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Phenotypic and genetic characterization of emerging trematodiasis: Fascioliasis and Schistosomiasis

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Phenotypic and genetic characterization of emerging trematodiasis: Fascioliasis and Schistosomiasis

dc.contributor.advisor	Valero Aleixandre, María Adela
dc.contributor.advisor	Bargues Castelló, María Dolores
dc.contributor.advisor	Mas-Coma, S.
dc.contributor.author	Reguera Gómez, Marta
dc.contributor.other	Departament de Biologia Cel.lular i Parasitologia	es_ES
dc.date.accessioned	2021-02-25T10:26:39Z
dc.date.available	2022-02-26T05:45:05Z
dc.date.issued	2021	es_ES
dc.date.submitted	19-02-2021	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/78105
dc.description.abstract	Fascioliasis and Schistosomiasis are two major (re)emerging trematodiasis with large impact on human health. Given the necessity to characterize the Trematode populations involved, the aims of the present research are, first, analyze the impact of Fasciola hepatica experimental reinfection on immunological, clinical and biological phenotypes by means of an experimental design which reproduced the usual reinfection/chronicity conditions in human Fascioliasis endemic areas. Second, the morphological phenotypic characterization of parasite eggs from Schistosomiasis haematobium infected sub-Saharan migrants in Spain and introduction of a new study methodology. The specific results have been grouped into four parts. A. Impact of Fascioliasis reinfection on host immune response: relationship with the clinical phenotypes of anemia. The profile of the Th1/Th2/Th17/Treg expression levels is analyzed after reinfection, correlating them with their corresponding hematological biomarkers of morbidity. Reinfection in the chronic phase is able to activate a mixed immune response (Th1/Th2/Th17/Treg). The systemic immune response is different in each group, suggesting that suppression is mediated by different mechanisms in each case. Multivariate mathematical models were built to describe the Th1/Th2/Th17/Treg expression levels and the clinical phenotype. B. Impact of Fascioliasis reinfection on F. hepatica egg shedding: relationship with the immune‐regulatory response. Serical IgG1 levels and eggs per gram of feces (epg) were analyzed after reinfection, correlating them with their corresponding profile of the Th1/Th2/Th17/Treg expression levels. A transiently higher averages of epg and epg/worm in reinfected groups vs primoinfected group (PI) were detected at least in the weeks following reinfection. The kinetics of IgG1 levels shows that reinfected groups followed a pattern similar to the one in the PI group, but transiently higher averages of IgG1 levels in reinfected groups vs the PI group were detected in the weeks following reinfection. Epg correlated with IgG1 levels and also with systemic Il10 and thymic Ifng and Il10 expression levels. These results suggest that epg depends on the Th1 and Treg phenotype and that the determination of the fluke burden by epg is likely to be an overestimation in cases of recent reinfection in low burden situations. A strategy to facilitate the implementation of epg count techniques and the subsequent decision on the appropriate treatment dose for each patient to prevent colic risk is required. C. Phenotypic analysis of Schistosoma species eggs: proposal for a standardized study methodology. The present study focuses on eggs, considered genetically pure S. haematobium by genetic characterization (intergenic ITS region of the rDNA and cox 1 mtDNA by RD-PCR). A phenotypic characterization of S. haematobium eggs was made by morphometric comparison with experimental populations of S. bovis and S. mansoni. Analyses were made by Computer Image Analysis System (CIAS) applied on new standardized measurements and geometric morphometric tools. The principal component analysis (PCA), including seventeen nonredundant measurements, showed three phenotypic patterns in eggs of S. haematobium, S. bovis and S. mansoni. Mahalanobis distances between each pair of groups were calculated for each discriminant analysis performed. In general, S. mansoni and S. bovis present larger distances between them than with S. haematobium, i.e. they present the greatest differences. Regarding the spine, S. haematobium and S. mansoni are the most distant species. Results show the usefulness of this methodology for the phenotypic differentiation between eggs from these Schistosoma species, capable of discerning morphologically close eggs, as is the case of the haematobium group. Schistosoma egg phenotyping approaches may be applied to assess not only hybrid forms but also potential influences of a variety of other factors. D. Phenotypic characterization of S. haematobium‐like and genetically pure eggs: description of morphotypes and analysis of the influence of the geographical origin on egg phenotypes. The above-described methodology allowed us to classify the eggs from Schistosomiasis haematobium infecting sub-Saharan migrants in Spain into three morphotypes: round, elongated and spindle. The results show an uneven distribution of these morphotypes among countries. In addition, an egg sample was both geno- and phenotyped (intergenic ITS region of the rDNA and cox 1 mtDNA by RD-PCR), allowing us to compare only genetically pure eggs and eliminate the variability hybrid eggs might entail. Regarding the influence of the geographical origin, great intraspecific variation was found amongcountries. Further studies will confirm these results and the utility of this tool for comparative studies of hybrid Schistosoma egg morphology.	en_US
dc.description.abstract	La Fascioliasis y la Esquistosomiasis son dos importantes trematodiasis (re)emergentes con gran impacto en la salud humana. Dada la necesidad de caracterizar las poblaciones de Trematodos involucradas, los objetivos de la presente investigación son: en primer lugar, analizar el impacto de la reinfección experimental por Fasciola hepatica en los fenotipos inmunológicos, clínicos y biológicos por medio de un diseño experimental que reproduce las condiciones habituales de reinfección/cronicidad en las zonas endémicas de la Fascioliasis humana; en segundo lugar, la caracterización fenotípica morfológica de huevos de Schistosoma haematobium de migrantes subsaharianos con Esquistosomiasis urogenital en España y la presentación de una nueva metodología de estudio. Los resultados obtenidos se han agrupado en cuatro apartados. A. Impacto de la reinfección en Fascioliasis en la respuesta inmunitaria del hospedador: relación con los fenotipos clínicos de la anemia. Se analizó el perfil de los niveles de expresión de Th1/Th2/Th17/Treg después de la reinfección, correlacionándolos con sus correspondientes biomarcadores hematológicos de morbilidad. La reinfección en la fase crónica fue capaz de activar una respuesta inmune mixta (Th1/Th2/Th17/Treg). La respuesta inmunológica sistémica fue diferente en cada grupo, lo que sugiere que la supresión está mediada por diferentes mecanismos en cada caso. Se realizaron cinco modelos matemáticos multivariantes para describir los niveles de expresión de Th1/Th2/Th17/Treg y el fenotipo clínico. B. Impacto de la reinfección en Fascioliasis en la emisión de huevos de F. hepatica: relación con la respuesta inmunorreguladora. Se analizaron los niveles séricos de IgG1 y el contaje de huevos por gramo de heces (hpg) tras la reinfección, correlacionándolos con su correspondiente perfil de los niveles de expresión de citoquinas Th1/Th2/Th17/Treg. Se detectaron promedios transitoriamente más altos de hpg y hpg/parásito en los grupos reinfectados frente a los grupos primoinfectados (PI) en las semanas posteriores a la reinfección. Los hpg se correlacionaron con los niveles de IgG1 así como con los niveles de expresión sistémicos de Il10 y tímicos de Ifng e Il10. Estos resultados sugieren que la cantidad de hpg depende del fenotipo Th1 y Treg y que la determinación de la carga parasitaria por el conteo de hpg podría sobreestimarla en los casos de reinfección reciente. Se requiere un protocolo que facilite la aplicación de las técnicas de recuento por hpg y la consiguiente decisión sobre la dosis de tratamiento apropiada para cada paciente a fin de prevenir el riesgo de cólico. C. Análisis fenotípico de los huevos de tres especies de Schistosoma: propuesta de una metodología de estudio estandarizada. El presente estudio se centró en huevos considerados como S. haematobium puro por caracterización genética (secuenciación de la región ITS del ADNr y RD-PCR de cox 1 del ADNmt). Se realizó una caracterización fenotípica de los huevos de S. haematobium mediante comparación morfométrica con poblaciones experimentales de S. bovis y S. mansoni utilizando el Sistema de Análisis de Imágenes por Computadora (CIAS) aplicado sobre diecisiete nuevas medidas estandarizadas. El análisis de componentes principales (ACP) y el análisis canónico de la varianza (ACV) mostraron tres patrones fenotípicos en los huevos de S. haematobium, S. bovis y S. mansoni. En general, S. mansoni y S. bovis presentaron mayores distancias entre ellos que con S. haematobium. En cuanto a la espina, S. haematobium y S. mansoni fueron las especies más distantes. Los resultados muestran la utilidad de esta metodología para la diferenciación fenotípica de los huevos de estas especies de Schistosoma, capaces de discernir entre huevos morfológicamente cercanos, como es el caso del grupo haematobium. El fenotipado de huevos de esquistosoma podría aplicarse para evaluar no sólo las formas híbridas sino también la posible influencia de gran variedad de factores sobre el morfotipo de los huevos. D. Caracterización fenotípica de huevos de tipo S. haematobium y genéticamente puros: descripción de morfotipos y análisis de la influencia del origen geográfico en el fenotipo de los huevos. La metodología descrita anteriormente permitió clasificar huevos de S. haematobium obtenidos de muestras de migrantes subsaharianos en España en tres morfotipos: redondeados, alargados y con forma de huso o spindle. Los resultados muestran una distribución desigual de estos morfotipos entre los países. Además, una submuestra fue geno y fenotipada (secuenciación de la región ITS y RD-PCR de cox 1), lo que permitió comparar sólo los huevos puros y eliminar la variabilidad que los huevos híbridos podrían presentar. En cuanto a la influencia del origen geográfico, se ha observado una gran variabilidad intraespecífica entre los diferentes países analizados. Futuros estudios confirmarán estos resultados y la utilidad de esta herramienta para realizar estudios comparativos sobre la morfología de los huevos híbridos del género Schistosoma.	es_ES
dc.format.extent	274 p.	es_ES
dc.language.iso	en_US	es_ES
dc.subject	hepatica	es_ES
dc.subject	haematobium	es_ES
dc.subject	mansoni	es_ES
dc.subject	bovis	es_ES
dc.subject	reinfection	es_ES
dc.subject	Th1	es_ES
dc.subject	Th2	es_ES
dc.subject	Th17	es_ES
dc.subject	Treg	es_ES
dc.subject	cytokines	es_ES
dc.subject	anemia	es_ES
dc.subject	epg	es_ES
dc.subject	egg	es_ES
dc.subject	shedding	es_ES
dc.subject	IgG1	es_ES
dc.subject	morphometry	es_ES
dc.subject	morphology	es_ES
dc.subject	ITS	es_ES
dc.subject	cox1	es_ES
dc.subject	CIAS	es_ES
dc.subject	PCA	es_ES
dc.subject	CVA	es_ES
dc.subject	migrants	es_ES
dc.subject	emerging	es_ES
dc.subject	morphometrics	es_ES
dc.subject	fasciola	es_ES
dc.subject	schistosoma	es_ES
dc.subject	spain	es_ES
dc.title	Phenotypic and genetic characterization of emerging trematodiasis: Fascioliasis and Schistosomiasis	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS MÉDICAS	es_ES
dc.embargo.terms	1 year	es_ES