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Seleção genética de Biomphalaria glabrata e Biomphalaria tenagophila visando a alteração da suscetibilidade e resistência ao Schistosoma mansoni

Genetic selection of Biomphalaria glabrata and Biomphalaria tenagophila seeking the alteration of the susceptibility and resistance to the Schistosoma mansoni

Resumos

Gerações de Biomphalaria glabrata e Biomphalaria tenagophila selecionadas geneticamente para resistência e suscetibilidade ao Schistosoma mansoni das linhagens BH e SJ foram utilizadas no estudo da adaptação do trematódeo ao hospedeiro intermediário. As gerações dos planorbídeos foram obtidas por autofecundação dos moluscos que se apresentaram suscetíveis ou resistentes após a exposição aos miracídios de Schistosoma mansoni. Para Biomphalaria glabrata foram obtidas as gerações: Parental, F1S (Suscetível), F1R (Resistente), F2S e F2R. Para a Biomphalaria tenagophila foram estudadas as gerações: Parental, F1S, F1R e F50S. A comparação das taxas de infecção apresentadas pelas diferentes gerações mostrou que, em ambas as espécies, o aumento da suscetibilidade foi mais facilmente obtido do que o aumento da resistência. A dificuldade em aumentar a resistência do molusco ao S. mansoni tem fortes implicações epidemiológicas.

Biomphalaria glabrata; Biomphalaria tenagophila; Schistosoma mansoni; Suscetibilidade


Generations of Biomphalaria glabrata and Biomphalaria tenagophila selected genetically for resistance and susceptibility to Schistosoma mansoni of strains BH and SJ were used in a study of the trematode adaptation to the intermediate host. Descendants of the planorbids were obtained by self-fertilization of the mollusks that became susceptible or resistant after exposure to the miracidia of Schistosoma mansoni. For Biomphalaria glabrata they were obtained from the following generations: Parental, F1S (Susceptible), F1R (Resistant), F2S and F2R. For Biomphalaria tenagophila the studied generations were: Parental, F1S, F1R and F50S. The comparison of the infection rates presented by the different generations showed that the increase in susceptibility was more easily obtained in both species. The difficulty in increasing the resistance of the mollusks to Schistosoma mansoni has important epidemiologic implications.

Biomphalaria glabrata; Biomphalaria tenagophila; Schistosoma mansoni; Susceptibility


ARTIGO ARTICLE

Seleção genética de Biomphalaria glabrata e Biomphalaria tenagophila visando a alteração da suscetibilidade e resistência ao Schistosoma mansoni

Genetic selection of Biomphalaria glabrata and Biomphalaria tenagophila seeking the alteration of the susceptibility and resistance to the Schistosoma mansoni

Nádia Regina Borim Zuim; Eliana Maria Zanotti-Magalhães; Luiz Augusto Magalhães; Arício Xavier Linhares

Departamento de Parasitologia do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas, SP, Brasil

Endereço para correspondência Endereço para correspondência Dra. Nádia Regina Borim Zuim Deptº de Parasitologia/IB/UNICAMP Caixa Postal 6109, Cidade Universitária, Barão Geraldo 13083-970 Campinas, SP, Brasil Telefax: 55 19 3289-3124 E-mail: nadiazuim@yahoo.com.br

RESUMO

Gerações de Biomphalaria glabrata e Biomphalaria tenagophila selecionadas geneticamente para resistência e suscetibilidade ao Schistosoma mansoni das linhagens BH e SJ foram utilizadas no estudo da adaptação do trematódeo ao hospedeiro intermediário. As gerações dos planorbídeos foram obtidas por autofecundação dos moluscos que se apresentaram suscetíveis ou resistentes após a exposição aos miracídios de Schistosoma mansoni. Para Biomphalaria glabrata foram obtidas as gerações: Parental, F1S (Suscetível), F1R (Resistente), F2S e F2R. Para a Biomphalaria tenagophila foram estudadas as gerações: Parental, F1S, F1R e F50S. A comparação das taxas de infecção apresentadas pelas diferentes gerações mostrou que, em ambas as espécies, o aumento da suscetibilidade foi mais facilmente obtido do que o aumento da resistência. A dificuldade em aumentar a resistência do molusco ao S. mansoni tem fortes implicações epidemiológicas.

Palavras-chaves: Biomphalaria glabrata. Biomphalaria tenagophila. Schistosoma mansoni. Suscetibilidade.

ABSTRACT

Generations of Biomphalaria glabrata and Biomphalaria tenagophila selected genetically for resistance and susceptibility to Schistosoma mansoni of strains BH and SJ were used in a study of the trematode adaptation to the intermediate host. Descendants of the planorbids were obtained by self-fertilization of the mollusks that became susceptible or resistant after exposure to the miracidia of Schistosoma mansoni. For Biomphalaria glabrata they were obtained from the following generations: Parental, F1S (Susceptible), F1R (Resistant), F2S and F2R. For Biomphalaria tenagophila the studied generations were: Parental, F1S, F1R and F50S. The comparison of the infection rates presented by the different generations showed that the increase in susceptibility was more easily obtained in both species. The difficulty in increasing the resistance of the mollusks to Schistosoma mansoni has important epidemiologic implications.

Key-words: Biomphalaria glabrata. Biomphalaria tenagophila. Schistosoma mansoni. Susceptibility.

Considerando as migrações internas da população brasileira, a expansão da esquistossomose depende da distribuição e da suscetibilidade de seus hospedeiros intermediários.

Os moluscos hospedeiros têm apresentado variado grau de suscetibilidade à infecção por Schistosoma mansoni. A Biomphalaria tenagophila do Vale do Rio Paraíba do Sul, SP apresenta elevado grau de resistência à infecção por S. mansoni de Belo Horizonte, MG. Porém, é suscetível à linhagem simpátrica. A Biomphalaria glabrata de Belo Horizonte, MG é suscetível ao S. mansoni local, porém apresenta elevado grau de resistência à infecção por S. mansoni de São José dos Campos, do Vale do Rio Paraíba do Sul, SP. Em função destes resultados, foram estabelecidas duas linhagens do trematódeo: a linhagem BH (Belo Horizonte) e a SJ (Vale do Rio Paraíba do Sul)8. Foi então sugerida uma adaptação fisiológica entre a linhagem do molusco e a linhagem local do parasita8. Estudando populações de B. glabrata e B. tenagophila expostas ao S. mansoni de várias localidades, foram verificados diferentes graus de suscetibilidade entre as populações de Biomphalaria e o parasita9.

Considerando-se a variabilidade genética existente nas amostras do parasita, o nível de suscetibilidade ou resistência dentro de uma de população de moluscos é definida pela proporção de caramujos cujos genótipos permitem ou não o desenvolvimento do parasita15. A suscetibilidade, ou a refratariedade, à infecção por S. mansoni apresentada por B. glabrata e B. tenagophila é controlada geneticamente e constitui caráter hereditário6 10 13. Processos de seleção genética permitiram o isolamento de populações de B. glabrata e de B. tenagophila altamente suscetíveis, respectivamente à infecção por S. mansoni das linhagens BH e SJ13 16. A obtenção de populações altamente suscetíveis foi possível através da seleção de gerações utilizando a autofecundação de moluscos suscetíveis à infecção por S. mansoni, sendo possível, após a quarta geração, obterem-se taxas de quase 100% de infecção.

A seleção artificial de B. tenagophila , por cinco gerações resultou em duas populações de moluscos, uma com níveis de suscetibilidade entre 93 e 100% e outra com níveis entre 0 e 5%4.

Foi observado que o trematódeo oriundo de moluscos mais suscetíveis provoca no hospedeiro definitivo patogenicidade mais grave e elevado grau de mortalidade14. Em roedores infectados com cercárias oriundas de moluscos mais suscetíveis observaram-se maior eliminação de ovos e maior número de granulomas por área de tecido hepático. Aspectos clínicos e patológicos verificados em populações humanas provenientes de diferentes regiões com planorbídeos que apresentam graus distintos de suscetibilidade, confirmam a correlação entre a suscetibilidade do molusco e a elevada patogenicidade do S. mansoni no hospedeiro vertebrado17.

Tendo em vista a importância para a epidemiologia da esquistossomose mansônica, do grau de adaptação entre o S. mansoni e seu vetor, estudamos, através de seleção genética, a suscetibilidade e a resistência de B. glabrata e de B. tenagophila à infecção pelo S. mansoni respectivamente das linhagens BH e SJ.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizados moluscos B. glabrata e B. tenagophila, criados no moluscário do Departamento de Parasitologia da Universidde de Campinas, descendentes de caramujos provenientes respectivamente de Belo Horizonte, MG e de São José dos Campos, SP.

Foram utilizadas duas linhagens do trematódeo: a linhagem SJ oriunda de São José dos Campos, SP e mantida em populações de B. tenagophila simpátricas e a linhagem BH, originária de Belo Horizonte, BH e mantida em populações de B. glabrata simpátricas. As linhagens de B. glabrata e B. tenagophila foram selecionadas geneticamente através da autofecundação dos moluscos suscetíveis e resistentes, respectivamente, às linhagens BH e SJ de S. mansoni. Os planorbídeos foram expostos individualmente a 10 miracídios e após 30 dias foram examinados por um período de quatro semanas para observação da eliminação de cercárias. Foram examinadas três gerações de B. glabrata (parental, F1 R, F1 S, F2 R e F2 S) e três gerações de B. tenagophila (parental, F1 S, F1 R e F50 S). Tendo em vista que a geração F1 de B. tenagophila se reproduziu pouco e das desovas obtidas não foi possível a constituição de uma geração F2, devido a morte dos embriões dentro das desovas, optamos por utilizar e analisar a geração F50S, cujo processo de seleção por autofecundação das progênies descrito anteriormente16 foi igual àquele por nós realizado. Como naquela ocasião16, a B. tenagophila foi selecionada somente para o caráter suscetibilidade, não foi possível ter uma geração F50 resistente.

As cercárias obtidas de cada espécie de molusco e suas gerações foram utilizadas para infecção de camundongos Swiss, SPF, albinos, provenientes do Biotério Central da UNICAMP, usados como hospedeiros definitivos.

Para análise da taxa de infecção dos moluscos foi utilizado o teste de qui-quadrado, comparando a geração parental de cada espécie de molusco com as gerações selecionadas.

RESULTADOS

Os dados referentes à taxa de infecção de B. glabrata e B. tenagophila das gerações selecionadas submetidas à infecção por S. mansoni das linhagens BH e SJ, encontram-se na Tabela 1. Como pode ser observado, a suscetibilidade à infecção, aumentou acentuadamente, desde a geração F1 para B. glabrata e B. tenagophila selecionadas para suscetibilidade ao S. mansoni e diminuiu gradualmente para ambas linhagens selecionadas para a resistência ao mesmo trematódeo.

O teste do qui-quadrado foi utilizado para comparar em cada espécie de molusco as taxas de infecção verificadas na geração Parental com as taxas de infecção das gerações selecionadas. Comparando-se a geração parental de B. glabrata com a geração F1 R, as taxas de infecção dos moluscos não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre si (c2 =2,59), considerando o nível de 5% de significância. Na comparação da geração parental com as gerações F1S (c2 = 18,12), F2 R (c2 = 4,81), e F2 S (c2 = 8,30) observaram-se diferenças estatisticamente significativas nas taxas de infecção.

Não foi verificada diferença estatisticamente significativa entre as taxas de infecção da geração parental de B. tenagophila e da geração F1 R (c2 = 0,47). A taxa de infecção da geração parental foi estatisticamente diferente das taxas apresentadas pelas gerações F1S (c2 = 33,76) e F50S (c2 = 127,13).

DISCUSSÃO

Entre os fatores envolvidos na infecção de moluscos hospedeiros do S. mansoni, estão aqueles de natureza genética. A suscetibilidade de B. glabrata à infecção pelo S. mansoni, é controlada geneticamente e apresenta caráter hereditário6. Este fato foi confirmado10 quando B. glabrata, selecionada a partir de uma geração parental suscetível ao S. mansoni, produziu, por autofecundação, descendentes que apresentaram índices de infecção que variaram de 90 a 100%. Moluscos da mesma espécie, porém, originados de pais refratários, produziram descendentes 100% refratários ao S. mansoni. A obtenção dessas populações, tanto de suscetíveis, como de refratários, foi conseguida através de três gerações. Nossos dados (Tabela 1) foram plenamente concordantes com aqueles observados anteriormente10, no que concerne a descendentes suscetíveis, obtidos por autofecundação. A facilidade de obtenção de descendentes suscetíveis das duas espécies de moluscos, é aparentemente devida a alta herdabilidade do caráter suscetibilidade, que é condicionado por pequeno número de genes.

No decorrer do experimento foi isolada, paralelamente à obtenção de gerações de moluscos, uma população de S. mansoni resultante de passagens sucessivas nos moluscos selecionados. Esse fato explicaria as altas taxas de suscetibilidade apresentadas pelos moluscos B. glabrata e B. tenagophila, demonstrando haver um ajustamento fisiológico entre a população do hospedeiro e do parasita. Nossos resultados referentes a B. glabrata mostraram que mesmo a geração parental apresentou uma elevada (63%) suscetibilidade, o que demonstra a adaptação do S. mansoni a esta espécie. Por outro lado, a B. tenagophila apresentou baixa (6%) suscetibilidade na geração parental, confirmando a elevada resistência desses moluscos à infecção pelo S. mansoni (Tabela 1). Muitos estudos da genética dos moluscos B. glabrata e B. alexandrina confirmaram que a relação de especificidade parasita-hospedeiro intermediário é realmente de caráter genético5 12. A resistência à infecção em moluscos adultos é governada por um único gene de acordo com a genética mendeliana11.

A Biomphalaria tenagophila na geração F50 S apresentou taxa de infecção de 98%. A utilização de B. tenagophila F50S se justifica desde que seu processo de seleção16 foi o mesmo por nós realizado. Além disso, a procedência da geração parental que originou a F50S e a geração F1S e F1R de nossos experimentos, é a mesma, isto é, aleatoriamente foram isoladas de populações de B. tenagophila criadas e mantidas em nosso laboratório. Vários são os fatores que afetam a manutenção do ciclo biológico de populações de moluscos mantidos em laboratório. Em moluscos infectados, verifica-se redução quantitativa na produção de ovos principalmente em B. tenagophila2. A menor produção de ovos foi demonstrada em B. tenagophila selecionada geneticamente para a suscetibilidade ao S. mansoni quando comparada com B. tenagophila não selecionada3. Estudos visando os mecanismos envolvidos na suscetibilidade e na resistência do hospedeiro invertebrado frente ao trematódeo, estudou populações de B. tenagophila originada de progênies selecionadas para o caráter resistência ao S. mansoni da linhagem SJ7. Os resultados não mostraram uma redução da suscetibilidade de B. tenagophila ao S. mansoni nas três gerações estudadas. Foi aventada a hipótese de que B. tenagophila estaria no limite de resistência à infecção pela respectiva linhagem simpátrica do S. mansoni.

Apesar de termos avaliado somente duas gerações de B. tenagophila (parental e F1R), não observamos uma diminuição significativa da resistência desta espécie ao S. mansoni simpátrico. A resistência absoluta de B. glabrata e B. tenagophila não foi obtida no processo de seleção genética. Pudemos detectar uma melhor adaptação de B. glabrata e B. tenagophila selecionadas, quando expostas ao S. mansoni também selecionado. Na resistência dos planorbídeos à infecção pelo S. mansoni estão envolvidos mecanismos celulares e humorais que resultam em morte do esporocisto. As reações celulares foram muito mais intensas em B. tenagophila e B. glabrata da geração Parental do que nas gerações selecionadas para a suscetibilidade confirmando dados já publicados1. A adaptação do S. mansoni ao molusco vetor é resultado do balanço entre os mecanismos de defesa do molusco e os mecanismos de escape do parasita. O processo de seleção genética em que a suscetibilidade foi mais facilmente obtida do que a resistência, indica que o parasita apresentou muito mais rapidamente condições de escapar ou então de bloquear os mecanismos de defesa do hospedeiro permitindo seu desenvolvimento nos moluscos.

Este resultado tem grande importância na epidemiologia da esquistossomose mansônica demonstrando a adaptação do trematódeo às populações de planorbídeos e dessa forma justificando a expansão da endemia no território nacional.

Recebido para publicação em 13/4/2004

Aceito em 6/6/2005

Apoio financeiro: CNPq, Processo Nº 130598/2000-3

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  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      12 Set 2005
    • Data do Fascículo
      Out 2005

    Histórico

    • Recebido
      13 Abr 2004
    • Aceito
      06 Jun 2005
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