Cryptosporidium parvum és una espècie de protist apicomplex de la classe dels conoidàsides (Conidasida), paràsit d'humans i altres vertebrats. La malaltia que causa rep el nom de criptosporidiosi.
Cryptosporidium parvum és un patogen intestinal d'importància clínica i econòmica significativa, ja que afecta tant a humans com animals domèstics i silvestres, especialment als bovins i ovins. El seu cicle de vida té lloc en un sol hoste.
Té força rellevància a nivell epidemiològic perquè és molt persistent a causa de la seva capacitat de sobreviure encistat a l'exterior.
Produeix brots principalment de transmissió hídrica però també alimentària. Els vegetals que es consumeixen crus i han estat ruixats amb aigües contaminades, i els productes d'origen animal derivats de ramat infectat són una font potencial d'infecció. Els principals aliments associats a brots són derivats lactis, sidra de poma, productes carnis i amanides amb productes d'origen animal.
En persones immunocompromeses la criptosporidiosi pot esdevenir mortal.
Història Cryptosporidium parvum es va trobar el 1912 en l'intestí de ratolí en forma de oocists petits, però no va a ser fins a la dècada dels cinquanta que se'l va relacionar amb malalties que produïen diarrees en ocells de corral. El 1971 es va descobrir que també infectava a bestiar boví.
Anys després, el 1976 es va registrar el primer cas de criptosporidiosi en humans. Després, els anys 1982 i 1983 se'l va associar amb múltiples diarrees de pacients immunocompromesos, com aquells que tenien infecció per VIH. D'aquesta manera es va justificar per què aquests pacients no responien al tractament antidiarreic que se'ls subministrava. Es va començar a investigar més i van descobrir que aquesta malaltia també afectava a persones amb un sistema immunitari sa, malgrat que les persones més susceptibles eren els nens i les persones grans.
Cicle vital miniatura|525x525px|Diagrama del cicle de creixement i infecció de Cryptosporidium spp. amb la fase asexual i sexual a) Oocist, b) Esporozoït, c) Trofozoït, d) i e) Meront tipus I i Merozoït, f) Meront tipus II, g) Microgamont, h) Macrogamont, i) Zigot, j) Oòcits de paret gruixuda, k) Oocists de paret prima Cryptosporidium parvum té un cicle vital del tipus monoxen intracel·lular obligat que consta de dues fases: una asexual de curta durada i una sexual de llarga durada.
El cicle comença quan els oocists esporulats alliberen els 4 esporozoïts que contenen. Aquest esporozoïts s'adheriran a la membrana de l'epiteli i parasitaran les cèl·lules del tracte gastrointestinal (i també del tracte respiratori). Posteriorment, aconseguiran situar-se de manera intracitoplasmàtica o extracitoplasmàtica en un nínxol ecològic, que rep el nom de vacúol parasitòfor. Una vegada ja és dins de les cèl·lules es desenvolupa i evoluciona com a trofozoït (en aquesta fase, C. parvum inhibeix l'apoptosi cel·lular).
En aquestes cèl·lules intestinals amb microvellositats, el trofozoït de C. parvum experimenta una multiplicació asexual (anomenada esquizogonia o merogonia) per a donar lloc a meronts de tipus I. Els meronts es desenvolupen en merozoïts de tipus I, i aquests poden seguir el cicle asexual o començar el cicle sexual.
Asexual Al cicle asexual, una vegada el merozoït de tipus I s'ha desenvolupat, tornaria a formar un trofozoït a les microvellositats de les cèl·lules epitelials de l'intestí i, amb el temps, es tornaria a produir un meront de tipus I.
Sexual Respecte del cicle sexual, el merozoït de tipus I donaria lloc a un meront de tipus II, que per la seva part donaria lloc a merozoïts de tipus II. Aquest merozoïts de tipus II després de la infecció de diverses cèl·lules produirien dues generacions merogònies mitjançant una multiplicació sexual, també denominada gametogònia, que formarien microgamonts (equivalents als espermatozoide) i macrogamonts (equivalents als òvul).
En algun moment, el microgamont fecundarà el macrogamont i es formarà un zigot. El zigot donarà lloc a oòcits (amb quatre esporozoïts cadascun) de dos tipus:
Oocists de paret prima que són els responsables de la infecció de l'hoste i participen al cicle d'autoinfecció interna. Oocists de paret gruixuda que són més resistents i, per tant, persisteixen durant períodes més llargs a l'ambient. Això els permet infectar a nous individus, ja que romanen dins d'una membrana parasitòfora.
Morfologia Cryptosporidium parvum presenta diferents morfologies en funció de l'etapa del seu cicle vital.
Oocists Al començament del cicle, els oocists són ovalats, amb una superfície llisa i una esquerda marcada per on surten els esporozoïts. Aquests oocists presenten lectines a la seva superfície, que els permeten adherir-se als teixits de l'hoste. En experiments in vivo s'ha observat que les lectines de superfície no les expressen fins que els oocist passen pel tracte intestinal de l'hoste i s'inicia l'excistació.
Durant l'etapa d'excistació, la membrana dels oocists es torna rugosa a causa de la formació de porus.
Esporozoïts Els primers esporozoïts que surten del cist fan uns 5 μm × 0.5 μm, i tenen una regió posterior allargada i uns extrems apicals ben definits, prims i elongats.
Presenten l'estructura típica d'un Apicomplexa: tenen un complex apical a la part anterior format per un anell polar, el conoide i un corp secretor (format per micronemes i roptries); un nucli haploide amb un nuclèol marcat, i mitocondris amb crestes tubulars. Presenten també aparell de Golgi, cossos basals de microtúbuls i una membrana de tres capes penetrada amb microporus.
Trofozoïts Durant la infecció, els esporozoïts es transformen en trofozoïts. Inicialment tenen aquesta forma característica dels esporozoïts, però a mesura que es desenvolupen adopten una morfologia més arrodonida.
La seva mida varia en funció de l'etapa de desenvolupament. En fases primerenques tenen una mida de < 1 μm de diàmetre, mentre que els trofozoïts més madurs poden arribar a fer 2,5 μm.
Són esfèrics i presenten una superfície llisa delimitada per una membrana apical. Resideixen intracel·lularment a la part apical de les cèl·lules dins d'un vacúol parasitòfor, que es forma entre la membrana plasmàtica de la cèl·lula hoste i la seva pròpia membrana apical. També tenen una estructura de nutrició a la zona per on s'adhereixen a la cèl·lula.
Es poden trobar de forma aïllada o en agrupacions de dos o més a sobre de les cèl·lules hoste. Es teoritza que aquestes agregacions podrien ser a causa de la invasió de merozoïts o esporozoïts infectius molt pròxims, ja que aquestes formes cel·lulars tendeixen a agrupar-se. Es pensa que l'agrupació de "zoïts" podria deure's a la formació d'unions febles o, a que les pròpies lectines de superfície podrien facilitar l'agregació de les cèl·lules.
En les etapes avançades de desenvolupament, la membrana del trofozoït desenvolupa una estructura en forma de caputxa i es produeix una divisió asexual citoplasmàtica que porta a la formació de merozoïts a dins dels trofozoïts.
Meronts de tipus I El nom de meront fa referència a l'estadi reproductiu dels trofozoïts a partir del qual, i mitjançant una divisió activa del nucli, es formaran els merozoïts. Els meronts originats a partir d'un esporozoït s'anomenen meronts de tipus I. Els merozoïts que formen aquests meronts seran merozoïts de tipus I.
Els meronts de tipus I tenen una forma esfèrica i una membrana llisa. En desenvolupament mesuren aproximadament 1,5 μm de diàmetre, i els madurs arriben fins a un diàmetre de 2,5 μm. Els merozoïts de tipus I, quan són alliberats, tenen forma de coma, la regió apical punxeguda i mesuren entre 0,4 μm i 1 μm.
Meronts de tipus II En aquest punt del cicle, el merozoït de tipus I pot replicar-se sexualment i formar meronts de tipus II. Els meronts de tipus II són més grans, amb un diàmetre aproximat de 3,5 μm i una membrana externa més gruixuda. Els merozoïts de tipus II, que es formen a dins, quan són alliberats tenen una forma esfèrica i mesuren entre 0,5 μm i 1 μm de diàmetre.
Com passava amb els esporozoïts, els meronts també poden agregar-se entre ells i formar agrupacions.
Micro i macrogamonts Els merozoïts de tipus II formaran micro o macrogamonts. Les formes de microgamonts i macrogamonts deixen de tenir tant de contacte amb la cèl·lula i, a la zona d'adhesió on es trobava l'orgànul de nutrició apareixen unes estructures amb forma d'anell.
Els macrogamonts són cèl·lules ovalades de 4 μm x 5 μm, mentre que els microgamonts són més rodons i de mida més petita (2 μm x 2 μm). Els últims contenen al seu interior molts microgàmetes, unes cèl·lules esfèriques molt petites d'aproximadament 0,1 μm de diàmetre.
Els microgamonts també poden dividir-se per fissió binària i formar syzygys, unes estructures d'associació envoltades per una única membrana, en què els gamonts s'agrupen end-to-end o lateralment, just abans de la formació de gàmetes.
Ecologia Cryptosporidium parvum es troba de manera habitual en aigües i sòls contaminats. Està present en una gran varietat d'ambients aquàtics, des de rius fins a xarxes d'aigua potable, i això facilita la seva propagació ambiental. Els oocists poden sobreviure tant en aigua dolça com salada i, encara que la seva viabilitat va disminuint amb el temps, poden mantenir-se vius a l'aigua durant setmanes.
També és comú trobar oocists en excrements d'animals o humans. En aquestes condicions, desenvolupen una capa protectora que augmenta la seva resistència a l'ambient, incrementant així la capacitat de transmissió i supervivència davant de condicions extremes.
Són sensibles a la dessecació i a temperatures molt baixes. No obstant això, en estudis recents s'ha demostrat que poden resistir baixades lentes de temperatura i sobreviure fins a temperatures de -25°C. Això suggereix que, contrari al que es pensava, ni els aliments congelats ni el gel poden considerar-se lliures de risc en la transmissió de C. parvum.
També poden resistir tant en ambients àcids com alcalins moderats. En ambients de pH moderat, els oocists poden sobreviure als tractament d'aigua amb compostos com clor, calç, sulfat fèrric i alums. Els efectes d'aquests compostos només afecten el patogen quan el pH no està corregit. Per això els processos de tractament d'aigua no són efectius per eliminar C. parvum sense ajustos extrems de pH. Pel que fa al tractament amb clor, els oocists són resistents davant de pràcticament tots els nivells de cloració i poden sobreviure fins a 24 hores en concentracions de 1000 mg/L de clor lliure.
La dessecació és l'única condició que resulta 100% letal per aquestes formes de resistència: una exposició a l'aire de més de dues hores és suficient per dessecar-los i eliminar-los completament.
Tot això indicaria una capacitat natural d'adaptació del patogen que ajuda a explicar la seva persistència tant en ambients naturals com urbans.
Genoma Cryptosporidium parvum té un genoma de 9,1 Mb distribuït en 8 cromosomes. El genoma va ser seqüenciat a partir d'una mostra d'origen boví de la soca IOWA tipus II, analitzada pel College of Veterinary Medicine (CVM) de la Universitat de Minnesota (UMN). Aquest genoma presenta un percentatge de GC del 30 per cent. A més, conté uns 3887 gens, dels quals 3805 codifiquen proteïnes.
Alguns dels seus gens són de baixa variabilitat genètica; per exemple, el gen de l'ARN ribosomal 18S, el de la proteïna que es troba a la paret de l'oocist (COWP), el gen d'actina, o la proteïna de xoc tèrmic HSP-70. D'altra banda, amb relació a les regions de variabilitat moderada hi ha els gens de β-tubulina, gens de TAP o les regions intergèniques ITS-1 i ITS-2. Aquestes últimes són molt importants en estudis de taxonomia, diagnòstic o epidemiologia.
Infecció miniatura|400x400px|Detecció de Cryptosporidium parvum per part de les cèl·lules epitelials intestinals