos unicelulares con orgánulos secretores característicos en un extremo de la célula. [15] Dentro de Apicomplexa, Plasmodium está dentro del orden Haemosporida , un grupo que incluye todos los apicomplejos que viven dentro de las células sanguíneas. [16] Según la presencia del pigmento hemozoína y el método de reproducción asexual , el orden se divide en cuatro familias, de las cuales Plasmodium pertenece a la familia Plasmodiidae . [17]
El género Plasmodium consta de más de 200 especies, generalmente descritas en función de su aparición en frotis de sangre de vertebrados infectados. [18] Estas especies se han categorizado según su morfología y rango de huéspedes en 14 subgéneros: [17]
Las especies que infectan a monos y simios con excepción de P. falciparum y P. reichenowi (que juntas forman el subgénero Laverania ) se clasifican en el subgénero Plasmodium . Los parásitos que infectan a otros mamíferos , incluidos algunos primates ( lémures y otros), se clasifican en el subgénero Vinckeia . Los cinco subgéneros Bennettinia , Giovannolaia , Haemamoeba , Huffia y Novyella contienen las especies conocidas de malaria aviar. [19] Los subgéneros restantes: Asiamoeba , Carinamoeba , Lacertamoeba , Ophidiella , Paraplasmodium y Sauramoeba contienen los diversos grupos de parásitos que infectan a los reptiles. [20]
Estudios más recientes de especies de Plasmodium utilizando métodos moleculares han implicado que la evolución del grupo no ha seguido perfectamente la taxonomía. [2] Muchas especies de Plasmodium que son morfológicamente similares o que infectan a los mismos huéspedes resultan estar sólo lejanamente relacionadas. [21] En la década de 1990, varios estudios intentaron evaluar las relaciones evolutivas de las especies de Plasmodium comparando el ARN ribosomal y un gen de proteína de superficie de varias especies, encontrando que el parásito humano P. falciparum está más estrechamente relacionado con los parásitos aviares que con otros parásitos de primates. [17] Sin embargo, estudios posteriores que tomaron muestras de más especies de Plasmodium encontraron que los parásitos de los mamíferos formaban un clado junto con el género Hepatocystis , mientras que los parásitos de las aves o lagartos parecen formar un clado separado con relaciones evolutivas que no siguen los subgéneros: [17] [22]
Las estimaciones sobre cuándo divergieron los diferentes linajes de Plasmodium han diferido ampliamente. Las estimaciones sobre la diversificación del orden Haemosporida oscilan entre hace 16,2 millones y 100 millones de años. [17] Ha habido especial interés en fechar la divergencia del parásito humano P. falciparum de otros linajes de Plasmodium debido a su importancia médica. Para ello, las fechas estimadas oscilan entre hace 110.000 y 2,5 millones de años. [17]
Las especies de Plasmodium se distribuyen globalmente. Todas las especies de Plasmodium son parásitas y deben pasar entre un huésped vertebrado y un insecto huésped para completar sus ciclos de vida. Diferentes especies de Plasmodium muestran diferentes rangos de huéspedes, con algunas especies restringidas a un solo vertebrado e insecto huésped, mientras que otras especies pueden infectar a varias especies de vertebrados y/o insectos.
Los parásitos Plasmodium se han descrito en una amplia gama de huéspedes vertebrados, incluidos reptiles, aves y mamíferos. [23] Si bien muchas especies pueden infectar a más de un huésped vertebrado, generalmente son específicas de una de estas clases (como las aves). [23]
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Los seres humanos están infectados principalmente por cinco especies de Plasmodium , y la inmensa mayoría de las enfermedades graves y la muerte son causadas por Plasmodium falciparum . [25] Algunas especies que infectan a los humanos también pueden infectar a otros primates, y las zoonosis de ciertas especies (por ejemplo, P. knowlesi ) de otros primates a los humanos son comunes. [25] Los primates no humanos también contienen una variedad de especies de Plasmodium que generalmente no infectan a los humanos. Algunos de ellos pueden causar enfermedades graves en primates, mientras que otros pueden permanecer en el huésped durante períodos prolongados sin causar enfermedades. [26] Muchos otros mamíferos también portan especies de Plasmodium , como una variedad de roedores , ungulados y murciélagos . Una vez más, algunas especies de Plasmodium pueden causar enfermedades graves en algunos de estos huéspedes, mientras que muchas parecen no hacerlo. [27]
Más de 150 especies de Plasmodium infectan a una amplia variedad de aves. En general, cada especie de Plasmodium infecta a unas pocas especies de aves. [28] Los parásitos de Plasmodium que infectan a las aves tienden a persistir en un huésped determinado durante años o durante toda la vida del huésped, aunque en algunos casos las infecciones por Plasmodium pueden provocar enfermedades graves y una muerte rápida. [29] [30] A diferencia de las especies de Plasmodium que infectan a los mamíferos, las que infectan a las aves se distribuyen por todo el mundo. [28]
Especies de varios subgéneros de Plasmodium infectan a diversos reptiles . Los parásitos Plasmodium se han descrito en la mayoría de las familias de lagartos y, al igual que los parásitos de las aves, se encuentran diseminados por todo el mundo. [31] Nuevamente, los parásitos pueden provocar una enfermedad grave o ser aparentemente asintomáticos dependiendo del parásito y del huésped. [31]
A lo largo de los años se han desarrollado varios fármacos para controlar la infección por Plasmodium en huéspedes vertebrados, particularmente en humanos. La quinina se utilizó como antipalúdico de primera línea desde el siglo XVII hasta que surgió una resistencia generalizada a principios del siglo XX. [32] La resistencia a la quinina estimuló el desarrollo de una amplia gama de medicamentos contra la malaria a lo largo del siglo XX, incluidos cloroquina , proguanil , atovacuona , sulfadoxina/pirimetamina , mefloquina y artemisinina . [32] En todos los casos, los parásitos resistentes a un fármaco determinado han surgido unas pocas décadas después de la implementación del fármaco. [32] Para combatir esto, los medicamentos antipalúdicos se usan con frecuencia en combinación, siendo las terapias combinadas con artemisinina actualmente el estándar de oro para el tratamiento. [33] En general, los medicamentos antipalúdicos se dirigen a las etapas de vida de los parásitos Plasmodium que residen dentro de los glóbulos rojos de los vertebrados, ya que estas son las etapas que tienden a causar enfermedades. [34] Sin embargo, se están desarrollando medicamentos dirigidos a otras etapas del ciclo de vida del parásito para prevenir la infección en los viajeros y prevenir la transmisión de las etapas sexuales a los insectos huéspedes. [35]
Además de un huésped vertebrado, todas las especies de Plasmodium también infectan a un insecto huésped chupador de sangre , generalmente un mosquito (aunque algunos parásitos que infectan a los reptiles son transmitidos por flebotomos ). Los mosquitos de los géneros Culex , Anopheles , Culiseta , Mansonia y Aedes actúan como insectos huéspedes de varias especies de Plasmodium . Los mejor estudiados son los mosquitos Anopheles , que albergan los parásitos Plasmodium de la malaria humana, así como los mosquitos Culex , que albergan las especies de Plasmodium que causan la malaria en las aves. Sólo los mosquitos hembra están infectados con Plasmodium , ya que sólo ellos se alimentan de la sangre de los huéspedes vertebrados. [36] Las diferentes especies afectan a sus insectos huéspedes de manera diferente. A veces, los insectos infectados con Plasmodium tienen una esperanza de vida reducida y una capacidad reducida para producir descendencia. [37] Además, algunas especies de Plasmodium parecen hacer que los insectos prefieran morder a los huéspedes vertebrados infectados en lugar de a los huéspedes no infectados. [37] [38] [39]
Charles Louis Alphonse Laveran describió por primera vez los parásitos en la sangre de pacientes con malaria en 1880. [40] Llamó al parásito Oscillaria malariae . [40] En 1885, los zoólogos Ettore Marchiafava y Angelo Celli reexaminaron el parásito y lo denominaron miembro de un nuevo género, Plasmodium , llamado así por el parecido con las células multinucleadas de los mohos limosos del mismo nombre. [41] [notas 1] El hecho de que varias especies puedan estar involucradas en causar diferentes formas de malaria fue reconocido por primera vez por Camillo Golgi en 1886. [40] Poco después, Giovanni Batista Grassi y Raimondo Filetti nombraron a los parásitos que causaban dos tipos diferentes de malaria. malaria humana Plasmodium vivax y Plasmodium malariae . [40] En 1897, William Welch identificó y nombró Plasmodium falciparum . A esto le siguió el reconocimiento de las otras dos especies de Plasmodium que infectan a los humanos: Plasmodium ovale (1922) y Plasmodium knowlesi (identificado en macacos de cola larga en 1931; en humanos en 1965). [40] La contribución de los insectos huéspedes al ciclo de vida de Plasmodium fue descrita en 1897 por Ronald Ross y en 1899 por Giovanni Batista Grassi, Amico Bignami y Giuseppe Bastianelli . [40]
En 1966, Cyril Garnham propuso separar Plasmodium en nueve subgéneros basándose en la especificidad del huésped y la morfología del parásito. [18] Esto incluía cuatro subgéneros que A. Corradetti había propuesto previamente para especies de Plasmodium que infectan aves en 1963. [42] [19] Este esquema fue ampliado por Sam R. Telford en 1988 cuando reclasificó los parásitos de Plasmodium que infectan reptiles, añadiendo cinco subgéneros. [20] [18] En 1997, G. Valkiunas reclasificó las especies de Plasmodium que infectan aves agregando un quinto subgénero: Bennettinia . [19] [43]
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