Fasciolosis: patogenia, interacciones huésped-parásito e implicación en el desarrollo de vacunas
Fasciolosis: patogenia, interacciones huésped-parásito e implicación en el desarrollo de vacunas
Luis Miguel Flores-Velázquez1† María Teresa Ruiz-Campillo2† 
Guillem Herrera-Torres2 
Álvaro Martínez-Moreno3 
Francisco Javier Martínez-Moreno3 Rafael Zafra3 
Leandro Buffoni3 Pablo José Rufino-Moya3 
Verónica Molina-Hernández2* 
José Pérez2- 1Unidad de Anatomía, Histología y Patología Veterinaria, Escuela de Medicina Veterinaria, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad San Sebastián, Campus Puerto Montt, Puerto Montt, Chile
- 2Departamento de Anatomía y Anatomía Patológica Comparadas y Toxicología, UIC Zoonosis y Enfermedades Emergentes ENZOEM, Universidad de Córdoba, Córdoba, España
- 3Departamento de Sanidad Animal (Área de Parasitología), UIC Zoonosis y Enfermedades Emergentes ENZOEM, Universidad de Córdoba, Córdoba, España
Fasciola hepatica se distribuye por todo el mundo, causando importantes pérdidas económicas en la industria ganadera. La fasciolosis humana es una zoonosis emergente en América Andina, Asia y África. El control de la enfermedad, tanto en humanos como en animales, se basa en el uso de fármacos antihelmínticos, lo que ha dado lugar a un aumento de la resistencia a los antihelmínticos más eficaces, como el triclabendazol, en muchos países. Esto, junto con la preocupación por los residuos de medicamentos en los alimentos y el medio ambiente, ha aumentado el interés por las medidas preventivas, como una vacuna, para ayudar a controlar la enfermedad en las zonas endémicas. A pesar de los importantes esfuerzos realizados en las últimas dos décadas y del trabajo realizado con numerosas vacunas candidatas, ninguna de ellas ha demostrado una protección consistente y reproducible en las especies objetivo. Esto se debe, al menos en parte, a la alta capacidad de inmunomodulación del parásito, lo que hace ineficaz la respuesta del huésped en especies susceptibles como los rumiantes. Es ampliamente aceptado que se necesita un conocimiento más profundo de las interacciones huésped-parásito para un diseño más racional de las vacunas candidatas. En los últimos años, el uso de tecnologías emergentes ha aumentado notablemente la cantidad de datos sobre estas interacciones. En el presente estudio, se revisa el conocimiento actual de las interacciones huésped-parásito y su implicación en el desarrollo de la vacuna contra Fasciola hepática.
1 Introducción
La fasciolosis es una enfermedad parasitaria de distribución mundial, excluyendo la Antártida. En el caso de la ganadería, tiene importantes implicaciones económicas, con pérdidas económicas estimadas en todo el mundo que ascienden a 3.200 millones de dólares, incluidos los tratamientos antihelmínticos, el control de huéspedes intermediarios (molusquicidas), la investigación y la implicación de pérdidas económicas en la producción de ganado lechero y cárnico (1, 2).
La fasciolosis humana ha persistido desde tiempos prehistóricos (3) y, en la actualidad, tiene un impacto significativo en la salud global en lugares geográficos específicos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha clasificado la fasciolosis como una enfermedad tropical desatendida (4), y es la zoonosis parasitaria más distribuida geográficamente (5, 6). Las infecciones humanas por F. hepatica oscilan entre 2,4 y 17 millones de personas (7), con 91 a 180 millones de personas en riesgo de infección anualmente (8, 9).
En la actualidad, el control de la fasciolosis en rumiantes sigue basándose en medidas de manejo como la rotación de pastos y el uso de antihelmínticos (10). El uso continuado de antihelmínticos ha dado lugar a un aumento de las cepas resistentes a los parásitos de los fluquicidas más eficaces y ampliamente utilizados, como el triclabendazol y el albendazol (11, 12). En las últimas tres décadas, ha habido un creciente interés en la obtención de vacunas que ayuden a prevenir y controlar la fasciolosis en rumiantes (13). Sin embargo, el desarrollo de vacunas contra la fasciolosis ha sido lento, en parte debido a la gran capacidad inmunomoduladora del parásito. Por lo tanto, es necesaria una mejor comprensión de las interacciones parásito-huésped para un diseño más racional de nuevas vacunas candidatas (14, 15).
2 Etiología y ciclo biológico del parásito
La fasciolosis es causada por trematodos del género Fasciola, conocidos como trematodos hepáticos. Las dos especies más implicadas como agentes etiológicos de la fasciolosis son F. hepatica, que se distribuye principalmente en regiones de clima templado, y F. gigantica, que se encuentra en regiones tropicales. Además, se han descrito formas híbridas en regiones donde coexisten las dos especies (16, 17). Se ha utilizado la PCR en tiempo real (qPCR) dirigida al ADNr ITS1, el ADNr ITS2 y el ADNr 28S para diferenciar las dos firmas genéticas distintas que representan a cada especie (18-20). El potencial epidemiológico de hibridación e introgresión entre F. hepatica y F. gigantica sigue siendo desconocido; Por lo tanto, es importante utilizar la terminología correcta de forma coherente y no utilizar los dos términos indistintamente (21).
El ciclo de vida de Fasciola spp. es bastante complejo, ya que implica varias variaciones. En general, involucra a uno o más huéspedes intermediarios, que son los moluscos. Al menos 20 especies de la familia Lymnaeidae han sido reportadas como hospederos intermediarios (22, 23). Las larvas asexuales sufren varias multiplicaciones (24-26) antes de infectar finalmente a un huésped definitivo en el que se produce la reproducción sexual.
3 Patogenia
La penetración, migración y localización de los parásitos en las vías biliares ejercen una acción traumática que provoca una serie de lesiones en el parénquima hepático y en las vías biliares (27). Los juveniles recién excysted (NEJs) de Fasciola spp. penetran en la mucosa intestinal y se pueden encontrar en la cavidad abdominal 72 h después de la ingestión de metacercaria. Los NEJ migran a través del peritoneo a la superficie hepática y no presentan sinología clínica en animales (28). El destino de la mayoría de los NEJ es el lóbulo hepático izquierdo, probablemente debido a su proximidad anatómica al duodeno y al hecho de que llegan menos a los otros lóbulos hepáticos. En ocasiones, debido a infestaciones masivas, estos juveniles pueden tener una migración aberrante a otros órganos, como el diafragma y el pulmón, causando neumonía y pleuresía fibrinosa (29).
La patogénesis de la fasciolosis ocurre en dos fases: la fase parenquimatosa y la fase biliar. La fase parenquimatosa comienza cuando los NEJs atraviesan la cápsula hepática (cápsula de Glisson), continuando con la migración de los estadios juveniles a través del parénquima hepático. Esta migración provoca daños mecánicos a través de la abrasión por el tegumento que presenta espinas que ayudan a mantener la posición del parásito dentro de los tejidos hepáticos y probablemente subproductos secretados por las larvas migratorias. Varios procesos patológicos ocurren simultáneamente dentro del parénquima hepático, incluyendo la migración de estadios juveniles que causan lesiones necróticas y hemorrágicas, que, a su vez, causan reacciones inflamatorias activando el sistema inmune (30). Esta respuesta se puede encontrar a lo largo de la tortuosa trayectoria migratoria de los parásitos, lo que sugiere que la excreción y secreción de estos productos permanecen en el tejido, atrayendo más infiltración de células inflamatorias de naturaleza inmune (31). La fase biliar comienza cuando los parásitos entran en las vías biliares, donde ejercen una acción mecánica y química combinada. A través de la ventosa oral, los parásitos adultos causan daño mecánico mientras se alimentan de sangre y del parénquima hepático adyacente al conducto. Se han observado hepatocitos macerados en el interior de la ventosa y la faringe (27), lo que provoca erosión del epitelio, traumatismos, rotura focal del conducto y punción de pequeños vasos sanguíneos. El agrandamiento del conducto biliar puede ser inducido químicamente (32), y se ha sugerido que el aminoácido prolina, que es esencial para la síntesis de colágeno por los fibroblastos, también es liberado en grandes cantidades por el parásito (33, 34). Estas dos acciones ejercidas por el parásito adulto provocan una respuesta inflamatoria eosinofílica y granulomatosa severa, particularmente cuando los huevos alcanzan el parénquima hepático (35), y una marcada hiperplasia de los conductos biliares en los que se alojan los parásitos (36).
El efecto de estas dos fases provoca una serie de lesiones en el parénquima hepático, que se correlaciona ampliamente con la dosis infecciosa; Una dosis alta provoca lesiones más graves que son más agudas e incluso mortales. Sin embargo, diferentes estudios realizados en ovinos (35) y caprinos (37) también han demostrado que pequeñas dosis repetitivas (infecciones por goteo) causaron daño hepático más severo que una dosis única utilizando el mismo número total de metacercarias. Estos hallazgos sugieren que las actividades mecánicas y enzimáticas del parásito pueden ser la causa inicial del daño hepático. Por lo tanto, la respuesta inmune o cicatrización, así como la infección simultánea en diferentes etapas y la respuesta inmune a la primera infección, juegan un papel importante en la patogénesis de la fasciolosis (31).
4 Respuesta inmunitaria del huésped
4.1 Respuesta inmune innata
El reconocimiento inicial de los NEJ tiene lugar dentro de la mucosa epitelial del tracto intestinal con una amplia activación. La respuesta a los NEJ puede ocurrir a través del reconocimiento de residuos de proteínas glicosiladas y carbohidratos que se comportan como antígenos tegumentales e inducen la proliferación de células T a través de la activación de células dendríticas (38, 39). Los productos secretores excretores que contienen antígenos liberados por F. hepatica (FhESP) también pueden inducir una respuesta de los macrófagos bovinos, que es parcialmente dependiente de TLR4 (40, 41).
La función de los mastocitos no está realmente definida, ni hay evidencia de que sea protectora (42). Estas células son residentes de tejidos que responden a la activación tanto del sistema inmune innato como del adquirido mediante la producción y liberación de diferentes mediadores inflamatorios presentes en sus gránulos citoplasmáticos, prostaglandinas, leucotrienos y ciertas citoquinas como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) o la interleucina-4 (IL-4) (43). Además, pueden liberar ciertas sustancias activas contra los parásitos uniendo los complejos antígeno-IgE del parásito con sus receptores IgE de alta afinidad (44, 45). Se estima que su papel es más determinante en los estadios iniciales (peritoneo) de la infección (42, 46, 47). Sin embargo, se ha descrito en bovinos que después de ser infectado por F. hepatica, hay poca evidencia de un aumento en el porcentaje de basófilos y mastocitos (48, 49) y en el líquido peritoneal en ovejas (50). Por el contrario, la infección por F. gigantica en búfalos induce aumentos en el número de mastocitos en el infiltrado inflamatorio hepático (51). En numerosos procesos parasitarios, podemos encontrar una población de mastocitos intraepiteliales residentes responsables de fenómenos de rechazo rápido del parásito a nivel epitelial (52-54). Sin embargo, estas células no se han descrito en el intestino tras la migración de F. hepatica (30, 36) ni en células biliares como macrófagos y neutrófilos, cuya función es fagocítica y pueden liberar sustancias como reactivos derivados del óxido nítrico o especies activas de oxígeno que actúan directamente contra el parásito (55, 56). Por otro lado, la infección por F. hepatica provoca una respuesta inmune de tipo Th2 con producción de IgE (57) e infiltración de eosinófilos y mastocitos en el hígado (48).
Los neutrófilos humanos de pacientes con fasciolosis aguda mostraron una mayor función fagocítica en comparación con los que se encontraban en la etapa crónica de la infección (58). Del mismo modo, los neutrófilos de cabras infectadas crónicamente mostraron una respuesta fagocítica pobre en comparación con los de cabras no infectadas. Esta pobre respuesta de los fagocitos se correlacionó con la carga de trematodos (59). El papel de los neutrófilos en las respuestas protectoras aún no se ha descrito en las infecciones por trematodos.
En bovinos, ovinos y caprinos, F. hepatica induce eosinofilia hepática y sanguínea, y la infección por F. gigantica en ovejas da el mismo perfil (60-62). Sin embargo, la vacunación de terneros y cabras que mostraron protección redujo los recuentos de eosinófilos (30, 63), lo que puede deberse a la menor carga de trematodos y lesiones hepáticas en animales parcialmente protegidos. En los estadios agudos de la infección por F. hepatica se ha descrito un aumento dramático de eosinófilos en la cavidad peritoneal (50, 64) así como en las lesiones hepáticas, tanto durante la etapa migratoria (30, 36, 65, 66) como durante la etapa crónica (35). Se ha demostrado que los eosinófilos median la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC) contra F. hepatica en ratas (42). En ovejas de cola fina (ITT) de Indonesia que muestran resistencia a F. gigantica pero no a F. hepatica, se ha observado que la ADCC por eosinófilos desempeña un papel (ex vivo) en la muerte de F. gigantica pero no de F. hepatica de juveniles recién excysted (NEJ) (56). Sin embargo, la eosinofilia periférica no se relacionó con la resistencia a F. gigantica, lo que sugiere que este tipo de célula es efectiva solo dentro del intestino o la cavidad peritoneal, pero no en el hígado, al menos en ovejas ITT (67).
También se ha demostrado que los macrófagos peritoneales de ovejas ITT matan a F. gigantica pero no a F. hepatica por ADCC (56, 68). Este mecanismo se produce mediante la unión de células efectoras con NEJ en presencia de suero de ovejas infectadas. Los macrófagos que participan en el mecanismo efectivo de ADCC contra F. gigantica mostraron niveles más altos de radicales superóxido que aquellos que participan en ADCC ineficaz contra F. hepatica, lo que sugiere que los radicales de oxígeno juegan un papel en la muerte de los NEJ de F. gigantica (56). Se ha reportado que en terneros protegidos por vacunación experimental, la ADCC mediada por macrófagos está mediada por óxido nítrico e induce una respuesta de citoquinas Th1 que depende de IgG2a (69). Los estudios in vitro han revelado que los macrófagos bovinos eran capaces de matar a los NEJ en presencia de suero de animales infectados. Sin embargo, los NEJ fueron capaces de producir moléculas como una familia de moléculas similares a TGF (FhTLM) que reduce significativamente el ADCC. Estos macrófagos mostraron características de activación alternativa con la expresión de altos niveles de IL-10 (70). En animales no protegidos, se ha observado que los NEJ inducen la activación alternativa (M2) de los macrófagos y secretan las citoquinas reguladoras IL-10 y el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β) durante la migración peritoneal (71-73). Los macrófagos activados por M2 tienen un papel importante en la reparación de tejidos, pero tienen una capacidad reducida para matar NEJs (41, 70).
4.2 Respuesta inmunitaria adaptativa
Los linfocitos B han demostrado importancia tanto en animales infectados por Fasciola spp. como en aquellos que han sido previamente vacunados (74), destacando el aumento de linfocitos B CD19+ a nivel de los ganglios linfáticos hepáticos, aumentando el reclutamiento de estas células (66). En bovinos, ovinos y caprinos, IgG1 es el anticuerpo dominante, que aumenta a las 4-5 semanas después de la infección (wpi) y alcanza picos a 12-15 wpi (37, 75, 76). Se ha demostrado que un aumento de la IgG2 específica corresponde a la protección inducida por la vacuna, y un aumento de la IgG1 se ha asociado con una respuesta Th2 no protectora (76-78). No se ha detectado IgA específica para antígenos trematodos en suero (75), pero se ha encontrado en la bilis y el hígado de bovinos infectados (51), donde esta inmunoglobulina puede participar en la activación de eosinófilos para matar NEJ por ADCC (49). A pesar de esta interesante sugerencia, pocos estudios han investigado la presencia de IgA en la bilis y el hígado tanto en infecciones experimentales como naturales.
La respuesta inmunitaria ejercida durante las primeras etapas de la fasciolosis se considera generalmente como una respuesta mixta Th1/Th2 que muestra un aumento de ciertas citocinas como IFN-γ, IL-4, IL-10 y TGF-β. A medida que la infección progresa, una respuesta Th2 se amplifica junto con la supresión de la inflamación Th1, lo que permite una infección prolongada que puede depender de IL-4 (79). En las primeras etapas de la infección por F. hepatica en ovinos y bovinos, tanto el IFN-γ como la IL-10 están aumentados, lo que confirma la respuesta inmune mixta inicial (75, 80, 81). Cuando la infección progresa, la respuesta Th2 se amplifica junto con la supresión de la respuesta Th1 con una reducción del IFN-γ y un aumento de los niveles de IL-4 (79). En las primeras etapas de la infección bovina por F. hepatica, tanto el IFN-γ como la IL-10 están aumentados, lo que corrobora la idea de que la respuesta inmune inicial es mixta (75). Los búfalos con infección primaria y secundaria de F. gigantica también mostraron una respuesta mixta Th1/Th2 en suero con niveles elevados de IFN-γ, IL-4, IL-5 y TGF-β durante las primeras etapas de la infección. Por el contrario, cuando la infección progresó, la respuesta Th2 fue dominante (82). La respuesta Th1/Th2 no fue la misma en los diferentes compartimentos: en el hígado de oveja, el IFN-γ aumentó durante las primeras etapas de la infección (80, 81) y se mantuvo alta durante los estados crónicos de infecciones (81). Al mismo tiempo, en los ganglios linfáticos hepáticos, el IFN-γ se redujo tanto en animales infectados como reinfectados en etapas agudas y crónicas de infecciones (81). Los altos niveles de IFN-γ reportados en el hígado durante las etapas agudas y crónicas de las infecciones por F. hepatica contrastan con la regulación negativa de esta citocina en PBMC (83) y ganglios linfáticos hepáticos (80, 81) y podría deberse a una respuesta a la necrosis hepática causada por trematodos migratorios o adultos y formación de granulomas.
5 Estrategias de inmunomodulación
La reacción inflamatoria en la fasciolosis es uno de los puntos a tratar principalmente para entender la respuesta inmune y su evasión. Dado que las metacercarias se excystan en la luz intestinal, los NEJ se exponen a la respuesta inmunitaria del huésped para matar al parásito. Sin embargo, Fasciola spp. ha desarrollado una variedad de estrategias para evadir la respuesta del huésped en los diferentes compartimentos donde permanecen durante las etapas tempranas y tardías de la infección, lo que permite que el parásito viva durante años dentro del huésped. Algunas de estas estrategias pueden considerarse pasivas, como la protección conferida por el tegumento, que consiste en una capa sincitial que cubre todo el cuerpo del parásito, formada por una membrana plasmática que sirve de soporte para el glicocálix externo y una membrana basal que está conectada a través de canales. Estas estructuras permiten el paso de los componentes necesarios para la sustitución del tegumento. La rápida sustitución del glicocálix que recubre el tegumento, que tiene lugar cada 2 o 3 h, también puede ser un obstáculo para que los productos liberados por las células inflamatorias lleguen al tegumento del parásito (84), que está compuesto por al menos 369 proteínas. Además, la presencia de abundantes proteínas N-glicosiladas y glicolípidos ha dificultado la caracterización de sus funciones fisiológicas e inmunorreguladoras (85).
La mayoría de las estrategias utilizadas por el parásito para evadir la respuesta del huésped pueden considerarse activas, ya que implican la liberación de una gran cantidad de moléculas del parásito en la vecindad del parásito. Estas moléculas pueden ser liberadas libres o dentro de vesículas extracelulares (VEs) que están cubiertas por una membrana, y pueden ser internalizadas por las células huésped, provocando su modulación (84, 85). Las VE son producidas por todas las etapas de desarrollo de F. hepatica, y se consideran transportadores eficientes de moléculas del parásito a diferentes compartimentos del huésped, evitando la acción de los anticuerpos debido a la membrana que rodea las moléculas del parásito contenidas en las VE (86). En los VE de F. hepática se han identificado hasta 618 proteínas, lo que nos da una idea de la importancia de los VE para que el parásito interactúe con el huésped (87).
Fasciola spp. no solo utilizan proteínas para modular la respuesta inmunitaria del huésped, sino que los VE también contienen microARN (miARN), moléculas con capacidad de expresión génica moduladora. Los miARN son abundantes tanto en las metacercarias como en los gusanos F. hepatica juveniles y adultos y pueden desempeñar un papel principal en la regulación de los procesos metabólicos y de desarrollo del parásito, así como en las interacciones huésped-parásito (88-90). El contenido de miARN en los VE es diferente cuando son producidos por parásitos adultos o juveniles, lo que lleva a diferentes influencias en las células huésped. Estos datos apoyan la hipótesis de que los miRNAs son los mediadores de la función inmunomoduladora previamente demostrada de los EVs. Sin embargo, los datos actuales no permiten una comprensión fundamental de sus mecanismos reguladores en diferentes procesos de interacción huésped-parásito (88-91).
Otro mecanismo utilizado por la duela hepática para sobrevivir, migrar, obtener nutrientes y evadir la respuesta inmune del huésped, es la liberación de productos secretores excretores (PES) (92). La FhESP de F. hepatica adulta contiene hasta 160 proteínas diferentes, incluyendo proteasas como las catepsinas B y L (FhCB y FhCL), la leucina aminopeptidasa y la carboxipeptidasa, la proteína de unión a ácidos grasos (FABP) y la proteína similar a la saposina de F. hepatica (FhSAP), todas ellas necesarias para su metabolismo (93) (Tabla 1 ). FhESP también contiene numerosas enzimas antioxidantes para proteger al parásito de las especies reactivas de oxígeno liberadas por los eosinófilos y los macrófagos, como la superóxido dismutasa (SOD), la glutatión-S-transferasa (GST), la tiorredoxina peroxidasa (TPx) y la peroxirredoxina (Px) (Tabla 1). Estas enzimas no solo participan en la inactivación de especies reactivas de oxígeno, sino también en varios procesos metabólicos importantes para la supervivencia de los parásitos, como el exquiste de las metacercarias, la migración de tejidos, la alimentación y la evasión inmune (92, 105, 106). Algunas estrategias que Fasciola spp. para evadir la respuesta del host se analizan a continuación.
Tabla 1. Moléculas de F. hepatica implicadas en la modulación/evasión inmunitaria del huésped.
5.1 Movimiento de parásitos
Durante la migración hepática, se ha reportado que algunas larvas muestran un fuerte infiltrado inflamatorio, compuesto principalmente por eosinófilos adheridos a la cutícula del parásito y en las proximidades del parásito. Sin embargo, en otras larvas, no se encontró ninguna reacción inflamatoria en su vecindad, pero se observó tracto necrótico e inflamación 2-3 mm detrás de ellas (30, 36). Se ha sugerido que cuando los parásitos son perturbados por la reacción inflamatoria, avanzan, dejando atrás las células inflamatorias (66).
5.2 Apoptosis de células efectoras e inmunitarias
Existe una íntima conexión entre la respuesta inflamatoria y la respuesta inmunitaria cuando se padece fasciolosis. La respuesta inmune innata determina las poblaciones celulares involucradas en la respuesta inflamatoria atrayendo y activando las células inflamatorias (107). Los eosinófilos desempeñan un papel clave en la respuesta del huésped a la infección por Fasciola spp, como sugiere el rápido aumento de este tipo de células en la sangre, el peritoneo y el hígado durante la migración temprana de juveniles en ovejas (35, 60), bovinos (48) y roedores (108). Los estudios in vitro han reportado que los antígenos FhESP de F. hepatica inducen la apoptosis de eosinófilos y macrófagos de rata (109, 110). Estudios in vivo han descrito apoptosis en eosinófilos en el infiltrado inflamatorio hepático durante las fases aguda y crónica de la infección en ovejas (65) y la etapa migratoria en un porcentaje relevante de macrófagos peritoneales, eosinófilos y linfocitos (50). También se ha descrito un aumento de la expresión del gen proapoptótico en células mononucleares de sangre periférica de ovejas y bovinos infectados (111, 112). Más recientemente, se ha investigado el papel de una variedad de moléculas de F. hepatica en la inducción de la apoptosis; algunos de ellos han sido identificados como glutatión S-transferasa tipo Omega (GSTO1), que reguló a la baja la relación Bcl-2/Bax e indujo un aumento de la expresión de caspasa-3 y la apoptosis de macrófagos in vitro (94). Se ha demostrado que la cistatina recombinante de F. hepatica (rFhCystatin) induce la apoptosis de los macrófagos murinos (104), y la proteína de unión a ácidos grasos (Fh12) induce la apoptosis de las células dendríticas murinas en estudios in vitro (99).
5.3 Modulación de las respuestas Th1/Th2 y Th17
La respuesta inmunitaria montada durante las primeras etapas de la fasciolosis es generalmente una respuesta mixta Th1/Th2 con niveles elevados de citocinas como IFN-γ, IL-4, IL-10 y TGF-β. A medida que avanza la infección, se amplifica una respuesta Th2 junto con la supresión de la producción de citocinas Th1, en particular IFN-γ, lo que facilita la supervivencia del parásito en ratones, vacas y ovejas infectadas con F. hepatica (41, 79-81, 113). Se ha reportado una dinámica similar de Th1/Th2 en búfalos infectados con F. gigantica (82). Se ha reportado que una variedad de moléculas parásitas son capaces de producir modulación de la respuesta del huésped Th1/Th2; por lo tanto, la rFhCistatina indujo una reducción de la producción de IL-6 y TNF-α y un aumento de la producción de IL-10 y TGF-β en macrófagos murinos (104). F. hepatica La molécula de tipo Kunitz indujo la supresión de las respuestas Th1 y Th17 en células dendríticas murinas y humanas (CD) en estudios in vitro (97).
5.4 Modulación de las funciones de los macrófagos y de las células presentadoras de antígenos
En las primeras etapas de la infección por F. hepatica, se ha reportado el reclutamiento de macrófagos y la activación alternativa (M2) en la cavidad peritoneal en ratas a las 24 h post-infección (hpi) (71) y a las 48 hpi en ratones (114). Además, FhESP indujo la activación de M2 de macrófagos peritoneales en ratones (114). En ovejas, se ha descrito una marcada activación de M2 por la expresión génica en PBMC a 7 dpi (83), aunque los macrófagos peritoneales de oveja mostraron activación de M2 a 24 hpi (73). En el ganado bovino, F. hepatica también indujo la activación de M2 de los macrófagos (115, 116). Los macrófagos activados por M2 participan en la reparación de tejidos, pero muestran una capacidad limitada para controlar las infecciones por helmintos (117). F. hepatica posee FhTLM, que se expresa altamente en NEJs y huevos no embrionados. Se ha reportado que FhTLM induce la diferenciación de los macrófagos derivados de monocitos a la activación de M2 con aumento de la producción de IL-10, arginasa-1, receptor de manosa y PD-L1 (70).
Se ha reportado que diferentes preparaciones antigénicas de este parásito, como el extracto total, el antígeno tegumental de F. hepatica (FhTeg) y la ESP de Fasciola hepática, disminuyen el estado de activación de las células dendríticas (CD) en ratones (118-121), y la ESP de F. gigantica induce la modulación de las CD de búfalo (122). Más específicamente, se ha reportado que FhTeg induce la modulación de DC, provocando la ausencia de respuesta de citoquinas Th1 de células T y actividad proliferativa (38). También se ha informado que los productos glicanos producidos por F. hepatica inducen la modulación de la maduración de la DC, lo que resulta en un aumento de la producción de IL-10 e IL-4 durante la infección, induciendo una respuesta inmune Th2/polarizada regulatoria (40, 79, 113, 123, 124). Además, la catepsina L1 (FhCL1) de F. hepatica, la glutatión S-transferasa (FhGST) y la molécula de tipo Kunitz participan en la modulación de las CD, lo que conduce a la supresión de las respuestas inmunitarias adaptativas, Th1 y/o Th17 (40, 97). Las ovejas infectadas con F. hepatica mostraron un aumento en el número de CD en los ganglios linfáticos hepáticos, pero una reducción de la expresión de MHC clase II y CD83, lo que sugiere la supresión del proceso de presentación de antígenos en los linfocitos tanto en las etapas tempranas como tardías de la infección (125).
5.5 Expansión de las células T reguladoras
Las ovejas y cabras infectadas con F. hepatica mostraron expansión de las células T reguladoras (Treg) Foxp3+ durante las etapas tempranas y tardías de la infección en el hígado y los ganglios linfáticos hepáticos (50, 81, 126). Además, el aumento de células Foxp3+ fue más severo en las proximidades de los conductos biliares hiperplásicos durante los estados crónicos de infecciones (50). Esta expansión de Foxp3+ Treg se ha relacionado con la IL-10 y la supervivencia del parásito (127, 128).
6 Desarrollo de vacunas
En las últimas dos décadas, se han producido avances considerables en la identificación de posibles moléculas vacunales para el control de la fasciolosis en el ganado. Sin embargo, a pesar de algunos resultados prometedores con algunas vacunas candidatas en rumiantes, aún no se ha alcanzado la eficacia consistente requerida para la comercialización (13). Un obstáculo importante para el desarrollo de vacunas contra la fasciolosis es la inmunosupresión/modulación inducida por Fasciola spp. que impide la inducción de una respuesta inmune protectora (Figura 1), evidenciada por la falta de inmunidad observada en ovejas infectadas natural y experimentalmente (31, 70, 129). En el ganado bovino, se ha demostrado que las infecciones naturales o experimentales inducen cierta protección contra la reinfección, que se mantiene a largo plazo (hasta 26 semanas después de la infección). Se ha atribuido a la fibrosis severa inducida por la infección primaria que dificulta la migración hepática durante la infección secundaria (130) o por un aumento de eosinófilos intestinales y mastocitos mucosos (47). Algunos estudios también han reportado evidencia de que la protección contra F. hepatica es inducible en ratas, ovejas o ganado mediante la transferencia pasiva de sueros y células inmunes (131). Sin embargo, otros estudios no han reportado resistencia a la reinfección medida por la carga de trematodos (75). Además, no se informaron diferencias en la carga de trematodos, el recuento de huevos fecales, la respuesta humoral (IgG1 e IgG2 específicas) y la respuesta inmune mediada por células (producción de IFN-γ) en los terneros desafiados con F. hepatica después de una infección única o por goteo (48, 57, 75), lo que sugiere que las reinfecciones no inducen protección. Los estudios experimentales no informaron protección contra la reinfección en ovejas (35, 81, 132) y cabras (37), aunque la respuesta del huésped fue diferente; así, las ovejas primoinfectadas mostraron una respuesta mixta Th1/Th2/Th17, mientras que las reinfectadas presentaron una respuesta más polarizada Th2 (81) y una menor respuesta humoral (132).
Figura 1. Esquema de las respuestas inmunitarias ejercidas en estadios tempranos y tardíos de las infecciones por F. hepatica, respuestas inmunitarias inducidas por vacunas protectoras e improductivas contra F. hepatica, y estrategias para desarrollar vacunas efectivas. Creado con BioRender.com.
Se ha reportado que en las vacunas protectoras en ovejas (133) y cabras (134), se encontró una respuesta mixta Th1/Th2 con niveles más altos de IFN-γ y niveles más bajos de IL-4 en los grupos vacunados que en el grupo de control infectado (133). En las ovejas inmunizadas con una vacuna no protectora, la respuesta inmunitaria del huésped mostró un perfil predominantemente Th2 durante las etapas crónicas de la infección, similar al encontrado en animales no vacunados e infectados (80). El reto consiste en identificar los antígenos específicos que son los objetivos de esta inmunidad protectora e incorporarlos en formulaciones de vacunas que induzcan una respuesta mixta Th1/Th2 para mejorar la eficacia de la vacuna (135). Se ha estimado que una vacuna con una eficacia del 50-60% en la reducción de trematodos probablemente sería beneficiosa en numerosos países para reducir significativamente las pérdidas económicas, y también tendría un impacto positivo en la epidemiología al reducir los huevos en los pastos (13).
Se han utilizado varias estrategias para diseñar vacunas candidatas contra la fasciolosis en el ganado. Los primeros ensayos de vacunas utilizaron proteínas nativas aisladas mediante métodos bioquímicos convencionales a partir de las proteínas excretadas/secretadas (ES) de parásitos adultos (136, 137). A pesar de que en estos ensayos se ha encontrado una buena protección en ovinos y bovinos con FhCL1 y FhGST nativos, no es factible el uso de proteínas nativas en una vacuna comercial para la fasciolosis en el ganado, por lo que la mayoría de los ensayos vacunales posteriores se han llevado a cabo utilizando proteínas recombinantes de diferentes estadios del parásito (13). Algunos ensayos de vacunas que utilizaron proteínas recombinantes informaron una alta protección de hasta el 89% en la reducción de trematodos (Tablas 2 y 3); Sin embargo, esta alta protección no ha sido reproducible en diferentes laboratorios y condiciones. Recientemente también se ha utilizado una combinación de vacunas recombinantes (vacunas cóctel) con eficacia variable (Tabla 3). La mayoría de los ensayos de vacunas han utilizado la vía de administración subcutánea o intramuscular. Sin embargo, algunos ensayos han utilizado la administración de vacunas mucosas con resultados prometedores. Por ejemplo, Norbury et al. (154) administraron una vacuna cóctel que contenía FhCL5 y FhCB2 por vía intranasal en ovejas, obteniendo una reducción del 40,5% de los trematodos y una reducción del 92% de la viabilidad de los huevos, mientras que la misma vacuna administrada por vía intramuscular no indujo protección. La vía oral también se ha utilizado para administrar lechuga transgénica liofilizada que expresa la cisteína proteinasa de F. hepatica (CPFhW) en ovinos y bovinos, induciendo una protección significativa en bovinos (56,2%) y una reducción del 35,5% de trematodos (no significativa) en ovinos (142).
Tabla 2. Resumen de las vacunas únicas contra la fasciolosis en el ganado.
Tabla 3. Resumen de las vacunas combinadas contra la fasciolosis en el ganado.
La mayoría de los ensayos de vacunas en rumiantes han utilizado proteasas, enzimas antioxidantes o proteínas de unión a ácidos grasos como antígenos (Tablas 2, 3). Sin embargo, estas proteínas son bastante abundantes en Fasciola spp, y el bloqueo de una o varias de ellas mediante una vacuna probablemente no cause problemas graves al gusano ya que tiene otras proteínas con funciones similares. Esto podría ser una de las razones de la escasa eficacia obtenida en los numerosos ensayos vacunales realizados con estos antígenos en rumiantes.
7 Conclusión y observaciones
El lento progreso hasta la fecha en el desarrollo de una vacuna protectora para ser utilizada en el control de la fasciolosis en el ganado sugiere que se deben investigar nuevos enfoques, como el uso de nuevos antígenos, la evaluación de la inmunidad inducida por proteínas recombinantes, el uso de diferentes adyuvantes, formulaciones y sistemas de administración. A pesar de los importantes avances en el conocimiento de las interacciones huésped-parásito en la fasciolosis, un diseño más racional de la vacuna candidata requiere un conocimiento más profundo de los mecanismos y moléculas implicados en la comunicación cruzada huésped-parásito en las especies diana (ovejas, vacas, cabras, búfalos). El progreso de las tecnologías -ómicas y de los enfoques inmunoinformáticos/inmunoproteómicos debería proporcionar datos útiles en los próximos años. Un ejemplo son las nuevas tecnologías proteómicas aplicadas a los NEJs después de atravesar el intestino (158) o durante las primeras etapas de la migración hepática, que pueden ser útiles para seleccionar nuevos candidatos vacunales dirigidos contra los NEJs, una etapa del parásito que está más expuesta al sistema inmune del huésped que los adultos ubicados dentro de los conductos biliares.
Contribuciones de los autores
LF-V: Escritura: borrador original. MR-C: Redacción: borrador original. GH-T: Redacción, revisión y edición. ÁM-M: Redacción, revisión y edición. FM-M: Redacción, revisión y edición. RZ: Escribir, revisar y editar. LB: Escribir, revisar y editar. PR-M: Redacción, revisión y edición. VM-H: Conceptualización, Redacción (borrador original), Redacción (revisión y edición). JP: Conceptualización, Redacción (borrador original), Redacción (revisión y edición).
Financiación
El/los autor/es declaran/n que se recibió apoyo financiero para la investigación, autoría y/o publicación de este artículo. El trabajo ha sido apoyado por la Subvención Nacional PID2019-108782RB-C21. VM-H contó con el apoyo financiero de la Junta de Andalucía (Consejería de Conocimiento, Investigación y Universidad)-FEDER (proyecto P18-RTJ-1956).
Conflicto de intereses
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un posible conflicto de intereses.
Nota del editor
Todas las afirmaciones expresadas en este artículo son únicamente las de los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas, ni las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo, o afirmación que pueda ser hecha por su fabricante, no está garantizado ni respaldado por el editor.
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Palabras clave: Fasciola hepatica, patogenia, interacción huésped-patógeno, inmunomodulación, vacuna, ganadería, onehealth, zoonosis
Cita: Flores-Velázquez LM, Ruiz-Campillo MT, Herrera-Torres G, Martínez-Moreno Á, Martínez-Moreno FJ, Zafra R, Buffoni L, Rufino-Moya PJ, Molina-Hernández V y Pérez J (2023) Fasciolosis: patogénesis, interacciones huésped-parásito e implicación en el desarrollo de vacunas. Frente. Vet. Sci. 10:1270064. doi: 10.3389/fvets.2023.1270064
Recibido: 31 de julio de 2023; Aceptado: 30 de octubre de 2023;
Publicado: 11 diciembre 2023.
Editado por:
Francisco Javier Salguero, Agencia de Seguridad Sanitaria del Reino Unido (UKHSA), Reino Unido
Revisado por:
Mihaela Niculae, Universidad de Ciencias Agrícolas y Medicina Veterinaria de Cluj-Napoca, Rumanía
Peter Geldhof, Universidad de Gante, Bélgica
Copyright © 2023 Flores-Velázquez, Ruiz-Campillo, Herrera-Torres, Martínez-Moreno, Martínez-Moreno, Zafra, Buffoni, Rufino-Moya, Molina-Hernández y Pérez. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution License (CC BY).
*Correspondencia: Verónica Molina-Hernández, vmolina@uco.es
†Estos autores han contribuido igualmente a este trabajo
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