Eimeriosis in ruminants: large-scale epidemiological survey, isolation of a new Eimeria zuernii strain and novel data on Eimeria spp.-host cell interactions

La coccidiosis es una enfermedad intestinal causada por parásitos del género Eimeria y que tiene un alto impacto económico en los sistemas ganaderos a nivel mundial. Los ooquistes de Eimeria spp. se encuentran de forma ubicua en el medio ambiente, lo que hace que la infección sea casi inevitable. La replicación masiva del parásito conduce a la destrucción de las células intestinales, lo que produce diarrea y en algunas ocaciones la muerte. Además, debido al daño intestinal masivo debidoa la replicación intracelular obligada de Eimeria spp., la digestión y la absorción de nutrientes se ven afectadas e incluso sin síntomas clínicos, el rendimiento del animal se ve comprometido, causando pérdidas económicas en la industria bovina y caprina. Aunque la comprensión de la coccidiosis (principalmente en pollos) ha mejorado en las últimas décadas, todavía hay falta de información específicamente en el campo de la coccidiosis de rumiantes.Hoy en día están disponibles herramientas avanzadas para la investigación en epidemiología, inmunología, biología o diagnóstico,abriendo nuevas perspectivas para la investigación moderna en este campo. Como parte de esta tesis, se realizó un estudio epidemiológico transversal a gran escala para evaluar la prevalencia, la diversidad de especies y los factores de riesgo asociados a la infeccion con Eimeria spp. en 55 fincas ganaderas de siete estados de Colombia. En total, se examinaron 1333 muestras fecales de animales jóvenes (<1 año de edad). La prevalencia general de Eimeria fue del 75,5%, sin diferencias observadas entre las categorías de edad. En total se identificaron 13 especies diferentes de Eimeria. La especie más prevalente fue E. bovis (33.5%). El análisis de los factores de riesgo asociados reveló que el tipo de piso, el sistema de alimentación, el sistema de riego y el tamaño del rebaño son factores de riesgo significativos (p <0.05) para las infecciones por Eimeria. Por otro lado, se aisló una cepa de E. zuernii colombiana y se estableció cultivo in vitro adecuado. La nueva E. zuernii (cepa A) permitirá investigaciones in vitro detalladas sobre el metabolismo y sobre la inmunidad innata / adaptativa del huésped para esta especie que afecta a bovinos específicamente. Además, utilizamos nuevas herramientas en microscopía (por ejemplo, análisis holotomográfico 3D) para estudiar la esporogonía exógena de E. bovis y mejoramos aún más el método de exquistación para facilitar el trabajo con las cepas de Eimeria de rumiantes. En general, se documentaron tres fases diferentes de esporogonía de E. bovis: i) transformación de esporonte en esporoblasto, ii) citoquinesis seguida de división nuclear, y iii) formación de cuatro esporoquistes completamente desarrollados, cada uno con dos esporozoitos desarrollados. Además, generamos la primera evidencia sobre las rutas metabólicas relacionadas con los carbohidratos y el suministro de energía para participar en la NETosis inducida por esporozoitos de E. bovis y la formación simultánea de autofagosomas. E. bovis indujo NETs libre de células y ancladas. Ambos fenotipos disminuyeron significativamente con los pretratamientos de PMN con inhibidores de algunas rutas metabólicas, lo que indica un rol clave de las vías mediadas por ATP, piruvato y lactato para la NETosis inducida por esporozoitos. En paralelo a la formación de NET en PMN bovinos, E. bovis indujo adicionalmente la formación de autofagosomas relacionados con LC3B. Finalmente, exploramos el metabolismo de los lípidos durante la merogonía de E. arloingi in vitro, lo que resultó en la formación de macromeronte dentro de las células endoteliales. La inhibición completa de la producción de merozoitos I en células endoteliales hospederas tratadas con BLT-1 sugirió que la captación de lípidos a través de SR-B1 es necesaria para la replicación del parásito dentro de la célula. Aunque todos estos datos conducen a una mejor comprensión de las interacciones parásito-huésped / célula-huésped, todavía necesitamos profundizar en la modulación inducida por parásitos en diferentes funciones celulares (por ejemplo, apoptosis, autofagia, citoesqueleto, metabolismo del colesterol) que pueden alterarse durante infección endógena, teniendo cuidado particular en la selección de células del huésped adecuadas. Por lo tanto, las investigaciones relacionadas con Eimeria spp. de los rumiantes deben ser realizadas en las células hospedadoras primarias correspondientes a las parasitadas in vivo. Como tal, las especies de Eimeria patógenas de los rumiantes, se replican in vivo en células endoteliales linfáticas de las vellosidades del intestino delgado, todas resultando en la formación de macromeronte.
Palabras clave: coccidiosis bovina en Colombia, eimeriosis bovina, eimeriosis caprina, cultivo in vitro, colesterol, vías metabólicas, NETosis, PMN bovina.