Quatre genomes per explicar l’adaptació al parasitisme dels cucs cèstodes

L’equinocococcosi o malaltia hidatídica és un exemple de malaltia negligida, precisament perquè el seu impacte sanitari és concentra en les comunitats menys desenvolupades. Es tracta d’una malaltia parasitària derivada de la infestació per part de formes larvàries d’Echinococcus multilocularis i Echinococcus granulosus. Aquestes no són les úniques espècies de cucs cèstodes que infesten l’ésser humà. Espècies com Taenia solium infesten habitualment en forma adulta en el tub digestiu (teniosi), però també poden produir infestacions viscerals en forma de larva (cisticercosi). Totes les espècies conegudes de cèstodes són parasitàries i tenen un cicle vital que inclou una fase adulta (de paràsit intestinal) i una fase larvària. Bona part del coneixement biològic molecular i cel·lular dels cèstodes s’ha adquirit de la tènia de ratolí Hymenolepis microstoma, que desenvolupa la fase larvària en escarabats. Aquestes quatre espècies (E. multilocularis, E. granulosus, T. solium i H. microstoma) són les protagonistes d’un article de genòmica comparada que ens presenten la seqüenciació virtualment completa d’aquests quatre genomes. Donada la matèria tractada, la revista Nature ofereix aquest article en obert.

Genomes de 115-141 milions de parells de nucleòtids

Ja hem dit que tots els cèstodes són organismes paràsits, és a dir que desenvolupen bona part del seu cicle vital en l’interior d’altres organismes (els hostes). Els primers indicis de l’existència d’aquest grup es remunten a coprolits de taurons del Permià mitjà, de fa uns 270 milions d’anys. La filogènia exterior dels cèstodes ha estat matèria de controvèrsia. Bàsicament, hom ha volgut saber quin és el grup de cucs de vida lliure més proper filogenèticament als cèstodes. Sembla que la classificació històrica dels cèstodes dins dels platelmints (cucs plans) és parcialment correcta, i que els tremàtodes són un grup proper al cèstodes. Però també els tremàtodes són cucs paràsits. Pel que fa als turbel·laris de vida lliure, també classificats dins dels platelmints, no queda tan clar que hi hagi una relació estreta amb tremàtodes i cèstodes.

Per això, la genòmica comparada amb els cèstodes ha de contemplar tota la diversitat d’animals pluricel·lulars de simetria bilateral (els “Bilateria”). Si hom ho fa així pot arribar a reconstruir la història evolutiva del parasitisme d’aquestes quatre espècies de cèstodes.

El genoma d’E. mulilocularis es troba distribuït en nou cromosomes.

En el marc d’aquesta genòmica comparada, es fa evident una tendència a la “simplificació” en els genomes dels cèstodes. Famílies de gens i vies de senyalització que són compartides per gairebé tots els grups animals de vida lliure, són absents en els cèstodes. És el cas de 34 famílies de gens homeobox (d’un total de 96) i d’altres gens que són implicats en l’organogènesi i en la determinació del destí dels diferents llinatges cel·lulars. També s’ha perdut la capacitat de sintetitzar àcids grassos i colesterol (de manera que s’han de captar de l’hoste). També s’han perdut els enzims que utilitzen el molibdè (Mo) com a cofactor (de manera que aquest metall ja no és essencial per a aquests organismes paràsits).

En termes quantitatius, el genoma dels quatre cèstodes investigats és tan sols 1/3 de la mida del tremàtode Schistosoma mansoni (un paràsit de la sang humana). Hom pensa que la simplificació quantitativa es deu a una reducció de les regions genòmiques amb repeticions.

Aquesta simplificació genòmica es vincula a una simplificació anatòmica: desaparició del tub digestiu, del cap, d’òrgans de fotocepció, etc.

Innovacions en els cèstodes

Però no tot és “simplificació”. També trobem signes de sofisticació/especialització, associats a l’adaptació a un medi que, si bé és ric en nutrients, també és hostil quant a condicions ambientals i a les defenses de l’hoste. Els cèstodes han desenvolupat vies de detoxificació desconegudes en altres animals basades en el glutatió, si bé en detriment de la via d’oxidació basada en el citocrom P450. També trobem l’expansió d’algunes famílies de xaperones (proteïnes protectores) o de substàncies de superfície (reconegudes com a antigens pels sistemes immunitaris de l’hoste). El genoma i el proteoma dels cèstodes testimonia una adaptació del metabolisme del paràsit al metabolisme de l’hoste.

Aquestes innovacions es manifesten en la resistència tegumentària (que els permet sobreviure al pas per la gran acidesa de l’estòmac o a l’acció dels sals biliars). Els adults es nodreixen fonamentalment d’hidrats de carboni, consumits bé mitjançant una metabolisme aerobis o per una metabolisme anaerobi (fermentació làctica o dismutació de malat).

Noves dianes terapèutiques

L’interès pràctic de l’estudi se centra en la identificació de noves dianes terapèutiques que puguin servir per a l’aplicació de fàrmacs ja coneguts o per al desenvolupament de nous fàrmacs antiparasitaris, tant d’ús mèdic com veterinari. Entre aquestes dianes, destaca la via metabòlica de la dismutació de malat, sensible a inhibidors de la fumarat-reductasa mitocondrial.

La infestació de les formes larvàries (equinococcosi en el cas de l’Echinococcus, cisticercosi en el cas de la Taenia) en òrgans vitals apareix en la llista de l’Organització Mundial de la Salut de malalties tropicals negligides. En la majoria dels casos la infestació cursa de manera asimptomàtica o bé produint tota una sèrie de símptomes debilitadors inespecífics. La base de la incidència d’aquestes malalties és l’elevada prevalença d’aquesta organismes en la població humana i en la població d’animals domèstics. Pel que fa a l’impacte en forma de discapacitat, l’equinococcosi i la cisticercosi presenten uns nivells comparables amb la tripanosomiasi africana o amb el dengue.

És particularment cridaner el fet que fins ara no teníem disponible no tan sols la seqüència genòmica de cap cèstode que parasités poblacions humanes, sinó que tres dels quatre genomes presentats són els primers de cucs paràsits que afecten humans. És a dir, que encara hom no disposa del genoma complet ni dels tremàtodes ni dels nemàtodes que també infesten humans.

De les quatre espècies estudiades, E. multilocularis té com a espècie normal final per a l’estudi adult diverses espècies de guineus mentre E. granulosus tanca el seu cicle en el gos. En el cas de T. solium, l’espècie humana és habitualment l’hoste final mentre que l’hoste intermediari és el porc. El cas de H. microstoma és diferent perquè no és una espècie que se sàpiga que infesti l’ésser humà, sinó que tanca el seu cicle entre escarabats (hoste intermediari) i rossegadors (hoste final). En tots aquests casos, el cicle es tanca a través d’accions de depredació: l’hoste final s’infesta a través del consum de cadàvers de l’hoste intermediari). L’hoste intermediari s’infesta a través del consum d’aigües o vegetals contaminats amb els ous dipositats a través de la femta de l’hoste final.

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada