Sistema Muscular en Helmintos

DocentePatricia Berasain

FUNCIONES DEL MUSCULO

• LOCOMOCION

• FIJACION

• ALIMENTACION

• REPRODUCCION

Musculatura de Helmintos Parásitos

= Blanco de drogas o

vacunas antiparasitarias

Tipo de Fibras Musculares.fibras lisas-------------------------platelmintos

estriado en estadio larvarios ej cola cercarias de trematodos

.fibras estriadas---------------nematelmintosliso en digestivo y reproductor

• UNA CÉLULA: VARIAS MIOFIBRILLAS

ESTRUCTURA DE LA MIOFIBRILLA EN BANDAS

Bandas Claras I y Oscuras A

• A anisotrópico (varía según de donde se la examine) COMPOSICIÓN VARIABLE

MIOSINA-ACTINA

• I isotópico (la misma propiedad independientemente desde donde se mida) IGUAL COMPOSICION: ACTINA

Unidad de Contracción

NEMÁTODOS

Gusanos redondos

Meromiario= 4 filas

Célula PLATIMIARIA

Polimiario: muchas filas

Célula CELOMIARIA

Músculos Asociados a las Gónadas de los Nemátodos

Gónadas de una hembra de Acrobeloides maximus por SEM (Scanning Electron Microscopy)

Filamentos de Paramiosina en las células del ovario

Ov: ovarioOd: oviductoUt: úteroSc: espermateca

Bert y col. Nematology 2007

SISTEMAS MUSCULARES EN PLATELMINTOS ADULTOS

1. músculo somático------ forma y locomociónFibras organizadas en

capa circular externacapa longitudinal internacapa diagonal (reducida o ausente en

cestodos)unidas por hemidesmosomas a la lámina basal de

los órganos y a la matriz intersticial.

2. músculo de órganos de adherencia-----incluye fibras musculares con Paramiosina y estriadas.

3. músculo de aparatos reproductor y alimentario.

Características• TIPO MUSCULO LISO: LAS MIOFIBRILLAS ESTAN

DELIMITADAS POR EL SARCOLEMA Y UNIDAS POR UNIONES GAP

• NUCLEO EN ZONA NO CONTRACTIL• MIOCITONES=CÉLULAS PARENQUIMATOSAS????• MIOFIBRILLAS: filamentos gruesos (miosina o

paramiosina) y finos (actina). Actina unida a sarcolema por desmosomas.

• MUSCULO SEUDOESTRIADO: cola de cercarias en trematodos. Estructura sarcomerica.

Representación del tegumento del un platelminto y la localización de la musculatura subtegumentaria

Capas musculares circulares (CM) y longitudinales (LM).

Tomado de Melhorn et al., 1989

tegumento (TG)

citón o células subtegumentarias (ST)

lámina basal (BL).

cuerpos densos (D).

vacuolas (v),Mitocondrias (MI),

CÉSTODOS

Célula Muscular

de un Cestodo

TREMATODES

Por la localización los músculos se clasifican en

• De la pared corporal o subtegumentarios -capas de fibras circular, longitudinal y diagonal-fibras dorso-ventrales• De los órganos adhesivos: ventosas oral y

ventralfibras meridionales (long), contracción aperturafibras ecuatoriales (circ)fibras radiales contracción cierre• Del tracto digestivo y reproductor• muy desarrollado• f. circulares y longitudinales

Sistema Muscular Fasciola hepatica

Org. Reproductor masculino

Org. Reprod.Femenino

Pared del Cuerpo

Detección de Actina con Faloidina-FITC

Mair et al 1998

VentosasMúsculos Sub-tegumentarios

Poro Escretor

En estadio larvarios

• Miracidio----m. subtegumentarios debajo del epitelio ciliado

• Cercaria----- cola m. longitudinales con estriación sarcomerica

• bandas A e I• zona H• línea Z• sistema de túbulos T

FISIOLOGÍA NEUROMUSCULAR en PLATELMINTOS

Halton & Maule 2004.

Mecanismo Catch

• Mecanismo incierto; evidencias de acción del SN sobre el músculo indirecta (Parácrina) y directa (Sinapsis).

• CANALES IONICOS ACTIVADOS POR VOLTAJE.

• NEURONAS MULTI O BIPOLARES. Son multifuncionales regulando no sólo la contracción muscular (crecimiento y reproducción). Sintetizan y secretan sustancias neuroactivas al espacio extracelular: COLINÉRGICAS, AMINÉRGICAS Y PEPTIDÉRGICAS.

Anatomía del Sistema NerviosoTrematodo di genético

NEUTROTRANSMISORES???

• Acetilcolina---------------Inhibidor• Serotonina (5HT) -----------Excitador• Catecolaminas (adrenalina, dopamina)------ mioactivas

(inhib o exit)• PEPTIDOS: neuropéptido F y péptidos relacionados a

amida-FMRF (FaRPs)Exclusivos de gusanos planos. Acciones no bien conocidas:

ejemplos: FaRPs + 5HT----formación del huevo

FaRPs----- potentes mioexitadores. Cascadas de segundos mensajeros acoplados a protG.

• HISTAMINA---tomada del hospedero---Hay receptores (S. mansoni)

• GLUTAMATO---candidato en cestodos y algunos trematodos---contracción

• ACIDO GAMMA AMINO BUTIRICO (GABA)------ INHIBIDOR

• NO (óxido nitroso)------ MIOINHIBITORIO

Neuropeptidos identificados en Platelmintos

Distribución de Neuropéptidos

Halton & Maule 2004

Mecanismo de Acción de la Serotonina

Sarcómero Vertebrados

Hooper&Thuma 2005

Proteínas Gigantes (>2 MDa) Asociadas al Sarcómero

Posición Relativa en Sarcómero Conectinas

Unen filam grueso a la linea ZTienen dominios tipo Ig yDominios fibronectina tipo III

Filamentos Gruesos

En Invertebrados

C. elegans

28 Residuos +-+-+- en superficie

Cohen 1998

La paramiosina forma agregados ordenados con una disposición

regular en el espacio

Paracristales de paramiosina

ZONAS OSCURAS REPRESENTAN LOS “GAPS” entre las moléculas de Pm DONDE PENETRA EL ACETATO DE URANILO EN LOS PARACRISTALES Arreglo de moléculas polares con “gaps” y superposición de

las moléculas

A

B

C

D

330 residuos

}

}

Paramiosina-Miosina163 residuos

Modelo para Ensamblaje

Muller y col 2001

Epstein 1995

Por STEM

Núcleo formado por paramiosina y otras proteínas

1

2

3

Miosina A y B

Miosina B

Paramiosina

Paramiosina y proteínas nucleares α,β,γ filageninas

Miosina A

Exterior

Medio

Centro

NaCl

Moerman and Fire,1997

Modelo tridimensional del Núcleo

7 subfilamentos de PmFilageninas Liu et al., 1998

PARAMIOSINA EN

HELMINTOS PARASITOS

Paramiosina

• Proteina Fibrilar de Invertebrados

• Une C1q (T. solium)• Une al Fc (S. mansoni y F. hepatica)

Paramiosina en la superficie de Schistosoma mansoni

Loukas et al 2001

Paramiosina de F. hepatica

Purificación

Dímero Unido por S-S

Músculos Sub-tegumentarios y Membrana Apical del Tegumento

Músculos del Intestino

Testículos (+) Control (-)

Músculos Aparato Reproductor

Vacunación de Ovejas

Fh Paramiosina97 kDa

Resultados Necropsia

• 57% reducción en el numero de parásitos recuperados respecto al control

• Casi 90% reducción en el numero total de huevos en bilis respecto a los controles no inmunizados

Estudio de la respuesta IgG especifica contra paramiosina de F. hepatica

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 7 8 9 10 11 12 15 16 18 19 20

week

A. U

.

Immunized GroupControl Group

FhPm es una Glicoproteína

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

tubo

Ab

s 28

0 n

m

Ap

licac

ión

Fh

Pm

Elu

ció

n M

ano

sa 0

,2 M

A CRCA-I PNA SBA DBA UEA-I WGA

220 KDa

97 KDa

40 KDa

RCA-I PNA SBA DBA UEA-I WGARCA-I PNA SBA DBA UEA-I WGA

220 KDa

97 KDa

40 KDa

B

Tabla 1 – Identificación de los spots de las proteínas de tegumento de Fasciola hepatica extraidos de geles bidimensionales mediante huella peptídica y búsqueda de la base de datos Swiss-prot, NCBInr por medio del software GPS (Applied Biosystems). Los spots 1,2 y 3 fueron analizados por nanoLC nano ESI-QTOF (QSTAR XI, ABI), mientras que los spots 4, 5 y 6 fueron analizados por Maldi Tof Tof (4700 PA).

Spot Nº

Descripción Especies Nº acceso (GenBa

nk)

Cobertur

a (%)

Pm (Teo/Exp; kDa)

PI Teo/Ex

p

Valores MASCO

T

Nº péptido

s

1+2+3

Paramiosina

Clonorchis sinensis

ABN79674

- 99.45/106.11

5.35/5.64

145 3

4 Actin-4ACT2-

SCHMA

Schistosoma mansoni

P53471 57 41.74/53.87

5.30/5.56

298 18

5 Actin-5ACT5-DIPDE

Diphyllobotrium

dendriticum

P53458 47 41.18/53.87

5.56/5.64

208 16

6 SJCHGC 06318

Schistosoma japonicum

AWW25537

48 41.83/53.87

5.43/5.74

185 15

Identificación de Proteínas del Tegumento de Fasciola hepatica

La Pm inhibe la formación del Complejo de Ataque a

Membrana (MAC)

Derg et al. 2003 Infection and Immunity

• Se sabe que las larvas y adultos de S. mansoni son resistentes al complemento.

• SCIP-1 • proteína de superficie de 94 kDa• inhibidor del complemento• Es reconocida por suero a-CD59• CD59: glycoproteína de 18 kDa• Se expresa en tejidos de VERTEBRADOS• Función: proteger a las células homólogas del ataque del complemento.• Mecanismo: se une a C8 y C9 e inhibe la formación del MAC.

• Por espectroscopía de masas demuestran que SCIP-1 es una forma de la paramiosina muscular del S. mansoni expuesta en la superficie.

• La Pm nativa y recombinante de S.mansoni:• Es reconocida por suero a-CD59• Se une a C8 y a C9• Inhibe la polimerizacion de C9• y su depósito sobre los eritrocitos (E)• Inhibe la lisis por complemento de• E conejo y E sensibilizados• Los anticuerpos a-Pm aumentan la muerte de los schistosomulas por

complemento.•

Mapeo sitio de unión de C9

Unión al Carboxilo Terminal

entre Ala552-Met866

Restringido a Asp744-Met866Deng J. 2006

Asp744-Met866

Pm Inhibe la Hemólisis de GR

Deng J y col. 2006

Cisticercosis del ratón.

• La Pm de T. solium induce protección.

Vázquez-Talavera et al.Infec and Immun. 2001 69(9):5412

• Ratones inmunizados con TPmy recombinante de T.solium y desafiados con cisticercos de T. crassiceps

Los parásitos recuperados disminuyen en un 52%

Ratones inmunizados con fragmentos de la Pm:

• NH2-terminal >protección• Centro• CO2H-terminal

Test de proliferación de Linfocitos T del ratón inmunizado

• respuesta al fragmento NH2-terminal

En contraste

• los Ac del suero reconocen el CO2H-terminal y son de clase IgG1

Los ratones inmunizados con el NH2-t tienen el siguiente perfil de

citoquinas

INFγ IL2No IL4 RESPUESTA TH1

LAS PARAMIOSINAS DE HELMINTOS PRESENTAN

EPITOPES DOMINANTES LOCALIZADOS EN DISTINTAS PARTES DE LA MOLECULA

• T. solium y S. japonicum

• Dirofilaria inmitis

Ct

Nt

FIN

Lecturas complementarias disponibles en la pagina web

*Cancela y col 2004*Hooper and Thuma 2005*Funabara y col 2005*El Naggar y col 2007