Infection and immune response against Leishmania infantum in healthy dogs and horses

Abstract

Leishmania infantum és un protozou paràsit intracel·lular obligat de mamífers, transmés per la picada de dípters hematòfags del gènere Phlebotomus. Les persones infectades poden desenvolupar diversos de quadres clínics de severitat variable anomenats de manera genèrica leishmaniosi. La leishmaniosi per L. infantum és una zoonosi de la que el gos domèstic és el reservori, alhora que pot patir la malaltia. De fet, la leishmaniosi és una de les principals malalties infeccioses en gossos a en les zones endèmiques per L. infantum. L'aplicació de tècniques moleculars, alhora que estudis de la resposta immunitària en animals i persones han demostrat taxes d'exposició al parasit i infecció molt superiors a la incidència de malaltia. La interacció entre paràsit i hoste resulta, doncs, de gran interés per a entendre els factors que duen a la progressió de la malaltia o a la infecció no patògena. Aquesta tesi presenta els estudis sobre aquesta interacció en gossos i cavalls domèstics amb infecció natural (no experimental) per L. infantum a Catalunya i Mallorca. Els principals resultats d'aquests estudis són: • En l'avaluació de la resposta immunitària cel·lular front L. infantum en gossos infectats, la intradermorreacció retardada és més sensible que la proliferació de limfòcits, i el bioassaig d'interferó gamma. Tot això, els resultats indiquen que tots tres mètodes es complementen i cal integrar-ne els resultats per a disposar d'una valoració escaient de la resposta immunitària cel·lular. • La pell macroscòpicament sana del musell de gossos amb leishmaniosi presenta lesions microscòpiques de moderades a severes, i un nombre elevat de paràsits detectables microscòpicament. Contràriament, tot i poder ser positiva a PCR d'L. infantum, la pell de gossos sans infectats no presenta lesions macroscòpiques ni paràsits a l'anàlisi microscòpica. • Els paràmetres d'infecció i immunitat front L. infantum en gossos domèstics són essencialment iguals abans i després de la temporada d'activitat del vector transmissor de la malaltia. • Els cavalls domèstics de zones endèmiques per L. infantum poden patir leishmaniosi, en la forma de lesions cutànies similar la la leishmaniosi cutània humana. Aquest procés va acompanyat de respostes immunitàries similars a les descrites en gossos i humans. • Tot i l'escassa incidència de leishmaniosi cutània per L. infantum en cavalls domèstics de zones endèmiques, aquests presenten prevalences de resposta immunitària humoral i cel·lular elevades, amb una predominància clara del component cel·lular. Els cavalls i gossos domèstics estudiats presenten així altes taxes d'infecció natural per L. infantum i resposta immunitària, eminentment cel·lular, en absència de malaltia. En conjunt, i en consonància amb el publicat en altres hostes, notablement en humans, aquests resultats mostren L. infantum com un paràsit ubicu, que infecta de manera prevalent els seus hostes. Els hostes sans de diferentes espècies presenten algunes característiques comunes, com són escassa càrrega parasitària, i resposta immunitària específica cel·lular forta, i humoral més feble. La malaltia (leishmaniosi) resulta així un resultat infreqüent de la infecció dels mamífers hostes de L. infantum, essent la resposta immunitària cel·lular clau per a la ressistència a la malaltia.

Leishmania infantum is an obligate intracellular protozoan parasite of mammals transmitted by hematophagous sandflies (Phlebotomus sp). Infected persons can develop clinical presentations of varying severity generically called leishmaniosis. Leishmaniosis by L. infantum is a zoonosis maintained by domestic dogs, which are also highly susceptible to disease. In fact, leishmaniosis is among the most important infectious diseases in dogs living in areas endemic for L. infantum. Use of molecular biology techniques, as well as studies on the specific immune response in animals and humans have shown infection to be more prevalent than disease. The host-parasite interaction therefore warrants research to elucidate the factors involved in progression of infection into full-blown disease or non-pathogenic infection. This thesis presents studies on the host-parasite interaction in domestic dogs and horses from Catalunya and Mallorca with natural infection by L. infantum. The main results of these studies are:

• In evaluating the specific cellular immune response to L. infatnum in infected dogs, the leishmanin skin test is more sensitive than both the lymphocyte proliferation assay and an interferon-gamma bioassay. Regardless, our results show that all three assays are complementary, and have to be interpreted integrally to evaluate the host cellular immune response adequately. • Macroscopically normal muzzle skin of leishmaniotic dogs has moderate to severe microscopic lesions and high numbers of parasites as detected microscopically. By contrast, normal muzzle skin of healthy dogs which is PCR-positive for L. infantum shows negligible microscopic lesions and no parasites visible microscopically. • Parameters of infection and immunity to L. infantum in domestic dogs do not change significantly after the vector sandfly season. • Domestic horses living in areas endemic for L. infantum can develop leishmaniosis in the form of cutaneous lesions similar to those in humans. This is accompanied by an immune response which is similar to that described in dogs and humans. • Despite leishmaniosis by L. infantum is rare in horses, domestic horses living in endemic areas show widespread specific humoral and cellular immune responses to L. infantum, with the cellular component being more prevalent. The domestic dogs and horses studied show elevated prevalence of natural infection by L. infantum and specific immune response to the parasite, which is predominantly cellular. As a whole, and in consonance with data from other L. infantum hosts, notably humans, these results show L. infantum as a highly prevalent parasite. Healthy hosts of L. infantum show similarities across host species, such as low parasite load, strong cellular specific immunity, and a weaker specific humoral immune response. Disease (leishmaniosis) is therefore and infrequent outcome of infection of mammalian host species of L. infantum, with cellular immunity playing a key role in resistance to disease.