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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA. LICENCIATURA EN ENFERMERÍA UNIDAD DE INVESTIGACIÓN INTERDISCIPLINARIA DE CIENCIAS DE LA SALUD Y LA EDUCACIÓN ANÁLISIS DE LA RESPUESTA DE ANTICUERPOS ESPECÍFICOS IgA E IgG CONTRA Naegleria fowleri EN PERSONAS QUE TRABAJAN DENTRO DEL LABORATORIO TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE LICENCIADA EN ENFERMERÍA PRESENTA FRIDA CARRILLO MORALES DIRECTORA DE TESIS Dra. MARÍA MARICELA CARRASCO YÉPEZ LOS REYES IZTACALA, EDO MEX, 2019 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 2 Agradecimientos A mi familia: Soledad, por traerme al mundo, amarme, creer en mi y apoyarme. Eres un ejemplo de que con responsabilidad, honestidad, esfuerzo y constancia puedo lograr todo lo que me proponga. Moisés, por estar conmigo día y noche, con mi carácter poco agradable. Gracias por entenderme, cuidarme y consentirme. Sobre todo, por apoyarme a pesar de no siempre estar de acuerdo conmigo. Andres, porque eres un ejemplo a seguir y siempre me ayudaste más de lo que estaba en tus manos, quiero que sepas que siempre te voy a amar, aunque parezca lo contrario. Emilio, eres la persona que más amo en toda mi vida, me hubiera encantado que hubieras podido vivir este momento conmigo. Por ti seguiré adelante hasta cumplir todas las metas que tengo a largo plazo. ¡Te amo muchísimo, en cada logro estás en mi mente! Sin ustedes no habría logrado formar mi carácter y por lo tanto, no tendría el valor de establecer el camino por el que quiero avanzar. ¡Gracias, los amo demasiado! Brenda y Eduardo, por estar conmigo desde que los conocí, apoyándome academica y personalmente. Los quiero muchísimo, les prometí que nos veríamos al final de este gran proyecto y que nada me haría desviarme del camino. Al laboratorio de Microbiología Ambiental. Dra Mary, más que mi directora de tesis ha sido una persona muy especial en mi vida, un ejemplo y una amiga; por estar presente en las revisiones de mi trabajo, la orientación, supervisión y seguimiento continuo de mi proyecto, las facilidades para apoyarme a dar clase y explotar mis habilidades, por escucharme y permitirme tomar desiciones. 3 M. en C. Betsabé, como compañera y amiga, por tu apoyo incondicional y regulación de mis ataques de estrés, por enseñarme y tenerme paciencia, porque sé que puedo contar siempre contigo en las buenas y en las malas. Karlita, Fany, Dany, Celso, Dr Francisco, Dra Paty, Mtra Eli: gracias por su amistad y apoyo. Al laboratorio de Inmunología Molecular. Dr Saúl, por darme la oportunidad de ingresar a su laboratorio, por apoyarme en todo momento, incluyendo la toma de muestras, insumos, tiempo y artículos, clases, terapias emocionales. Diego C, Mara, Alfredo, Robert, Omar, Gaby, Itzel, Carlitos, Alexander, Miguel, Yaz, Sebas, Arturo: gracias por su apoyo, compañerismo, bromas y bullying. Gracias a mis sinodales: Dr Luis Alberto Regalado Ruíz, Dra Dulce María Guillén Cadena, L.E.O. Humberto Coria Valdes y Mtra Damariz Adriana Baeza Martínez, por apoyarme y darme su tiempo para las revisiones del trabajo y por orientarme. Finalmente agradezco a la Universidad Nacional Autónoma de México, especialmente a la Facultad de Estudios Superiores Iztacala, a la carrera de enfermería y a la UIICSE, por brindarme las herramientas y conocimientos para servir a la sociedad y al financiamiento otorgado: UNAM-DGAPA-PAPIIT IA 205317 A todos ellos, muchas gracias. 4 Papel de la enfermería en la investigación básica Es bien conocida, en la formación de profesionales de enfermería, la fama de Florence Nightingale y sus aportaciones como reformadora, estadista, administradora e investigadora. Su teoría sobre el aprendizaje en el que resaltaba la adquisición de destrezas prácticas y que el proceso de formación debía ir más allá de la escuela, en tanto mencionaba que “La observación indica cómo está el paciente; la reflexión indica qué hay que hacer; la destreza práctica indica cómo hay que hacerlo. La formación y la experiencia son necesarias para saber cómo observar y qué observar; cómo pensar y qué pensar” (1). De este modo, ella desarrollaba el pensamiento crítico y la toma de decisiones, es por ello que se podría concebir a Nightingale como una pionera científica de enfermería. Sin embargo, siempre se ha tenido una percepción del científico muy lejana a lo que en realidad es. Toda actividad de investigación que se proponga a mejorar el entendimiento del mundo natural es ciencia. Y si se quiere hablar de investigación, no es más que un fragmento de la gran variedad de actividades científicas existentes (2). Desde el punto de vista filosófico a principios de los años 90 se debatió, si la enfermería era una ciencia básica, aplicada o práctica. En la actualidad, existe un interés muy amplio por el desarrollo del conocimiento de la enfermería, dicho interés centrado en descubrir las nuevas tendencias en la enfermería y la importancia de la adecuada aplicación de los modelos y teorías, considerando su aporte a las esferas biológica, psicológica y social del hombre (3). Si comparamos a la enfermería con otras ciencias en desarrollo, ésta se sitúa en las fases iniciales del desarrollo científico, pues la utilización del término “ciencia de la enfermería” era poco empleado, sin embargo, a partir de que se consideró que el ejercicio de la enfermería era inadecuado e incompleto, a finales de los años 50 del siglo XX, se determinó la implementación de una base científica para el desarrollo de esta disciplina (3). 5 Por otro lado, la percepción social de enfermería es asociada con el uniforme, el hospital como lugar de trabajo y las acciones técnicas desempeñadas como la toma de presión arterial, temperatura, peso, entre otras; además de las virtudes características entre las que destacan la calidez, ayuda al prójimo, respeto, afecto y paciencia, más que por el conocimiento científico y pensamiento crítico. Se asocia también con la medicina, sin embargo es considerada como algo inferior, sin mencionar que se desconoce la diferencia de formación para el personal auxiliar, técnico y profesional (4). La morbi-mortalidad actual de la población (5) ha obligado a los profesionales de salud a conducir la atención brindada hacia la prevención y promoción. Es importante que para mejorar y/o mantener la salud de la población, es esencial contar con profesionistas suficientes y adecuadamente formados, aquí es donde radica la idea de explorar y explotar todas las áreas en las que las y los enfermeros tienen la oportunidad de desempeñar labores profesionales (6). Los campos de acción de enfermería son 1) asistencial: uno de los más conocidos, en donde en enfermero brinda cuidado a las personas, familias y poblaciones en los diferentes niveles de atención de los Sistemas de Salud; 2) educativo: en donde se encarga de desempeñar el rol educativo en la educación para enfermería desde el nivel técnico hasta el superior; 3) gerencial: en este campo se desarrollan las habilidades administrativas y gerenciales en organizaciones de salud; 4) ejercicio independiente: éste es uno de los másrecientes, en donde el enfermero se encarga de desarrollar el ejercicio propio del cuidado en programas especiales, área industrial, y otras relacionadas con la salud; 5) investigativo: este campo se enfoca en generar investigaciones propias para la disciplina de enfermería de manera interdisciplinaria, con el propósito de contribuir a la solución de problemas en salud. Esta tesis describe las actividades y funciones desempeñadas antes, durante y después de mi servicio social como pasante de la licenciatura en enfermería en el Programa de incorporación a la investigación básica en el área de enfermedades infecciosas y desarrollo de vacunas, periodo en el que desarrollé un proyecto de investigación dentro del Laboratorio de microbiología ambiental (Proyecto CyMA) 6 de la Unidad de Investigación Interdisciplinaria en Ciencias de la Salud y la Educación - UNAM en colaboración con el Laboratorio de inmunología molecular de la Escuela Superior de Medicina – IPN; además me pude relacionar y trabajar con un equipo multidisciplinario diferente al que se encuentra en el área asistencial del sector salud. El desempeño que he tenido en este campo profesional está muy vinculado con la formación como licenciada en enfermería, debido a que se requiere tener iniciativa para aprender técnicas diferentes, fundamentar cada procedimiento, respetar el trabajo de los demás, contar con la paciencia suficiente cuando no salen bien los experimentos y analizar en qué paso se tuvo la falla para rectificarlo, mejorar con la práctica y, sobre todo, desarrollar el pensamiento crítico y generar investigaciones propias con el propósito de contribuir a la solución de problemas en salud. Este trabajo es producto de mucho trabajo teórico y experimental a lo largo de 2 años, con seguridad puedo afirmar que un licenciado en enfermería puede y debe insertarse no sólo en la clínica, sino también en el resto de las áreas de acción como son el ejercicio libre de la profesión y el área de investigación. Las oportunidades al concluir un servicio social y la elaboración de un proyecto de investigación como enfermera en un área fuera de lo común son igual de grandes, entre los que se destacan presentaciones en congresos nacionales e internacionales y la oportunidad curricular de ingresar a un programa de maestría para continuar con el proyecto a un nivel más complejo, como es mi caso, actualmente curso el segundo semestre del programa de Maestría en Ciencias de la Salud en el área de Inmunología en la Escuela Superior de Medicina – IPN. 7 Resumen Naegleria fowleri es una amiba de vida libre, agente causal de la Meningoencefalitis Amebiana Primaria (MAP) en humanos, su tasa de mortalidad es de 95%. En México existen reportados en rigor científico 10 casos de MAP de 1978 a 2007, además existen muchos casos subdiagnosticados por desconocimiento de la enfermedad o similitud con otras enfermedades del SNC. Se desconocen los factores inmunológicos que protegen a la mayoría de las personas contra las infecciones por N. fowleri, se ha propuesto que los anticuerpos IgA e IgG contribuyen a la protección contra N. fowleri en modelos murino. Dada la etiología y la falta de una vacuna contra esta patología en humanos, es importante analizar la respuesta de anticuerpos específicos IgA e IgG contra N. fowleri para observar el comportamiento del sistema inmune específico en personas expuestas a este patógeno y desarrollar herramientas que faciliten la prevención o tratamiento oportuno, evitando que se convierta en un problema de salud pública. El objetivo de este trabajo fue determinar la respuesta de anticuerpos específicos IgG, IgA e IgM séricos y de saliva contra Naegleria fowleri en personas expuestas a este protozoario en laboratorios de investigación, analizando muestras de la respuesta de anticuerpos específicos mediante inmunoensayos con las técnicas de Western blot y ELISA. Para ello se obtuvieron muestras de sangre para separar el suero y muestras de saliva de sujetos pertenecientes a laboratorios de investigación que sus actividades implicaban la manipulación N. fowleri. Se demostró la existencia de respuesta de anticuerpos específicos IgG, IgA e IgM contra antígenos de N. fowleri en personas que trabajan dentro de laboratorios de investigación. Algunas de estas proteínas coinciden con las ya reportadas como inmunogénicas en el grupo de investigación. En conclusión, la respuesta de anticuerpos específicos hallada a ciertos antígenos de N. fowleri podrían considerarse como candidatos para el diseño de una vacuna contra la MAP. Actualmente se trabaja en el desarrollo de una vacuna basada en la banda que presentó mayor reconocimiento en los sujetos con los diferentes isotipos (50 kDa). 8 Abstract Naegleria fowleri is a free-living amoeba causes Primary Amoebic Meningoencephalitis (PAM) in humans, its mortality rate is 95%. In Mexico have been reported in scientific rigor only 10 cases of PAM from 1978 to 2007, there are many cases underdiagnosed due to ignorance of the disease or similarity with other CNS diseases. The immune factors that protect most people against N. fowleri infections are unknown, it has been proposed that IgA and IgG antibodies contribute to protection against N. fowleri in murine models. Given the etiology and lack of a vaccine in humans, it is important to analyze the response of specific IgA and IgG antibodies against N. fowleri to observe the behavior of specific immune system in people exposed to this pathogen and develop tools that facilitate the prevention or treatment timely, preventing it from becoming a public health problem. In this work was determined the specific serum and saliva IgG, IgA and IgM antibodies response against Naegleria fowleri in exposed people to the amoeba. Saliva and serum samples were obtained from healthy subjects from research laboratories that manipulate Naegleria fowleri, and were analyzed the specific antibodies response by immunoassay. It was shown the existence of specific IgG, IgA and IgM antibodies response against Naegleria fowleri antigens in people that work in research laboratories. Some of these proteins match those already reported as immunogenic in the research group. The specific antibodies response found to certain N. fowleri antigens could be considered in the selection of candidates for the design of a vaccine against MAP. Currently working on the development of a vaccine based on the band that presented the greatest recognition in subjects with different isotypes (50 kDa). 9 Índice general Agradecimientos ...................................................................................................... 2 Papel de la enfermería en la investigación básica .................................................. 4 Resumen ................................................................................................................. 7 Abstract ................................................................................................................... 8 Índice general .......................................................................................................... 9 Índice de figuras .................................................................................................... 11 Índice de tablas ..................................................................................................... 12 Abreviaturas .......................................................................................................... 12 1. Introducción ....................................................................................................... 13 2. Marco teórico ..................................................................................................... 14 2.1 Generalidades del sistema inmune ..............................................................14 2.1.2. Sistema inmune innato ............................................................................ 15 2.1.3 Sistema inmune adaptativo ....................................................................... 16 2.1.3.1 Anticuerpos ........................................................................................ 16 2.1.4 Sistema inmune de mucosas .................................................................... 18 2.2 Amibas de vida libre (AVL) .......................................................................... 19 2.2.1 Naegleria fowleri.................................................................................... 19 3. Antecedentes .................................................................................................... 22 4. Planteamiento del problema .............................................................................. 28 5. Justificación ....................................................................................................... 30 6. Objetivos ........................................................................................................... 31 6.1. General ....................................................................................................... 31 6.2. Específicos: ................................................................................................ 31 7. Hipótesis ............................................................................................................ 31 10 8. Metodología ....................................................................................................... 32 8.1 Diseño de la investigación ........................................................................... 32 8.2. Validación del instrumento. ........................................................................ 32 8.3. Cultivos de Naegleria. ................................................................................. 32 8.4. Obtención del extracto total amebiano........................................................ 33 8.5. Obtención de las muestras ......................................................................... 33 8.5.1. Obtención de sueros ............................................................................ 34 8.5.2. Obtención de saliva .............................................................................. 34 8.6. Detección de proteínas o antígenos por western blot ................................. 35 8.7. Análisis del patrón de glicoconjugados por Lectin blot ............................... 35 8.8. Nivel de anticuerpos específicos anti N. fowleri .......................................... 36 8.9. Análisis estadístico ..................................................................................... 36 9. Resultados ........................................................................................................ 38 9.1. Detección de los pesos moleculares de proteínas que son reconocidos por los diferentes anticuerpos (IgA, IgG e IgM). ....................................................... 38 9.2. Comparación del nivel de anticuerpos específicos contra antígenos de N. fowleri en los sujetos. ........................................................................................ 44 10. Discusión ......................................................................................................... 47 11. Conclusiones ................................................................................................... 51 12. Referencias bibliográficas ................................................................................ 52 13. Anexos ............................................................................................................ 59 Anexo 1: Consentimiento informado .................................................................. 59 Anexo 2: Técnica de cuantificación de proteínas de Bradford ........................... 62 Anexo 3: Soluciones .......................................................................................... 63 11 Índice de figuras Página Figura 15 Fig 1. Las bacterias detectadas por células dendríticas a través de TLR 17 Fig. 2. Estructura de una molécula de anticuerpo. 19 Fig. 3. Naegleria fowleri 20 Fig. 4. Mecanismo de patogenicidad de Naegleria fowleri. 39 Fig. 5. Inmunoblots de proteinas de alto y bajo peso molecular de N fowleri y anticuerpos IgG en suero humano. 40 Fig. 6. Inmunoblot de proteínas de N. fowleri y anticuerpos IgA en suero humano. 41 Fig. 7. Inmunoblot de proteínas de N. fowleri y anticuerpos IgM en suero humano. 42 Fig. 8. Inmunoblot de proteínas de N. fowleri y anticuerpos IgG en saliva humana. 42 Fig. 9. Inmunoblot de proteínas de N. fowleri y anticuerpos IgA en saliva humano. 43 Fig. 10. Inmunoblot de proteínas de N. fowleri y lectinas. 46 Fig. 11. Respuesta de anticuerpos anti Naegleria fowleri en suero y saliva de personas sanas. 12 Índice de tablas Página Tabla 34 Tabla 1. Registro de sujetos Abreviaturas AVL Amibas de Vida Libre. CIE-10 Clasificación Internacional de Enfermedades, versión 10. CT Toxina de cólera. ELISA Ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas. HSP70 Proteína de choque térmico de 70 kDa. Ig Inmunoglobulina. M Mol. MAP Meningoencefalitis Amebiana Primaria. mM Mini mol. N. fowleri Naegleria fowleri. NaCl Cloruro de sodio. PBS Solución salina amortiguada por fosfatos. PBS-Tween Solución salina amortiguada por fosfatos más Tween 20 (detergente). SDS-PAGE Electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecilsulfato sódico. SEED Subsistema Epidemiológico y Estadístico de Defunciones. SNC Sistema Nervioso Central. 13 1. Introducción Entre los padecimientos más graves por su importancia epidemiológica y sus consecuencias están la meningitis y encefalitis, que conllevan a la invalidez e incluso a la muerte. Existen diversos agentes que provocan dichas enfermedades, por ejemplo: virus, bacterias, hongos y en algunos casos, protozoarios, como amibas de vida libre (AVL) (7). Las AVL han sido encontradas en hábitats en suelo y agua alrededor del mundo, ingieren bacterias, levaduras y otros organismos; las AVL patógenas pueden completar sus ciclos de vida en el ambiente sin la necesidad de ingresar a un hospedero humano o animal. Se han asociado algunos géneros de AVL con enfermedades infecciosas en humanos, entre los que se encuentran: Naegleria (N. fowleri), Balamuthia (B. mandrillaris) y varias especies de Acanthamoeba. Estas enfermedades infecciosas son establecidas por la colonización del microorganismo. Naegleria fowleri es una especie perteneciente a los protozoarios amebo-flagelados de vida libre, es la única especie patógena en el ser humano, agente causal de la Meningoencefalitis Amebiana Primaria (MAP). Ha sido aislada en cuerpos de agua de manera natural o artificial (8–11). En México se desconoce la incidencia de la MAP, ya sea por ausencia de casos o por un diagnóstico no adecuado debido a la rareza de esta patología. Existe un registro sobre MAP que, dada la tasa de mortalidad reportada, debe tener notificación inmediata y semanal, según lo establecido en la Ley General de Salud y en la “Norma Oficial Mexicana NOM-017-SSA2-2012, Para la vigilancia epidemiológica”. Este registro se publica en el boletín epidemiológico del Sistema Nacional de Vigilancia Epidemiológica. Se han asociado a las inmunoglobulinas IgA e IgG con el reconocimiento de proteínas de Naegleria fowleri, y con su participación en la resistencia de la enfermedad (12,13). Dada la etiología y la falta de una vacuna viable en humanos, es importante analizar la respuesta de anticuerpos específicos IgA e IgG contra N. fowleri para observar el comportamiento del sistema inmunológico ante este patógeno para desarrollar herramientasque faciliten la prevención o tratamiento oportuno, evitando que se convierta en un problema de salud pública. 14 2. Marco teórico 2.1 Generalidades del sistema inmune Conocemos como “inmunidad” a la protección ante enfermedades infecciosas, mediada por la “respuesta inmune” que es la respuesta coordinada y conjunta de las células y moléculas responsables de hacer frente a las enfermedades infecciosas que constituyen el “sistema inmunitario”. Sin embargo, la respuesta inmunitaria no es provocada únicamente por infecciones, más bien es “…una reacción a los componentes de los microbios, así como a macromoléculas, como proteínas y polisacáridos y pequeñas sustancias químicas, que son reconocidos como extraños, independientemente de la consecuencia fisiológica o patológica a tal reacción” (14). Los componentes del sistema inmunológico se pueden organizar en órganos linfoides centrales o primarios, que expresan por primera vez receptores para el antígeno y consiguen madurez fenotípica y funcional, entre ellos encontramos a la médula ósea y al timo. Mientras que, en los órganos linfoides secundarios se inician y desarrollan las respuestas del linfocito a antígenos extraños, en este grupo se encuentran el bazo, los ganglios linfáticos, el sistema inmunitario de mucosas y el sistema inmunitario cutáneo (14–16) Las células del sistema inmunitario derivan de células madre hematopoyéticas pluripotenciales, posteriormente se dividen en línea linfoide (linfocitos B, linfocitos T y Linfocitos NK), y línea mieloide (eritrocitos, plaquetas, basófilos, mastocitos, eosinófilos, macrófagos, neutrófilos y células dendríticas), y cada grupo de células realiza funciones especializadas en las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas (14–16) Dentro de las principales funciones del sistema inmune se encuentran: El reconocimiento inmunitario: La identificación de presencia de infección en el individuo. 15 Funciones efectoras inmunitarias: El sistema de proteínas sanguíneas del complemento y los anticuerpos. Regulación inmunitaria: Capacidad del organismo para regular las respuestas del sistema inmunológico, si no existiera esta regulación, el organismo sería propenso a reacciones alérgicas frecuentes o enfermedades autoinmunes. Memoria inmunitaria: La encargada de asegurarle al organismo una respuesta más eficaz ante una segunda infección. 2.1.2. Sistema inmune innato También llamada “inmunidad natural o nativa”, constituye la primera línea de defensa contra los microbios. Está constituida por barreras físicas y químicas, como el epitelio y sustancias antimicrobianas, como defensinas o catelicidinas; células fagocíticas, dendríticas y linfocitos citológicos naturales; proteínas sanguíneas, incluye al sistema de complemento; y citocinas, proteínas que regulan y coordinas diversas actividades de las células de la inmunidad innata. Por medio de los receptores de reconocimiento de patrones (PRRs) reconocen patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs)(14). Los mecanismos de defensa celulares y bioquímicos existen aún antes de que la infección comience, este tipo de inmunidad son específicos en general, pero no son capaces de distinguir diferencias ligeras entre microbios, el sistema inmune innato está genéticamente programado para detectar características invariantes de microbios invasores. (14). Las principales funciones del sistema inmune innato son la inflamación, por la producción de citocinas proinflamatorias, y el ataque antivírico, además de Fig. 1. Las bacterias detectadas por células dendríticas a través de TLR se internalizan en el fagosoma donde se procesan los antígenos bacterianos para su presentación en MHC clase II. 16 activar al sistema inmune adaptativo por medio de la presentación del antígeno a las células T. Por ejemplo, la expresión de un receptor tipo Toll (TLR) de una célula dendrítica es seguido de endocitosis o fagocitosis del patógeno, posteriormente se procesa y se presentan los antígenos microbianos al complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de la célula T (Fig. 1). Aquí encontramos el puente entre la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa. 2.1.3 Sistema inmune adaptativo Se le denomina también “inmunidad específica” porque es capaz de distinguir entre diferentes microbios y moléculas, incluso estrechamente relacionadas; o “inmunidad adquirida” para resaltar que se adquiere por medio de la experiencia(14). Sus componentes son los linfocitos B y T, y sus productos de secreción, anticuerpos. Las sustancias ajenas que son reconocidas por los anticuerpos, se llaman antígenos, las células de este sistema emplean receptores antigénicos altamente específicos gracias a la recombinación somática(14). Este tipo de inmunidad se expresará por la estimulación a microorganismos infecciosos, tiene la capacidad de aumentar en magnitud y capacidad de defensa con cada exposición sucesiva a un microbio en particular(14). 2.1.3.1 Anticuerpos Los anticuerpos, o inmunoglobulinas, son una familia de glucoproteínas producidos por linfocitos B diferenciados en células plasmáticas, con diferentes funciones, algunas de estas funciones son: receptores que median la activación inducida por el antígeno de linfocitos B; mediadores de la inmunidad humoral específica, al activar varios mecanismos efectores para eliminar antígenos unidos a ellos. Todos los anticuerpos tienen una estructura nuclear simétrica común de dos cadenas ligeras idénticas unidas por enlaces covalentes, con cada cadena ligera unida a una cadena pesada. Cada cadena consta de dos o más dominios de Ig plegados de forma independiente de unos 110 aminoácidos, que contienen secuencias conservadas y enlaces disulfuro intracatenarios. 17 Las cadenas pesadas y ligeras constan de regiones amino terminales variables (V) que participan en el reconocimiento del antígeno y de regiones carboxilo terminales constantes (C); las regiones C de las cadenas pesadas median las funciones efectoras. Las regiones variables se llaman así porque sus secuencias de aminoácidos varían entre anticuerpos producidos por diferentes clones de linfocitos B (Fig. 2). Las regiones C no participan en el reconocimiento del antígeno; estas regiones de la cadena pesada interactúan con otras moléculas efectoras y células del sistema inmunitario, además, las cadenas pesadas existen de dos formas: una forma de cadena pesada ancla los anticuerpos en las membranas plasmáticas de los linfocitos B, y a otra forma sólo se encuentra en antígenos secretados. Un adulto sano de 70 kg produce de 2 a 3 g de anticuerpos al día. Casi dos tercios son IgA, producida por los linfocitos B activados y las células plasmáticas en las paredes de los aparatos digestivo y respiratorio, que las células epiteliales transportan activamente a las luces de estos tubos. Los anticuerpos desempeñan dos roles esenciales, el primero, es que se unen al epítope (zona de reconocimiento del antígeno) con las zonas hipervariables de la región Fab, la segunda, el dominio Fc del anticuerpo desencadena funciones efectoras biológicas como la activación de las células NK, activación de la vía clásica del complemento o la fagocitosis. Fig. 2 Estructura de una molécula de anticuerpo. Diagrama esquemático de una molécula de IgG secretada. Las zonas de unión al antígeno se forman por la yuxtaposición de los dominios VL y VH. Las regiones C de la cadena pesada terminan en las piezas de la cola. Las localizaciones de las zonas de unión al complemento y al receptor para el Fc dentro de las regiones constantes de la cadena pesada son aproximaciones. 18 2.1.3.1.1 Isotipos Dependiendo de la clase de Ig, se pueden estructurar cinco diferentes moléculas que pueden ser combinadas para formar un anticuerpo. En mamíferos,existen cinco clases de Ig (IgG, IgM, IgA, IgD, e IgE). Además, las IgG (IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4) e IgA /IgA1 e IgA2) tienen subclases. Las regiones C de la cadena pesada de todas las moléculas de anticuerpo de un isotipo o subtipo tienen prácticamente la misma secuencia de aminoácidos, sin embargo, difiere entre isotipos o subtipos. Las cadenas pesadas se designan por la letra griega del alfabeto correspondiente al isotipo del anticuerpo: la IgA1 contiene cadenas pesadas α1; la IgA2, α2; para IgD, δ; IgE, ε; IgG, γ; e IgM, μ. 2.1.4 Sistema inmune de mucosas El sistema inmune de mucosas es conocido por proveer una barrera efectiva entre el hospedero y diversos patógenos, de esta manera, es una de las principales barreras de protección y la primera línea de defensa del sistema inmune innato contra la invasión de agentes infecciosos, es regulado en de manera diferente a la inmunidad sistémica. El sistema inmune mucosal común consiste en un sitio inductor, por ejemplo, las placas de Peyer, y en uno efector, como la lámina propia intestinal, en estos sitios los antígenos son reconocidos, procesados, subsecuentemente presentados a las células mucosales inmunocompetentes, y además ahí ocurre la producción de anticuerpos IgA de forma secretora (sIgA), este es el isotipo con mayor presencia en mucosas. (17–19) En los últimos años, el concepto de sistema inmunitario de mucosas ha cobrado mayor firmeza, haciendo referencia a la función inmunitaria que comparten, por mencionar algunas, las mucosas de las vías respiratorias, tracto digestivo y genitourinario. Este sistema inmune de mucosas involucra al más numeroso conjunto de órganos y aparatos que tienen una función en común, lo que implica que sea el sistema más extenso del organismo. Además, alberga a más del 80% de las células inmunitarias y produce más de 5 g de inmunoglobulinas al día (17). 19 Este epitelio previene la adhesión de patógenos a las superficies del cuerpo mediante la secreción de anticuerpos. Las superficies que cubren son grandes, por lo tanto tienen una alta exposición a diversos agentes patógenos, siendo así la principal vía de entrada de microorganismos (17,18). 2.2 Amibas de vida libre (AVL) Las amibas de vida libre (AVL) han sido encontradas en hábitats en suelo y agua alrededor del mundo. Estas amibas ingieren bacterias, levaduras y otros organismos. A diferencia de “parásitos verdaderos”, las AVL patógenas pueden completar sus ciclos de vida en el ambiente sin la necesidad de ingresar a un hospedador humano o animal (7). 2.2.1 Naegleria fowleri El ciclo de vida de N. fowleri comprende tres estadios: trofozoíto, flagelado y quiste (Fig 3). El trofozoíto ameboide (Fig 3 C) es la forma activa con un tamaño de 7-20 µm, posee una estructura alargada con un citoplasma granular donde incorpora vacuolas, núcleo, retículo endoplásmico rugoso y mitocondrias; se desplaza mediante pseudópodos lobulares ubicados en la parte más ancha del citoplasma. El trofozoíto flagelado (Fig 3 B) es la forma transicional de esta amiba cuando se somete a cambios ambientales; su tamaño es menor que el trofozoíto ameboide, tiene forma de pera y puede presentar hasta 10 flagelos. El quiste (Fig 3 A) es una estructura esférica del 7-15 µm de diámetro; cuenta con una doble pared lisa porosa y un núcleo, producto de situaciones ambientales hostiles (9). Las amibas de vida libre del género Naegleria son abundantes en el ambiente y han sido aisladas de las narices y gargantas de pacientes con enfermedades A B C Fig. 3 Naegleria fowleri. A) Quiste; B) Flagelo; C) Trofozoítos 20 respiratorias. Se ha especulado que existen factores presentes en el huésped que pueden ser capaces de prevenir la infección e invasión tisular por Naegleria, uno de estos factores es la presencia de inmunoglobulina A (IgA) (12). 2.2.1.1 Mecanismo de patogenicidad de Naegleria fowleri Los trofozoítos al entrar en contacto con la mucosa nasal desencadenan la infección, atravesando la lámina cribosa e invadiendo el bubo olfatorio, para finalmente propagarse por el encéfalo (Fig. 4). Esta enfermedad puede presentar el cuadro clínico de 2 a 5 días post infección y de los 7 a 10 días puede llevar a la muerte(20). 2.2.1.2 Meningoencefalitis amebiana primaria El cuadro clínico más común presenta cefalea, congestión de las fosas nasales, fiebre, mareo, signos meníngeos y estado de consciencia alterado con progresión rápida a coma (20). La inespecificidad de la sintomatología trae como consecuencia la confusión con meningoencefalitis de origen viral o bacteriano o bien con otras enfermedades del sistema nervioso central, por lo que se debe realizar un diagnóstico diferencial. La confirmación de MAP se da mediante el análisis de líquido cefalorraquídeo en donde se confirme la presencia de trofozoítos, también se puede confirmar en la necropsia, en tejido cerebral (21). Existe un tratamiento basado en antibióticos, antimicóticos y antiprotozoarios como la Anfotericina B, rifampicina, miconazol, fluconazol, azitromicina, mitefosina, sulfisoxazol, voriconazol, ornidazol, cloranfenicol, ketoconazol e itraconazol (9,10,20,21). Es de relevancia conocer los efectos adversos de la Anfotericina B, Fig. 4. Mecanismo de patogenicidad de Naegleria fowleri. 21 pues es la más reportada como tratamiento para MAP, algunos de ellos son fiebre, escalofríos, vómito, cefalea, hipotensión, náusea, taquipnea y disnea (9). La rareza de la enfermedad ocasionada por este parásito es un tema delicado, el diagnóstico es tardío y produce una muerte rápida, por lo que la difusión de la información sobre esta amiba y el cuadro clínico de MAP es muy importante, no sólo para las personas expuestas a cuerpos de agua contaminados con N. fowleri, también los trabajadores que están en contacto con los pacientes contagiados (médicos, enfermeras, patólogos clínicos, etc.) e investigadores que estudian esta amiba. De acuerdo con la NOM 017 SSA 2012 sobre la Vigilancia epidemiológica, la MAP debe tener una notificación semanal e inmediata (22). Mientras que en la NOM 245 SSA1 2010 sobre Requisitos sanitarios y calidad que deben cumplir las albercas, determina en los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos la ausencia de amibas de vida libre con una frecuencia de muestreo bimensual durante la temporada de uso (23). Naegleria fowleri se encuentra dentro de las especies de amibas de vida libre (AVL) patógenas, que produce Meningoencefalitis Amebiana Primaria (MAP) en humanos. Dar a conocer a esta amiba y el cuadro clínico de la MAP es esencial para aumentar las posibilidades de diagnosticar de manera oportuna, proporcionar un tratamiento idóneo y, sobre todo, fomentar las medidas preventivas para desarrollar esta enfermedad. 22 3. Antecedentes Existen diversos trabajos en los que se ha medido la respuesta de los anticuerpos hacia N. fowleri tanto en humanos como en modelo de ratón. En algunos de ellos se han examinado muestras de suero de individuos sanos de Estados Unidos (24), Nueva Zelanda (25), y de la República Checa (26) para anticuerpos contra N. fowleri. Dado que casi todos los sueros de individuos sanos han sido positivos para N. fowleri, se puede suponer que la exposición a la amiba es común. Se ha identificado a Naegleria spp como un agente causal de “fiebre húmeda”, una reacción de hipersensibilidad no letal al inhalar material antigénico en el agua de recirculación en sistemas de humidificación (27). Material antigénico de Naegleria ha mostrado reaccionar, mediante ensayos de difusión de gel, con suero de individuos que presentan “fiebre húmeda”. En otro estudio de lugares de trabajo relacionado con “fiebre húmeda”, las pruebas serológicas positivas no se correlacionaron con los síntomas, pero la amiba fue encontrada en todoslos estudios de humidificadores (28) . Las pruebas fueron positivas para amibas relacionadas con reacción de precipitina de contaminantes de humidificadores. Sin embargo, se sugirió que la presencia de múltiples organismos, incluyendo N. fowleri, representaron los brotes de “fiebre húmeda”. Se detectaron anticuerpos contra N. fowleri en muestras de suero obtenidas de manera aleatoriamente en 101 de 115 de pacientes hospitalizados en Estados Unidos (29). Utilizando inmunoblot, Powell et al. (30) examinaron muestras de suero de reclutas del ejército con enfermedades respiratorias agudas, en busca de anticuerpos de amibas de vida libre, en donde se detectaron seis diferentes especies de amibas de vida libre, incluyendo N. fowleri. Además, varios estudios se han realizado con el objetivo de determinar el rol de los anticuerpos por isotipo en la resistencia del hospedero ante la infección por Naegleria; por ejemplo: Rivera et al en 2000 (12) realizaron un estudio para comparar los títulos de anticuerpos IgA en suero y saliva de individuos residentes 23 en México, que vivían en áreas endémicas de Naegleria con los que vivían en áreas no endémicas. En áreas endémicas de la amiba, los títulos de IgA para N. fowleri en suero y saliva fueron encontrados significativamente altos en individuos con enfermedades infecciosas en el tracto respiratorio como bronquitis o rinitis, en comparación con los individuos sanos. Además, podrían jugar un papel importante en la prevención de la infección por la amiba, mediante el bloqueo de la adhesión de trofozoítos al epitelio mucoso. Bajo condiciones similares, Rivera et al en 2001 (13) demostraron la presencia de anticuerpos IgA e IgM contra antígenos de N. fowleri en saliva, con mayores títulos de anticuerpos en personas con enfermedades de las vías respiratorias, lo que se puede relacionar con infecciones anteriores y exposición a diversos microorganismos en el ambiente hospitalario. Los investigadores indicaron que la presencia de IgA e IgM en saliva podrían tener un transporte activo a través de las células epiteliales o como resultado de la transudación de la sangre a través de capilares dañados. Cursons et al en 1979 (31), reportaron que el suero obtenido antes de la muerte de pacientes con MAP, no mostraban un incremento específico de títulos de anticuerpos, mediante un ensayo de inmunofluorescencia indirecto, revelaron niveles muy bajos de IgA tras la prueba de inmunodifusión radial para la cuantificación sérica de IgA, IgG e IgM. Sugirieron que la deficiencia de IgA podría ser un factor que contribuye a la susceptibilidad de la infección. En contraste, Cain et al. en 1979 (32) obtuvieron suero antes de la muerte de pacientes con MAP y notaron que los niveles de inmunoglobulinas en suero, incluyendo IgA, se encontraban dentro de los parámetros normales. Seidel et al en 1982 (33), usando la técnica de inmunofluorescencia, reportaron un título de anticuerpos de 1:4096 después de 42 días de infección en un paciente que sobrevivió a MAP después del tratamiento por administración intravenosa e intraventricular de anfotericina B. El reconocimiento temprano de la enfermedad y la aplicación del tratamiento se consideraron factores importantes para la supervivencia de este paciente. El antecedente más reciente en humanos es el reportado por Lares-Jiménez, et al en 2018 (34), en donde se hizo una detección de anticuerpos IgG o IgM en suero a 24 niños y adolescentes en donde incluye a N. fowleri en una comunidad rural en Sonora, México; su muestra abarcó un rango de edad de 5 a 16 años, porque está documentado que es la población más propensa a la infección por esta amiba. Hallaron que un mayor número de sujetos reconocieron antígenos de N. fowleri, que el de las otras dos especies (Acanthamoeba y B. mandrillaris). Sugirieron que este resultado puede relacionarse con los casos de MAP reportados en esta región, además de la alta frecuencia de aislamiento, en ambientes acuáticos recreativos, de N. lovaniensis (especie no patógena), con quien comparte un gran número de antígenos, además de su característica termófila que favorece su presencia en este ambiente. En resumen, a pesar de que las infecciones por N. fowleri resulta en la obtención de anticuerpos humanos, no se ha encontrado la correlación entre la susceptibilidad a la MAP y el estado inmunológico humoral o los niveles de IgA e IgG secretora. En vista de los datos limitados disponibles sobre el papel de la inmunidad humoral para conferir resistencia a la infección por Naegleria en humanos, varios investigadores se han valido de modelos animales. Nuestro equipo de investigación ha desarrollado un modelo en ratón de la infección de la MAP causada por Naegleria fowleri, el cual es iniciado en la mucosa nasal. Interesantemente los ratones desarrollan la enfermedad de una manera muy similar a la observada en humanos. A nivel general, se puede observar en la cavidad nasal de los ratones infectados una gran cantidad de polimorfonucleares rodeando a los trofozoítos, tanto en el lumen como en la cavidad nasal del ratón. Aunque la presencia de estas células no es suficiente para evitar la muerte del ratón (35). También contamos con el modelo de protección, en donde inmunizando ratones Balb/c por la ruta intranasal con extractos totales de la amiba coadministrados con Cry1Ac o toxina del cólera (CT), se logra obtener un 100% de protección una vez que los ratones son retados con la dosis letal de trofozoítos de N. fowleri. Este tipo de inmunización induce altos niveles de anticuerpos IgA, IgG e IgM a nivel local como sistémico. Además, observamos que la respuesta provocada por estos 25 antígenos se polariza hacia una de tipo Th2, ya que los niveles de anticuerpos IgG1 fueron mayores que los niveles IgG2a (36). En otro trabajo, reportamos que aplicando el mismo esquema de inmunización en ratones STAT-6+/+ y STAT-6-/-; encontramos que la mortalidad de los ratones STAT-6-/- fue de 100% y los niveles de IL-12. IFN-gamma e IgG2a fueron mayores que en los ratones STAT6+/+ mostrando un perfil Th1. Mientras que en los ratones STAT6+/+ se obtuvo un 100% de sobrevivencia y altos niveles de IL-4 e IgG1 perfilándose una respuesta de tipo Th2. Estos resultados sugieren que la vía de señalización de STAT-6 (involucrada en la traducción de señales de la interacción IL-4-IL-4R en los linfocitos T CD4+) o respuesta humoral mediada por anticuerpos es muy importante en la protección de los ratones contra la infección por N. fowleri. Además de que en estos trabajos hemos observado que la adyuvancia dada por CT puede también inducir una respuesta fuerte de anticuerpos (37). Por otro lado, también se observó por inmunohistoquímica el incremento de los anticuerpos IgA de secreción (IgAs) en la cavidad nasal de ratones inmunizados con Cry1Ac más extractos totales de N. fowleri. Observando que, en el epitelio respiratorio, el transporte de la IgAs se incrementa en los ratones inmunizados, mientras que en epitelio olfatorio sufre metaplasia, transformándose en un tipo de epitelio respiratorio. Este proceso permeabiliza al epitelio, permitiendo que algunas células y proteínas lleguen al lumen del epitelio olfatorio incluyendo los anticuerpos IgA, que se observaron interactuando sobre la superficie de los trofozoitos de N. fowleri, probablemente impidiendo que la amiba pueda estar uniéndose al epitelio y así evitar la infección (38). En un trabajo más reciente donde se utilizó CT como adyuvante bajo el mismo esquema de inmunización antes mencionado, se reportó que no solamente la IgA se encuentra presente en la cavidad nasal de los ratones, sino también se encontró IgG, la cual está presente de forma abundante en la lámina propia, así como también en el lumen de la cavidad nasal. Nosotros sugerimos que la presencia de esteanticuerpo en el lumen de la cavidad nasal del ratón se debe a lo que ya había sido propuesto por Jarillo-Luna et al (38), una transformación o cambio del epitelio 26 olfatorio a uno tipo respiratorio (metaplásico) y esto puede estar permitiendo la salida de la IgG a las secreciones, la cual aparentemente pudiera estar inmovilizando a los trofozoitos y de esta manera las células inflamatorias puedan tener su efecto cititóxico sobre la amiba (39) Y, por tanto, ambos isotipos tanto IgA como IgG pueden estar limitando la infección por N. fowleri. Además de que no solamente los anticuerpos pueden estar interactuando con las amibas en el lumen del epitelio, sino también los polimorfonucleares a través de la liberación de trampas extracelulares como recientemente lo reportamos en ensayos in vitro (40) Estos resultados nos permiten observar el papel importante que juegan los anticuerpos como mecanismos efectores de la inmunidad protectora contra N. fowleri. Por tanto, en un trabajo reciente, utilizando el mismo esquema de inmunización, se planteó la idea de identificar cuáles eran los antígenos reconocidos por estos anticuerpos e irlos identificando como responsables de la inmunidad protectora. Hasta ahora se han identificado algunas proteínas inmunogénicas como es el caso de la proteína de 210, 108, 75. 56, 37 y 19 kDa. Esto se ha observado al inducir la producción de anticuerpos específicos tanto séricos como de lavados nasales en ratones inmunizados de 1 a 4 veces, donde el reconocimiento de IgA e IgG a estos antígenos de N. fowleri es muy intenso, además de que incrementa de forma proporcional dicho reconocimiento conforme se aumenta el número de inmunizaciones y es muy notable a partir de la tercera inmunización, que es donde se empieza a observar una sobrevida del 100%, lo que nos podría estar indicando que la respuesta de anticuerpos a estas proteínas pudiera ser un factor importante en la protección del ratón (datos aún no publicados). Estos últimos resultados se han obtenido en modelo murino, sin embargo el conocer que los antígenos son reconocidos por anticuerpos humanos de quienes están expuestos diariamente al microorganismo es muy importante, ya que estas proteínas podrían ser las mismas que confieren protección contra la enfermedad a los ratones, y entonces proponer estas moléculas como responsables de la protección para que en un futuro se pueda desarrollar un tratamiento profiláctico contra la enfermedad, o bien, un medio de diagnóstico más rápido y seguro para el 27 paciente. Por ejemplo, existe un anticuerpo monoclonal disponible para la técnica de ELISA que reconoce un epítope glicosilado presente en proteínas de N. fowleri que puede ser usado en el diagnóstico de infecciones (41,42), o bien con el fin de desarrollar nuevos anticuerpos monoclonales útiles contra estas proteínas para posteriores estudios patoinmunológicos. 28 4. Planteamiento del problema N. fowleri es una especie perteneciente a los protozoarios amebo-flagelados de vida libre presente en diversos hábitats alrededor del mundo, la única especie patógena en humanos de este género, principal agente causal de MAP, aislada en estanques de agua dulce, lagos, fuentes domésticas de agua, aguas termales, spas, piscinas, acuarios, aguas residuales, entre otros, a temperaturas altas (de 40-45°C) (8–11). MAP ha sido reportada en su mayoría en niños y adultos jóvenes que han tenido contacto reciente con cuerpos acuosos, su tasa de mortalidad es de 95%. La infección se da por vía intranasal, aspirando agua contaminados con trofozoítos o quistes, que atraviesan la mucosa nasal y se desplazan hacia el encéfalo por el nervio olfatorio. Esta infección activa una serie de respuestas de inmunidad innata y adaptativa en el huésped, la primera línea de defensa ante este patógeno es la secreción de moco, que atrapa a los trofozoítos, gracias a la activación del gen productor de mucina. La MAP lleva a la muerte entre los 7 a 10 días post-infección. Su diagnóstico es complicado por la sintomatología clínica, similar a otras infecciones del Sistema Nervioso Central (SNC) (9,11). De 1965 al 2002 existía un aproximado de 200 casos reportados a nivel mundial de MAP(20). Hoy en día a nivel mundial se desconoce la incidencia real y prevalencia de la MAP, sin embargo, se han reportado casos clínicos en todo el mundo, principalmente en países como África, India, Corea, Japón, Perú, Venezuela, Panamá y Norte de México. En 2002, la publicación del este boletín epidemiológico correspondiente a la semana 24 (9-15 de junio de 2002) presentó un análisis del Sistema Epidemiológico y Estadístico de las Defunciones (SEED) sobre la MAP en el que se reportó que no se obtuvo ningún caso registrado de esta patología basándose en la Clave Internacional de Enfermedades versión 10 (CIE-10) sin embargo, analizando la clave que engloba a las encefalitis, mielitis y encefalomielitis, que incluye a las meningoencefalitis agudas y bacterianas no registradas en otra parte, obtuvieron 29 591 casos registrados en un rango de edad de 1 a 90 años con una media de 22 años; el 37.1% pertenecía al grupo de edad de 1-4 años; con predominio por el sexo masculino con 57.4%. La ocupación más frecuente en mayores de 12 años fue actividad agrícola o ganadera. De la población total reportada, el 61.4% no era derechohabiente de ninguna institución médica, aunque el 94.4% recibió atención médica; la Ciudad de México fue la entidad federativa con mayor reporte de casos (18%), se infiere que la razón es por ser una zona de concentración con hospitales de tercer nivel (especialidades de neurología e infectología). Finalmente, el 77.8% de las defunciones tuvieron lugar en una unidad pública, es importante aclarar que no hubo confirmación diagnóstica, pues a ningún paciente se le realizó necropsia (21). Por lo que existe la posibilidad que algunos de esos casos hayan sido causados por N. fowleri, los cuales por la falta de técnicas especializadas de diagnóstico o la insuficiente información epidemiológica puede confundirse con otros tipos de meningitis. Actualmente se llevan estudios para desarrollar vacunas protectoras productoras de anticuerpos específicos que eviten la adherencia de la amiba al epitelio nasal, o bien el desarrollo de técnicas de diagnóstico oportuno (pre-mortem) sin embargo, estos estudios son en ratones, por lo cual resalta la importancia de evaluar la presencia y especificidad de anticuerpos en personas que pueden estar en contacto con N. fowleri, ya que puede arrojar información sobre las proteínas que pueden ser reconocidas en el parásito e inducir inmunidad o hasta ser las responsables de la virulencia de la cepa. Dicho lo anterior, se expone la siguiente pregunta de investigación: ¿cuál es el nivel y especificidad de anticuerpos IgA e IgG, IgM que existe en las personas sanas expuestas a N. fowleri en laboratorios de investigación? 30 5. Justificación N. fowleri es el agente causal de MAP, enfermedad con una alta tasa de mortalidad, del 95% en el humano, dada la sintomatología similar a otras afecciones del SNC, es complicado realizar un diagnóstico oportuno para que pueda aplicarse un tratamiento específico a tiempo. Se desconoce la tasa de incidencia de esta enfermedad en México, pues en la mayoría de los casos de meningitis no se realiza la confirmación diagnóstica por punción lumbar o necropsia. Actualmente se realizan investigaciones para desarrollar vacunas protectoras que eviten la adherencia de la amiba al epitelio nasal y su paso hacia la invasión al cerebro; de esta manera es importante realizar estudios preliminares para observar el comportamiento del sistema inmunológico ante este patógeno, con el propósito de desarrollar herramientas que facilitenla prevención o tratamiento oportuno y así evitar que se convierta en un problema de salud pública. 31 6. Objetivos 6.1. General Analizar la respuesta de anticuerpos específicos IgA, IgG e IgM contra N. fowleri en personas que trabajan dentro del laboratorio 6.2. Específicos: Detectar los pesos moleculares de proteínas que son reconocidos por los diferentes anticuerpos. Comparar el nivel de anticuerpos específicos contra antígenos de N. fowleri en los sujetos. Determinar si existen antígenos inmunogénicos que sean reconocidos por las tres inmunoglobulinas Determinar si las moléculas de N. fowleri que son reconocidas por las inmunoglobulinas de los sujetos presentan residuos de α-D-manosa, α-D- glucosa y N-acetil-α-galactosamina 7. Hipótesis Existen glicoproteínas inmunogénicas de N. fowleri que son reconocidos por anticuerpos de sujetos que trabajan en el laboratorio. 32 8. Metodología 8.1 Diseño de la investigación Esta fue una investigación cuantitativa no experimental de diseño transversal, analítico y prospectivo, en la que se invitó a participar a las personas que trabajaron en el Laboratorio de Microbiología Ambiental de la Unidad de Investigación Interdisciplinaria de Ciencias de la Salud y Educación (UIICSE) de la Facultad de Estudios Superiores Iztacala - UNAM y en el Laboratorio de Inmunología Molecular de la Escuela Superior de Medicina - IPN, y que cumplían con los criterios de inclusión: que sus actividades implicaran la manipulación de Naegleria fowleri durante los semestres pertenecientes a los periodos 2018-1 y 2018-2; quienes recibieron un consentimiento informado y posterior a su lectura, firmaron (Anexo 1). 8.2. Validación del instrumento. Por tratarse de aparatos electromecánicos, la precisión y la exactitud fue validada por los fabricantes de los instrumentos y la exactitud que proporcionan. La validación del estudio consistió en determinar la precisión y exactitud de los aparatos electromecánicos utilizados. Por ejemplo, para la garantizar que la cuantificación de proteínas era confiable se requirió de la elaboración de una curva patrón de albúmina mediante la técnica de Bradford (Anexo 2). Las técnicas realizadas dentro del laboratorio fueron estandarizadas para asegurar la replicación de los mismos, con resultados confiables. 8.3. Cultivos de Naegleria. Se utilizó un cultivo axénico de la cepa ATCC 30808 de N. fowleri mantenida a 37°C en medio bactocasitona al 2% (Difco, Le Pont de Claix, France) enriquecido con suero fetal bovino al 10% (GIBCO, Grand Island, NY) en cajas para cultivo celular. Al suero, dos veces descomplementado, se le añadió antibiótico (Antibac, Penicilina-Estreptomicina) en una proporción de 1 μL por cada mL de suero. 33 8.4. Obtención del extracto total amebiano Durante la fase logarítmica de crecimiento, las cajas de cultivo que contenían trofozoítos de N. fowleri se colocaron en el congelador durante un periodo de 15 minutos para facilitar el desprendimiento de la monocapa celular. El producto obtenido después de agitar cuidadosamente las cajas de cultivo, se vació en un tubo cónico tipo Falcon de 50 mL; se realizaron dos lavados con solución amortiguadora de fosfatos (PBS 1X, Anexo 3) y fue centrifugado (PrO-Research, model: K241R) a 3500 rpm por 15 minutos. La pastilla celular obtenida fue resuspendida en PHMB al 10 mM (ácido p-hidroximercuribenzoato, SIGMA, No. 55540-5G) (Anexo 3) como inhibidor de proteasas. La resuspensión celular fue conservada en congelación a - 40°C. Para romper las células y obtener el extracto, se descongeló el producto de 5 cosechas obtenidas. Se tomaron 10 μL de la mezcla y se colocaron en un portaobjetos con cubreobjetos para observarla en un invertoscopio óptico (Zeiss) a 10X y 40X. Los trofozoítos de N. fowleri fueron lisados por medio de β-octyl-D- glucopyranosido (Thermo Scientific, No. 28310) en una proporción de 1 µg por mL. Después, la suspensión se agitó en vortex (Fisher Vortex Genie 2) durante 5 minutos y posteriormente se colocó en baño maría durante 1 minuto. La concentración del extracto resultante se determinó por la técnica de cuantificación de proteínas de Bradford (reactivo en el Anexo 3) con ayuda de un lector de microplacas (Bio-Rad, Model 550) a 595 nm; la integridad y el patrón de las proteínas se examinó mediante electroforesis SDS-PAGE con un gel de poliacrilamida a una concentración del 10%. 8.5. Obtención de las muestras Se tomaron 5 mL de saliva y 3 mL de sangre de 6 personas del laboratorio de Microbiología Ambiental y 9 del laboratorio de Inmunología Molecular. 34 8.5.1. Obtención de sueros Se realizaron alícuotas de 1000 μL de sangre en microtubos tipo eppendorf de 2.5 mL y fueron centrifugadas (Hettich) a 3500 rpm durante 20 min, para finalmente separar el suero y reservarlo en microtubos tipo eppendorf en el congelador a -40°C. 8.5.2. Obtención de saliva Se realizaron alícuotas de 1000 μL de saliva en microtubos tipo eppendorf de 2.5 mL y fueron centrifugadas (Hettich) a 3500 rpm durante 10 min, finalmente se recuperó el sobrenadante y se almacenó con pHMB (700 μL de saliva y 300 μL de inhibidor de proteasas) a 4°C para incubar la muestra lo más pronto posible. 35 8.6. Detección de proteínas o antígenos por western blot Para la detección de proteínas o antígenos de N. fowleri, se siguió el protocolo propuesto por Rivera et al., 2000 (12) con algunas modificaciones. 150 µg de proteínas de N. fowleri fueron separados por electroforesis en geles de poliacrilamida (SDS, Bio-Rad) (7.5, 10, 14 y 16% poliacrilamida) usando un peine rasurado, seguido de electrotransferencia a una membrana de nitrocelulosa. La membrana fue cortada para obtener tiras y boquearlas con 1 mL de leche baja en grasa al 10% disuelta en PBS-Tween (buffer de fosfato de sodio 10 mM, NaCl 150 mM y Tween 20 al 0.05%) e incubadas por 24h a 4°C. El agente bloqueante fue removido con PBS-Tween con 3 lavados durante 10 minutos y se realizaron diluciones de suero sanguíneo (1:100) en PBS-Tween, para incubar 1 mL, mientras que las muestras de saliva fueron utilizadas directamente en las tiras; ambas muestras fueron incubadas durante 24h a 4°C. Posteriormente, se lavaron las tiras y se incubaron con 1 mL de anticuerpo de cabra anti IgA, IgG e IgM humana conjugada con peroxidasa en PBS-Tween en relación 1:1000 por 24h a 4°C. Finalmente, se lavaron las membranas y la actividad enzimática fue detectada con el sustrato (H2O2 0.1%, metanol al 17.5%, 4-chloro-α-napthol al 0.15% y 82.5% de PBS). Las moléculas que reaccionaron fueron identificadas en las tiras de las membranas de nitrocelulosa y los pesos moleculares fueron determinados. 8.7. Análisis del patrón de glicoconjugados por Lectin blot Para la detección de los carbohidratos en las membranas de nitrocelulosa, se siguió el protocolo propuesto por Thomas et al. en 2009 (43) con algunas modificaciones. 20 μg de proteína de N. fowleri fueron separados por electroforesis en geles de poliacrilamida (SDS-PAGE, Bio Rad) al 14 %, y transferidos (400 mA por 1 h) a una membrana de nitrocelulosa. Posteriormente las membranas fueron bloqueadas con leche baja en grasa (Svelty) al 10% disuelta en PBS-Tween e incubadas durante toda la noche a 4°C. Las membranas de nitrocelulosa fueron incubadas con lectinas biotiniladas: a) Jacalina (Artocarpus integrifolia) específica para N-acetil-α- galactosamina y b) ConA (Canavalia ensiformis) específica para α-D-manosa, α-D- glucosa a una concentración de 5 g/ml (dilución 1:500) en PBS-Tween e incubadas 36 durante toda la noche a 40C. Al día siguiente las membranas de nitrocelulosa fueron lavadas 3 veces con PBS-Tween e incubadas con estreptavidina acoplada a la peroxidasa a una concentración de 1µg/ml (1:1000) durante toda la nochea 40C. De nuevo las tiras fueron lavadas 3 veces con PBS-Tween y la actividad enzimática fue detectada con el sustrato (H2O2 0.1%, metanol al 17.5%, 4-chloro--napthol al 0.15% y 82.5% de PBS). Finalmente las proteínas que reaccionaron con las lectinas fueron identificadas en las tiras de las membranas de nitrocelulosa y los pesos moleculares fueron determinados. 8.8. Nivel de anticuerpos específicos anti N. fowleri La cuantificación de anticuerpos IgA, IgG e IgM fue determinada por la técnica de ELISA (por sus siglas en inglés: enzyme-linked immunosorbent assay) (13). Noventa y seis pozos en placas de poliestireno fueron forrados con 10 µg de extracto total amebiano en buffer de carbonatos al 0.1 M, pH 9.6. Las placas fueron incubadas por 24 h a 4°C, lavadas 3 veces con PBS Tween y bloqueadas con leche baja en grasa al 6%, incubadas 24 h a 4°C y lavadas tres veces con PBS Tween. Las muestras se diluyeron en PBS- Tween (suero 1:1000 y saliva fue colocada sin diluir), incubados 24 h a 4°C. Después, se realizaron 3 lavados con PBS Tween. Posteriormente, se usaron 100 µL de una dilución recién hecha 1:1000 de anticuerpo de cabra anti IgA, IgG o IgM humano peroxidado, añadidos a cada pozo, incubándose 24 h a 4°C. Finalmente, se lavaron las placas 3 veces con PBS Tween y se añadió la solución reveladora (0.1% H2O2, 0.1% ortho-phenylenediamine en buffer de citrato de fosfato) 100 µL por pozo y después de 5 minutos, la reacción se detuvo con ácido sulfúrico al 2.5 M. La densidad óptica de cada pozo fue determinada a 492 nm usando un lector de microplaca (Bio-Rad, Model 550). 8.9. Análisis estadístico En las gráficas de los resultados las barras representan un nivel de absorbancia A 492, que evalúa los niveles de anticuerpos de cada individuo, cada uno con la desviación estándar a partir de 3 repeticiones por experimento. Las diferencias significativas en los niveles de anticuerpos entre sujetos fueron determinados usando un análisis de varianza de dos vías seguida de la prueba de Tukey con el 37 software PRISM (GraphPad, San Diego, Calif) P < 0.05 fue considerada estadísticamente significativa. 38 9. Resultados 9.1. Detección de los pesos moleculares de proteínas que son reconocidos por los diferentes anticuerpos (IgA, IgG e IgM). Para la detección de los pesos moleculares de proteínas que son reconocidos por los diferentes isotipos IgA, IgG e IgM, se resolvieron geles de poliacrilamida para observar diferentes moléculas una vez transferidas a membranas de nitrocelulosa para realizar inmunoensayos. Para la detección de antígenos de reconocimiento a IgG, los geles se resolvieron a diferentes concentraciones, 10 y 14%, las diferentes concentraciones se realizaron con el fin de determinar los antígenos de alto y bajo peso molecular (fig. 5 A y 5B respectivamente). Anticuerpos IgG de suero de 14 individuos reconocieron un grupo heterogéneo de las proteínas presentes en el lisado amebiano (Fig. 5.). Los antígenos de alto peso molecular reconocidos se encuentran en un rango de 50 a 190 kDa, de estos, los que se reconocieron en un mayor porcentaje de los sujetos fueron de 50 (100%) y 93 kDa (60%). Mientras que los antígenos de bajo peso molecular, en un rango de 20 a 43 kDa, los que tuvieron un reconocimiento por la mayoría de anticuerpos de los sujetos fueron de 20 (73.3%) y 37 kDa (80%). Para la molécula de 20 kDa, los sujetos con mayor intensidad de reconocimiento fueron el 6 y 9, la intensidad de reconocimiento de la molécula de 37 kDa fue uniforme a simple vista, para la molécula de 50 kDa los sujetos 1, 5 y 10 fueron los que presentaron una mayor inmunoreacción. 39 Los antígenos del lisado amebiano reconocidos por anticuerpos IgA en suero estuvieron presentes en 10 individuos (70%), la banda correspondiente a 50 kDa estuvo presente en el 50% de los individuos (Fig. 6.) de manera relevante el sujeto 10 presentó una mayor intensidad de reconocimiento, un patrón similar al observado 40 en el reconocimiento de IgG hacia la molécula de 50 kDa (Fig 5). En el reconocimiento por parte de la IgA sérica se destacan dos antígenos de manera general, el de 50 y 245 kDa. Claramente se observa que la inmunodetección de los antígenos que son reconocidos por esta inmunoglobulina es menos intensa que aquella observada para el reconocimiento de IgG (Fig. 5). Sin embargo, es interesante mencionar que el antígeno de 245 kDa que es reconocido por la IgA de algunos individuos, no es detectada con la IgG. 41 En cuanto al reconocimiento dado por IgM en suero, se observa que los antígenos mejor reconocidos fueron aquellos correspondientes a los pesos moleculares de 6, 11, 20 y 33 kDa (Fig 7). Predominando la molécula de 20 y 33 kDa con un 80 % de los individuos. En general, se presentó una intensidad de reconocimiento uniforme, sin embargo, individuos como el 5 y 9 presentaron un patrón más amplio en el reconocimiento de antígenos de N. fowleri. Al igual que con IgG e IgA, se destaca el reconocimiento hacia la molécula de 20 kDa. Puesto que la saliva es un sitio asociado con la respuesta a nivel de mucosas, en este trabajo también se determinaron los pesos moleculares de los antígenos que son reconocidos por los diferentes anticuerpos de los mismos individuos. Para el isotipo IgG sólo dos individuos tuvieron reconocimiento antigénico en la molécula de 20 kDa (14%), de estos dos, el sujeto 7 tuvo una inmunoreacción ligeramente superior por intensidad de la banda, mientras que el sujeto 10 fue de los que mayor reconocimiento tuvo (Fig. 8) también en IgG e IgA en suero. (Fig. 5 y 6). 42 43 El reconocimiento de IgA anti N. fowleri en saliva humana se observa con mayor frecuencia en las moléculas de 20 (27%) y 50 kDa (20%); se muestra que el sujeto 10 tuvo un mayor reconocimiento en intensidad de la banda de 20 kDa comparado con el resto de los individuos, patrón ya visto en este sujeto en IgG e IgA en suero (fig. 5 y 6), mientras que la IgA del sujeto 5 reconoce un número mayor de moléculas (20, 50, 69, 105, 178 y 180 kDa), como se pudo observar en IgM en suero (Fig. 7) y un reconocimiento mayor en intensidad de la banda de 60 kDa. Con la finalidad de dilucidar si los antígenos o moléculas de N. fowleri que fueron reconocidos por las diferentes inmunoglobulinas de los sujetos eran de origen glicoproteico, un último ensayo de inmunodetección fue realizado con lectinas de afinidad a diferentes residuos de carbohidratos. Al analizar los glicoconjugados de N. fowleri mediante un Lectin blot en el que se incubaron las tiras con las lectinas biotiniladas (JAC y ConA) y posteriormente con la estreptavidina; se encontró que nueve glicoconjugados fueron reconocidos por JAC y por ConA, 20, 33, 50, 63, 75, 88, 135, 158 y 245 kDa (Fig. 10). Algunos de ellos ya habían sido reconocidos tanto 44 por los anticuerpos séricos como los de saliva, tal es el caso de la molécula de 20 kDa que fue reconocida por IgG, IgA e IgM en suero por el 78, 14 y 85% de los individuos respectivamente (Fig 5, 6 y 7), y en IgG e IgA en saliva por el 10 y 40% (Fig 8 y 9); la molécula de 33 kDa la cual fue principalmente reconocida por la IgM sérica del 80 % de los sujetos (Fig. 7), la molécula de 50 kDa, la cual fue reconocida principalmente por la IgG e IgA de suero de la mayoría de los sujetos (Fig 5 y 6) así como también IgA de saliva (Fig. 9). La molécula de 75 kDa que también fe reconocida principalmente por IgG de suero (Fig. 5) y por último la molécula de 245 kDa la cual fue reconocida principalmente por la IgA de suero de algunos sujetos (Fig. 6). 9.2. Comparación del nivel de anticuerpos específicos contra antígenos de N. fowleri en los sujetos. Para comparar los niveles de anticuerpos específicos contra antígenos de N. fowleri, se analizaronmediante ELISAs muestras de suero y saliva de personas sanas que trabajan dentro de laboratorios de investigación y que sus actividades implicaran la manipulación de N. fowleri. Los resultados de todas las inmunoglobulinas se observan en la figura 11. En IgG en suero los sujetos con mayor nivel de anticuerpos estadísticamente significativos al resto de los individuos (P < 0.05) fueron S9 y S10, estos dos sujetos tuvieron una inmunoreactividad muy fuerte hacia los antígenos de 20 y 50 kDa de N. fowleri. Sugiriendo que las regiones de reconocimiento de los anticuerpos IgG esté dirigida en su mayoría a estos dos antígenos. Mientras que los sujetos con menor nivel de absorbancia fueron S3, S6 y S8, de estos, quienes mostraron un tenue patrón en el reconocimiento de un grupo heterogéneo de moléculas en inmunoblot. Los resultados de IgA en suero mostraron que el sujeto 10 fue quien obtuvo mayor nivel de anticuerpos (P < 0.05) como se observa en IgG en suero, S4 fue el sujeto en donde se detectaron los más bajos niveles de este anticuerpo, semejante a los 45 niveles reportados del sujeto S1 (P > 0.05). En este resultado también es importante destacar que el sujeto 10 quien fue el que tuvo mayor producción de IgA específica a N. fowleri mostró una reactividad muy fuerte para la proteína de 50 y 20 kDa (Fig.6). Nuevamente se sugiere que los anticuerpos detectados por ELISA estén dirigidos en su mayoría hacia epítopes de estas proteínas. En cuanto a la producción de IgM anti-N. fowleri en suero, los sujetos 10, 9, 8 y 2 fueron quienes mayores niveles de anticuerpos presentaron. De nuevo S10 fue el individuo con mayor nivel de absorbancia para este anticuerpo (P < 0.05), como lo mostrado en IgG e IgA séricos. Por el contrario, el sujeto con menor nivel de anticuerpos de este isotipo fue S4 (P < 0.05), manteniendo un comportamiento similar al reportado en IgA en suero. Mientras que la respuesta de IgG en saliva, se puede observar un comportamiento similar de S3 y S8 en IgG en suero mostrando los menores niveles comparados con el resto de los individuos (P < 0.05), y S6 contrario al observado en IgG en suero, pues en saliva fue el que obtuvo el mayor nivel de anticuerpos para este isotipo. El nivel de IgA en saliva encontró que los sujetos 4 y 6 tuvieron un mayor nivel de absorbancia, ambos significativamente diferentes (P < 0.05) en comparación con el resto de los individuos, el último similar al mostrado en IgG en saliva, mientras que S8 fue el que tuvo menor nivel de IgA, éste último significativamente menor que el resto de los sujetos (P < 0.05), mostrando un comportamiento similar al reportado para IgG en suero y saliva. Por último, en IgM en saliva nuevamente se pueden observar que S4 y S6 fueron los individuos que mostraron mayor nivel de anticuerpos, como se puede observar en las gráficas de IgA e IgG en saliva. De estos dos sujetos S4 fue el que obtuvo un mayor nivel de absorbancia; de manera similar a la gráfica descrita previamente;S8 fue el que menor nivel de anticuerpos obtuvo, similar a IgA e IgG en saliva e IgG sérica, sin embargo no fue estadísticamente significativa la diferencia de este con S2, S3 y S9 (P < 0.05). 46 47 10. Discusión Cerca de 30 especies del género Naegleria han sido aisladas de suelo y agua de diversos hábitats alrededor del mundo, pero sólo Naegleria fowleri ha sido asociada con enfermedades en humanos, las estrategias para combatir esta patología son limitadas dada la progresión de la enfermedad y los mecanismos de evasión de la respuesta inmune de este protozoario. Mucha de la información disponible sugiere que la inmunidad innata podría desempeñar un papel más importante que la inmunidad adquirida en la resistencia a la infección por N. fowleri (8), pues existen hallazgos sobre la presencia de IgA e IgM en secreciones mucosas que favorecen la prevención de la infección amebiana mediante el bloqueo de la adhesión de los trofozoítos al epitelio mucoso (13). También existe evidencia de que el suero humano fresco inhibe la proliferación de N. fowleri, cuando observan un cultivo de esta amiba complementado con 10% de suero humano fresco (10). En este trabajo los isotipos IgG e IgM en suero e IgA en saliva en muchos sujetos reconocieron un gran número de antígenos de N. fowleri, siendo más diverso dicho reconocimiento en IgG en suero. De manera similar anticuerpos contra N. fowleri se han detectado en suero y saliva humana con títulos en un rango de 1:5 a 1:20 (10). Parte importante del hallazgo de estos isotipos es que se ha mostrado en estudios in vitro que la sIgA es capaz de inhibir la unión de N. fowleri al colágeno tipo I, bloqueando de esta manera su proliferación y en consecuencia la citotoxicidad de esta amiba contra el hospedero, sugiriendo que estos anticuerpos debilitan la virulencia de N. fowleri. En general, los anticuerpos obtenidos en suero y saliva del mismo individuo reconocieron diferentes proteínas de N. fowleri, estas diferencias son difíciles de explicar, pero podría deberse a que algunas proteínas de N. fowleri provoquen una mayor respuesta a nivel sistémico mientras que otras son más inmunogénicas en las mucosas, además, entre las técnicas utilizadas la sensibilidad y especificidad es diferente, por lo que en algunos sujetos en Western blot no se reporta la presencia 48 de anticuerpos pero en el inmunoensayo ELISA sí se reporta. Sin embargo, esta justificación podría descartarse en aquellos individuos en los que en los anticuerpos de suero y saliva reconocieron las mismas proteínas. Los anticuerpos analizados y localizados en saliva podrían ser producidos de manera local por células plasmáticas localizadas en las glándulas salivales (IgA) o bien, podrían ser resultado de trasudación pasiva, al no ser anticuerpos localmente producidos, sino derivados del plasma a lo largo de un gradiente de concentración, brindando protección en las superficies mucosas a partir de anticuerpos sistémicos como es el caso de la IgG. Rivera et al (12) mostraron el reconocimiento de antígenos de N. fowleri por anticuerpos IgA humana en saliva en el 11% de su población del área endémica, contra el 20% de la población de este estudio, que está en contacto con la amiba al realizar experimentos dentro del laboratorio de investigación. Esta respuesta puede deberse al periodo de exposición de manera directa o indirecta dentro del laboratorio, o bien, la existencia de reacción cruzada por infecciones previas por otras especies de amibas. En el mismo estudio (12), se presentaron patrones de reconocimiento antigénico diferentes entre IgA e IgG, donde únicamente reportan las proteínas de 62 y 46 kDa en suero para ambos isotipos. Mientras que en los resultados obtenidos en este estudio podemos observar proteínas reconocidas de 20, 37, 50 y 93 kDa en suero para IgG. Uno de los aspectos más relevantes de este resultado es que la proteína de 37 kDa ha sido reportada como una proteína con propiedades mucolíticas (44,45); de manera que, cuando existe un número suficiente de amibas, éstas pueden degradar mucinas por actividad proteolítica (9). Una de las bandas que fue reconocida por toda la población estudiada fue la de 50 kDa en IgG en suero y en 50% en IgA en suero, sin embargo, para el primer isotipo tuvo una mayor intensidad de reconocimiento en los sujetos 1, 5 y 10, los cuales no tienen características similares, para el sujeto 1, lleva más de 10 años trabajando con N. fowleri, el sujeto 5 lleva casi 4 años de exposición directa a la amiba, y el sujeto 10 trabaja indirectamente con la amiba, pero en un interrogatorio refirió haber cursado 3 amebiasis a lo largo de su vida, por lo que un porcentaje de la intensidad 49 de reconocimiento en esta banda y en la de 20 kDa podría deberse a reacción cruzada de epítopos similares
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