Microsporidium - Microsporidia (Encephalitozoon cuniculi, Encephalitozoon hellem, Encephalitozoon intestinalis, Enterocytozoon bieneusi y otras especies) - Hongos ubicuitarios, patógenos oportunistas para pacientes inmunodeprimidos: Diagnóstico molecular (PCR) e identificación de especies (secuenciación)
Información 21-11-2019.
Los microsporidios son un grupo de hongos parásitos unicelulares formadores de esporas. Inicialmente fueron considerados protozoos o protistas, pero actualmente se consideran hongos. Se admite la existencia de más de 1.500 especies, pero se considera que podrían existir más de un millón. Aproximadamente el 10% de las especies infectan a vertebrados, pero se admite que todos los grupos de animales albergan microsporidios. Cada una de las especies reconocidas de microsporidios en general infectan una especie hospedadora o un grupo de especies relacionadas. Varias especies, la mayoría oportunistas, también infectan a los humanos.
Los microsporidios producen esporas altamente resistentes, capaces de sobrevivir fuera de su hospedador durante varios años. La morfología de la espora se consideró útil para diferenciar especies microscópicamente. Las esporas de la mayoría de las especies son ovales o piriformes, pero algunas son alargadas o esféricas.
La espora está protegida por una pared, que consta de tres capas: una exospora externa densa; una endospora media, ancha y aparentemente sin estructura, que contiene quitina; y una membrana plasmática interna delgada. Dentro de esa cubierta rígida y resistente se encuentra el esporoplasma que aloja el núcleo y el citoplasma celular, todo lo cual es transferido a la célula hospedadora en el proceso de infección. En la mayoría de los casos, poseen dos núcleos estrechamente asociados, que forman un diplocarión.
La mitad anterior de la espora contiene un aparato similar a un arpón con un filamento polar largo, en forma de hilo, que se enrolla en la mitad posterior de la espora. La parte anterior del filamento polar está rodeada por una lámina de membranas que forma el polaroplasto. Detrás del filamento polar, hay una vacuola posterior.
La espora es activada para iniciar el proceso de infección por modificaciones de pH y en la relación de concentración catión/anión al entrar en el tubo digestivo. El proceso de activación es seguido por edema del polaroplasto y de la vacuola posterior, lo que causa un incremento importante de la presión dentro de las paredes rígidas de la espora. Esa presión es debida a la rápida entrada de agua a través de los canales de acuaporinas de la membrana plasmática.
El proceso de entrada del esporoblasto en la célula es muy similar a una inyección intracelular, en la que la jeringuilla estaría constituida por la pared rígida de la espora, la aguja es formada por el tubo polar, y el émbolo seria la presión generada dentro de la espora por diversos mecanismos.
Una vez dentro de la célula hospedadora, ocurren dos fases clave en su proceso de desarrollo. La primera, un estado proliferativo de fisión binaria o múltiple y un segundo estado o esporogonia, en el cual se desarrolla la espora y madura. Durante la fase proliferativa la cariocinesis ocurre de forma repetida antes de que se presente la división celular, resultando formas redondeadas de plasmodio multinucleado como en el E. bieneusi o células multinucleadas semejantes a cintas como en E. intestinalis. Esas fases pueden ocurrir libremente en el citoplasma como en E. bieneusi, o en el interior de una vesícula parasitófora en el caso de E. intestinalis.
Clasificación
El primer género de Microsporidium descrito, Nosema, fue inicialmente colocado por Nägeli en el grupo de hongos Schizomycetes junto con algunas bacterias y levaduras. Durante algún tiempo, los microsporidios se consideraron eucariotas muy primitivos, colocados en el grupo de protozoos Cnidospora. Posteriormente, especialmente debido a la falta de mitocondrias, se colocaron junto con otros protozoos, en el grupo de protozoos Archezoa. Además, los organismos formadores de esporas en general tienen un sistema complejo de reproducción, tanto sexual como asexual. Hoy en día, los microsporidios se colocan dentro de los hongos o como un grupo relacionado con los hongos con un ancestro común.
Actualmente existen evidencias genéticas, estructurales y metabólicas suficientes para ubicarlos dentro del reino de los hongos. Algunos autores plantean que comparten un ancestro común con Zygomycetes y quizás, con Mucorales.
El phylum Microsporidia comprende 150 géneros que agrupan aproximadamente 1500 especies conocidas, 14 de ellas descritas como productoras de enfermedad humana.
Las especies que afectan humanos se distribuyen en 7 géneros: Enterocytozoon, Encephalitozoon, Anncaliia, Nosema, Pleistophora, Trachipleistophora y Vitaforma) y microsporidios no clasificados (denominados colectivamente Microsporidium).
Principales especies de Microsporidia patógenos de animales
Encephalitozoon cuniculi
Infección del tracto urinario, infección intestinal sintomática y asintomática hepatitis, peritonitis, encefalitis, uretritis, prostatitis, nefritis, sinusitis, queratoconjuntivitis, cistitis, diarrea, celulitis, infección diseminada. Hospedadores: Mamíferos: roedores, conejos, primates carnívoros.
Encephalitozoon hellem
Infección sistémica, queratoconjuntivitis, sinusitis, neumonitis, nefritis, prostatitis, uretritis, cistitis, diarrea. Hospedador: Aves del género psitasis.
Encephalitozoon intestinalis
Colangiopatía, colangitis, colecistitis acalculosa, diarrea, perforación intestinal, nefritis, queratoconjuntivitis. Hospedador: Mamíferos: asnos, perros, cerdos, ganado vacuno, cabras, primates.
Enterocytozoon. bieneusi
Diarrea, síndrome de desgaste, rinitis, bronquitis, sinusitis, colangiopatía, colangitis acalculosa, colecistitis. Hospedadores: Mamíferos (cerdos, primates, perros, gatos, etc.) y aves.
Infección
La microsporidiosis es una infección emergente y oportunista. Los integrantes de ese grupo afectan con mayor frecuencia a personas inmunocomprometidas (p. ej. VIH/SIDA), niños, ancianos o individuos que utilizan lentes de contacto.
El primer caso humano fue en 1959 en un niño portador de encefalitis, pero desde entonces se ha descrito relacionado con un amplio grupo de síndromes clínicos. Ocho géneros de microsporidios han sido notificados como productores de enfermedad en humanos: Nosema, Vittaforma, Brachiola, Pleistophora, Trachipleistophora, Encephalitozoon(incluyendo el reclasificado genero Septata), Enterocytozoon y Anncalii (previamente conocido como Brachiola). Adicionalmente, existe un grupo genéricamente llamados microsporidios, donde se incluyen otras especies sobre las que se posee información limitada aun en la actualidad (Sprague y Vavra).
En el intestino del hospedador, la espora germina, acumula presión osmótica hasta que su pared rígida se rompe en su punto más delgado en el ápice. La vacuola posterior se hincha, obligando al filamento polar a expulsar rápidamente el contenido infeccioso en el citoplasma del hospedador potencial. Simultáneamente, el material del filamento se reorganiza para formar un tubo que funciona como una aguja hipodérmica y penetra en el epitelio intestinal.
Una vez dentro de la célula hospedadora, crece un esporoplasma, que se divide o forma un plasmodio multinucleado, antes de producir nuevas esporas. El ciclo de vida varía considerablemente. Algunos tienen un ciclo de vida asexual simple, mientras que otros tienen un ciclo de vida complejo que involucra múltiples hospedadores y reproducción tanto sexual como asexual. Se pueden producir diferentes tipos de esporas en diferentes etapas, probablemente con diferentes funciones, incluida la autoinfección (transmisión dentro de un solo huésped).
Implicaciones médicas
En animales y humanos, los microsporidios a menudo causan enfermedades crónicas debilitantes en lugar de infecciones letales. Los efectos sobre el hospedador incluyen reducción de la longevidad, fertilidad, peso y vigor general. La transmisión vertical de microsporidios se informa con frecuencia.
Al menos 14 especies de microsporidios, repartidas en ocho géneros, han sido reconocidas como patógenos humanos.
Los microsporidios pueden infectar una variedad de hospedadores, incluidos los hospedadores que son parásitos. En ese caso, la especie microsporidiana es un hiperparásito, es decir, un parásito de un parásito.
La microsporidiosis es frecuente en pacientes infectados por VIH con recuentos de células T CD4 positivas por debajo de 100/mm3 y su erradicación espontanea puede ocurrir por la sola inducción de reconstitución inmune a partir de la terapia antirretroviral de alta eficacia (TARVAE) lo que evidencia la importancia de la integridad de la respuesta inmune celular en la protección contra ese microorganismo. Estudios experimentales realizados en modelos murinos y estudios ex-vivo en humanos demuestran la implicación de las citocinas proinflamatorias tales como Interferon gamma-γ (IFN-γ), interleukina-12 (IL-12), y tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) en la resistencia a Encephalitozoon spp.
La microsporidiosis humana es cosmopolita con una prevalencia que oscila entre el 1 y 50% dependiendo de la región geográfica, el método diagnóstico, y las características demográficas de la población estudiada.
La microsporidiosis es una infección emergente en pacientes inmunodeficientes que no es exclusiva de aquellos infectados por el virus del VIH, también afecta a receptores de trasplantes de órganos o pacientes sometidos a quimioterapia inmunosupresora.
Las fuentes de infección humana por microsporidios son aún inciertas. Las esporas de esos microorganismos son liberadas al medio ambiente con las heces, la orina, y las secreciones respiratorias. Los animales o personas infectadas, así como agua y alimentos contaminados con esporas parecen ser las fuentes de infección más frecuentes. La transmisión persona-persona ocurre, y la infección ocular puede ser el resultado de auto inoculación, causada por manos contaminadas.
Microsporidiosis del tracto gastrointestinal
El tracto gastrointestinal es afectado solamente por Enterocytozoon intestinalis y Enterocytozoon bieneusi. Estos microorganismos se comportan como agentes oportunistas en especial en pacientes con el Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA) en quienes, además de producir infección intestinal pueden, afectar otros órganos y sistemas. La infección del tracto gastrointestinal es la forma más frecuente de presentación de la microsporidiosis, más del 90% es causada por la ingestión de esporas Enterocytozoon bieneusi, y el 10% restante se debe fundamentalmente a Encephalitozoon intestinalis.
Se ha descrito la presencia de hepatitis granulomatosa tras la infección por Encephalitozoon cuniculi en pacientes infectados por VIH. La infección por Enterocytozoon bieneusi y Encephalitozoon intestinalis del tracto biliar puede dar lugar a una colangitis esclerosante en pacientes SIDA. Esas observaciones sugieren que el epitelio biliar puede ser el reservorio para las recidivas de Enterocytozoon bieneusi.
La infección por Enterocytozoon bieneusi no produce una enteritis activa, ni ulceraciones, pero provoca un aplanamiento de las vellosidades y la hiperplasia de las criptas. La carga parasitaria es superior a nivel del duodeno distal y yeyuno proximal y, aunque los microorganismos pueden ser hallados en el ileon, raramente se encuentran en colon. El microorganismo se localiza en la región apical del enterocito y de las células epiteliales del tracto biliar y pancreático. Las esporas raramente se encuentran en la superficie basal o en la lámina propia. Enterocytozoon bieneusi raramente se disemina, a diferencia de Encephalitizoon que es frecuente en la lámina propia y desimanada a órganos viscerales.
La infección se asocia a incremento de linfocitos intraepiteliales y desestructuración del epitelio. En el ápice de las vellosidades, las células van perdiéndose provocando la denudación que es característica de la infección por Enterocytozoon bieneusi.
La infección se asocia con malabsorción por disminución de la superficie mucosa y por inmadurez de las células epiteliales de las vellosidades.
Encephalitozoon intestinalis es invasivo y las esporas comúnmente se hallan en el lado apical y basal del enterocito, así como en células de la lámina propia, incluyendo fibroblastos, células endoteliales, y macrófagos, este patrón es propio de otros miembros del género Encephalitozoon y refleja su capacidad para diseminarse a órganos viscerales después de la ingestión de sus esporas. La diseminación puede resultar en necrosis de aéreas intestinales, con manifestaciones clínicas que semejan un abdomen agudo.
Encephalitozoon cuniculi se ha relacionado con casos de peritonitis, en la necropsia se ha podido apreciar masas a nivel del omentum con necrosis focal, inflamación no granulomatosa, y la presencia de esporas de este Microsporidium.
Microsporidiosis en personas inmunocompetentes
Tanto Enterocytozoon bieneusi como Encephalitozoon intestinalis han sido asociados con diarreas acuosas autolimitadas en adultos inmunocompetentes y en niños, particularmente entre personas que residen o viajan a países tropicales.
Microsporidiosis en pacientes immunocomprometidos
En el caso de la infección en pacientes SIDA, Microsporidium fue reconocido como patógeno oportunista causante de diarreas y síndrome de desgaste desde 1985. La diarrea crónica es la forma clínica más prevalente de enfermedad por microsporidio en el paciente VIH, es importante conocer que existe un incremento de formas diseminadas de microsporidiosis en el paciente infectado por VIH.
Enterocytozoon bieneusi y Encephalitozoon intestinalis son causa de diarrea crónica y síndrome de debilidad, colangiopatía y colecistitis acalculosa en pacientes infectados por VIH o portadores de otro tipo de compromiso inmunológico, particularmente en pacientes con un conteo de linfocitos T por debajo de 50 células/mL.
Enterocytozoon bieneusi es considerado uno de los microorganismos intestinales más importantes asociados a la infección por el virus del VIH, está presente en el 5-30% de las diarreas no explicadas por otra causa, las manifestaciones clínicas principales consisten en: diarreas acuosas sin sangre, anorexia, pérdida de peso, y edema. Algunos pacientes experimentan diarreas intermitentes, y excretan esporas de microsporidios en ausencia de diarrea. Las heces son líquidas o pastosas, la diarrea empeora con la ingestión de la mayoría de los alimentos, y con frecuencia los pacientes reportan dolor abdominal o náuseas y vómitos.
Los exámenes de laboratorio y las manifestaciones clínicas aportan evidencias de malabsorción intestinal. La diarrea es debilitante y la pérdida de peso conduce a caquexia, la cual es una causa importante o cofactor para la muerte, la tercera parte de los pacientes afectados de microsporidiosis intestinal presentan coinfección con otros patógenos intestinales.
Enterocytozoon bieneusi ha sido detectado en el árbol biliar y en la vesícula biliar de pacientes afectos de colangitis y colecistitis acalculosa.
Encephalitozoon intestinalis primariamente causa diarrea, posteriormente puede diseminarse en el tracto biliar causando colangitis y colecistitis, a diferencia del E. bieneusi, este microorganismo puede diseminarse sistémicamente, afectando riñón u otros órganos.
Diagnóstico de laboratorio
El diagnóstico de la microsporidiosis ha estado basado en la detección microscópica de las esporas de los microsporidios en secreciones infectadas (principalmente heces) o en muestras de tejido. La biopsia endoscópica no es más sensible que el examen de heces debido a las características en parche de la mucosa intestinal infectada.
El laboratorio debe ser alertado del diagnóstico potencial, ya que el examen rutinario para de parásitos no detecta las esporas del Microsporidium. No existe sangre ni leucocitos fecales en la infección por Microsporidium, cuando está presente alguno de estos elementos se debe sospechar la confección por otro microorganismo.
El examen de las heces bajo microscopio óptico es el método estándar para el diagnóstico de la microsporidiosis gastrointestinal. Deben diferenciarse las especies ya que los microsporidios que se diseminan como Encephalitozoon spp. son sensibles al albendazol, mientras que Enterocytozoon bieneusi es resistente. La identificación definitiva del Microsporidium causante de la infección se realizaba mediante el examen ultraestructural utilizando el microscopio electrónico, pero hoy día se raliza a través de técnicas moleculares (polymerase chain reaction [PCR] específica de especie). Si el examen de heces es negativo en el contexto de diarrea crónica (más de 2 meses de evolución), se debe realizar endoscopía.
La diferencia entre el tamaño de las esporas de Enterocytozoon y Encephalitozoon spp, permiten establecer un diagnóstico diferencial tentativo entre los géneros, pero este debe confirmarse mediante técnicas de biología molecular.
La biopsia debe ser considerada en todos los pacientes con diarreas crónicas de más de 2 meses de duración y examen de heces y orina negativos. En este grupo de pacientes la endoscopía demuestra Microsporidium en el 30% de los individuos. Si el Microsporidium invade la lámina propia se deben repetir los exámenes de orina ya que el Encephalitozoon spp. es el agente causal más probable.
Debido al incremento de información de microsporidiosis entre individuos relativamente inmunocompetentes, se han desarrollado métodos serológicos de diagnóstico, con el objetivo de detectar infecciones subclínicas en individuos que pueden transmitir gérmenes a pacientes de riesgo. Mediante la serología también se puede detectar quien está en riesgo de reactivación de infección, bajo condiciones de inmunocompromiso.
El microsporidio en la actualidad probablemente es infradiagnosticado, debido a su pequeño tamaño y a la experiencia requerida por el microscopista en el diagnóstico de laboratorio. En las muestras clínicas sospechosas de microsporidios se encuentra con frecuencia inhibidores de la PCR que pueden confundir la interpretación de los resultados y además la microsporidiosis no se incluye de manera rutinaria en el diagnóstico diferencial de la diarrea, las muestras de orina no son evaluadas para microsporidios como causa potencial de infección sistémica.
Pruebas recomendadas para el diagnóstico:
El diagnóstico se ha basado en la identificación microscópica, la detección de anticuerpos o los métodos de diagnóstico molecular (PCR). Los métodos moleculares (PCR), ofrecen la ventaja de proporcionar un diagnóstico rápido y específico.
El diagnóstico ha estado basado en una combinación de signos de deficiencia inmunológica con detección de esporas en tejidos afectados, o en las heces teñidas con colorantes fluorescentes, junto con títulos elevados de anticuerpos. La histopatología ha sido el método de diagnóstico estándar utilizando métodos inmunohistoquímicos para establecer el diagnóstico de encefalitis granulomatosa junto con nefritis intersticial.
Es importante diferenciar Encephalitozoon de Enterocytozoon porque los tratamientos son distintos (Encephalitozoon puede tratarse con albendazol y Enterocytozoon con fumagilina).
Por tales razones, los métodos moleculares (PCR) son los recomendados actualmente.
Pruebas realizadas en IVAMI:
- Diagnóstico molecular (PCR) de Microsporidium.
- Identificación de especie (secuenciación).
Muestra recomendada:
- Muestras de otros tejidos afectados.
Conservación y envío de la muestra:
- Refrigerada (preferido) durante menos de 2 días.
- Congelada: más de 2 días (sólo para pruebas de diagnóstico molecular).
Plazo de entrega:
- Diagnóstico molecular (PCR): 24 a 48 horas.
- Identificación de especie (secuenciación): 4 a 5 días laborables.
Coste de la prueba:
- Diagnóstico molecular (PCR) genérico, sin identificar especie: Consultar a ivami@ivami.com.
- Identificación de especie (secuenciación): Consultar a ivami@ivami.com.