Plasmodium falciparum | |
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Macrogametocito (izquierda) y microgametocito (derecha) de P. falciparum | |
Clasificación científica | |
Dominio: | Eucariota |
Clado : | Diaforéticos |
Clado : | RAE |
Clado : | Alveolado |
Filo: | Apicompleja |
Clase: | Aconoidosis |
Orden: | Hemospororida |
Familia: | Plasmodiidae |
Género: | Plasmodio |
Especies: | Plasmodium falciparum |
Nombre binomial | |
Plasmodium falciparum ( Welch , 1897) | |
Sinónimos [1] | |
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Plasmodium falciparum es un parásito protozoario unicelular de los humanos y la especie más letal de Plasmodium que causa malaria en humanos. [2] El parásito se transmite a través de la picadura de un mosquito Anopheles hembra y causa la forma más peligrosa de la enfermedad, la malaria falciparum. Es responsable de alrededor del 50% de todos los casos de malaria. [3] [4] Por lo tanto, P. falciparum se considera el parásito más letal en humanos. También está asociado con el desarrollo de cáncer de sangre ( linfoma de Burkitt ) y está clasificado como un carcinógeno del Grupo 2A (probable) .
La especie se originó a partir del parásito de la malaria Laverania encontrado en gorilas , hace unos 10.000 años. [5] [6] Alphonse Laveran fue el primero en identificar el parásito en 1880, y lo llamó Oscillaria malariae . Ronald Ross descubrió su transmisión por mosquitos en 1897. Giovanni Battista Grassi dilucidó la transmisión completa de un mosquito anofelino hembra a humanos en 1898. En 1897, William H. Welch creó el nombre Plasmodium falciparum , que ICZN adoptó formalmente en 1954. P. falciparum asume varias formas diferentes durante su ciclo de vida. La etapa infecciosa humana son esporozoitos de la glándula salival de un mosquito . Los esporozoitos crecen y se multiplican en el hígado para convertirse en merozoitos . Estos merozoitos invaden los eritrocitos (glóbulos rojos) para formar trofozoitos , esquizontes y gametocitos , durante los cuales se producen los síntomas de la malaria. En el mosquito, los gametocitos experimentan reproducción sexual hasta un cigoto , que se convierte en oocineto . El oocineto forma ovocitos a partir de los cuales se forman los esporozoitos.
En 2022, unos 249 millones de casos de malaria en todo el mundo resultaron en un estimado de 608.000 muertes, de las cuales el 80 por ciento fueron de 5 años o menos. [7] Casi todas las muertes por malaria son causadas por P. falciparum , y el 95% de esos casos ocurren en África . En África subsahariana, casi el 100% de los casos se debieron a P. falciparum , mientras que en la mayoría de las otras regiones donde la malaria es endémica, predominan otras especies plasmodiales menos virulentas. [8]
La malaria falciparum era conocida por los antiguos griegos , quienes le dieron el nombre general πυρετός ( pyretós ) "fiebre". [9] Hipócrates (c. 460–370 a. C.) dio varias descripciones sobre la fiebre terciana y la fiebre cuartana . [10] Fue frecuente en las antiguas civilizaciones egipcia y romana. [11] Fueron los romanos quienes llamaron a la enfermedad "malaria" -mala por malo, y aria por aire, ya que creían que la enfermedad se propagaba por aire contaminado o miasma . [10] [12]
Un médico alemán, Johann Friedrich Meckel , debe haber sido el primero en ver P. falciparum pero sin saber qué era. En 1847, informó de la presencia de gránulos de pigmento negro en la sangre y el bazo de un paciente que murió de malaria. El médico del ejército francés Charles Louis Alphonse Laveran , mientras trabajaba en el Hospital Bône (ahora Annaba en Argelia), identificó correctamente al parásito como un patógeno causante de la malaria en 1880. Presentó su descubrimiento ante la Academia Francesa de Medicina en París y lo publicó en The Lancet en 1881. Le dio el nombre científico de Oscillaria malariae . [12] Sin embargo, su descubrimiento fue recibido con escepticismo, principalmente porque en ese momento, médicos destacados como Theodor Albrecht Edwin Klebs y Corrado Tommasi-Crudeli afirmaron que habían descubierto una bacteria (a la que llamaron Bacillus malariae ) como patógeno de la malaria. El descubrimiento de Laveran fue ampliamente aceptado solo después de cinco años, cuando Camillo Golgi confirmó el parásito utilizando mejores microscopios y técnicas de tinción. Laveran recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1907 por su trabajo. En 1900, el zoólogo italiano Giovanni Battista Grassi categorizó las especies de Plasmodium basándose en el momento de la fiebre en el paciente; la malaria terciana maligna fue causada por Laverania malariae (ahora P. falciparum ), la malaria terciana benigna por Haemamoeba vivax (ahora P. vivax ) y la malaria cuartana por Haemamoeba malariae (ahora P. malariae ). [13]
El médico británico Patrick Manson formuló la teoría de la malaria-mosquitos en 1894; hasta ese momento, se creía que los parásitos de la malaria se propagaban en el aire como miasma, una palabra griega que significa contaminación. [12] Su colega Ronald Ross del Servicio Médico Indio validó la teoría mientras trabajaba en la India. Ross descubrió en 1897 que los parásitos de la malaria vivían en ciertos mosquitos. El año siguiente, demostró que un parásito de la malaria de las aves podía ser transmitido por mosquitos de un pájaro a otro. Casi al mismo tiempo, Grassi demostró que P. falciparum se transmitía en humanos solo por mosquitos anofelinos hembra (en su caso Anopheles claviger ). [14] Ross, Manson y Grassi fueron nominados para el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1902. En circunstancias controvertidas, solo Ross fue seleccionado para el premio. [15]
Hubo un largo debate sobre la taxonomía. Recién en 1954 la Comisión Internacional de Nomenclatura Zoológica aprobó oficialmente el binomio Plasmodium falciparum . [16] El género válido Plasmodium fue creado por dos médicos italianos Ettore Marchiafava y Angelo Celli en 1885. La palabra griega plasma significa "molde" o "forma"; oeidēs significa "ver" o "conocer". El nombre de la especie fue introducido por el médico estadounidense William Henry Welch en 1897. [17] Se deriva del latín falx , que significa "hoz" y parum, que significa "igual o similar a otro". [16]
En la actualidad, se acepta generalmente que P. falciparum evolucionó a partir de especies de Laverania (un subgénero de Plasmodium que se encuentra en los simios) presentes en los gorilas de África occidental. [18] [19] La diversidad genética indica que el protozoo humano surgió hace unos 10 000 años. [5] [6] El pariente más cercano de P. falciparum es P. praefalciparum , un parásito de los gorilas , como lo respaldan las secuencias de ADN mitocondrial , apicoplástico y nuclear . [20] [21] [22] Estas dos especies están estrechamente relacionadas con el parásito del chimpancé P. reichenowi , que anteriormente se pensaba que era el pariente más cercano de P. falciparum . También se pensó alguna vez que P. falciparum se originó a partir de un parásito de las aves. [23]
Los niveles de polimorfismo genético son extremadamente bajos dentro del genoma de P. falciparum en comparación con el de especies de Plasmodium estrechamente relacionadas que infectan a los simios (incluido P. praefalciparum ). [24] [20] Esto sugiere que el origen de P. falciparum en humanos es reciente, ya que una sola cepa de P. praefalciparum se volvió capaz de infectar a los humanos. [20] La información genética de P. falciparum ha señalado una expansión reciente que coincide con la revolución agrícola. Es probable que el desarrollo de la agricultura extensiva aumentara las densidades de población de mosquitos al dar lugar a más sitios de reproducción, lo que puede haber desencadenado la evolución y expansión de P. falciparum . [25]
P. falciparum no tiene una estructura fija, sino que sufre cambios continuos durante el curso de su ciclo de vida. Un esporozoito tiene forma de huso y mide entre 10 y 15 μm de largo. En el hígado crece hasta convertirse en un esquizonte ovoide de entre 30 y 70 μm de diámetro. Cada esquizonte produce merozoitos, cada uno de los cuales mide aproximadamente 1,5 μm de largo y 1 μm de diámetro. En el eritrocito, el merozoito forma una estructura similar a un anillo y se convierte en un trofozoíto. Un trofozoíto se alimenta de la hemoglobina y forma un pigmento granular llamado hemozoína . A diferencia de los de otras especies de Plasmodium , los gametocitos de P. falciparum son alargados y tienen forma de medialuna, por lo que a veces se los identifica. Un gametocito maduro mide entre 8 y 12 μm de largo y entre 3 y 6 μm de ancho. El oocineto también es alargado y mide entre 18 y 24 μm. Un ooquiste es redondeado y puede crecer hasta 80 μm de diámetro. [26] El examen microscópico de un frotis de sangre revela solo trofozoítos y gametocitos tempranos (en forma de anillo) que se encuentran en la sangre periférica. Trofozoítos maduros o esquizontes en frotis de sangre periférica, ya que estos suelen estar secuestrados en los tejidos. En ocasiones, se ven puntos rojos tenues en forma de coma en la superficie del eritrocito. Estos puntos son la hendidura de Maurer y son orgánulos secretores que producen proteínas y enzimas esenciales para la absorción de nutrientes y los procesos de evasión inmunológica. [27]
El complejo apical, que en realidad es una combinación de orgánulos, es una estructura importante. Contiene orgánulos secretores llamados roptrias y micronemas, que son vitales para la movilidad, la adhesión, la invasión de células huésped y la formación de vacuolas parasitóforas. [28] Como apicomplejo , alberga un plástido, un apicoplasto , similar a los cloroplastos de las plantas , que probablemente adquirieron al engullir (o ser invadidos por) un alga eucariota y retener el plástido del alga como un orgánulo distintivo encerrado dentro de cuatro membranas . El apicoplasto está involucrado en la síntesis de lípidos y varios otros compuestos y proporciona un objetivo farmacológico atractivo. Durante la etapa sanguínea asexual de la infección, una función esencial del apicoplasto es producir los precursores isoprenoides pirofosfato de isopentenilo (IPP) y pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) a través de la vía MEP (no mevalonato) . [29]
En 1995 se creó el Proyecto Genoma de la Malaria para secuenciar el genoma de P. falciparum . El genoma de su mitocondria se informó en 1995, el del plástido no fotosintético conocido como apicoplasto en 1996, [30] y la secuencia del primer cromosoma nuclear (cromosoma 2) en 1998. La secuencia del cromosoma 3 se informó en 1999 y el genoma completo se informó el 3 de octubre de 2002. [31] El genoma de aproximadamente 24 megabases es extremadamente rico en AT (alrededor del 80%) y está organizado en 14 cromosomas. Se describieron poco más de 5.300 genes. Muchos genes involucrados en la variación antigénica se encuentran en las regiones subteloméricas de los cromosomas. Estos se dividen en las familias var , rif y stevor . Dentro del genoma existen 59 genes var , 149 rif y 28 stevor , junto con múltiples pseudogenes y truncamientos. Se estima que 551, o aproximadamente el 10%, de las proteínas codificadas nuclearmente predichas están dirigidas al apicoplasto , mientras que el 4,7% del proteoma está dirigido a las mitocondrias. [31]
Los humanos son los huéspedes intermediarios en los que se produce la reproducción asexual, y los mosquitos anofelinos hembra son los huéspedes definitivos que albergan la etapa de reproducción sexual. [32]
La infección en humanos comienza con la picadura de un mosquito Anopheles hembra infectado . De las aproximadamente 460 especies de mosquitos Anopheles , más de 70 transmiten la malaria por P. falciparum. [33] El Anopheles gambiae es uno de los vectores más conocidos y más frecuentes, en particular en África. [34]
La etapa infecciosa, llamada esporozoito, se libera de las glándulas salivales a través de la probóscide del mosquito para ingresar a través de la piel durante la alimentación. [35] La saliva del mosquito contiene enzimas antihemostáticas y antiinflamatorias que alteran la coagulación sanguínea e inhiben la reacción al dolor. Por lo general, cada picadura infectada contiene entre 20 y 200 esporozoitos. [28] Una proporción de esporozoitos invade las células del hígado ( hepatocitos ). [36] Los esporozoitos se mueven en el torrente sanguíneo mediante deslizamiento , que es impulsado por un motor compuesto por las proteínas actina y miosina debajo de su membrana plasmática . [37]
Al entrar en los hepatocitos, el parásito pierde su complejo apical y su capa superficial, y se transforma en un trofozoíto . Dentro de la vacuola parasitófora del hepatocito, experimenta 13-14 rondas de mitosis que producen una célula sincitial ( cenocito ) llamada esquizonte. Este proceso se llama esquizogonia. Un esquizonte contiene decenas de miles de núcleos. De la superficie del esquizonte emergen decenas de miles de células hijas haploides (1n) llamadas merozoítos. La etapa hepática puede producir hasta 90.000 merozoítos, [38] que finalmente se liberan en el torrente sanguíneo en vesículas llenas de parásitos llamadas merosomas. [39]
Los merozoitos utilizan los orgánulos de invasión del apicomplejo ( complejo apical , película y capa superficial) para reconocer y entrar en el eritrocito huésped ( glóbulo rojo ). Los merozoitos primero se unen al eritrocito en una orientación aleatoria. Luego se reorienta de manera que el complejo apical esté cerca de la membrana del eritrocito. El parásito forma una vacuola parasitófora, para permitir su desarrollo dentro del eritrocito . [40] Este ciclo de infección ocurre de manera altamente sincrónica, con aproximadamente todos los parásitos en la sangre en la misma etapa de desarrollo. Se ha demostrado que este mecanismo de cronometraje preciso depende del propio ritmo circadiano del huésped humano . [41]
Dentro del eritrocito, el metabolismo del parásito depende de la digestión de la hemoglobina . Los síntomas clínicos de la malaria, como fiebre, anemia y trastornos neurológicos, se producen durante la fase sanguínea. [36]
El parásito también puede alterar la morfología del eritrocito, provocando protuberancias en la membrana del eritrocito. Los eritrocitos infectados suelen quedar secuestrados en diversos tejidos u órganos humanos, como el corazón, el hígado y el cerebro. Esto se debe a que las proteínas de la superficie celular derivadas del parásito están presentes en la membrana del eritrocito y son estas proteínas las que se unen a los receptores de las células humanas. El secuestro en el cerebro causa malaria cerebral, una forma muy grave de la enfermedad, que aumenta la probabilidad de muerte de la víctima. [42]
Después de invadir el eritrocito, el parásito pierde sus orgánulos específicos de invasión (complejo apical y capa superficial) y se desdiferencia en un trofozoíto redondo ubicado dentro de una vacuola parasitófora. El trofozoíto se alimenta de la hemoglobina del eritrocito, digiere sus proteínas y convierte (por biocristalización ) el hemo restante en cristales de β-hematina insolubles y químicamente inertes llamados hemozoína. [43] [44] El trofozoíto joven (o etapa de "anillo", debido a su morfología en frotis de sangre teñidos) crece sustancialmente antes de experimentar la multiplicación. [45]
En la etapa de esquizonte, el parásito replica su ADN varias veces y ocurren múltiples divisiones mitóticas de manera asincrónica. [46] [47] La división y multiplicación celular en el eritrocito se denomina esquizogonia eritrocítica. Cada esquizonte forma entre 16 y 18 merozoitos. [45] Los merozoitos rompen los glóbulos rojos. Los merozoitos liberados invaden los eritrocitos frescos. Un merozoito libre permanece en el torrente sanguíneo durante aproximadamente 60 segundos antes de ingresar a otro eritrocito. [40]
La duración de una esquizogonia eritrocítica completa es de aproximadamente 48 horas. Esto da lugar a las manifestaciones clínicas características de la malaria falciparum, como fiebre y escalofríos, que corresponden a la ruptura sincrónica de los eritrocitos infectados. [48]
Algunos merozoitos se diferencian en formas sexuales, gametocitos masculinos y femeninos . Estos gametocitos tardan aproximadamente entre 7 y 15 días en alcanzar la madurez completa, a través del proceso llamado gametocitogénesis. Luego, son absorbidos por un mosquito Anopheles hembra durante una alimentación con sangre. [49]
El tiempo de aparición de los síntomas de la infección (denominado período de incubación ) es el más corto para P. falciparum entre las especies de Plasmodium . Un período de incubación promedio es de 11 días, [48] pero puede variar de 9 a 30 días. En casos aislados, se han registrado períodos de incubación prolongados de hasta 2, 3 o incluso 8 años. [50] El embarazo y la coinfección con VIH son condiciones importantes para los síntomas tardíos. [51] Los parásitos pueden detectarse a partir de muestras de sangre el décimo día después de la infección (período prepatente). [48]
Dentro del intestino medio del mosquito, el proceso de maduración del gameto femenino implica ligeros cambios morfológicos, volviéndose más grande y esférico. El gametocito masculino sufre una rápida división nuclear en 15 minutos, produciendo ocho microgametos flagelados mediante un proceso llamado exflagelación. [52] El microgameto flagelado fertiliza al macrogameto femenino para producir una célula diploide llamada cigoto . El cigoto luego se desarrolla en un oocineto . El oocineto es una célula móvil, capaz de invadir otros órganos del mosquito. Atraviesa la membrana peritrófica del intestino medio del mosquito y cruza el epitelio del intestino medio. Una vez a través del epitelio, el oocineto ingresa a la lámina basal y se asienta en un ooquiste inmóvil . Durante varios días, el ooquiste sufre de 10 a 11 rondas de división celular para crear una célula sincitial ( esporoblasto ) que contiene miles de núcleos. La meiosis se produce dentro del esporoblasto para producir más de 3000 células hijas haploides llamadas esporozoitos en la superficie de la célula madre. [53] Los esporozoitos inmaduros atraviesan la pared del ooquiste hacia la hemolinfa . Migran a las glándulas salivales del mosquito, donde experimentan un mayor desarrollo y se vuelven infecciosos para los humanos. [36]
Efectos de los metabolitos secundarios de las plantas sobre P. falciparum
Se sabe que los mosquitos se alimentan del néctar de las plantas para obtener azúcar, la principal fuente de energía y nutrientes para su supervivencia y otros procesos biológicos, como la búsqueda de sangre o la búsqueda de sitios de oviposición. [54] Los investigadores han descubierto recientemente que los mosquitos son muy selectivos en cuanto a las fuentes de azúcar que consumen. [55] Por ejemplo , los mosquitos Anopheles prefieren algunas plantas en lugar de otras, específicamente aquellas que contienen compuestos que impiden el desarrollo y la supervivencia de los parásitos de la malaria en el interior del mosquito. [56] Este descubrimiento ofrece la oportunidad de analizar qué podría estar influyendo en estos cambios de comportamiento de los mosquitos y también de averiguar qué ingieren cuando se alimentan de las plantas seleccionadas. En otros estudios se ha demostrado que las fuentes de azúcares y algunos metabolitos secundarios, por ejemplo, la ricinina, tienen efectos contrastantes en la capacidad de los mosquitos para transmitir los parásitos de la malaria. [57]
Plasmodium falciparum es haploide (un juego de cromosomas) durante sus etapas reproductivas en la sangre y el hígado humanos. Cuando un mosquito se alimenta de sangre de un huésped humano infectado con plasmodium , esta comida puede incluir microgametos y macrogametos haploides . Dichos gametos pueden fusionarse dentro del mosquito para formar un cigoto de plasmodium diploide (2N) , la única etapa diploide en el ciclo de vida de estos parásitos. [58] El cigoto puede experimentar otra ronda de replicación cromosómica para formar un oocineto (4N) (ver Figura: Ciclo de vida del plasmodium). El oocineto que se diferencia del cigoto es una etapa altamente móvil que invade el intestino medio del mosquito. Los oocinetos pueden experimentar meiosis que implica dos divisiones meióticas que conducen a la liberación de esporozoitos haploides (ver Figura). [58] El esporozoito es una etapa invasiva alargada en forma de medialuna. Estos esporozoitos pueden migrar a las glándulas salivales del mosquito y pueden ingresar al huésped humano cuando el mosquito se alimenta de sangre. El esporozoito luego puede trasladarse al hígado del huésped humano e infectar los hepatocitos .
El perfil de los genes codificados por el plasmodio que se emplean en la meiosis tiene cierta superposición con el perfil de los genes empleados en la meiosis en otros organismos mejor estudiados, pero es más divergente y carece de algunos componentes del proceso meiótico que se encuentra en otros organismos. [58] Durante la meiosis del plasmodio, se produce una recombinación entre cromosomas homólogos como en otros organismos.
Un solo mosquito anofelino puede transmitir cientos de esporozoitos de P. falciparum en una sola picadura en condiciones experimentales, pero, en la naturaleza, el número es generalmente inferior a 80. [59] Los esporozoitos no entran en el torrente sanguíneo directamente, sino que permanecen en la piel durante dos a tres horas. Alrededor del 15-20% de los esporozoitos entran en el sistema linfático, donde activan las células dendríticas , que los envían para su destrucción por los linfocitos T ( células T CD8+ ). A las 48 horas después de la infección, se pueden detectar células T CD8+ específicas de Plasmodium en los ganglios linfáticos conectados a las células de la piel. [60] La mayoría de los esporozoitos que quedan en el tejido cutáneo son posteriormente destruidos por el sistema inmunitario innato . La glicoproteína del esporozoito activa específicamente a los mastocitos . Los mastocitos producen entonces moléculas de señalización como TNFα y MIP-2, que activan a los devoradores de células (fagocitos profesionales) como los neutrófilos y los macrófagos . [61]
Sólo una pequeña cantidad (0,5-5%) de esporozoitos ingresa al torrente sanguíneo y llega al hígado. En el hígado, las células T CD8+ activadas de la linfa se unen a los esporozoitos a través de la proteína circumsporozoíto (CSP). [60] La presentación de antígenos por parte de las células dendríticas del tejido cutáneo a las células T también es un proceso crucial. A partir de esta etapa, los parásitos producen diferentes proteínas que ayudan a suprimir la comunicación de las células inmunitarias. [62] Incluso en el punto álgido de la infección, cuando se rompen los glóbulos rojos, las señales inmunitarias no son lo suficientemente fuertes como para activar los macrófagos o las células asesinas naturales . [63]
Aunque el sistema inmunológico humano reconoce fácilmente a P. falciparum mientras se encuentra en el torrente sanguíneo, evade la inmunidad al producir más de 2000 antígenos de membrana celular. [64] Los esporozoitos de la etapa infecciosa inicial producen proteína circumsporozoíto (CSP), que se une a los hepatocitos. [65] La unión y la entrada en los hepatocitos se ve facilitada por la proteína anónima relacionada con la trombospondina (TRAP). [66] La TRAP y otras proteínas secretoras (incluida la proteína micronema del esporozoito esencial para la travesía celular 1, SPECT1 y SPECT2) del micronema permiten que el esporozoito se mueva a través de la sangre, evitando las células inmunes y penetrando en los hepatocitos. [67]
Durante la invasión de los eritrocitos, los merozoitos liberan la proteína de la tapa del merozoito-1 (MCP1), el antígeno de membrana apical 1 (AMA1), los antígenos de unión a los eritrocitos (EBA), la proteína de interacción con el dominio de cola de la miosina A (MTIP) y las proteínas de superficie del merozoito (MSP). [64] De estas MSP, la MSP1 y la MSP2 son las principales responsables de evitar las células inmunitarias. [68] La virulencia de P. falciparum está mediada por las proteínas de membrana de los eritrocitos, que son producidas por los esquizontes y trofozoitos dentro de los eritrocitos y se muestran en la membrana de los eritrocitos. La PfEMP1 es la más importante, capaz de actuar como antígeno y molécula de adhesión. [69]
Los síntomas clínicos de la malaria falciparum son producidos por la ruptura y destrucción de los eritrocitos por los merozoitos. La fiebre alta, llamada paroxismo, es la indicación más básica. La fiebre tiene un ciclo característico de etapa caliente, etapa fría y etapas de sudoración. [70] Dado que cada esquizogonia eritrocítica toma un ciclo de 48 horas, es decir, dos días, el síntoma febril aparece cada tercer día. Esta es la razón por la que la infección es clásicamente denominada fiebre maligna terciana (terciana, un derivado de la palabra latina que significa "tercera"). [71] [72] Los síntomas más comunes son fiebre (> 92% de los casos), escalofríos (79%), dolores de cabeza (70%) y sudoración (64%). También se asocian generalmente mareos , malestar general , dolor muscular , dolor abdominal , náuseas , vómitos , diarrea leve y tos seca . También se diagnostican frecuencia cardíaca alta , ictericia , palidez , hipotensión ortostática , hígado agrandado y bazo agrandado . [48]
Los cristales insolubles de β-hematina, hemozoína, producidos a partir de la digestión de la hemoglobina de los glóbulos rojos, son el principal agente que afecta a los órganos del cuerpo. Al actuar como una toxina sanguínea, los glóbulos rojos que contienen hemozoína no pueden ser atacados por los fagocitos durante la respuesta inmune a la malaria. [73] Los fagocitos pueden ingerir hemozoínas libres liberadas después de la ruptura de los glóbulos rojos, por lo que se les induce a iniciar cadenas de reacción inflamatoria que resultan en un aumento de la fiebre. [74] [75] Es la hemozoína la que se deposita en órganos del cuerpo como el bazo y el hígado, así como en los riñones y los pulmones, para causar su agrandamiento y decoloración. [76] [77] Debido a esto, la hemozoína también se conoce como pigmento palúdico. [78] [79]
A diferencia de otras malarias, que muestran una periodicidad regular de fiebre, P. falciparum, aunque exhibe un ciclo de 48 horas, generalmente se presenta como episodios irregulares de fiebre . Esta diferencia se debe a la capacidad de los merozoitos de P. falciparum de invadir una gran cantidad de glóbulos rojos secuencialmente sin intervalos coordinados, lo que no se observa en otros parásitos de la malaria. [70] Por lo tanto, P. falciparum es responsable de casi todas las enfermedades humanas graves y muertes debido a la malaria, en una condición llamada malaria perniciosa o complicada o grave. La malaria complicada ocurre más comúnmente en niños menores de 5 años, [48] y, a veces, en mujeres embarazadas (una condición llamada específicamente malaria asociada al embarazo ). [80] Las mujeres se vuelven susceptibles a la malaria grave durante su primer embarazo. La susceptibilidad a la malaria grave se reduce en embarazos posteriores debido al aumento de los niveles de anticuerpos contra antígenos de superficie variantes que aparecen en los eritrocitos infectados. [81] Pero el aumento de la inmunidad en la madre aumenta la susceptibilidad a la malaria en los recién nacidos. [80]
P. falciparum actúa mediante secuestro, un proceso por el cual se agrupan grupos de glóbulos rojos infectados, algo que no ocurre en ninguna otra especie de parásitos de la malaria. [82] Los esquizontes maduros modifican las propiedades superficiales de los eritrocitos infectados, haciendo que se adhieran a las paredes de los vasos sanguíneos (citoadherencia). Esto conduce a la obstrucción de la microcirculación y da como resultado la disfunción de múltiples órganos, como el cerebro en la malaria cerebral . [83]
La malaria cerebral es la enfermedad más peligrosa de todas las infecciones palúdicas y la forma más grave de trastornos neurológicos . Según la definición de la OMS, el síntoma clínico está indicado por el coma y el diagnóstico por el alto nivel de merozoitos en las muestras de sangre periférica. [84] [85] Es la forma más mortal de malaria y se le atribuyen entre 0,2 millones y más de un millón de muertes anuales a lo largo de los siglos. La mayoría de las muertes son de niños menores de 5 años. [86] [87] Ocurre cuando los merozoitos invaden el cerebro y causan daño cerebral de diversos grados. La muerte es causada por la falta de oxígeno (hipoxia) debido a la producción de citocinas inflamatorias y la fuga vascular inducida por los merozoitos. [88] Entre los individuos supervivientes, existen afecciones médicas persistentes como deterioro neurológico, discapacidad intelectual y problemas de comportamiento . Entre ellas, la epilepsia es la afección más común y la malaria cerebral es la principal causa de epilepsia adquirida entre los niños africanos. [89]
La reaparición de los síntomas de la malaria falciparum, un fenómeno llamado recrudescencia, se observa con frecuencia en los sobrevivientes. [90] La recrudescencia puede ocurrir incluso después de una medicación antipalúdica eficaz. [91] [92] Puede tardar unos meses o incluso varios años. En algunos individuos, puede tardar hasta tres años. [93] En casos aislados, la duración puede alcanzar o superar los 10 años. [94] [95] También es un incidente común entre las mujeres embarazadas. [96] [97]
P. falciparum es endémica en 84 países [99] y se encuentra en todos los continentes excepto Europa. Históricamente, estaba presente en la mayoría de los países europeos, pero la mejora de las condiciones sanitarias condujo a su desaparición a principios del siglo XX [100] . Italia, el único país europeo en el que solía ser históricamente prevalente y de donde obtuvo el nombre de malaria, había sido declarado país erradicado de la malaria. En 1947, el gobierno italiano lanzó el Programa Nacional de Erradicación de la Malaria y, a continuación, se implementó una campaña contra los mosquitos utilizando DDT [101] . La OMS declaró a Italia libre de malaria en 1970 [102].
En 2021, hubo 247 millones de casos de malaria en todo el mundo, lo que provocó unas 619.000 muertes estimadas. [99] La infección es más prevalente en África, donde se produce el 94% de las muertes por malaria. Los niños menores de cinco años son los más afectados, y el 67% de las muertes por malaria se produjeron en este grupo de edad. El 80% de la infección se encuentra en África subsahariana, el 7% en el sudeste asiático y el 2% en el Mediterráneo oriental. Nigeria tiene la incidencia más alta, con el 27% del total de casos mundiales. Fuera de África, la India tiene la incidencia más alta, con el 4,5% de la carga mundial. Europa se considera una región libre de malaria. Históricamente, el parásito y su enfermedad habían sido más conocidos en Europa. Pero los programas médicos desde principios del siglo XX, como la pulverización de insecticidas, la farmacoterapia y la ingeniería ambiental, dieron como resultado la erradicación completa en la década de 1970. [103] Se estima que aproximadamente 2.400 millones de personas corren un riesgo constante de infección. [104]
En 1640, Huan del Vego empleó por primera vez la tintura de la corteza de quina para tratar la malaria; los indios nativos de Perú y Ecuador la habían estado usando incluso antes para tratar las fiebres. Thompson (1650) introdujo esta " corteza de los jesuitas " en Inglaterra . Su primer uso registrado allí fue por John Metford de Northampton en 1656. Morton (1696) presentó la primera descripción detallada del cuadro clínico de la malaria y de su tratamiento con quina. Gize (1816) estudió la extracción de quinina cristalina de la corteza de quina y Pelletier y Caventou (1820) en Francia extrajeron alcaloides de quinina puros , a los que llamaron quinina y cinconina . [105] [106] La síntesis total de quinina fue lograda por los químicos estadounidenses RB Woodward y WE Doering en 1944. Woodward recibió el Premio Nobel de Química en 1965. [107]
Los intentos de fabricar antipalúdicos sintéticos comenzaron en 1891. La atabrina , desarrollada en 1933, se utilizó ampliamente en todo el Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial, pero fue impopular debido a sus efectos adversos. [108] A fines de la década de 1930, los alemanes desarrollaron la cloroquina , que se utilizó en las campañas del norte de África. Al crear un proyecto militar secreto llamado Proyecto 523 , Mao Zedong alentó a los científicos chinos a encontrar nuevos antipalúdicos después de ver las bajas en la guerra de Vietnam. Tu Youyou descubrió la artemisinina en la década de 1970 a partir del ajenjo dulce ( Artemisia annua ). Este fármaco se hizo conocido por los científicos occidentales a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990 y ahora es un tratamiento estándar. Tu ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2015. [109]
Según las directrices de la OMS de 2010, [110] las terapias combinadas basadas en artemisinina (TCA) son los tratamientos antipalúdicos de primera línea recomendados para la malaria no complicada causada por P. falciparum . La OMS recomienda combinaciones como artemeter/lumefantrina , artesunato/amodiaquina , artesunato/mefloquina , artesunato/sulfadoxina/pirimetamina y dihidroartemisinina/piperaquina . [110]
La elección del ACT se basa en el nivel de resistencia a los componentes de la combinación. La artemisinina y sus derivados no son apropiados para la monoterapia. Como tratamiento antipalúdico de segunda línea, cuando el tratamiento inicial no funciona, se recomienda un ACT alternativo conocido por su eficacia en la región, como artesunato más tetraciclina o doxiciclina o clindamicina , y quinina más tetraciclina o doxiciclina o clindamicina. Cualquiera de estas combinaciones se debe administrar durante 7 días. Para las mujeres embarazadas, el tratamiento de primera línea recomendado durante el primer trimestre es quinina más clindamicina durante 7 días. [110] El artesunato más clindamicina durante 7 días está indicado si este tratamiento falla. Para los viajeros que regresan a países no endémicos, se recomiendan atovacuona / proguanil , artemeter/lumefantrina y quinina más doxiciclina o clindamicina. [110]
Para los adultos, se recomienda el artesunato intravenoso (IV) o intramuscular (IM). [110] La quinina es una alternativa aceptable si no se dispone de artesunato parenteral. [110]
Para los niños, especialmente en las zonas endémicas de malaria de África, se recomiendan artesunato IV o IM, quinina (infusión IV o inyección IM dividida) y artemeter IM. [110]
Los antipalúdicos parenterales deben administrarse durante un mínimo de 24 horas, independientemente de la capacidad del paciente para tolerar la medicación oral anterior. [110] Posteriormente, se recomienda un tratamiento completo que incluya un ciclo completo de ACT o quinina más clindamicina o doxiciclina. [110]
La RTS,S es la única vacuna candidata contra la malaria que ha pasado por ensayos clínicos. [111] El análisis de los resultados del ensayo de fase III (realizado entre 2011 y 2016) reveló una eficacia bastante baja (20-39% dependiendo de la edad, con hasta un 50% en bebés de 5 a 17 meses), lo que indica que la vacuna no conducirá a una protección completa ni a la erradicación. [112]
El 6 de octubre de 2021, la Organización Mundial de la Salud recomendó la vacunación contra la malaria para los niños en riesgo. [113]
La Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) ha clasificado la malaria causada por P. falciparum como carcinógeno del Grupo 2A, lo que significa que el parásito es probablemente un agente cancerígeno en humanos. [114] Se ha establecido su asociación con un cáncer de células sanguíneas ( linfocitos ) llamado linfoma de Burkitt . El linfoma de Burkitt fue descubierto por Denis Burkitt en 1958 a partir de niños africanos, y más tarde especuló que el cáncer probablemente se debía a ciertas enfermedades infecciosas. En 1964, se identificó un virus, más tarde llamado virus de Epstein-Barr ( VEB ) en honor a los descubridores, a partir de las células cancerosas. Posteriormente se demostró que el virus era el agente cancerígeno directo, y ahora está clasificado como carcinógeno del Grupo 1. [115]
En 1989, se descubrió que el VEB requiere otras infecciones, como la malaria, para provocar la transformación de los linfocitos. Se informó que la incidencia del linfoma de Burkitt disminuyó con un tratamiento eficaz de la malaria durante varios años. [116] El papel real desempeñado por P. falciparum permaneció incierto durante las siguientes dos décadas y media. Se sabía que el VEB inducía a los linfocitos a volverse cancerosos utilizando sus proteínas virales (antígenos como EBNA-1 , EBNA-2 , LMP1 y LMP2A ). [117] [118] A partir de 2014, quedó claro que P. falciparum contribuye al desarrollo del linfoma. Los eritrocitos infectados por P. falciparum se unen directamente a los linfocitos B a través del dominio CIDR1α de PfEMP1. Esta unión activa los receptores tipo Toll ( TLR7 y TLR10 ) provocando una activación continua de los linfocitos para que experimenten proliferación y diferenciación en células plasmáticas , aumentando así la secreción de IgM y citocinas . [119] Esto a su vez activa una enzima llamada citidina desaminasa inducida por activación (AID), que tiende a causar mutación en el ADN (por rotura de doble cadena ) de un linfocito infectado con EBV. El ADN dañado experimenta una replicación descontrolada , lo que hace que la célula sea cancerosa. [120]
La alta mortalidad y morbilidad causada por P. falciparum ha ejercido una gran presión selectiva sobre el genoma humano . Varios factores genéticos proporcionan cierta resistencia a la infección por Plasmodium , incluyendo el rasgo de células falciformes , rasgos de talasemia , deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa y la ausencia de antígenos Duffy en los glóbulos rojos. [121] [122] EA Beet, un médico que trabajaba en Rhodesia del Sur (ahora Zimbabwe ) había observado en 1948 que la enfermedad de células falciformes estaba relacionada con una menor tasa de infecciones de malaria. [123] Esta sugerencia fue reiterada por JBS Haldane en 1948, quien sugirió que la talasemia podría proporcionar una protección similar. [124] Esta hipótesis ha sido confirmada desde entonces y extendida a la hemoglobina E [125] y la hemoglobina C. [126]
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