Studies of Giardia-host interactions

Οι εντερικές λοιμώξεις αποτελούν ένα από τα πιο σοβαρά προβλήματα της Δημόσιας Υγείας παγκοσμίως, με ιδιαιτέρως αυξημένη νοσηρότητα καιθνησιμότητα κυρίως σε αναπτυσσόμενες χώρες, όπου και χαρακτηρίζεται ως η κυριότερη αιτία θανάτου παιδιών κάτω των 5 ετών. Αιτίες εντερικώνλοιμώξεων είναι πολλά βακτήρια, ιοί καθώς και παράσιτα. Τα τελευταία μάλιστα αποτελούν μια από τις σημαντικότερες αιτίες εντερικών λοιμώξεων,σχεδόν σε όλο τον κόσμο, προσβάλλοντας όλες τις ηλικίες, κυρίως όμως παιδιά και άτομα με ασθενές ανοσοβιολογικό συστήματος. Τέτοιες λοιμώξεις μπορεί να αποτελούν σποραδικές περιπτώσεις καθώς και επιδημίες. Το παράσιτο Giardia intestinalis (επίσης γνωστό ως Giardia lamblia ή Giardia duodenalis) είναι ένα μαστιγοφόρο πρωτόζωο παράσιτο, το οποίο μεταδίδεται μέσω της κοπρανοστοματικής οδού, όπως επίσης και μέσω του μολυσμένου νερού ή φαγητού, προκαλώντας σποραδικά, ενδημικά ή επιδημικά κρούσματα της νόσου λαμβλίαση. Η λαμβλίαση (ή γιαρδίαση) είναι η πιο συνηθισμένη αιτία παρασιτώσεων του λεπτού εντέρου και προσβάλει περίπου 280 εκατομμύρια άτομα κάθεχρόνο σε πολλές χώρες ανά τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένου και της Ελλάδας. Η νόσος συνδέεται κυρίως με κακές συνθήκες υγιεινής καιανεπαρκείς εγκαταστάσεις καθαρισμού του νερού. Μπορεί να προσβάλει άτομα όλων των ηλικιών, με κυριότερες ομάδες υψηλότερου κινδύνου ναχαρακτηρίζονται τα μικρά παιδία, οι ανοσοκατεσταλμένοι ασθενείς και οι ταξιδιώτες. Το παράσιτο παρουσιάζει έναν απλό κύκλο ζωής, ο οποίος περιλαμβάνει δύο στάδια: τον τροφοζωΐτη που αποτελεί την βλαστική μορφή και τηνκύστη που αποτελεί την μολυσματική μορφή. Οι κύστες μπορούν να επιβιώσουν εκτός του ξενιστή οργανισμού για μεγάλες χρονικές περιόδουςκαι έχουν λοιμογόνο ικανότητα, ενώ οι τροφοζωΐτες δεν επιβιώνουν εκτός του ξενιστή. Ο κύκλος ζωής του παρασίτου ξεκινάει με την κατάποση των κύστεων από τον ξενιστή, οι οποίες ενεργοποιούνται από το αυξημένο γαστρικό υγρό και διαφοροποιούνται σε δύο τροφοζωΐτες. Οι τροφοζωΐτες με την σειρά τους προσκολλώνται στα επιθήλια του λεπτού εντέρου και πολλαπλασιάζονται. Καθώς οι τροφοζωΐτες προχωρούν στο κατώτερο μέρος του παχέος εντέρου σχηματίζουν κύστες, οι οποίες και αποβάλλονται με τα κόπρανα. Με αυτόν τον τρόπο οι κύστες μπορούν να φτάσουν στους υδροφόρους ορίζοντες και να προσβάλουν έναν καινούριο ξενιστή. Στην πλειονότητα των περιπτώσεων η λαμβλίαση είναι ασυμπτωματική, παρ’ όλα αυτά κλινικά συμπτώματα της λοίμωξης μπορούν να εμφανιστούν 1-4 εβδομάδες μετά την λήψη/κατάποση των κύστεων. Τα συμπτώματα της λαμβλίασης περιλαμβάνουν διάρροια, καταβολή, απώλεια βάρους, ανορεξία, κοιλιακές κράμπες και άλγη, ενώ ο πυρετός και οι έμετοι είναι λιγότερο συνήθεις. Η νόσος μπορεί να μεταπέσει σε χρόνια, ενώ μπορεί να εμφανίσει και υποτροπές. Η λαμβλίαση σχετίζεται με την μετέπειτα εμφάνιση του συνδρόμου ευερέθιστου εντέρου (IBS) και του συνδρόμου χρόνιας κόπωσης, ενώ σε μικρά παιδιά μπορεί να προκαλέσει διαταραχές στην ανάπτυξη. Η κλινική διάγνωση της νόσου γίνεται με παρασιτολογική εξέταση κοπράνων για ανεύρεση κύστεων, τροφοζωϊτών ή και των δύο. Επιπλέον, η διάγνωση μπορεί να περιλαμβάνει και ενδοσκόπηση του ανώτερου πεπτικού συστήματος, λήψη δωδεκακτυλικού υγρού και βιοψίας. Αν και τα τεστ ανίχνευσης αντιγόνων αποτελούν μια εύκολη και γρήγορη εναλλακτική, ωστόσο εντοπίζονται συνήθως σε ερευνητικές εγκαταστάσεις και όχι για κλινικές διαγνώσεις.Η θεραπεία της λαμβλίασης περιλαμβάνει τη χρήση φαρμάκων με κύριο συστατικό την μετρονιδαζόλη, νιταζοξανίδη ή τινιδαζόλη ή ακόμα και συνδυασμό φαρμάκων. Παρ’ όλα αυτά, η πρόληψη αποτελεί τον πιο σημαντικό τρόπο ελέγχου της λοίμωξης.Όπως ήδη αναφέρθηκε, οι κύστες είναι αρκετά ανθεκτικές σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, επιβιώνοντας για ημέρες σε νερά χαμηλής θερμοκρασίας, ενώ μπορούν να αδρανοποιηθούν με το βράσιμο, την ξηρασία και την παστερίωση. Για το πόσιμο νερό, η χλωρίωση δεν είναι ικανή να καταστρέψει τις κύστες, ενώ αντιθέτως η επεξεργασία του νερού με φίλτρα έχει αποδειχτεί ικανοποιητική μέθοδος, καθώς είναι ικανή να κατακρατήσει το μεγαλύτερο ποσοστό των κυστών. Πηγή του παρασίτου είναι ο άνθρωπος αλλά και διάφορα θηλαστικά, κυρίως μηρυκαστικά και οικόσιτα ζώα, όπως επιπροσθέτως πουλιά και ποντίκια. Το παράσιτο Giardia παρουσιάζει 8 γονότυπους (A-H), ενώ μόνο δύο από αυτούς (A και B) μπορούν να προσβάλλουν τους ανθρώπους. Το παράσιτο είναι πολυπλόο με δύο αντίγραφα των 5 χρωμοσωμάτων σε κάθε πυρήνα. Σε αυτή τη διατριβή, διεξήχθη μελέτη ολόκληρου του γονιδιώματος για δύο ανθρώπινα στελέχη του γονότυπου A (AS175 και AS98), τα οποία συγκρίθηκαν τόσο μεταξύ τους όσο και με το γονιδίωμα του WB, το οποίο αποτελεί το στέλεχος αναφοράς (Δημοσίευση Ι - Paper I). Γενετικές διαφορές εντοπίστηκαν μεταξύ των τριών απομονωθέντων στελεχών, περιλαμβανομένων κωδικοποιητικών αλληλουχιών πρωτεϊνών μοναδικών για το κάθε στέλεχος καθώς απίσης και αυξημένος αριθμός νουκλεοτιδικής ποικιλότητας σε πολυγονιδιακές οικογένειες, όπως επί παραδείγματι οι VSPs και οι HCMPs. Περαιτέρω, χρησιμοποιήθηκε ένα in vitro μοντέλο για την αλληλεπίδραση των παρασίτων με ανθρώπινα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα (IECs), προκειμένου να μελετηθεί η σχέση μεταξύ του παρασίτου Giardia και του ανθρώπινου ξενιστή. Μέσα από τη χρήση αυτού του μοντέλου εντοπίστηκαν τα κύρια εκκριτικά προϊόντα (ESPs) από δύο ανθρώπινα στελέχη της Giardia (WB, GS), όταν αυτά αλληλεπίδρασαν με τα επιθηλιακά κύτταρα Caco-2 (Δημοσίευση II - Paper II). Επίσης προσδιορίστηκαν ποιες πρωτεΐνες απελευθερώνονται από το κύτταραξενιστές κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης. Τα αποτελέσματά αυτής της έρευνας δείχνουν ότι μεγάλο μέρος της επικοινωνίας μεταξύ ξενιστήπαρασίτου προκαλείται από τις εκκρινόμενες πρωτεΐνες (Δημοσίευση II - Paper II). Το ίδιο πειραματικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για να μελετηθούν οι μεταβολές στο μεταγράφωμα του παρασίτου (Δημοσίευση ΙΙΙ - Paper III) και στο πρωτεΐνωμα (Δημοσίευση IV - Paper IV) του παρασίτου και των εντερικών επιθηλιακών κυττάρων, προσφέροντας περαιτέρω κατανόηση της αλληλεπίδρασης παρασίτου-ξενιστή. Ιδιάιτερη προσοχή δόθηκε στη μελέτη και στον εις βάθος χαρακτηρισμό της πολυγονιδιακής οικογένειας HCMPs κατά τη διάρκεια αυτών των αλληλεπιδράσεων τόσο σε επίπεδο RNA όσο και σε επίπεδο πρωτεΐνης (Δημοσίευση ΙΙΙ, IV - Paper III, IV). Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι αυτή η οικογένεια γονιδίων είναι σημαντική στην αλληλεπίδραση μεταξύ του παρασίτου και ξενιστή κατά τη διάρκεια λοιμώξεων από Giardia. Συμπερασματικά, η διατριβή μπορεί να παράσχει μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ Giardia-ξενιστή σε in vitro συνθήκες, καθώς επίσης και των μοριακών μηχανισμών που λαμβάνουν μέρος σε αυτές.