ORIGINAL
Detección microscópica y molecular de Plasmodium spp. en flamencos (Phoenicopterus ruber) mantenidos bajo cuidado humano en Zoofari, Centro de Conservación, Morelos, México
Microscopic and molecular detection of Plasmodium spp. in American flamingos (Phoenicopterus ruber) kept under human care in Zoofari Conservation center in Morelos, Mexico
Julian Mejia Restrepo1, Luis Carrillo D’Lacoste2, Andrea Jiménez Marín3, Rafael Ojeda Flores2, Andrés Ducoing Watty4, Dafne Limón Civera5, Mario Soto Salas6, Liliana Aurora Ramos Garduño2
1 MVZ, Estudiante del Programa Único de Internado en Medicina Veterinaria y Zootecnia- Fauna Silvestre, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Autónoma de México. México
2 Departamento de Etología, Fauna Silvestre y Animales de Laboratorio. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Autónoma de México. México
3 Departamento de Zoología, Instituto de Biología. Universidad Nacional Autónoma de México. México
4 Departamento de Genética y Bioestadística. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Autónoma de México. México
5 Especialista en Medicina y cirugía veterinarias (Fauna Silvestre) FMVZ, UNAM. México
6 Médico Veterinario del Centro de Conservación Zoofari, Morelos, México. México
* Autor para correspondencia.
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Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License La revista no cobra tasas por el envío de trabajos, |
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Resumen
Objetivos. Establecer la prevalencia de Plasmodium en la población de Phoenicopterus ruber mantenidos bajo cuidado humano en el Centro de Conservación Zoofari, Morelos, México.
Configuración y Diseño. Se han presentado reportes de vectores de malaria aviar pertenecientes a la familia Culicidae en estado de Morelos, México. La malaria aviar puede afectar diversas especies de aves incluyendo Phoenicopteriformes (Phoeniconaias minor, Phoenicopterus chilensis) la población de interés podría ser portadora subclínica de Plasmodium.
Materiales y Métodos. se realizó un estudio exploratorio en el total de la población de Phoenicopterus ruber. En la investigación se implementaron dos técnicas de diagnóstico de hemoparásitos, la primera corresponde a análisis de frotis sanguíneos teñidos con una tinción rápida tipo Romanowsky los cuales fueron evaluados mediante microscopía óptica convencional y la segunda concierne la realización de la PCR utilizando iniciadores para amplificar ADN mitocondrial de tres especies de hemoparásitos (Haemoproteus, Plasmodium, Leucocytozoon)
Análisis Estadístico utilizado. los resultados negativos del estudio no permiten realizar análisis estadístico
Resultados. En la evaluación mediante microscopía convencional no se evidenció en ningún frotis sanguíneo, presencia de merogonias o gránulos de hemozoína, obteniendo una totalidad de 80 muestras negativas. Las PCR realizadas bajo las condiciones utilizadas no demostraron amplificación exitosa de ADN parasitario.
Conclusiones. Nuestro estudio corresponde al primero de este tipo en la región. Después de implementar dos técnicas diferentes de diagnóstico para malaria aviar no se obtiene evidencia de la presencia de hemoparásitos en la población de Phoenicopterus ruber. Este tipo de investigaciones permite entender la dinámica e identificar enfermedades emergentes que puedan afectar a los animales y al hombre en una determinada región geográfica.
Palabras clave
Malaria aviar; Plasmodium; Phoenicopterus ruber; Hemoparásito; American Flamingo; PCR; Microscopía óptica; Medicina de la conservación
Abstract
Aims. The goal of the current study was to determine the prevalence of Plasmodium in the population of Phoenicopterus ruber kept under human care at Zoofari Conservation Center, Morelos, Mexico
Settings and Design. Avian malaria vectors belonging to the family Culicidae has been reported at different Mexican States. Malaria infections compromise different host ranges including Phoenicopteriformes (Phoeniconaias minor, Phoenicopterus chilensis). The singled population housed in Zoofari, Conservation Center may harbor subclinical malaria (Plasmodium) infections.
Methods and Material. A descriptive cross- sectional study in a singled population of American flamingos (Phoenicopterus ruber). We compared and contrasted two diagnostic techniques, microscopy and polymerase chain reaction (PCR) for avian haemosporidia. In this study 80 blood smears stained in a Romanowsky stain were examined by microscopy, also molecular analysis were conducted, PCR was performed with the use of primers that amplifies parasite mtDNA from species of Haemoproteus, Plasmodium, Leucocytozoon.
Results. A total of 80 Phoenicopterus ruber birds were examined for malarial parasites using both microscopy and PCR diagnostic methods, none of them were positives.
Conclusions. Our study corresponds to the first of its kind in the region. After implementing two different diagnostic methods for avian malaria, no evidence was obtained of the presence of hemoparasites in the Phoenicopterus ruber population. This type of research allows us to understand the dynamics and identify emerging diseases that can affect animals and man in a certain geographic region.
Keywords
Avian malaria; Plasmodium; Phoenicopterus ruber; Hemoparasite; American flamingo; PCR; Light microscopy; Conservation medicine
Contribución a la literatura científica
Figura 1
La realización de pruebas moleculares como la PCR incrementa la sensibilidad de diagnóstico al compararse con la microscopía óptica. Después de implementar iniciadores específicos para Plasmodium, Haemoproteus y Leucocytozoon no se obtiene evidencia de la presencia de hemoparásitos. La vigilancia epidemiológica es una herramienta de prevención sanitaria de utilidad en parques zoológicos, permiten entender la dinámica e identificar enfermedades emergentes que puedan afectar a los animales y al hombre en una determinada región geográfica. Es el primer estudio de su tipo realizado en la región.
Introducción
El estado de conservación del flamingo americano (Phoenicopterus ruber) se considera en preocupación menor acorde a la lista roja de la UICN(1) sin embargo, en México sus poblaciones podrían desaparecer en un mediano a corto plazo lo cual lo cataloga como especie amenazada según la norma oficial mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010(2). Esta especie es la más colorida de las seis actualmente reconocidas, presentando tonalidades rosas y naranjas, tiene un tamaño entre 120-140 cm de altura y una envergadura de alas de 150 cm aproximadamente. A pesar de su altura tiene pesos que no superan los 3 kg, siendo los machos más pesados y altos que las hembras(3).
Los parásitos representan el tipo de vida más exitoso de la Tierra, teniendo una distribución global(4). Estos, juegan un papel esencial en la estructura y dinámica de las comunidades biológicas, sus efectos pueden mediar la densidad de una población y pueden ser cruciales en las interacciones ecológicas entre poblaciones. Dichas interacciones son particularmente relevantes en sistemas hospedero-parásito, ya que estos últimos frecuentemente modifican el comportamiento del hospedero o su fisiología(5). En medicina de la conservación, el papel que juegan los parásitos es complejo ya que estos organismos pueden amenazar la salud de los individuos y sus poblaciones, sin embargo, son críticos para el mantenimiento de las dinámicas propias de los ecosistemas(6). Las interacciones entre los parásitos y sus hospederos pueden promover o inhibir la coexistencia de los hospederos. Los parásitos pueden tener fuertes impactos ecológicos, incluso aquellos con bajo nivel de virulencia (6,7).
Las colecciones animales mantenidas bajo cuidado humano en un ambiente donde coexisten en espacios al aire libre con otras especies silvestres pueden jugar un papel relevante como centinelas de los animales en la región geográfica en cuestión. Son los mismos patógenos que pueden afectar tanto a los animales cautivos como a los de vida libre y dichas poblaciones también pueden compartir vectores (6,7).
Los hemoparásitos con mayor importancia en la aves son los representantes del orden Hemosporidia (Phylum: Apicomplexa), transmitidos por vectores dípteros (mosquitos, jejenes, moscas planas). Se reconocen cuatro géneros patógenos en las aves: Plasmodium, Haemoproteus, Leucocytozoon y Fallicia (4,8).
Las condiciones de cautiverio favorecen una rápida distribución de los agentes infecciosos, afectando la salud y la capacidad reproductiva. Esta última de alta importancia en los zoológicos donde suelen establecerse programas de crianza y reproducción de especies de interés y/o amenazadas (9).
Las infecciones por hemoprotozoos en aves están bien definidas, pueden cursar de manera asintomática o de forma aguda con desenlaces fatales (4,10). Sin embargo, los efectos de la infección varían según la especie del agente y del hospedador (11).
Se han descrito casos de hemosporidios en diversos zoológicos a nivel global (12-16). Realizar estudios en animales mantenidos en zoológicos, facilita la obtención de muestras (Figura 2) y disminuye costos, permite dar seguimiento clínico a los individuos, así como sugerir soluciones terapéuticas y de control de vectores de forma inmediata (12). Una población de Phoenicopterus chilensis de un zoológico de Chicago presentó alta prevalencia de Plasmodium rouxi/P. vaughani demostrando que los flamencos pueden cursar infecciones subclínicas de malaria o presentar mayor susceptibilidad ante dichas especies de hemoparásitos (13).
Figura 2
El diagnóstico integral de malaria aviar, involucra tanto la detección del parásito en frotis de sangre periférica (pudiendo identificar estadios de desarrollo intraeritrocitarios) (10), como los métodos moleculares, los cuales son más sensibles que las técnicas de microscopía óptica tradicionales. Además la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), puede proveer información que permita identificar la especie y el linaje específico del agente involucrado (14,15).
La malaria aviar puede afectar diversas especies de aves incluyendo Phoenicopteriformes (Phoeniconaias minor, Phoenicopterus chilensis)(12,13,16), la población albergada en el centro de conservación Zoofari en el estado de Morelos podría ser portadora subclínica de Plasmodium.
El objetivo del presente estudio es establecer la prevalencia de Plasmodium en una población de Phoenicopterus ruber, mantenida bajo cuidado humano, utilizando técnicas de microscopía óptica convencional y moleculares de reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Población y métodos
La toma de muestras sanguíneas se realizó el 9 de febrero del 2020 en el Centro de Conservación Zoofari, localizado en el municipio de Amacuzac, en el suroeste del estado de Morelos, México (18° 36ʹ 54.79ʹʹ N y 99° 26ʹ 25.73ʹʹ).
Colección de muestras y preparación
El estudio se realizó mediante la aprobación del Comité interno para el cuidado y uso de los animales CICUA-FMVZ-UNAM con el número de protocolo # 090. Un total de 80 individuos de la especie Phoenicopterus ruber fueron evaluados, los cuales corresponden a la población total de flamencos americanos del lugar de estudio. Se realizó examen físico general de cada individuo de la colección; cada uno contaba con anillo de marcaje, el cual fue utilizado para identificar las muestras de cada ejemplar.
Los individuos se contuvieron mediante restricción física, exponiendo los miembros pélvicos de cada flamenco para obtener las muestras sanguíneas. Se realizó la extracción de sangre, 2 ml por individuo, mediante venopunción de la vena tibio tarsal, utilizando agujas de calibre 23G. Inmediatamente se prepararon frotis sanguíneos y se almacenaron 2 microtubos de sangre de 500 µl cada uno (Microvette® 500 con Heparina de litio). Una vez obtenidas las muestras se mantuvieron en refrigerantes en un termo transportador durante 4 horas hasta que se trasladaron a un congelador a -18°C para el posterior análisis molecular.
Procesamiento de frotis sanguíneos
Se realizaron 80 frotis sanguíneos (uno por cada individuo), por medio de la técnica de squash los cuales se fijaron al aire y fueron teñidos posteriormente con una tinción rápida para hematología tipo Romanowsky de laboratorios HYCEL® (metanol como primer componente fijador, segundo, colorante base de eosina y el tercero base azul de metileno). Para la tinción, cada frotis se mantuvo un minuto en cada reactivo, en el orden mencionado, para después enjuagarse con agua corriente. Una vez secos, se montaron y protegieron con resina para microscopía Entellan y Xilol marca Merck ® y cubreobjetos. La búsqueda e identificación de hemoparásitos se realizó mediante un microscopio óptico, revisando 10 campos a 40 X y después detallando con un objetivo de inmersión a 100 X, cubriendo alrededor de 2 cm2 del frotis sanguíneo.
Análisis molecular
Las muestras de sangre fueron conservadas a -18°C en contenedores de 500 µl (Microvette® 500 con Heparina de litio). Posteriormente se trasladaron al laboratorio de Biología Molecular del departamento de Zoología, Instituto de Biología de la Universidad Nacional Autónoma de México para su análisis molecular por PCR.
El ADN se extrajo a partir de sangre con anticoagulante utilizando el Kit DNeasy ® Blood & tissue (Qiagen) implementando el protocolo sugerido por el fabricante. En este estudio la PCR se utilizó con un set de cebadores HaemNFI (5´-CATATATTAAGAGAAITATGGAG-3´) y HaemNR3(5´ ATAGAAAGATAAGAAATACCATTC-3´) para amplificar el ADN mitocondrial (ADNmt) del parásito de aproximadamente 600 pares de bases (bp) de tres especies de hemoparásitos que afectan las aves (Haemoproteus, Plasmodium, Leucocytozoon) (14,17).
Todas las PCR se realizaron en un volumen final de 15 µl, que incluyeron un aproximado de 30 ng de ADN genómico total, 1x de buffer 5x MyTaq ® (Bioline), 0,3 µM de cada iniciador (HaemNFI, HaemNR3) y 0,5 U de MyTaq ® DNA polimerasa (Bioline). Se implementó un control negativo para las 80 muestras con el fin de detectar falsos positivos.
Las PCR fueron sometidas al siguiente protocolo de amplificación: 30 segundos a 94 °C, 30 segundos a 50°C, 45 segundos a 72°C por 35 ciclos. Las muestras fueron incubadas antes de la reacción cíclica a 94°C durante 3 minutos. Para evidenciar la amplificación, se cargaron 2 µl del producto final del PCR teñido con GelRed en gel de agarosa al 2%durante 30 minutos. El gel fue visualizado en un fotodocumentador UVP (MultiDoc-it).
Resultados
En la evaluación mediante microscopía convencional no se evidenció en ningún frotis sanguíneo, presencia de merogonias o gránulos de hemozoína también llamado pigmento malárico, peculiaridad que permite identificar micro gametocitos y macro gametocitos intraeritrocitarios y los distingue de otros protistas intracelulares (Babesia, Isospora, Hepatozoon, Toxoplasma) (18–21).
Las PCR realizadas bajo las condiciones descritas anteriormente no demostraron amplificación exitosa de ADN parasitario. Los resultados negativos en ambas pruebas diagnósticas no permiten realizar análisis estadísticos descriptivos ni inferenciales.
Discusión
La malaria aviar es una amenaza para las poblaciones de aves (12). Mosquitos hematófagos, hembras de la familia Culicidae son los vectores de la malaria asociada a Plasmodium spp. en aves (18). En Phoenicopteriformes se ha evidenciado la presencia de Plasmodium nucleophilum, P. rouxi-P. vaughani en individuos aparentemente sanos (12,13). Diversos hemoparásitos han sido hallados en la avifauna mexicana, las especies afectadas y los parásitos encontrados por Bennet en 1991 tienen más afinidad con aves y agentes asociados al neotrópico que a las zonas neárticas; Haemoproteus seguido por Plasmodium son los géneros con mayor prevalencia (22).
Autores como Belo et al 2009, consideran la microscopía óptica como la prueba de oro para la detección de malaria; en sus estudios encontraron 29 muestras positivas a la PCR de 31 aves positivas a la microscopía óptica, arrojando un 94% de sensibilidad y 81 negativos a la PCR de 96 aves negativas a la microscopía óptica, con un 84% de especificidad y la estiman de acuerdo al índice de Youden como la prueba de oro con un puntaje de 0.78 (23). Aun así, conlleva ciertas limitaciones ya que requiere una revisión concienzuda y experiencia del observador (8,23,24); también depende de la intensidad de la parasitemia para visualizar a los hemoparásitos. Al compararse con métodos diagnósticos moleculares presenta una baja tasa de detección (24). Por lo antes comentado, lo recomendable es combinar las pruebas de detección (3,6,14). El método molecular para detectar e identificar hemoparásitos basado en la reacción en cadena de la polimerasa, apunta y amplifica una región específica del genoma del parásito (25).
La detección precisa de malaria mediante la PCR al utilizar los cebadores apropiados tiene el potencial de estimar la prevalencia de los parásitos en una muestra aún en casos con bajas parasitemias (25). Esto la hace una prueba altamente sensible, logrando detectar hasta 1 eritrocito infectado por cada 100.000 (26). Rhim en el 2018 reportó un 10% más de resultados positivos a Plasmodium y Haemoproteus en aves silvestres utilizando PCR en comparación con los frotis sanguíneos evaluados bajo el microscopio(27). Otros autores refieren una detección de infecciones de hasta 5 parásitos por μl con un 100% de especificidad, sin distinguir si el organismo parasitario es viable o no (24).
En nuestra investigación, al realizar la PCR simple con los cebadores (HaemNFI/HaemNR3) que amplifican ADN mitocondrial parasitario de Plasmodium, Haemoproteus, Leucocytozoon, utilizados por Chagas 2017(12) y Hellgreen en el 2004(14), no se obtuvo amplificación alguna.
La realización de diagnóstico de Plasmodium mediante PCR simples utilizando cebadores diferentes a los utilizados en el presente estudio han sido descritos por otros autores (14,26,28). El PCR anidado realizado por Hellgren permitió amplificaciones positivas de ADN parasitario de intensidades de infección superiores o iguales a 1 parásito en 1.000.000 de células sanguíneas (> 0,0001%). Puede presentarse un aumento hasta del 12 % en la proporción de detección de infecciones por Plasmodium al realizar PCR anidados en comparación con la PCR simple (14).
El diagnóstico de malaria en aves por PCR es difícil de perfeccionar en el laboratorio puesto que los eritrocitos nucleados de las aves proveen ADN mitocondrial del hospedador diluyendo casi dos veces la proporción de ADN del parásito, convirtiéndose en una limitación del rendimiento de la prueba cuando se presentan niveles bajos de parasitemia asociado a infecciones crónicas(25,29).
La tasa de infección de los animales evaluados en el presente estudio podría ser muy baja o nula, lo cual explicaría la ausencia de positivos al frotis sanguíneo y a la PCR.
Las condiciones medioambientales pueden influir en la distribución de los vectores retardando el tiempo de desarrollo de esporogonias al exponerse a temperaturas menores de 15 °C (12). Varias especies de culícidos ornitofílicos y de importancia médica han sido reportados en México, incluyendo el estado de Morelos (30).
Existe una gran diversidad de linajes de parásitos que se dispersan heterogéneamente en las regiones biogeográficas. Para los hemosporidianos aviares, la disponibilidad de varios agentes vectores o transmisores y la diversidad de especies hospedadoras incrementa la posibilidad de infección al compararse con zonas con baja cantidad de vectores y de hospedadores (31).
Las poblaciones y comunidades de parásitos son bioindicadores útiles del estrés ambiental, la estructura de la red trófica y la biodiversidad. El papel de los parásitos es esencial en la estructura de comunidades biológicas y es crítico para el mantenimiento saludable de los ecosistemas aunque por otro lado puedan amenazar la salud de los individuos y de sus poblaciones (6).
La malaria aviar es una enfermedad que puede ser peligrosa en animales cautivos. Es importante mantener el monitoreo en los programas de medicina preventiva que incluyan estudios moleculares, además de estudiar y reducir los vectores presentes en esta región geográfica(4). En general, los hemoparásitos son importantes generadores de enfermedades y no se debe olvidar que al mantener el monitoreo en una población bajo cuidado humano, además que ayuda a mantenerla saludable, provee información valiosa hacia las poblaciones silvestres con quienes cohabitan (centinelas)(12).
Nuestro estudio corresponde al primero de este tipo en la región. Como conclusión después de implementar dos técnicas diferentes de diagnóstico para malaria aviar no se obtiene evidencia de la presencia de hemoparásitos en esta población de Phoenicopterus ruber. Estos métodos de vigilancia de enfermedades en poblaciones zoológicas permiten entender la dinámica e identificar enfermedades emergentes que puedan afectar a los animales y al hombre en una determinada región geográfica(32). Como elementos complementarios al presente estudio se recomienda realizar PCR anidado en las futuras muestras de sangre de aves lo cual podría incrementar la especificidad y sensibilidad al amplificar el fragmento de ADN con un número bajo de copias (12,14,17,25), así como incluir estudios moleculares de vectores de hemoparásitos encontrados en la zona de estudio.
Reconocimientos
Conflicto de interés
Los autores declaran que no existen conflictos de interés en el presente estudio.
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