Etiología y Patogenia de la coccidiosis aviar

Los métodos tradicionales para la identificación específica han incluido:

• El estudio de varias características fenotípicas -morfológicas y biológicas-, como el tamaño, forma y tiempo de esporulación de los ooquistes.
• Localización del parásito en la mucosa.
• Lesiones que produce.
• Región principal de parasitación.
• Desarrollo endógeno -número de esquizogonias, tamaño de los esquizontes, número de merozoitos que contienen y su tamaño, etc.-
• Inmunización cruzada con otras especies y diferencias en su composición enzimática.

Estas técnicas, aunque costosas en tiempo y dinero, todavía son necesarias, complementándose con los actuales métodos moleculares que incluyen técnicas de PCR basadas en la amplificación del ADN. Además, la ya próxima secuenciación del genoma de todas las especies de Eimeria que parasitan a las aves de corral permitirá en el futuro un gran avance en éste y otros campos de la coccidiosis aviar

Actualmente consideramos siete especies de Eimeria que parasitan a Gallus domesticus

Tabla 1. Especies de Eimeria que parasitan a las aves de corral. Se indican algunas diferencias de su ciclo biológico.

Las siete especies de Eimeria tienen un ciclo biológico similar, siendo todas parásitos intracelulares intestinales.

El ciclo biológico comprende dos fases de reproducción endógena en el intestino del ave:

• Una asexual -esquizogonia-
• Otra sexual -gamogonia- seguidas de otra fase asexual exógena -esporogoniaen el ambiente que termina con la formación de esporozoitos en el ooquiste -figura 1-.

Imagen 1 y 2. Contaminación directa de las aves en camas y en sistemas de alimentación

TRANSMISIÓN

La transmisión es directa entre las aves mediante la ingestión de los ooquistes esporulados que se encuentran en el ambiente contaminando, agua y alimento. La infección es autolimitante en ausencia de reinfecciones.

Tabla 2. Lesiones causadas por las Eimeria spp. aviares.

Los ooquistes no esporulados son el estado exógeno que aparece en las heces del hospedador -Imagen 3-. Estos ooquistes no esporulados encierran, mediante una doble membrana, una masa citoplasmática no diferenciada llamada esporonte.

El proceso de esporulación se inicia cuando las condiciones de aireación, temperatura y humedad son adecuadas para ello. El esporonte, por división nuclear da lugar a cuatro masas ovaladas -esporoblastos- que se recubren de una doble membrana, formándose así cuatro esporocistos cada uno de los cuales contienen dos esporozoitos. Estos esporozoitos son las formas infectantes para las aves -Imagen 4-.

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA ESPORULACIÓN

La esporulación no sucede por debajo de 12ºC ni por encima de 39ºC, siendo el óptimo de temperatura de 28-31ºC.

• La inhibición de la esporogonia por exposición de los ooquistes a bajas temperaturas suele ser temporal, permitiendo la esporulación posterior cuando la temperatura sube de 12ºC.
• La exposición prolongada a bajas temperaturas -p.e. 26 semanas a 4ºC destruye su viabilidad y se ha comprobado que la congelación de ooquistes no esporulados de E. tenella durante 20 días impide su esporulación, así como la congelación y descongelación diarias.

Los tiempos de esporulación para cada una de las diferentes especies que infectan a las aves de corral se indican en la -Tabla 1 p.23-. La viabilidad de los ooquistes una vez esporulados es limitada, influyendo de manera decisiva el contenido en carbohidratos -amilopectinas- de los esporozoitos. Estas reservas disminuyen no solo con la edad sino también de forma inversamente proporcional a la temperatura de almacenamiento.

Cuando el ave ingiere los ooquistes esporulados, los esporozoitos deben liberarse de sus paredes protectoras y parasitar la célula intestinal. -Figura 1 p.25-, -Ciclo biológico de las Eimeria spp. que parasitan a las aves de corral. Este proceso de desenquistamiento requiere dos estímulos separados:

1. La acción mecánica de la molleja sobre los ooquistes que alteraría la membrana permitiendo el paso de sales biliares.
2. La acción de las sales biliares que facilitarían la entrada de enzimas, como la tripsina o pancreatina, alterando la superficie del cuerpo de Stieda y permitiendo la salida de los esporozoitos del esporocisto mediante movimientos activos -en los que la bilis puede actuar como estimulante-ver imagen5.

REQUERIMIENTOS DE BILIS

• Los requerimientos de bilis varían según las especies y E. tenella sería menos dependiente que otras Eimeria spp.
• Se ha observado que la mayoría de los esporocistos de E. tenella se encontraban en el ciego una hora después de la inocuación experimental de ooquistes por vía oral y que el desenquistamiento de estos debía producirse en el ciego.
• Esta baja receptibilidad de E. tenella a la acción biliar retrasa el desenquistamiento y podría ser un factor clave en la localización cecal de este parásito.

LA EDAD DEL HOSPEDADOR

• La edad del hospedador en el momento de la infección también parece influir en el desenquistamiento de los ooquistes, siendo la tasa de desenquistamiento menor en pollitos de uno que de tres días.
• Posiblemente, esto estaría ocasionado por la menor capacidad de la molleja para romper los ooquistes y la cantidad de enzima pancreática segregada.

INVASIÓN DE LOS ENTEROCITOS SEGÚN LA ESPECIE DE EIMERIA

• Los esporozoitos invaden los enterocitos superficiales y son transportados mediante linfocitos intraepiteliales, dirigiéndose a través de la lámina propia a las criptas de Lieberkün. Esta migración sucede en E. acervulina, E. maxima y E. tenella.
• En E. brunetti y E. praecox, en las que no ocurre traslocación de esporozoitos del epitelio a las criptas, también se han encontrado esporozoitos en linfocitos intraepiteliales.
• Incluso en el caso de E. mitis, que parasita la base de la vellosidad o las criptas, se han encontrado esporozoitos en leucocitos intraepiteliales en las criptas.
• Los esporozoitos de E. necatrix invaden directamente las criptas de Lieberkün, no siendo nunca fagocitados por macrófagos ni realizado el transporte por otras células.

MIGRACIÓN DE LOS ESPOROZOITOS

Durante estas migraciones los esporozoitos pueden penetrar en la circulación sanguínea y llegar a otros tejidos, habiéndose logrado transferir la infección, a partir de sangre o de extractos de tejido -bazo e hígado-, de E. tenella y E. acervulina o de E. acervulina, E. brunetti, E. maxima, E. necatrix y E. praecox, respectivamente. Estos hechos podrían interpretarse como que la mayoría de los esporozoitos dejaban el intestino para pasar por vía sanguínea a otros órganos y de ahí, liberarse de manera más lenta.

Una vez invadida la célula, el esporozoito se redondea en el interior transformándose en trofozoito, que por división nuclear reiterada -esquizogonia- origina un esquizonte polinuclear de primera generación

Sin embargo, al menos en E. tenella esa migración es muy escasa -la inoculación de esporozoitos en uno de los dos cuernos del ciego previamente ligado produce ooquistes casi exclusivamente en el ciego inoculado, mientras que la inoculación vía intravenosa superficial produce infecciones de intensidad similar en ambos cuernos del ciego-.

La rotura del esquizonte produce la liberación de los merozoitos de primera generación que por su escasa movilidad solo colonizan células epiteliales contiguas. A partir de aquí, los merozoitos invaden las células epiteliales de las glándulas o de las vellosidades según especies y mediante división nuclear reiterada forma esquizogonias de segunda generación. La especie de Eimeria establecerá el número de esquizogonias, tamaño de los esquizontes, número de merozoitos que contienen, localización, tiempo de aparición, etc., -Tabla 1 p.23-.

ESPECIES DE EIMERIA

• E. brunetti, E. necatrix y E. tenella, la segunda generación de esquizontes es de localización subepitelial, pero parasitando exclusivamente células epiteliales.
• E. tenella y E. necatrix, los cambios en la célula infectada estimulan su migración a la lámina propia, rompiendo la membrana basal de la cripta.
• En las especies más patógenas, E. necatrix y E. tenella, existe una tercera esquizogonia.

GAMETOGONIA

Finalizadas las esquizogonias, los merozoitos penetran en nuevas células para diferenciarse en gametocitos.

Aunque el mecanismo de diferenciación sexual no está todavía lo suficientemente claro, parece haber un merozoito determinado masculina o femeninamente, en virtud del número de gránulos de polisacáridos o de mitocondrias que se observan, el desarrollo del retículo endoplásmico y la presencia o no de vacuolas nutricias.

El merozoito de determinación masculina evoluciona a microgamonte y, tras una fase de multiplicación de su núcleo -mitosis- y otra de estrangulamiento, da lugar a multitud de microgametos flagelados.

El merozoito de determinación femenina evoluciona a macrogamonte y luego a macrogameto.

Los microgametos libres invaden las células parasitadas por los macrogametos fecundándolos y dando lugar al cigoto. La fusión de los cuerpos de envoltura I y II del macrogameto da lugar a las capas externas del ooquiste no esporulado. Al romperse la célula que lo alberga, el ooquiste alcanza la luz intestinal o cecal y posteriormente el ambiente a través de las heces -Figura 1-

ESPECIFICIDAD

Hospedador: las especies de Eimeria presentan un marcado estenoxenismo, es decir, es raro que el parásito complete su ciclo en más de un género de ave.

Inmunológica: la resistencia a la reinfección obtenida con una especie no protege frente a otras.

Localización: es también muy delimitado por la especie el lugar de parasitación. Sin embargo, se pueden hacer algunas excepciones o matizaciones.

Se han aislado especies de coccidios en gallos de la jungla -Gallus lafalletique infectaban al doméstico -Gallus domesticus-, especies que, tras estudios de transmisión cruzada fueron consideradas como E. praecox var. celonensis, E. maxima var. identata y E. acervulina var. diminuta. También se ha reproducido E. tenella aislada de G. domesticus en la perdiz griega -Alectoris graeca- y se han infectado híbridos pollos/codornices con ooquistes de pollos -E. acervulina, E. maxima y E. tenella- y de codornices -Eimeria bateri- detectando algunos ooquistes tras el periodo de patencia normal.

Imagen 7. Gallus gallus -Gallus domesticus-.

Aparte de estos casos, no hay evidencias que demuestren la transmisión completa de otras especies, ni siquiera entre especies de gallináceas afines, aunque se ha conseguido infectar pollos con Eimeria meleagrimitis del pavo -Meleagris gallopavo-.

Imagen 8. Perdiz griega -Alectoris graeca-.

Cada especie de Eimeria tiene un lugar de preferencia para su asentamiento en el intestino, parasitando casi exclusivamente células epiteliales -Tablas 1 y 2-.

Sin embargo, algunas de ellas pueden completar su ciclo en tejidos distintos de los habituales, como tejido cecal y embrión de pollo, donde otras no son capaces de hacerlo. Determinados estadios del ciclo, en algunas especies de Eimeria, pueden migrar a ciertos órganos como hígado y bazo.

No se ha conseguido que la infección con una especie de Eimeria aporte inmunidad frente a otra distinta, en términos de que proporcione una completa protección o una protección similar a la inmunidad que confiere frente a su propio desafío. Sin embargo, sí debe señalarse la heterogeneidad inmunológica entre cepas de una misma especie. Tal es el caso para E. acervulina, E. mitis, E. maxima, E. necatrix y E. tenella. Las diferencias inmunológicas más importantes se han observado en E. maxima. Se ha podido comprobar que el cultivo mixto de cepas de E. maxima confiere protección frente al desafío heterólogo de aislados de campo de la misma especie.

Experimentalmente, E. tenella completa su ciclo en tejidos adyacentes al ciego cuando este ha sido quirúrgicamente extirpado y su especificidad de localización puede reducirse mediante tratamiento con corticosteroides, pudiendo realizar la esquizogonia en el hígado de pollos tratados con dexametasona.

En las restantes Eimeria spp. las diferencias de protección apreciadas no fueron tan llamativas. Este aspecto es de gran importancia en el desarrollo de vacunas para uso industrial en la producción avícola. Las variaciones inmunológicas entre cepas de una misma especie podrían repercutir en el funcionamiento de estas vacunas en el campo.

Infección intestinal

La afección intestinal causada por cualquiera de las especies de Eimeria sigue un curso más o menos grave, que vendrá determinado por un gran número de variables como

1. La edad.
2. Estado sanitario e inmunitario de las aves en el momento de la infección.
3. Número de ooquistes ingeridos.
4. Especies de Eimeria implicadas, etc.

La patogenicidad intrínseca de las Eimeria spp. parece estar directamente relacionada con el lugar de desarrollo, de manera que las especies más patógenas son las que penetran más directamente en la mucosa, sin olvidar la destrucción del tejido epitelial de la vellosidad intestinal que se produce en todas ellas.

ESPECIES DE EIMERIA RESPONSABLES DE LOS CUADROS MÁS GRAVES

• Las más patógenas son E. tenella y E. necatrix. Ambas especies producen hemorragias a partir de finales del 4º y principios del 5º día posinfección, que se asocian a la maduración de los esquizontes de segunda generación y producen una elevada tasa de mortalidad -Imagen 9-.
• E. brunetti y E. maxima causan enteritis mucoide, frecuentemente con heces manchadas con sangre y ocasionando, a veces, mortalidad y cuadros de coccidiosis muy graves.
• E. acervulina se asocia con enteritis no hemorrágica -acuosa- y produce, principalmente, diarreas acuosas que originan detrimento en la ganancia de peso -Imagen 10-.
• Las otras dos especies de Eimeria, E. mitis y E. praecox, no producen mortalidad ni lesiones manifiestamente visibles, asociándose su infección a una reducción de la ganancia de peso y observándose disminución en la absorción intestinal durante la infección

LA PATOGENICIDAD DE UNA ESPECIE DE EIMERIA VARÍA SEGÚN LA CEPA

Distintos aislados de una misma especie muestran diferente patogenicidad intrínseca.

La interacción entre especies de coccidios puede desarrollarse siguiendo cursos distintos, así las especies que parasitan la misma región intestinal -como E. mitis y E. brunetti- compiten y el efecto combinado no es mayor que cuando la infección la produce una sola especie. Pero entre especies que parasitan distinta región intestinal -como E. mitis y E. acervulina- el efecto patógeno de la combinación es mucho mayor.

Otros factores que no están directamente relacionados con la patogenicidad intrínseca de las especies de Eimeria pueden afectar el resultado final de la infección, como la edad y genética de las aves o las interacciones con otras patologías. Así, se ha podido comprobar que los animales mayores que han sido mantenidos libres de coccidios durante su crianza son más receptivos a la infección que los jóvenes. En estos existe una mayor reproducción del parásito, los signos clínicos y la mortalidad son más importantes; y la ganancia de peso es menor. También se han descrito diferencias genéticas observadas en la resistencia a la coccidiosis entre distintas razas o estirpes de aves.

En infecciones con una misma cepa, su patogenicidad está directamente relacionada con la cantidad de ooquistes que ingiere el ave, aunque esta relación es limitada, de manera que por encima de un nivel de infección, dosis mayores no confieren mayores lesiones ni producen más cantidad de ooquistes.

Un apartado importante es la interacción con otras patologías, como las deficiencias nutricionales o las infecciones causadas por bacterias, virus, parásitos y micotoxinas. Estas interacciones son cada vez más importantes conforme los avances de la genética y nutrición producen aves de crecimiento más rápido.

Se han realizado numerosos estudios sobre los efectos de diferentes componentes de la dieta, como la L-arginina, treonina, distintas vitaminas y productos naturales constituidos por diferentes plantas sobre la coccidiosis aviar. Se ha podido demostrar la reducción de la absorción de glucosa, ácido oleico, vitamina A, carotenoides, calcio, y elementos traza, como el zinc, en el duodeno de aves infectadas con E. acervulina. Los efectos con otras especies se desconocen en gran medida, aunque debe tenerse en cuenta que en el caso de la glucosa y los aminoácidos, por ejemplo, la reducción de la absorción duodenal puede compensarse con un incremento de esta en el íleon.

La infección por Eimeria spp. también puede ocasionar cambios en la permeabilidad de la mucosa, resultando en la pérdida de proteínas plasmáticas a la luz intestinal, acompañada de incremento del pH y descenso de la motilidad.

Infecciones con E. maxima se acompañan de una marcada hipoproteinemia y reducción de las concentraciones plasmáticas de las hormonas tiroxina y triiodotironina, así como un incremento de la corticosterona y prolactina. Sin embargo, no se han observado cambios en la hormona del crecimiento, indicando que esta no está involucrada en la disminución del crecimiento observado durante la coccidiosis.

Aunque la patología intrínseca de E. tenella es similar en pollos gnotobióticos y convencionales, las infecciones conjuntas de E. tenella y bacterias en pollos monoflora resultan más graves que las infecciones de coccidios solas. Así, la capacidad de invasión de Salmonella tiphimurium -Imagen 12- se ve favorecida en infecciones concurrentes con E. necatrix, E. acervulina y E. maxima; y E. tenella, respectivamente. Lo mismo ocurre en infecciones concurrentes de Clostridium perfringens -Imagen 11- con E. tenella, E. acervulina, E. necatrix y E. brunetti, respectivamente.

Se ha descrito un aumento de mortalidad en infecciones mixtas de E. tenella y Escherichia coli, aunque no se han confirmado agravamiento de la aerosaculitis o pericarditis e infecciones conjuntas de E. necatrix con E. coli o Mycoplasma gallisepticum. Las enterobacteriáceas Bifidobacterium thermophilum y Lactobacilus acidophilus en infecciones conjuntas con E. tenella experimentan un mayor crecimiento en ciegos. La mortalidad se incrementa en infecciones mixtas de E. tenella con aflatoxinas o con virus de la enfermedad de Marek, virosis que impide el desarrollo de inmunidad estable frente al coccidio. Las infecciones mixtas de coccidios con virus de la enfermedad de Gumboro se asocian a elevada mortalidad por coccidiosis y, aunque no se aprecia bloqueo del desarrollo inmunitario frente a estos, la respuesta parece ser menos eficaz. Las infecciones concurrentes de reovirus con coccidios producen disminución significativa en la ganancia de peso e incremento de enanismo y de los problemas de patas, incluso con bajos niveles de exposición a coccidios