María Alejandra León-Clavijo1, Edith C Hernandez-Rojas2
1Bacterióloga- Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca
2Docente, Investigador Grupo EZCA- Programa de Bacteriología, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca.
Correspondencia: editherr@hotmail.com
Recibido: 05-04-2012 Aceptado: 02-06-2012
Por esto, el presente artículo de revisión profundiza y consolida la información existente sobre la infestación por garrapatas en bovinos, su impacto a nivel económico y sanitario, los métodos empleados para contrarrestarla, enfatizando en el control inmunológico; con el propósito de dar una idea clara y actualizada de esta problemática, resaltando además las opciones inmunológicas en el mercado y analizando el porqué y cuál de estas puede ser la mejor elección para el control de esta infestación que acarrea tantos problemas económicos en el mercado al que pertenece.
Palabras clave: Bm86, garrapatas, vacunas, bovinos, control garrapatas
Bm86 protein description, polymorphism and its role as an immunogen in cattle infested with ticks
In the area of tropical public health, the ticks are considered a problem that affects different sectors related to cattle production. Additionally ticks are considered one of the main vectors of infectious diseases, causing a significant economic impact especially in the dairy and meats. The present review goes in depth and consolidates existing data on tick infestations in cattle.
Their economic and sanitary impact, the methods used to counteract it emphasizing on the immunological control. in order to give a clear and update idea regarding this issue, highlighting the immunological options on the market and analyzing why and how these may be the best choice for controlling this infestation that brings many economic problems to the market to which it belongs.
Keywords: Bm86, tick, vaccines, bovine, control ticks.
Actualmente, la especie más afectada por estos artrópodos es el ganado bovino, en los cuales generalmente se presentan infestaciones masivas que generan deficiencias en la alimentación del animal y daño directo en las pieles, lo cual provoca grandes detrimentos económicos al productor (1,2). Además, se presenta anemia grave y abortos, ocasionados principalmente por la transmisión de Anaplasma marginale, Babesia bigemina y Babesia bovis (2-5), agentes patógenos de gran importancia para la salud pública. Durante años se ha intentado controlar las infestaciones de garrapatas mediante la implementación de acaricidas, pero su uso indiscriminado y una inadecuada asesoría, ha traído como consecuencia el surgimiento de cepas resistentes (6), que unido al impacto ambiental negativo que tienen, han llevado a que se desarrollen nuevos métodos de control, entre ellos el más promisorio es la utilización de imunógenos que inducen una respuesta capaz de disminuir la población de garrapatas (7).
Entre estos imunógenos encontramos que se destacan aquellos que han sido aislados de la garrapata Rhipicephalus (Boophilus) microplus como las proteínas Bm95 (8), Bm91 (9), QU13 (10, 11), vitelogenina (12) y el más conocido Bm86 (13).
Los Ixódidos comprenden unas 700 especies en 12 géneros: Boophilus, Rhipicephalus, Dermacentor, Amblyoma, Hyalomina, Haemaphysalis, Ixodes, Anocentor, Margaropus, Aponomina y Rhipicentor (20, 21); son cosmopolitas (15), encontrándose presentes en todas las latitudes, pero especialmente en climas tropicales y subtropicales (2), la mayoría de las especies son vectores de microorganismos causantes de patologías de gran prevalencia e incidencia en diferentes geografías y a gran variedad de vertebrados.
En cuanto a la familia Argasidae, también llamadas garrapatas de cuerpo blando (20, 22), estas se caracterizan por vivir bajo condiciones secas en los climas húmedos, escondiéndose en hendiduras (23), se alimentan de forma intermitente y muy rápidamente, además pueden permanecer mucho tiempo sin ingerir alimento (24). Comprende cinco géneros principales Otobius, Ornithodorus, Argas, Antricola y Nothoaspis (25).
Respecto a la morfología de los Ixódidos, está caracterizada por presentar un cuerpo aplanado que mide entre 1 a 10 mm, Figura 1, alcanzando tamaños mayores cuando se ingurgitan de sangre (26) adquiriendo pesos superiores a 250mg (27).
La cabeza o capitulo está compuesto por una sustancia quitinosa que le permite a la garrapata proteger su sistema nervioso (15), esta presenta un par de quelíceros, órganos que están adaptados al parasitismo (28), puesto que son capaces de rasgar la piel del hospedero (15) para permitir la introducción de hipostoma, estructura dentada, grande y encargada de la succión. A lado y lado de este se encuentran los palpos que cumplen tres funciones principales, la primera tiene que ver con la detección de la zona apropiada para alimentarse (mayor irrigación de sangre y menor calibre del tegumento) (15), la segunda consiste en mantener sujeto e inmóvil el hipostoma durante la alimentación (28), y por ultimo son órganos protectores de la pieza bucal (hipostoma).
El cuerpo de estas garrapatas posee un escudo que cubre toda la superficie dorsal del macho (29), es decir es completo, mientras que en las hembras este es incompleto, solo llega a cubrir el tercio anterior, permitiendo así que el abdomen crezca y se agrande lo suficiente para contener hasta dos centímetros cúbicos de sangre (14-15).
Poseen ocho patas dispuestas en cuatro pares simétricos ente sí, excepto las formas larvarias que presentan seis (28), cada una de estas extremidades se encuentra formada por una serie de secciones articuladas: coxa, trocánter, fémur, tibia, protarso, tarso y un par de uñas (14).
Figura 1. Morfología general de una garrapata. Se muestran las partes que componen la estructura de la garrapata vistas tanto dorsal como ventralmente (14).
Ventralmente se puede observar el orificio genital, situado en la línea media del cuerpo de la garrapata más o menos a la altura del segundo par de patas y es el que le da la diferenciación sexual (14-15). La garrapata en su estado ninfal carece de orificio genital, y es posible observar en todas las fases de vida un orificio anal (20).
El cuerpo de las hembras grávidas presenta surcos marginales dispuestos lateralmente después del escudo. La zona posterior del cuerpo suele estar interrumpida, formando los denominados festones, en número variable pero suelen ser once (28). Estas dos estructuras le permiten a la hembra distender su abdomen durante la alimentación sin ninguna complicación.
En general, en cuanto a la morfología interna de las garrapatas de las familias antes mencionadas, estas se encuentran provistas de estructuras rudimentarias que garantizan su supervivencia, entre ellas encontramos un aparato circulatorio de tipo abierto muy simple (30). Su sistema digestivo básico consta de un aparato bucal, seguido por una faringe y esófago (14) que dan continuidad al estómago el cual presenta varios divertículos o ciegos gástricos (31). En estas estructuras la sangre es desdoblada a sustancias básicas que serán absorbidas por osmosis y pasaran a la cavidad general del cuerpo (celoma) para diluirse en la hemolinfa (14).
Las sustancias que no son absorbidas pasan a la porción terminal del intestino a través de unos canales excretores que convergen en un ano y orificio anal (31), por el cual van a ser secretados los desechos.
El sistema respiratorio está formado por tráqueas ramificadas, que se comunican al exterior por medida de espiráculos o estigmas respiratorios (32), su función es el intercambio gaseoso (30). Poseen una masa compacta de tejido nervioso dividido en dos, una porción dorsal de la cual salen los nervios que irrigan las piezas bucales y una parte ventral de la que salen nervios que se distribuyen a lo largo del cuerpo (31).
Ciclo de vida
Las garrapatas durante su vida, pasan a través de cuatro fases: huevos, larvas, ninfas y adultos (14). Los tres últimos estadios se caracterizan por ser estados activos del ciclo, en los cuales estos ectoparásitos se alimentan de sangre una vez en cada una de las fases, pudiendo permanecer durante mucho tiempo en los pastos (24).
El ciclo de vida de una garrapata se divide en tres etapas, Figura 2, la primera denominada no parasitaria o de vida libre comprende desde que la garrapata hembra repleta (teleogina) se desprende de su hospedero, hasta la aparición de las larvas en la vegetación (2). En esta etapa ocurre la ovoposición de los huevos alrededor de 3000 (33), la incubación y, eclosión de estos; lo cual dura entre 30 a 33 días generalmente, pero se debe tener en cuenta que la duración de esta fase depende directamente de las condiciones ambientales, cantidad de sangre digerida y la especie (15-33).
La segunda fase se conoce como fase de encuentro, en la cual las larvas pasan de la vegetación al hospedero (2), este es hallado gracias a quimiorreceptores que detectan diferentes gases, entre ellos el dióxido de carbono, amoniaco, ácido láctico, entre otros olores corporales (34).
Figura 2. Ciclo biológico de la garrapata. Se muestra específicamente el ciclo biológico de la garrapata
Rhipicephalus (Boophilus) microplus, incluyendo los estadios dentro del hospedero y fuera del mismo (2).
Por último está la fase parasitaria en donde las larvas se alimentan intermitentemente de su huésped (15) hasta ingerir una buena cantidad de sangre y fluidos de los tejidos para mudar a ninfas (14), que seguirán alimentándose y realizan nuevamente una transformación, esta vez en machos y hembras jóvenes (33) que buscaran un nuevo hospedero para realizar la copula (28) y seguir alimentándose de sangre, asegurando así el origen de otra generación de garrapatas.
Reproducción de las garrapatas
Después de que ha alcanzado el estado de adulto, la hembra empieza a emitir una o varias feromonas que atraen al macho para llevar a cabo el apareamiento, esencial para que las hembras se repleten de sangre (34). Cuando el macho esta cerca busca el orificio genital de la hembra y extiende con sus piezas bucales la bulba (15), puesto que carece de órgano copulador, para posteriormente aplicar sobre este su espermatóforo directamente y fecundarla (28). El cigoto generado tiene un número diploide de cromosomas (15).
Más de un 90% de los ciclos de vida transcurre en el hospedero, puesto que las hembras y lo machos requieren de una alimentación de sangre para estimular la oogénesis y la espermatogénesis (35).
Se ha descrito además que los aspectos climáticos afectan pocoel desenvolvimiento de la garrapata adulta, ya que el microclima ofrecido por el hospedero las protege de las condiciones medioambientales (2).
Es por esto que se afirma que la fase parásita es poco variable, observándose hembras repletas generalmente a los 21 días, aunque estas se pueden observar desde el día 19 posterior a la infestación, mientras que entre 22 a 26 días, es el período en que se desprenden el mayor número de hembras repletas (35).
Hospedantes de la garrapata
Existen garrapatas que realizan su ciclo de vida en diferentes hospedadores, por lo que se les ha clasificado de acuerdo al número de estos que necesiten para completar su ciclo.
• De un solo huésped: comprende las garrapatas que pasan desde el estado de larva al de adultos sin cambiar de huésped, abandonándolo solamente cuando están llenas de sangre para ovopositar en el suelo (14).
• De dos huéspedes: son aquellas en las cuales sus larvas y ninfas se desarrollan en un vertebrado y los adultos en otro (33).
• De tres huéspedes: estas garrapatas se caracterizan porque siendo larvas, parasitan a un huésped al que abandonan después de alimentarse de su sangre, se dejan caer al suelo, donde mudan a ninfas, y suben a parasitar a un segundo huésped, que es nuevamente abandonado y ya en el suelo se transforman en adultos y vuelven a un tercer huésped (14).
Las garrapatas de dos y tres huéspedes pueden trasmitir microorganismos patógenos entre las fases; es decir, una infección adquirida por una larva de garrapata se conserva a través de la muda a la fase de ninfa y después se trasmite al hospedador del que se alimenta la ninfa; o bien de ninfa a adulto (29).
Importancia global de las garrapatas
Globalmente, la salud y el bienestar animal y humano han estado sujetos a las continuas infestaciones por ectoparásitos (36), entre estos las garrapatas de la familia Ixodidae, son los que demandan mayor importancia a nivel médico veterinario, puesto que se les considera los principales vectores de enfermedades infecciosas en el mundo industrializado, superando en este papel a mosquitos, pulgas y piojos (37). Además las pérdidas económicas que causan a los sistemas productivos pecuarios, son elevadas.
Importancia en salud animal
En la actualidad uno de los principales problemas en salud animal que se presenta en las regiones tropicales y subtropicales es la infestación por garrapatas (38- 40) y, en particular, la infestación por R.microplus (36), garrapata que afecta a gran escala las explotaciones ganaderas de América latina, especialmente los países ubicados entre los paralelos 32º de latitud sur y 32º de latitud norte, entre los que se encuentra Colombia (41).
Se sabe que los daños ocasionados por la presencia de garrapatas son directos, al ejercer una acción traumática, toxica, infecciosa y exfoliatriz; e indirectos, representados por el deterioro de la piel, disminución de la producción de carne y leche, crecimiento retardado de los animales y dificultades en la aclimatación de razas seleccionadas (42), además de los daños medioambientales y de los sobrecostos que trae su subsiguiente control.
Las pérdidas directas ocasionadas por la presencia de garrapatas están condicionadas por su parasitismo estricto (39).
Independientemente de su importancia como agentes vectores de enfermedades graves para el hombre y los animales, las garrapatas son importantes por sí mismas como parásitos (28), gracias a su gran capacidad reproductora y a la facilidad de infestar a un animal y posteriormente a toda la manada, tanto así, que se ha estimado que el ganado de regiones tropicales de Australia puede ser infestado con 1000 larvas de garrapatas por día (43).
Se debe tener en cuenta que las garrapatas a partir de sus estados más inferiores, es decir desde larvas hasta que son adultas, se alimentan de sangre y en algunas especies de linfa, lo cual indica que una infestación de larvas, ninfas y/o garrapatas adultas representara una disminución significativa en la sangre del bovino.
Se sabe que una hembra puede llegar a extraer 3 centímetros cúbicos de sangre bovina (4), que si son trasmitidos durante la alimentación si de estos artrópodos sobre animales susceptibles (2, 5, 14, 43, 44), se presentara una anemia progresiva, que de no ser controlada y tratada traerá como consecuencia retraso en el crecimiento, engorde y posteriormente puede fácilmente conducirlo a la muerte.
Es importante resaltar que al momento de alimentarse, la garrapata inyecta saliva y algunas sustancias tóxicas a la sangre del animal (3), entre estas toxinas se encuentra la holociclotoxina, que está en abundantes cantidades en las hembras grávidas y puede estar aún más concentrada en garrapatas que han permanecido en un ayuno prolongado; los machos la segregan en menor cantidad y concentración (28).
La acción de la holociclotoxina se centra en las sinapsis neuromusculares, bloqueando la acetilcolina, y por ende, sus efectos a nivel de la contracción muscular (28). Las manifestación clínica principal que se presenta es una parálisis flácida aguda (3) acompañada de alteraciones en la marcha, trastornos en la visión y síndromes atáxicos que son resultado de una depresión neuronal central (28).
Se cree además, que esta proteína actúa favoreciendo la vasodilatación y evitando que se presente la coagulación, lo cual facilita la succión de sangre y disminuye la velocidad de cicatrización (3, 28), permitiendo de esta manera que las heridas causadas por las picaduras de garrapatas sean un problema, puesto que cuando están abiertas, se pueden formar gusaneras dado que atraen a las moscas que producen miasis (4), lo que significa una disminución significativa en la calidad de la piel del bovino y por ende una disminución en la producción de cuero en la industria curtiembre, con sus consecuentes pérdidas económicas.
Otro factor a tener en cuenta en las infestaciones masivas es el estrés generado en el animal que se manifiesta con nerviosismos, irritación, prurito constante y descenso en la alimentación lo que conllevara a baja producción láctea (4, 28).
Dentro de los daños indirectos el que cobra mayor importancia es la transmisión de microorganismos patógenos, entre los que podemos destacar los protozoos pertenecientes a los géneros Babesia y de la rickettsia Anaplasma marginale (45, 46) causantes de ranilla roja o babesiosis, Figura 3, y de ranilla blanca o anaplasmosis, Figura 4 (14).
La babesiosis o fiebre de garrapatas, es una enfermedad febril de animales domésticos y salvajes caracterizada por una amplia lisis de eritrocitos, presentando como consecuencia anemia, ictericia y hemoglobinuria, llegando a ser fatal (47).
La anaplasmosis bovina es una infección no contagiosa, caracterizada en la forma aguda por anemia, debilidad, constipación, mucosas de color amarillo, disminución del apetito, depresión, deshidratación y respiración dificultosa (46).
Los animales que sobreviven presentan una recuperación lenta, lo que se traduce en pérdidas económicas, puesto que se disminuye la producción de leche y carne en la explotación.
Importancia económica
De forma global, se estima que el 80% del ganado bovino del mundo está infestado con garrapatas, y esto provoca pérdidas de 2.000 a 3.000 millones de dólares. De hecho, hay regiones del mundo donde la industria ganadera no ha podido establecerse debido al problema de las garrapatas y las enfermedades asociadas (7).
En muchos países se han valorado las pérdidas económicas ocasionadas por las garrapatas al ganado vacuno. En un estudio realizado en 1972 se señaló una relación entre la reducción de la ganancia de peso y el total de garrapatas, concluyendo que se produce una pérdida de 0.28Kg por cada garrapata, promedio/año/vacuno.
En otro estudio realizado por Springell, (1974), se dedujo que la ingurgitación de una R.microplus, causa la pérdida de 450 gramos de peso de un bovino al año (49).
Figura 3. Evidencia celular de infección con garrapatas. Se observa a nivel microscópico glóbulos rojos bovinos parasitados con Babesia bigemina y Babesia bovis a causa de infestación con garrapatas; en purpura se observan las pequeñas y grandes formas de Babesia en el citoplasma del eritrocito (42).
Figura 4. Infección celular ocasionada por garrapatas. Se observa a nivel microscópico glóbulos rojos bovinos parasitados con Anaplasma marginale a causa de infestación con garrapatas; en violeta la rickettsia dentro del eritrocito bovino (48).
Las pérdidas económicas causadas por la infestación de garrapatas son cuantiosas, la FAO estimó que las pérdidas ocasionadas por estos artrópodos y los microorganismos trasmitidos por su picadura a nivel mundial sobrepasan los 7.000 millones de dólares (50), en otros estudios realizados en Australia en 1990 indicaban que las pérdidas anuales alcanzaban los 5 dólares por cabeza de ganado (47), en un estudio más reciente, realizado en el año 2002, se indica que las pérdidas por cabeza de animal alcanzan los 7 dólares (51), lo que demuestra que las mermas económicas provocadas por la infestación de garrapatas están en aumento y que los planes de control implementados han fracasado.
Siendo más concretos, Brasil es el quinto país con más cabezas de ganado en el mundo y las pérdidas económicas se ha estimado que llegan a los 800 millones de dólares, por daños directos e indirectos causados por la infestación de R.microplus (51).
El control de las garrapatas ha sido una práctica común dentro del manejo rutinario del ganado (1), puesto que las infestaciones por las garrapatas son bastantes comunes y es necesario mantenerlas al margen de explotaciones ganaderas.
En respuesta, a esto se han creado diversas estrategias que se pueden agrupar en tres categorías, dependiendo de la naturaleza de su acción: control biológico, control químico (51) y control inmunológico.
Control Biológico
El control biológico constituye hoy una de las alternativas promisorias para el control integrado de garrapatas (24). Dentro de este grupo se encuentran estrategias relacionadas con la resistencia propia de los bovinos, la modificación del hábitat de las garrapatas (1) y la implementación de reguladores biológicos (24).
La implementación de razas resistentes a las garrapatas es un método de control que se basa en la resistencia innata y evolutiva que presentan las razas Bos indicus frente a las Bos taurus a la infestación por garrapatas (1), rasgo que presenta un mayor porcentaje de heredabilidad en las primeras (52) y en donde la inmunidad adquirida durante los primeros años de vida juega un papel importante (53).
Las actividades de modificación del hábitat buscan afectar de manera negativa el desarrollo de la garrapata en su fase no parasitaria, implica prácticas como rotación y descanso de potreros, quema controlada, inundación, remoción de maleza e inclusión de plantas que poseen acción contra las garrapatas (Stylosanthes spp, Gynandropsis ginandra, Azadirachta indica) (1), aunque la aplicación de esta última a nivel de ganaderías y establos aún es muy nulo y se espera que pronto sea determinado (54).
La implementación de métodos que buscan modificar el hábitat requiere de un manejo sistemático, planificado y técnicamente dirigido, de manera que sean económica y ambientalmente viables.
Los reguladores biológicos son organismos depredadores de las garrapatas, que atacan a estas en sus diferentes fases, y ofrecen como resultado una acción reductora.
Entre estos se encuentran algunas especies de hormigas (Pheydole spp.), arañas (Lycosa spp.), hongos (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae), bacterias, protozoos, virus, aves (garzas), escarabajos, avispas y nematodos entre otros (1).
El uso de hongos entomopatógenos como alternativa de control biológico no representa riesgo de contaminación ambiental y no produce efectos residuales (55). Es importante tener claro que la susceptibilidad de las garrapatas a los hongos entomopatogénicos varía para las diferentes especies y cepas, tanto de hongos como de garrapatas (56).
Actualmente a nivel de laboratorio se está trabajando con bacterias como Cedecea lapagei y los resultados son alentadores (57).
Control químico
Ha sido hasta el momento el arma principal utilizada y en la gran mayoría de los casos la única para controlar las garrapatas (7), puesto que presenta como ventajas: visualización de un efecto inmediato, relativa simplicidad en la aplicación, larga duración, economía, entre otras (58, 59).
La mayoría de los acaricidas utilizados en el control de garrapatas, son insecticidas de contacto, es decir que penetran a través de los espiráculos del insecto, solubilizándose y llegando rápidamente a los quimiorreceptores de los órganos nerviosos, originando parálisis y la muerte (60-61).
Se debe tener en cuenta que al realizar un control químico de las garrapatas, el éxito de este no dependará solamente de la actividad del producto, sino que factores como la periodicidad del baño, calidad y cantidad de ingrediente activo (3),que juegan un rol importante en la efectividad del tratamiento.
A pesar de las ventajas y éxito parcial que se obtiene con la aplicación de este método de control, los inconvenientes implícitos son mayores, dentro de estos se pueden mencionar, el impacto negativo sobre el ambiente, residuos en los productos derivados del ganado, alto costo y surgimiento de cepas resistentes (38, 43, 51, 62, 63).
Resistencia al control químico (acaricidas)
Dentro de las desventajas que tiene el uso de acaricidas en el control de garrapatas, la que representa un mayor problema es el surgimiento de cepas resistentes a estos químicos (59, 64, 65), que se da generalmente por el uso extensivo y de manera inescrupulosa de los acaricidas (66). Esto genera un proceso largo y costoso que implica la investigación y generación de nuevas moléculas acaricidas (3).
La Organización Mundial de la Salud (OMS) definió el fenómeno de resistencia como la capacidad adquirida por individuos de una población parásita que les permite sobrevivir a dosis de químicos que generalmente son letales para una población normal (67, 68) de la misma especie y es el resultado de la presión de selección positiva ejercida por el acaricida sobre genes inicialmente en baja frecuencia (54).
El desarrollo de resistencia por parte de las garrapatas es un proceso evolutivo que involucra diversos factores genéticos (63, 67, 69-71), como la frecuencia y numero de alelos resistentes, la dominancia, penetración, expresividad e interacción que tengan estos (63); biológicos, como el numero de generaciones y de descendientes por generación; y relacionados con los químicos, dentro de los que cabe señalar la naturaleza, el uso, umbral de aplicación y frecuencia de tratamientos (67, 70-72).
La resistencia se da cuando las mutaciones que ocurren de manera natural, le permiten a una pequeña proporción de la población (alrededor de uno en un millón de individuos) resistir y sobrevivir a los efectos de los productos químicos empleados como pesticidas (73).
Antes de la aplicación de un ixodicida a una población de garrapatas, los individuos con alelos que confieren resistencia son escasos, por lo tanto, la mayoría de individuos son susceptibles, por ende muren por efecto del toxico, y solo quedan vivos los resistentes, que se reproducen y trasmiten a sus progenies los genes de resistencia, conformando así nuevas poblaciones de garrapatas resistentes al acaricida (74).
Las fases que presenta el desarrollo resistencia son tres, la primera se denomina “de establecimiento” y hace referencia a un mecanismo pre adaptativo, en esta fase no se perciben cambios en el comportamiento o fisiología en la garrapata.
La siguiente es la fase de dispersión, en la cual hay supervivencia preferencial de algunos individuos resistentes a tratamientos de acaricidas, presentándose una predominancia en el proceso de selección genética. Por último está la fase de emergencia, en donde la resistencia es lo suficientemente común para reducir la efectividad del tratamiento (67, 75).
Una vez se ha presentado la resistencia en una población de garrapatas, no hay nada que se pueda hacer para volver a las garrapatas a su estado original de susceptibilidad, el único recurso posible es emplear otro ixodicida, que se encargue de destruir las garrapatas resistentes (76).
Control inmunológico
En la necesidad por encontrar nuevas opciones y alternativas de lucha que eliminen el carácter tóxico de las formas tradicionales y permitan un uso racional de los acaricidas químicos para lograr menos daños directos y colaterales a la producción y el medio ambiente, se han desarrollado nuevas estrategias (77, 78), de las cuales la que ha tomado mayor importancia es el control inmunológico, puesto que este busca generar una respuesta inmunológica que sea capaz de mantener al margen a las garrapatas.
Esta vía tiene como perspectiva una protección de mayor duración y está exenta de problemas de índole ambiental, a diferencia del tratamiento con acaricidas químicos (13), aunque actualmente un manejo integrado de garrapatas incluye el uso de vacunas con baños acaricidas (79).
Relación inmunológica hospedero – huésped
Las bases históricas de este control están en la naturaleza, puesto que durante la infestación con garrapatas se establece una relación muy estrecha con el hospedero bovino (34, 78), dando como resultado la estimulación del sistema inmune del animal.
Desde este punto de vista, las garrapatas poseen varias sustancias, entre ellas las secreciones orales, que al ingresar al hospedero serán reconocidas como unas moléculas extrañas y de inmediato se iniciará la producción de biomoléculas y células que actúen en contra de ellas (80-83).
Las exposiciones repetidas o continuas provocan que las garrapatas que se alimentan del hospedero entren en contacto con los elementos de la repuesta inmune primaria. Por lo tanto, los inmunógenos salivales estimulan la respuesta de memoria de linfocitos T y B, los cuales garantizan una respuesta inmune potente después de la reinfestación con garrapatas, Figura 5 (13).
Se debe tener en cuenta que esta respuesta depende de la especie de garrapata y hospedero, las variaciones que presenten son factores determinantes para asegurar el control de la infestación (85). Además se ha observado que algunos hospederos no son capaces de contrarrestar la infestación a través de la inmunidad natural adquirida, esto se debe principalmente a los compuestos salivales de algunas especies de garrapatas, que poseen la habilidad de suprimir o eludir los mecanismos de defensa del animal (51, 83, 85), por lo tanto se concluye que estos compuestos son de gran importancia para la supervivencia de la garrapata pues modulan la respuesta inmune innata y adquirida (83).
Control inmunológico con vacunación
Los conocimientos expuestos anteriormente y algunos estudios realizados han comprobado que hay una respuesta humoral y celular después de la infestación de garrapatas pertenecientes a géneros como
Amblyomma, Dermancentor y Rhipicephalus (34, 87, 88), por lo cual se han realizado vacunas basadas en esta reacción natural, ya sea por medio de la inoculación de extractos de tejidos, antígenos salivales o antígenos de tipo oculto, entre otros. (34)
Las ventajas de utilizar las vacunas como método de control frente a la infestación por garrapatas, incluyen una acción sostenida, estar libres de residuos, ser intrínsecamente específicas, mayor economía frente al manejo químico y probabilidad de desarrollo de resistencia nula (89, 90), sin embargo el éxito de este método depende de la identificación, clonación y expresión in vitro de las moléculas claves en las funciones fisiológicas de la garrapata (91).
Figura 5. Detalles del proceso de infestación por garrapata. Se observa la interacción hospedero- garrapata, donde se evidencia el contacto entre el hipostoma del artrópodo inoculando sustancias propias de su aparato bucal simultáneamente a la succión de sangre del huésped (84).
Los antígenos utilizados para la elaboración de vacunas contra garrapatas, se pueden clasificar en dos grupos, el primero de estos incluye los involucrados en la resistencia adquirida de forma natural a la infestación, es decir, los inmunógenos expuestos en gran cantidad por los procesos normales de fijación de garrapatas y de alimentación (13, 92).
El segundo grupo son los denominados antígenos ocultos, estos hacen referencia a aquellos que permanecen de forma natural ocultos al sistema inmune del animal, es decir que no juegan ningún papel en la interacción hospedero-parásito (93).
Los primeros poseen un inconveniente ya que normalmente coevolucionan con las garrapatas, por lo que se desarrolla una adaptación durante la interacción hospedero- parásito, generando una protección parcial (3). En cambio, los segundos poseen una gran ventaja, evitar los mecanismos de evasión parasitaria, es decir que gracias a la falta de contacto entre los antígenos ocultos y el sistema inmunológico, la garrapata no puede desarrollar una estrategia para escapar a la acción de la repuesta inmune del animal (13, 94).
Sin embargo, se debe tener en cuenta que es necesario realizar varias inmunizaciones de refuerzo para mantener una concentración efectiva de anticuerpos (94).
Varios antígenos ocultos han sido aislados como candidatos vacúnales, entre ellos vale destacar los extraídos a partir de la garrapata Rhipicephalus (Boophilus) microplus como lo son el Bm95 (8), Bm91 (9), vitelogenina (12) y el más conocido, Bm86 (13).
Este último ha demostrado en diversos estudios que induce una respuesta inmune protectora frente a infestaciones por Rhipicephalus (Boophilus) microplus en bovinos inmunizados (43, 95, 96).
Bm91: Es una glicoproteína que se encuentra en las glándulas salivales y en el intestino medio de R.microplus (97), se considera una carboxipeptidasa, que comparte muchas propiedades enzimáticas y bioquímias con la enzima convertidora de angiotensina testicular (ACE) en mamíferos (5, 9, 98), Este inmunogéno ha sido expresado como una proteína recombinante en E.coli (99). Su eficacia no supera los resultados obtenidos con Bm86, pero en combinación con este se potencializa su efecto (98, 100).
Bm95:Esta proteína ha sido aislada de células intestinales de R.microplus cepa A de Argentina (101), en 1999 fue secuenciada y se encontró que solo difería de la proteína Bm86 en 21 aa (102). El antígeno fue ensayado en bovinos en condiciones de producción y se demostró que es efectivo contra diferentes cepas de garrapatas (103-104).
Vitelogenina: Es una proteína sintetizada en los ovarios, cuerpos grasos e intestinos de los artrópodos, es precursor de la vitelina, la cual sirve de alimento a embriones y larvas (12, 105). En el 2002 (101) se demostró que tenía una efectividad del 66% en ovinos, aunque en bovinos no ha sido evaluada (12).
Bm86: Ha sido postulada como el mejor inmunógeno frente al control de la garrapata R.microplus, es una glicoproteína que fue aislada por Willadsen y colaboradores en 1989 (106) a partir de las células de las microvellosidades del intestino de la garrapata R.microplus cepa Yeerongpilly (107 - 109).
El antígeno Bm86 hace parte de la familia de proteínas Bm86, junto con proteínas propias de otras garrapatas Ixodes y Argasidae como Hyaloma marginatum marginatum (Hm86), Amblyomma variegatum (Av86), Dermacentor reticulatus (Dr86), Haemophysalis longicornis (HI86), Hyalomma anatolicum (Haa86), Ixodes ricinus (Ir86-1), Ixodes scapularis (Is86-2), Ornithodoros savignyi (Os86), Figura 6, poseen como característica principal tener una gran cantidad de residuos de de cisteínas y contener varias dominios con similitud al factor de crecimiento epidermal (108).
Esta proteína tiene un peso molecular de 890.000 Da, está conformada por 650 aa que son traducidos a partir de 2225 pb , Figura 7, (22, 81), se presume que es muy plegada (82, 75), actualmente se le relaciona con el proceso de endocitosis (83).
Se ha determinado que la proteína madura posee una región hidrofobica que abarca 23 aa de la porción carboxilo-terminal ubicada en la región transmembranal, por lo cual se deduce que está implicada en la unión de la proteína a la membrana celular; a excepción de esta región carboxilo-terminal, Figura 8, la proteína presenta un alto potencial hidrofílico (107, 114).
Figura 6. Comparación entre las estructuras de las proteínas pertenecientes a la familia de proteínas Bm86. Se muestran los péptidos señal (cajas blancas), los dominios similares al EGF (cajas gris oscuro), el anclajeglicosilfosfatidilinositol (GPI) (cajas a cuadros), dominios trasmembranales (rectángulo punteado), dominiosintracelulares (rectángulo rayado), los O- carbohidratos de potencial vinculación (líneas verticales) y losN- carbohidratos (con el símbolo Y) (108).
Figura 7. Secuencia de ADN y aminoácidos derivados de Bm86 (27).
El gen Bm86 ha sido clonado y expresado en forma de cuerpos de inclusión en diferentes vectores, como Escherichia coli, baculovirus y Aspergillus spp; la respuesta inducida por estos cuerpos ha sido baja; posteriormente se expresó en la levadura Pichia pastoris dando resultados satisfactorios para controlar la infestación de garrapata R.microplus (85, 119).
Bm86 como vacuna
En la última década del siglo XX, los australianos y cubanos lanzaron al mercado vacunas que contenian el antígeno recombinante Bm86, estas vacunas TickGARDTM (Australiana) y Gavac® (Cubana) han sido ensayadas en pruebas de campo y de laboratorio mostrando una protección de aproximadamente 80% (115 - 117).
La protección expresada por la respuesta de anticuerpos que induce la vacunaciónse va a manifestar por una reducción en el número de garrapatas, el peso y la capacidad reproductiva (87,118), se ha demostrado que más del 90% de las garrapatas no puede sobrevivir, en animales inmunizados con tan solo 2ug de Bm86 en tres dosis (43).
Tick GARD TM: Consisten en la expresión del antígeno recombinante rBm86 en la bacteria E.coli, esta vacuna fue lanzada al mercado en 1994 y ha reportado una reducción total de infestación del 56% en bovinos vacunados (106).
Gavac ®: vacuna recombinante, basada en la producción de rBm86 en Pichia pastoris (110), en vehículo Montanide 888 y aceite mineral en una emulsión de agua (15, 115). Actualmente se sabe que reduce el uso de acaricidas en un 95%, además de disminuir en 10 veces el índice de hemoparásitos y muertes por estos (7). A partir del análisis de la proteína Bm86 y gracias a sus propiedades se han desarrollado péptidos sintéticos derivados de esta glicoproteína. Estos péptidos, se han usado como antígenos vacúnales en bovinos y han presentado una eficacia entre el 35% y el 81% (113), dentro de este grupo se destaca el antígeno sintético SBm7462, puesto que en los ensayos realizados ha mostrado buenos resultados (110).
Figura 8. Estructura de la proteína Bm86. Se observa la arquitectura de la proteína anclada a membrana en las células de Rhipicephalus (Bophilus) micriplus (27, 107).
Polimorfísmo de la proteína Bm86
Un hecho interesante que ha mostrado la vacunación con el antígeno recombinante Bm86, es la variabilidad que presenta la eficacia de la respuesta inmune inducida por éste en diversas regiones y cepas de garrapatas.
Diversos autores han señalado que la vacunación con el antígeno rBm86 ha mostrado mayor eficacia en cepas de garrapatas heterólogas que contra R.microplus de la cual se derivó el inmunogéno (120).
Se ha determinado que la vacunación con el antígeno ha tenido un alto porcentaje de protección >99.97% frente a R.annulatus, 72 % en relación con en las especies de Hyalomma ssp. Y 70% en R.decoloratus (112,121) comparado con una eficacia de 85,2 % en R. microplus (112), lo que sugiere la presencia de polimorfísmos en el gen codificador de la proteína que conlleva variaciones en aminoácidos que conforman el inmunogéno (41, 110, 122).
Figura 9. Comparación de la secuencia de la proteina Bm86 (aminoácidos 539 - 573) de diferentes cepas de Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Se indican las abreviaciones para las cepas de garrapata asi: Y, Yeerongpilly (Australiana y Cubana); C, Camcord (Cubana); YB, Ybm22M8 (Australiana); T, Tuxipan (Mexicana); M4, Mora (Mexicana); A, A (Argentina); AF1 (Argentina); AF2 (Argentina); Mex, MexBm86 (Mexicana); VB, VBm02 (Venezolana). Los astericos indican aminoácido conservado en dichas posiciones y la variación de los mismos se indica con el animoacido respectivo cambiante (123).
Se ha demostrado que variaciones superiores al 2.8% en la secuencia de aminoácidos son suficientes para que la vacuna con rBm86 sea ineficaz (41, 123). Además, se ha reportado que existen poblaciones de R.microplus que poseen un bajo potencial para desarrollar la respuesta inmune adecuada después de la inmunización con la proteína Bm86 recombinante (69, 123), lo que ratifica la implicación que tiene las variaciones de secuencias en el locus Bm86 (110) con la adecuada protección inmunológica que induzca la vacunación.
Recientemente se encontró en diferentes cepas suramericanas de R.microplus una variación de 1,76% hasta 3.65% en los nucleótidos del gen Bm86 (110), lo cual inevitablemente lleva a polimorfismos en la estructura completa de la proteína; resultados similares han sido reportados demostrándose una divergencia del 5.7% al 8.6% en cepas de Australia, México, Cuba y Argentina (123). En la Figura 9 se observan las variaciones en los aá 539 – 573 de la proteína, lo que permite deducir los polimorfísmos presentes en las cepas de diferentes regiones. Se escogió este fragmento porque se ha comprobado que la ubicación de la mutaciones es dispersa y no agrupados en epítopes como se creía (123).
La gran mayoría de autores explican estos resultados desde una perspectiva netamente geográfica, es decir que las variaciones genéticas presentes en las cepas se deben a las condiciones medio ambientales en las cuales han evolucionado las garrapatas (123, 124, 125, 126, 127, 128, 129), esta conclusión toma mayor relevancia con resultados reportados que demuestran que existe dos clanes de R.microplus, uno Australiano y el otro Americano (130), esto sustentado bajo pruebas de cruces homólogos y heterólogos entre cepas provenientes de las dos zonas, lo que siguiere que los linajes de R.microplus se separan tanto en aspectos biogeograficos como ecológicos (18).
La adaptación evolutiva desarrollada por las garrapatas, implicada en la eficacia de la vacunación requiere de la realización de investigaciones relacionadas con las condiciones ambientales, climáticas y del entorno en el que se desarrolla la interacción Hospederohuésped (131), los resultados arrojados por estos estudios permitiría alcanzar una mayor eficacia en la vacunación contra garrapatas (41).
Perspectivas
El presente artículo presenta y resalta el papel inmunogénico que posee la proteína Bm86, documentándose una eficacia del 91% frente a la cepa Camcordde R.microplus y el rol que juega su polimorfismoen el control inmunológicode las garrapatas que parasitan a los bovinos,destacándose que existen cepasen las que hay una variabilidad superioral 8% en los aminoácidos que conformanla proteína (cepas originarias de México,Argentina y Brasil) y la mayor eficacia quepresenta esta en especies de garrapatasdiferentes a R.microplus. Estos resultadosdemuestran que es necesario seguir realizandoinvestigaciones referentes al temaen cada región, para determinar los polimorfismospresentes en cada cepa y enbusca de nuevos inmunogénos que generenuna protección más eficaz y universal.
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