T. b. brucei
T. b. gambientse
T. b. rhodesiense
Trypanosoma brucei es una especie de protista parásito que se encuentra principalmente en la sangre y puede invadir otros tejidos, incluyendo el sistema nervioso. Causa la tripanosomiasis africana (o enfermedad del sueño) en humanos y animales (nagana) en África. Hay tres subespecies de este parásito:
La especie parasita dos huéspedes, un vector insecto (la mosca tse-tse) y un huésped mamífero. Debido a la gran diferencia entre estos dos huéspedes, la célula experimenta cambios complejos para facilitar su supervivencia en el intestino de los insectos y en la sangre de los mamíferos. Asimismo, cuenta con una única y notable cubierta de glicoproteína variante de superficie (VSG) con el fin de evitar al sistema inmunitario del huésped.
Mucha de la investigación sobre Trypanosoma brucei se realiza primero sobre Crithidia fasciculata, un organismo similar pero que no es peligroso para los seres humanos.
Trypanosoma brucei fue identificado por primera vez en 1895, por el patólogo David Bruce, como agente de la nanaga y de la enfermedad del sueño. T. b. gambiense se describió primero, en 1902 por Joseph Everett Dutton. Ya en 1910, Stephens y Fantham, describieron T. b. rhodesiense.'
El mecanismo de transmisión más común es la picadura de la mosca tse-tse, la cual ingiere el parásito desde un animal infectado y, al picar al siguiente huésped, lo traspasa a este. No obstante, existen otras maneras de que la infección se propague:
Durante la infección del patógeno en un animal, se pueden diferenciar dos etapas:
Las dos subespecies de Trypanosoma brucei, causantes de la enfermedad del sueño, a la que es susceptible el ser humano, se distribuyen:
La estructura de la célula es la típica eucariota con todos los orgánulos, incluyendo núcleo, mitocondrias, retículo endoplasmático, aparato de Golgi etc. Entre las principales características inusuales se incluye una única gran mitocondria con una estructura de ADN mitocondrial condensada, en asociación con el cuerpo basal del flagelo, que inusualmente constituye el mecanismo de organización del citoesqueleto de la célula. La célula también presenta una densa cubierta de glicoproteína variante de superficie (VSG).
Las formas en las que se presenta T. brucei son las siguientes:
T. brucei se presenta usualmente en la forma tripomastigote y se diferencia en epimastigote proliferativa en las glándulas salivares de los insectos. A diferencia de Leishmania, las formas promastigote y amastigote no forman parte del ciclo vital de T.brucei.
La forma tripomastigote, a su vez, se diferencia en cuatro subtipos:
El ciclo vital comprende las siguientes etapas:
Para poder adaptarse a los cambios ambientales que suponen las diferentes etapas de su ciclo vital, T. brucei presenta características metabólicas inusuales, así como cambios en su metabolismo durante el ciclo.
Entre las características únicas de este patógeno, podemos destacar:
Se ha visto también, que el patógeno es capaz de adaptar su metabolismo a los distintos ambientes. Así, en el intestino medio de la mosca, usan prolina como fuente primaria de carbono. En este ambiente, los aminoácidos son muy abundantes. Cuando el parásito invade un mamífero y se encuentra en la sangre, la fuente de carbono primaria pasa a ser la glucosa. Por último, estudios recientes han confirmado que este microorganismo es capaz de invadir tejido adiposo. Se han encontrado parásitos en tejido adiposo gonadal, mediastínico, mesentérico, retroperitoneal, perirrenal y interescapular. En ellos, la fuente de energía son los lípidos; para aprovecharla, T. brucei es capaz de cambiar su metabolismo y comenzar a realizar la β-oxidación de los ácidos grasos.
El genoma de T. brucei consta de:
Los cromosomas largos contienen genes, mientras que los pequeños tienden a llevar genes implicados en la variación antigénica, incluidos los genes de VSG. El genoma ha sido secuenciado y está disponible en www.genedb.org.
El genoma mitocondrial se encuentra condensado en el cinetoplasto, una inusual característica única de la clase Kinetoplastea. El cinetoplasto y el cuerpo basal del flagelo están fuertemente asociados a través de la estructura del citoesqueleto.
La superficie de la célula de los tripanosomas se compone de una capa uniforme de glicoproteína variante de superficie (VSG). Esta capa tiene dos funciones:
Se cree que esta capa, altamente variable, es codificada por varios cientos de copias alternativas de un gen en el genoma. En cada célula, y en toda una población de células en el huésped, se expresa la misma capa de proteínas, pero esta expresión es inestable y es probable que cambie con la próxima generación. Se han apreciado tasas de conmutación de hasta 1 por cada 50 células en una generación.
La proteína se compone de un dominio terminal N muy variable de alrededor de 300 a 350 aminoácidos, y un dominio terminal C más conservativo de unos 100 aminoácidos. El dominio terminal C forma un paquete estructural de 4 hélices alfa, mientras que el dominio terminal N de dominio forma un 'halo' alrededor de las hélices. La estructura terciaria de este halo es bastante constante (sorprendente, dado que las secuencias de aminoácidos varían mucho), lo que permite el empaquetamiento próximo que se requiere para la formación de la barrera física VSG. La VSG se ancla a la membrana celular por medio de un ancla GPI, un enlace covalente del terminal C, a través de alrededor de 4 azúcares, al ácido fosfatidilcolina-inositol fosfolípido de la membrana celular.
El genoma contiene múltiples copias del gen que codifica las VSG. Alrededor de 20 se encuentran en los cromosomas largos e intermedios que están activos y potencialmente transcritos (aunque sólo uno por célula). Alrededor de 100 se encuentran cerca de los telómeros de los mini-cromosomas. Estos no están activos, pero si a través de una recombinación se traslada a un lugar de transcripción activa, producirá una proteína VSG funcional. Por último, alrededor de 1000 se encuentran en secciones repetidas en el interior de los cromosomas. Estos están generalmente inactivos, debido a secciones omitidas o codones de parada prematura, pero son importantes en la evolución de nuevos genes VSG. Se calcula que hasta un 10% del genoma T. brucei podría estar compuesto por genes o pseudogenes VSG.
Tras la infección, el tripanosoma expresa una VSG en particular. Como el sistema inmunitario del huésped genera una respuesta concreta a esta capa de proteínas, se producirá una disminución de la población de tripanosomas. En este punto, una célula que exprese una VSG alternativa será fuertemente seleccionada y repoblará la infección. El efecto general de este ciclo de proliferación y decaimiento de la población debido al ciclo de la relación predador/presa con el sistema inmunitario del huésped da lugar a una sucesión de episodios de infección, cada uno debido a una población con diferentes expresiones de cubiertas VSG.
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