Analisi metabolomica della leishmaniosi viscerale basata su urina di criceti dorati

Parassiti e vettori volume 16, numero articolo: 304 (2023) Citare questo articolo

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La leishmaniosi è una delle malattie tropicali più trascurate ed è diffusa principalmente nelle regioni povere del mondo. Sebbene molti studi si siano concentrati sulla risposta dell'ospite all'invasione della Leishmania, si sa relativamente meno sui complessi processi a livello metabolico, in particolare sulle alterazioni metaboliche negli ospiti infetti.

In questo studio, abbiamo condotto analisi metabolomiche sull'urina di criceti dorati in presenza o assenza di leishmaniosi viscerale (VL) utilizzando lo spettrometro di massa tandem ad alta risoluzione (HRMS) con cromatografia liquida a ultra prestazioni (UPLC). Le caratteristiche metaboliche dei campioni di urina, insieme al cambiamento istopatologico e al carico parassitario dei tessuti del fegato e della milza, sono state rilevate rispettivamente a 4 e 12 settimane dopo l'infezione (WPI).

Il metabolismo degli aminoacidi era ampiamente influenzato in entrambi gli stadi della progressione delle VL. Nel frattempo, c’erano anche caratteristiche metaboliche distinte in fasi diverse. A 4 WPI, le vie metaboliche significativamente interessate coinvolgevano il metabolismo dell’alanina, dell’aspartato e del glutammato, la via del pentoso fosfato (PPP), il metabolismo dell’istidina, il metabolismo del triptofano e il metabolismo della tirosina. A 12 WPI, le vie metaboliche marcatamente arricchite erano quasi concentrate sul metabolismo degli aminoacidi, compreso il metabolismo della tirosina, il metabolismo della taurina e dell'ipotaurina e il metabolismo del triptofano. I metaboliti e le vie metaboliche disregolate a 12 WPI erano ovviamente inferiori a quelli a 4 WPI. Inoltre, sette metaboliti che erano disregolati in entrambe le fasi attraverso l'analisi parziale discriminante dei minimi quadrati (PLS-DA) e i test ROC (receiver-operating caratteristico) sono stati selezionati per essere di potenziale diagnostico. La combinazione di questi metaboliti come potenziale pannello di biomarcatori ha mostrato prestazioni soddisfacenti nel distinguere i gruppi di infezione dai gruppi di controllo, nonché tra i diversi stadi dell'infezione.

I nostri risultati potrebbero fornire informazioni preziose per un’ulteriore comprensione della risposta dell’ospite all’infezione da Leishmania dal punto di vista del metaboloma delle urine. Il pannello di biomarcatori urinari proposto potrebbe aiutare nello sviluppo di un nuovo approccio per la diagnosi e la prognosi della VL.

Causata da oltre 20 specie di parassiti del genere Leishmania, la leishmaniosi parassitaria trasmessa dai flebotomi, una delle malattie tropicali più trascurate, è diffusa in circa 97 paesi in tutto il mondo [1]. Si stima che ogni anno vengano segnalati tra 0,7 e 1 milione di nuovi casi di leishmaniosi [2]. Le manifestazioni della leishmaniosi comprendono principalmente VL, leishmaniosi cutanea (CL) e leishmaniosi mucocutanea (MCL). La VL è la forma più grave e può essere fatale se non trattata in tempo. Negli ultimi anni, i casi di VL si sono concentrati nell’Africa orientale, nel subcontinente indiano e in Brasile, e l’83% di questi casi è stato segnalato in Brasile, Etiopia, India, Sud Sudan e Sudan [1, 3]. In Cina è stato riconosciuto che la VL è l’unica forma autoctona di leishmaniosi, distribuita prevalentemente sporadicamente nelle aree locali delle province di Xinjiang, Gansu e Sichuan, e l’area endemica è in progressiva espansione [4]. Attraverso la precedente discriminazione e analisi filogenetica, Leishmania donovani e L. infantum sono stati confermati come i principali agenti causali della VL cinese [5, 6].

Non c’è dubbio che la diagnosi precoce sia fondamentale per l’indagine epidemiologica e il controllo della leishmaniosi, nonché per il suo trattamento. Inoltre, considerando la grande diversità dei serbatoi ospitanti nei focolai epidemici naturali e la complessa mobilità della popolazione, un metodo di rilevamento/diagnosi ideale dovrebbe essere semplice e rapido e adatto allo screening ad alto rendimento. Sono stati studiati metodi di esame di laboratorio della VL, inclusi test sierologici, test immunologici e metodi basati sulla PCR. Alcuni di essi, come l'astina di livello rK39, sono stati applicati commercialmente. A causa della sensibilità e della specificità, attualmente non esiste altro metodo in grado di effettuare la diagnosi definitiva di VL rispetto alle biopsie invasive di milza, fegato, midollo osseo e linfonodi. In particolare, l’aspirazione splenica rappresenta ancora l’attuale gold standard [7]. Questi metodi invasivi potenzialmente letali richiedono competenze operative relativamente elevate e quindi non sono adatti per la divulgazione su larga scala o per l’indagine sul campo [8]. Pertanto, è ancora necessario lo sviluppo di un nuovo metodo diagnostico rapido ed efficace. Per il trattamento, l'antimonio pentavalente (SbV), l'amfotericina B e la miltefosina sono da tempo utilizzati per la terapia VL. Le sfide sempre crescenti legate alla resistenza ai farmaci, alle reazioni avverse e alla tossicità hanno minato l’efficacia della chemioterapia per le VL [9]. C’è un urgente bisogno di sviluppare una nuova medicina specifica per migliorare la situazione attuale. In sintesi, i miglioramenti sia nella diagnosi che nella farmacoterapia della VL si basano essenzialmente sulla conoscenza completa dei meccanismi che sono alla base della leishmaniosi.