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Revista Peruana de Medicina Experimental y Salud Publica logoLink to Revista Peruana de Medicina Experimental y Salud Publica
. 2022 Sep 30;39(3):328–335. doi: 10.17843/rpmesp.2022.393.11039
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Experimental brain infection with cysticercosis in sheep

Katherine A Sota 1, Javier A Bustos 1,2, Manuela R Verastegui 3, Luz Toribio 2, Nancy Chile 5, Noelia Angulo 3, Carla Cangalaya 3, Juan Calcina 4, Armando E González 4, Robert H Gilman 5, Héctor H García 1,2,3
PMCID: PMC9899549  NIHMSID: NIHMS1864310  PMID: 36478166

ABSTRACT

Objective.

To explore the feasibility of developing a sheep model of neurocysticercosis (NCC) by intracranial infection with T. solium oncospheres.

Materials and methods.

We carried out an experimental infection model of NCC in sheep. Approximately 10 T. solium oncospheres previously cultured for 30 days were inoculated intracranially into ten sheep. The oncospheres, in 0.1 mL of physiological saline, were injected into the parietal lobe through an 18-gauge needle.

Results.

After three months, granulomas were found in two sheep. In a third sheep we identified a 5 mm diameter cyst in the right lateral ventricle and histological evaluation confirmed that the cyst corresponded to a T. solium larva. Immunohistochemistry with monoclonal antibodies directed against membrane components and excretory/secretory antigens of the T. solium cyst was also used to confirm the etiology of the found granulomas. One of them showed reactivity to the monoclonal antibodies used, thus confirming that it was a cysticercus.

Conclusion.

This experiment is the proof of concept that it is possible to infect sheep with cysticercosis by intracranial inoculation.

Keywords: Epilepsy; Neurocysticercosis; Sheep, Taenia solium ; Cysticercosis

INTRODUCTION

Neurocysticercosis (NCC) is the infestation of the human nervous system by the larval stage of T. solium. It is a major public health problem in most developing countries, and is associated with significant neurological morbidity 1 . Diagnosis of this disease is also increasing in industrialized countries due to migration from endemic areas, with approximately 2000 new cases diagnosed per year in the United States alone, where hospitalizations and associated costs attributable to NCC exceed the totals for malaria as well as all other neglected tropical diseases 2 . In Peru, and in most endemic regions, about 30% of all epileptic syndromes appear to be attributable to NCC 3 .

Humans often become infected with T. solium eggs by the fecal-oral route. In the intestine, intestinal fluid dissolves the egg coat, releasing and activating the oncosphere. Once activated, it can penetrate the intestinal wall. When it reaches the tissue through the bloodstream, usually the muscle or central nervous system, the oncosphere is established and the cysticercus develops. Subsequently, the parasite produces a variety of molecules that modulate the host immune response in order to prevent its destruction 4 . Clinical manifestations depend on the organs affected. In humans, symptoms are mainly due to central nervous system involvement. Cysts located within the brain parenchyma (intraparenchymal NCC), usually degenerate in the following sequence: from viable cysts to inflamed cysts, to focal granulomatous tissue, and approximately 40% end with the formation of a calcified scar  5 .

Many aspects of the disease, such as inflammation, immune response, the process of parasitic degeneration and calcification, the mechanisms leading to seizures and epilepsy, and the roles of antiparasitic and anti-inflammatory treatment, are still poorly studied, largely due to the lack of suitable animal models.

Naturally infected pigs have been used to study immunological and histopathological aspects 6 , 7 , as well as to evaluate the pharmacokinetics, safety and efficacy of antiparasitic treatments  8 , 9 . The swine model has also been used for experimental infection studies on this disease 7 , 10 , 11 . However, experimental infection of the pig central nervous system (CNS) with T. solium by the oral route is difficult due to the variability in the efficacy of oral infection. Our group has developed an intracarotid oncosphere injection model that consistently produces NCC 12 . However, the porcine model has disadvantages of the cost of purchasing and maintaining pigs for a long time and, most importantly, the scarcity of commercially available reagents for biomarker detection in pigs 13 . Additionally, pigs rarely present clinically evident seizures.

Our group has also standardized an experimental infection model of cysticercosis in rat brain. In this model, activated T. solium oncospheres were injected intracranially and developed into brain cysts or metacestodes with characteristics identical to those observed in the natural host. Although this model does not follow the usual intestinal route of entry, reproducible infections occurred, similar to those observed in pigs and humans. Most infected rats (64%, n=42) developed cysticercus cysts in their brains. Infection was successful in 83% (10/12) of rats injected with 500 or 750 activated oncospheres, producing rats with one or more cysts. In addition, infected rats developed specific antibodies to T. solium, and circulating T. solium antigen could also be detected in serum and cerebrospinal fluid (CSF) using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). This same model has been used by injecting the post-oncosphere form, already cultured in vitro for 15 days. In 2019, Palma et al. infected eight Holtzman rats intracranially with ten T. solium posoncospheres. Four months later, 63% (n=5) of these had intracranial infection with T. solium 4 . However, these models have limitations. The rat is not the natural host of the disease because it has a short life span, which does not allow studying the chronicity of the disease and, due to the size of its brain, there could be an overestimation of the mass effect and the inflammation caused by the T. solium cyst 13 .

Sheep have been used as animal models for various purposes when it comes to neurological conditions, including epilepsy, and non-neurological diseases. The sheep model is considered a suitable animal model for studying epilepsy because of its size, availability, and low maintenance cost. In addition, its anatomical arrangement facilitates the application of standard neurosurgical and neuroradiological techniques applied in humans, as well as the use of magnetic resonance imaging and other imaging methods 14 , 15 .

This study was based on studies conducted to standardize the intracerebral infection model in rats with the aim of exploring the feasibility of developing an experimental infection model with NCC in sheep by intracranial infection with T. solium posoncospheres.

KEY MESSAGES

Motivation for the study: an appropriate animal model is necessary to study little known aspects of NCC and epilepsy, such as new antiepileptic treatments, vaccines, the cerebral inflammatory response, and its management, as well as the processes of calcification and epileptogenesis.

Main findings: granulomas were found in two sheep, and a third sheep presented a cyst in the right lateral ventricle.

Implications: this experiment is the proof of concept that it is possible to infect sheep with cysticercosis by intracranial inoculation, and an initial step to establish a new animal model capable of studying new approaches to this disease and the chronic effects of NCC and epilepsy.

MATERIALS AND METHODS

Animals

Ten healthy sheep between four and eight months of age, acquired from non-industrialized rural farms, were infected. The animals were checked by a veterinarian to confirm their good health status and transported to the large animal facility of the School of Veterinary Medicine of the Universidad Nacional Mayor de San Marcos in Lima. The sheep were housed in a 5x5 meter pen and kept on 12/12 hour light/dark cycles with a controlled average temperature of 16-18 ºC; mineralized salt and food rations were determined by age and water was provided ad libitum.

Ethical Aspects

This protocol was carried out under the approval of the Institutional Ethics Committee for the Care and Use of Animals of the Universidad Peruana Cayetano Heredia.

Preparation of posoncospheres

Based on previous protocols for experimental infection in rat brains 13 , we carried out an experimental infection using T. solium posoncospheres. To obtain the posoncosphere stage, eggs were obtained from gravid proglottids of T. solium expelled after standard treatment of tapeworm carriers with niclosamide 13 and incubated in sodium hypochlorite (0.75%) for 10 min at 4 °C. Subsequently, the oncospheres were activated and then grown in a monolayer of HCT-8 culture cells for thirty days 13 , 16 .

Intracranial infection

Approximately ten T. solium posoncospheres were inoculated intracranially into each sheep. The animals were anesthetized and sedated using ketamine (Ket-A-10®), 20 mg/kg intramuscular (IM); xylazine hydrochloride (Dormi-Xyl®2), 0.3 mg/kg IM, and ketoprofen (Profenid®) 3 mg/kg IM. Under adequate aseptic conditions, a 2 cm incision was made in the skin of the right parietal area, and then a hole was made in the bone surface with a 2 mm diameter drill (Figure 1). Postoncospheres in 0.1 mL of physiological saline were injected into the parietal lobe with an 18-gauge needle. The 18-gauge needle has an inner diameter of 0.84 mm, which allows the passage of 30-day-old oncospheres, which have a diameter of approximately 0.5 mm. The needle was inserted approximately 2 cm deep to reach the parietal brain parenchyma. Five of the ten animals were immunosuppressed using 1 mg/kg/day of methylprednisolone for 3 days immediately after infection 17 . In addition, they received ketoprofen 2 mg/kg/day IM for 3 days as postsurgical analgesic therapy.

Figure 1. Procedure to make a small hole over the right parietal lobe.

Figure 1

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The animals were euthanized under general anesthesia, 3 months after experimental infection. For this, we used an intramuscular combination of ketamine (20 mg/kg), and xylazine hydrochloride (2 mg/kg), IM. Subsequently, an overdose of sodium pentobarbital as a hypnotic and anticonvulsant (Halatal®) 120 mg/kg, also IM, was used. The whole brains were removed for examination and dissection. Abnormal structures were identified and stained with hematoxylin-eosin (H-E) for analysis. In addition, internal organs were carefully examined to identify concomitant parasitic infections.

Immunohistochemistry

Immunohistochemistry (IHC) with moAbs directed against membrane components and excretory/secretory antigens of the T solium cyst was used to confirm the etiology of the lesions found 18 .

Suspected lesions surrounded by tissue were placed in cassettes that were labeled and immersed in 10% paraformaldehyde buffer, then immersed in 70% ethanol for 24 to 48 h and, finally, embedded in kerosene according to standard procedures. Tissue sections were adhered to poly-L-lysine-impregnated slides, which were deparaffinized and rehydrated by immersion in xylol, ethanol (absolute, 96% and 70%). IHC was carried out by inactivating endogenous peroxidase with a dilution (1:5) of H2O2 for 30 min at room temperature and in the dark. For antigen retrieval, we used citrate solution at 95 °C for 8 min and allowed to cool. Then, tissue sections were washed three times with PBS buffered solution (pH 7.2) and to which we added blocking solution with 10% goat serum and 6% milk diluted in PBS-Tween 0.05% -Triton 0.1% for 1 h. The culture supernatants of anti-T solium TsW5/ Tsw11/ TsE3 moAbs 18 were diluted to the determined concentration in PBS-Tween 0.05% -Triton 0.1% and incubated at 4 °C overnight. Additionally, we placed positive (T solium cysts from pigs), negative (healthy sheep brain tissue), and technique (sheep and pig cysts without added moAb) controls. The slides were washed three times with 0.05% PBS-Tween and biotinylated IgG-conjugated anti-mouse secondary antibody diluted 1/700 in blocking solution with 10% pig serum and incubated for 30 min. The moAbs-antigen junctions were amplified with streptavidin-HRP for 30 min. Finally, the reaction was evidenced using a solution with the chromogen 3,3-diaminobenzidine (DAB); hematoxylin solution was added as tissue contrast, followed by dehydration with alcohols and xylol, then mounting was carried out.

RESULTS

Intracranial inoculation with posoncospheres was carried out in ten sheep. There were no complications after the intervention and the animals showed no signs of pain according to the scale proposed by Guedes et al. 19 . One hour after anesthesia was administered, the sheep gradually returned to normal behavior. Three of them died before the end of the 90-day follow-up. According to necropsy reports, two of them died due to intestinal obstruction by Moniezia expansa, and one due to intestinal bacterial infection. The remaining seven sheep, five from the immunosuppressed group and two from the non-immunosuppressed group, were euthanized 3 months after inoculation. The brains were extracted whole for pathological analysis. In four of them we did not find no structure suggestive of cysticercosis infection, in two sheep non-specific granulomatous lesions were found and in one a 5 mm diameter protruding ventricular cyst was identified in the right lateral ventricle. By direct microscopy and histological evaluation with H-E staining, the cyst was confirmed to correspond to a T. solium larva, a rostellum (crown of hooks) and four suckers were clearly identified (Figure 2). Microscopy of one of the granulomas also demonstrated remnants of parasitic tissue compatible with a cestode larva, and the other showed only a cluster of lymphocytes. These abnormal findings (two granulomas and one cyst) were found in three sheep from the immunosuppressed group.

Figure 2. A-B: photograph of a sheep brain showing a ventricular cyst (black arrow). C: Ventricular cyst with evaginated scolex. D: H-E staining (40x) shows scolex, four suckers and a rostellum.

Figure 2

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All sheep showed other concomitant parasitic infections at necropsy. Eight were infected with Moniezia expansa, five with Fasciola hepatica, two with Thysanosoma actinioides and two with Taenia hydatigena. Six of them had multiparasitic infections.

Immunohistochemistry

Immunohistochemistry with the anti-T solium moAbs TsW5, Tsw11 and TsE3 was performed on the two granulomas found at necropsy corresponding to specimens #9092 and #9099. Macroscopically these two lesions were qualified as unspecific granulomas and immunohistochemistry confirmed the causative agent. One of them showed reactivity to the moAbs used, thus confirming that it was a cysticercus (Figures 3 and 4). In addition, microscopic evaluation of the same sample showed the presence of a characteristic scolex, which confirms that it was a T. solium cyst.

Figure 3. Photograph of a sheep brain showing a non-specific granuloma.

Figure 3

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Figure 4. Immunohistochemistry of a cysticercus granuloma in sheep brain using the monoclonal antibodies TsW5 (top row), TsW11 (second row), and TsE3 (third row). Positive and negative controls (left to right) are shown in the bottom row.

Figure 4

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DISCUSSION

This exploratory experiment provides proof of concept that experimental intracranial infection with T. solium posoncospheres can cause NCC in the sheep model. We found viable parasitic infection and at least one cysticercosal granuloma in two of the five sheep treated with methylprednisolone, suggesting that immunity may play an important role in this experimental model of infection. We used methylprednisolone, a glucocorticoid commonly used to treat inflammatory disorders and as an immunosuppressant in organ transplantation. White blood cells are the main target of this drug. A short three-day treatment schedule was used, similar to that used by Feltrin et al. in goats 20 , which showed a significant decrease in WBC count from baseline and up to 28 days later. However, the dose used in this experiment was lower (1 mg/kg vs. 10 mg/kg) so it is possible that the sheep did not reach an adequate range of immunosuppression.

The viable ventricular cyst found in one of the sheep could be confirmed with the naked eye and microscopically by examining the stained slide. On the other hand, immunohistochemistry was used for nonspecific granulomas. Immunohistochemistry allows us to detect whether specific antigens are present and their microanatomic location, allowing us to identify the lineage of poorly differentiated tissue cell populations. In addition, this technique preserves the histologic architecture, which is not possible with other molecular methods. Only one of the two suspected lesions reacted to moAb. Although macroscopically we observed only an inflammatory nodule, histology and immunohistochemistry confirmed that it was a cysticercus.

The study of NCC in patients has provided important information about the disease, however, there are limitations, samples are collected using minimally invasive procedures, including blood samples, and brain tissue or cerebrospinal fluid samples, which can only be obtained for clinical or diagnostic need. In addition, there is a need to find better therapeutic options for patients with epilepsy secondary to NCC, as many patients suffer seizures refractory to available treatment 21 . Therefore, the continued use and development of appropriate animal models for the study of this disease is necessary. Animal models using T. solium, Taenia saginata, Taenia crassiceps and Mesocestoides corti have been reported in mice, rats, sheep, pigs and even rhesus monkeys (Macaca mulatta) 21 . However, experimental murine models using T. solium in recent years, despite showing a high infection rate in immunosuppressed mice, showed much variation in infection rates, cyst load, and antibody and antigen levels, with no obvious correlation between the number of cysticerci. Infection models in pigs also showed high variability, with cysticerci recovery rates from 0.2 to 81.93% and has been reported that the number of viable cysts decreased with increasing age, probably due to the presence of maternal antibodies, their future elimination could achieve higher infection rates  22 . Advances in animal models have been reported; however, a model of intracranial infection with T. solium in sheep has not yet been described.

There is a great need for animal models of NCC that are capable of developing seizures and epilepsy. A more suitable animal model would represent a major step in the study of NCC-related epilepsy. The rat model has been used to study intracranial infection with NCC, which has some advantages such as easy handling, low maintenance cost, high availability, and surgical and experimental protocols 13 . However, the rat model has two main limitations. First, rodents differ significantly from humans, both in size and neuroanatomical organization, which leads to questions regarding lesion size relative to the murine brain. Second, rats have a much shorter lifespan than humans, which is an impediment to studying chronic disease conditions, such as epilepsy.

On the other hand, the pig, a natural intermediate host of T. solium, has not been used as an epilepsy model for a number of reasons. It rarely has clinically detectable seizures and invasive procedures are difficult to perform because of the thickness of its skull. Almost no electroencephalography has been performed in pigs (23, 24). In addition, the maintenance and management of pigs is more demanding and costly than that of the ovine model 25 . These drawbacks are reduced by using a model of NCC infection in young sheep. The average life expectancy of a sheep is 12 to 15 years (rat: 2-3 years) 26 , 27 . The sheep brain has a cerebral cortex with more convolutions and structures similar to those of humans and a weight of 180 g (rat: 2 g, human: 1300-1400 g). Also, the availability of well-detailed atlases of the sheep brain makes interpretations, translational research, and stereotaxic intervention possible.

Sheep have been widely used as biomedical models for the investigation of various physiological and pathological conditions 28 . Coenurosis neurological infection, the larval stage of Taenia multiceps, has been widely reported in sheep. Transmission of coenurosis is similar to T. solium, follows the fecal-oral route and the metacestode (larval stage) develops in the brain and spinal cord 29 , demonstrating the ability of cestodes to infect central nervous system structures and develop brain cysts in sheep. Epilepsy-related studies in the sheep model consistently showed that this mammal is capable of developing epilepsy and status epilepticus. The sheep model has been used to study provoked seizures and to measure the electrical activity generated by epilepsy, which can be registered by electrodes on the skin, subcutaneously or within the cortical area by electroencephalography; likewise, the clinical manifestations of epilepsy can be observed in this animal model 14 , 30 .

Our study is exploratory and has limitations. In order to improve the viability of the model, we highlight the need to use sheep free of other parasitic infections prior to the use of immunosuppressants to reduce the reactivation of infections, which may interfere with the experiment, serology or increase mortality in the study animals. The lack of exhaustive evaluation of the study animals was one of the major limitations of this study, as well as the used dose of immunosuppression, which was ten times lower than the recommended doses  20 , with the possibility that the sheep did not reach an adequate range of immunosuppression.

It would be of interest to evaluate the infectivity of higher doses of posoncosphere inoculation, with animals acquired from industrialized farms to avoid other concomitant parasitosis, and to use a more aggressive immunosuppression regimen along with the use of immunity markers to demonstrate the response to corticosteroids.

In recent years, several animal models have been proposed in order to study cysticercosis in animals with different degrees of success. Despite the limitations described above, at least two animals were successfully infected, demonstrating that a sheep model of NCC is feasible.

This study provides proof of concept that experimental intracranial infection with T. solium posoncospheres can cause NCC in the sheep model. This could serve as a key step to study new therapy approaches, poorly understood aspects of this disease and the chronic effects of NCC and epilepsy on the brain.

Funding: This research was funded by the “Francisco Tejada y Semiramis Reátegui” 2014 Annual Medical Scholarship of the Universidad Peruana Cayetano Heredia.

Cite as:

Sota KA, Bustos JA, Verastegui MR, Toribio L, Chile N, Angulo N, Cangalaya C, et al. Experimental brain infection with cysticercosis in sheep. 2022;39(3):328-35. doi: https://doi.org/10.17843/rpmesp.2022.393.11039.

5

This study is part of the thesis: Sota-Ortecho, K. Estandarización del modelo de infección experimental cerebral con cisticercosis en ovejas. [graduate thesis]. Peru: Alberto Hurtado School of Medicine, Universidad Peruana Cayetano Heredia; 2019.

References

  • 1.Bruno E, Bartoloni A, Zammarchi L, Strohmeyer M, Bartalesi F, Bustos JA. Epilepsy and neurocysticercosis in Latin America a systematic review and meta-analysis. PLoS Negl Trop Dis. 2013;7(10):e2480. doi: 10.1371/journal.pntd.0002480. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 2.O'Neal SE, Flecker RH. Hospitalization frequency and charges for neurocysticercosis, United States, 2003-2012. Emerg Infect Dis. 2015;21(6):969–976. doi: 10.3201/eid2106.141324. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 3.Moyano LM, Saito M, Montano SM, Gonzalvez G, Olaya S, Ayvar V. Neurocysticercosis as a cause of epilepsy and seizures in two community-based studies in a cysticercosis-endemic region in Peru. PLoS Negl Trop Dis. 2014;8(2):e2692. doi: 10.1371/journal.pntd.0002692. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 4.Palma S, Chile N, Carmen-Orozco RP, Trompeter G, Fishbeck K, Cooper V. In vitro model of postoncosphere development, and in vivo infection abilities of Taenia solium and Taenia saginata. PLoS Negl Trop Dis. 2019;13(3):e0007261. doi: 10.1371/journal.pntd.0007261. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 5.Garcia HH, Del Brutto OH. Cysticercosis Working Group in P Neurocysticercosis updated concepts about an old disease. Lancet Neurol. 2005;4(10):653–661. doi: 10.1016/S1474-4422(05)70194-0. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 6.Evans CA, Gonzalez AE, Gilman RH, Verastegui M, Garcia HH, Chavera A. Immunotherapy for porcine cysticercosis implications for prevention of human disease. Cysticercosis Working Group in Peru. Am J Trop Med Hyg. 1997;56(1):33–37. doi: 10.4269/ajtmh.1997.56.33. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 7.Deckers N, Kanobana K, Silva M, Gonzalez AE, Garcia HH, Gilman RH. Serological responses in porcine cysticercosis a link with the parasitological outcome of infection. Int J Parasitol. 2008;38(10):1191–1198. doi: 10.1016/j.ijpara.2008.01.005. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 8.Gonzalez AE, Gavidia C, Falcon N, Bernal T, Verastegui M, Garcia HH. Protection of pigs with cysticercosis from further infections after treatment with oxfendazole. Am J Trop Med Hyg. 2001;65(1):15–18. doi: 10.4269/ajtmh.2001.65.15. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 9.Gonzalez AE, Bustos JA, Jimenez JA, Rodriguez ML, Ramirez MG, Gilman RH. Efficacy of diverse antiparasitic treatments for cysticercosis in the pig model. Am J Trop Med Hyg. 2012;87(2):292–296. doi: 10.4269/ajtmh.2012.11-0371. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 10.Santamaria E, Plancarte A, de Aluja AS. The experimental infection of pigs with different numbers of Taenia solium eggs immune response and efficiency of establishment. J Parasitol. 2002;88(1):69–73. doi: 10.1645/0022-3395. 0069:TEIOPW. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 11.Verastegui M, Gonzalez A, Gilman RH, Gavidia C, Falcon N, Bernal T. Experimental infection model for Taenia solium cysticercosis in swine Cysticercosis Working Group in Peru. Vet Parasitol. 2000;94(1-2):33–44. doi: 10.1016/s0304-4017(00)00369-1. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 12.Alroy KA, Arroyo G, Gilman RH, Gonzales-Gustavson E, Gallegos L, Gavidia CM. Carotid Taenia solium Oncosphere Infection A Novel Porcine Neurocysticercosis Model. Am J Trop Med Hyg. 2018;99(2):380–387. doi: 10.4269/ajtmh.17-0912. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 13.Verastegui MR, Mejia A, Clark T, Gavidia CM, Mamani J, Ccopa F. Novel rat model for neurocysticercosis using Taenia solium. Am J Pathol. 2015;185(8):2259–2268. doi: 10.1016/j.ajpath.2015.04.015. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 14.Opdam HI, Federico P, Jackson GD, Buchanan J, Abbott DF, Fabinyi GC. A sheep model for the study of focal epilepsy with concurrent intracranial EEG and functional MRI. Epilepsia. 2002;43(8):779–787. doi: 10.1046/j.1528-1157.2002.04202.x. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 15.Stypulkowski PH, Giftakis JE, Billstrom TM. Development of a large animal model for investigation of deep brain stimulation for epilepsy. Stereotact Funct Neurosurg. 2011;89(2):111–122. doi: 10.1159/000323343. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 16.Chile N, Clark T, Arana Y, Ortega YR, Palma S, Mejia A. In Vitro Study of Taenia solium Postoncospheral Form. PLoS Negl Trop Dis. 2016;10(2):e0004396. doi: 10.1371/journal.pntd.0004396. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 17.Wei L, Xue T, Yang H, Zhao GY, Zhang G, Lu ZH. Modified uterine allotransplantation and immunosuppression procedure in the sheep model. PLoS One. 2013;8(11):e81300. doi: 10.1371/journal.pone.0081300. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 18.Paredes A, Saenz P, Marzal MW, Orrego MA, Castillo Y, Rivera A. Anti-Taenia solium monoclonal antibodies for the detection of parasite antigens in body fluids from patients with neurocysticercosis. Exp Parasitol. 2016;166:37–43. doi: 10.1016/j.exppara.2016.03.025. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 19.Guedes AG, Pluhar GE, Daubs BM, Rude EP. Effects of preoperative epidural administration of racemic ketamine for analgesia in sheep undergoing surgery. Am J Vet Res. 2006;67(2):222–229. doi: 10.2460/ajvr.67.2.222. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 20.Feltrin C, Cooper CA, Mohamad-Fauzi N, Rodrigues V, Aguiar LH, Gaudencio-Neto S. Systemic immunosuppression by methylprednisolone and pregnancy rates in goats undergoing the transfer of cloned embryos. Reprod Domest Anim. 2014;49(4):648–656. doi: 10.1111/rda.12342. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 21.de Lange A, Mahanty S, Raimondo JV. Model systems for investigating disease processes in neurocysticercosis. Parasitology. 2019;146(5):553–562. doi: 10.1017/S0031182018001932. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 22.Sitali MC, Schmidt V, Mwenda R, Sikasunge CS, Mwape KE, Simuunza MC. Experimental animal models and their use in understanding cysticercosis A systematic review. PLoS One. 2022;17(7):e0271232. doi: 10.1371/journal.pone.0271232. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 23.Bower MR, Stead M, Van Gompel JJ, Bower RS, Sulc V, Asirvatham SJ. Intravenous recording of intracranial, broadband EEG. J Neurosci Methods. 2013;214(1):21–26. doi: 10.1016/j.jneumeth.2012.12.027. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 24.Prasad KN, Chawla S, Prasad A, Tripathi M, Husain N, Gupta RK. Clinical signs for identification of neurocysticercosis in swine naturally infected with Taenia solium. Parasitol Int. 2006;55(2):151–154. doi: 10.1016/j.parint.2006.01.002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 25.Arora N, Tripathi S, Kumar P, Mondal P, Mishra A, Prasad A. Recent advancements and new perspectives in animal models for Neurocysticercosis immunopathogenesis. Parasite Immunol. 2017;39(7) doi: 10.1111/pim.12439.. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 26.Valdez R, Krausman PR. Mountain sheep of North America. Tucson: University of Arizona Press; 1999. pp. 353–353. xii. [Google Scholar]
  • 27.Suckow MA, Weisbroth SH, Franklin CL. The laboratory rat. 2. Boston: Elsevier; 2006. pp. 912–912. xvi. [Google Scholar]
  • 28.Entrican G, Wattegedera SR, Griffiths DJ. Exploiting ovine immunology to improve the relevance of biomedical models. Mol Immunol. 2015;66(1):68–77. doi: 10.1016/j.molimm.2014.09.002. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
  • 29.Anwar S, Mahdy E, El-Nesr KA, El-Dakhly KM, Shalaby A, Yanai T. Monitoring of parasitic cysts in the brains of a flock of sheep in Egypt. Rev Bras Parasitol Vet. 2013;22(3):323–330. doi: 10.1590/S1984-29612013000300002. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
  • 30.Cwynar P, Kolacz R, Walerjan P. Electroencephalographic recordings of physiological activity of the sheep cerebral cortex. Pol J Vet Sci. 2014;17(4):613–623. doi: 10.2478/pjvs-2014-0092. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
Rev Peru Med Exp Salud Publica. 2022 Sep 30;39(3):328–335. [Article in Spanish]

Infección experimental cerebral con cisticercosis en ovejas

Katherine A Sota 1,2,3,4,5, Javier A Bustos 1,2,3,4,5, Manuela R Verastegui 1,2,3,4,5, Luz Toribio 1,2,3,4,5, Nancy Chile 1,2,3,4,5, Noelia Angulo 1,2,3,4,5, Carla Cangalaya 1,2,3,4,5, Juan Calcina 1,2,3,4,5, Armando E González 1,2,3,4,5, Robert H Gilman 1,2,3,4,5, Héctor H García 1,2,3,4,5

RESUMEN

Objetivo

. Explorar la viabilidad de desarrollar un modelo de neurocisticercosis (NCC) de oveja mediante infección intracraneal de oncosferas de T. solium.

Materiales y métodos.

Se realizó un modelo de infección experimental de NCC en ovejas. Se inocularon aproximadamente 10 posoncósferas de T. solium cultivadas previamente por 30 días por vía intracraneal en diez ovejas. Las oncósferas, en 0,1 mL de solución salina fisiológica, se inyectaron en el lóbulo parietal a través de una aguja de calibre 18.

Resultados.

Después de tres meses, en dos ovejas se encontraron granulomas y en una tercera identificó un quiste de 5 mm de diámetro en el ventrículo lateral derecho y la evaluación histológica confirmó que el quiste corresponde a una larva de T. solium. También se utilizó inmunohistoquímica con anticuerpos monoclonales dirigidos contra componentes de membrana y antígenos excretorios/secretorios del quiste de T. solium para confirmar la etiología de los granulomas encontrados. Uno de ellos mostro reactividad ante los anticuerpos monoclonales utilizados, confirmando así que se trató de un cisticerco.

Conclusión.

Este experimento es la prueba de concepto de que es posible infectar ovejas con cisticercosis por inoculación intracraneal.

Palabras clave: Epilepsia, Taenia solium, Cisticercosis, Neurocisticercosis, Oveja

INTRODUCCIÓN

La neurocisticercosis (NCC) es la infestación del sistema nervioso humano por la fase larvaria de la T. solium. Es un problema de salud pública importante en la mayoría de los países en vías de desarrollo, asociado con morbilidad neurológica significativa 1 . El diagnóstico de esta enfermedad también está en aumento en países industrializados debido a la migración procedente de zonas endémicas, con aproximadamente 2000 nuevos casos diagnosticados por año solo en los Estados Unidos, donde las hospitalizaciones y los costos asociados atribuibles a NCC superan los totales de malaria, así como de todas las otras enfermedades tropicales desatendidas 2 . En el Perú, y en la mayoría de las regiones endémicas, alrededor de 30% de todos los síndromes epilépticos parecen ser atribuibles a NCC 3 .

Los seres humanos suelen infectarse con huevos de T. solium por la vía fecal-oral. En el intestino, el fluido intestinal disuelve la cubierta de los huevos, liberando y activando a la oncósfera. Una vez activada puede penetrar en la pared intestinal. Cuando llega al tejido a través del torrente sanguíneo, generalmente en el músculo o en el sistema nervioso central, la oncósfera se establece y se desarrolla el cisticerco. Posteriormente, el parásito produce una variedad de moléculas que modulan la respuesta inmune del huésped para evitar su destrucción 4 . Las manifestaciones clínicas dependen de los órganos afectados. En los seres humanos los síntomas se deben principalmente a la afectación del sistema nervioso central. Los quistes situados dentro del parénquima cerebral (NCC intraparenquimatosa), por lo general se degeneran en la siguiente secuencia: de quistes viables a quistes inflamados, a tejido granulomatoso focal, y aproximadamente el 40% termina con la formación de una cicatriz calcificada 5 .

Muchos aspectos de la enfermedad, tales como la inflamación, respuesta inmune, el proceso de degeneración parasitaria y calcificación, los mecanismos que conducen a las convulsiones y la epilepsia, y las funciones de tratamiento antiparasitario y antiinflamatoria, todavía están poco estudiados, en gran parte debido a la falta de modelos animales adecuados.

Se han utilizado cerdos naturalmente infectados para estudiar aspectos inmunológicos e histopatológicos 6 , 7 , así como para evaluar la farmacocinética, seguridad y eficacia de tratamientos antiparasitarios 8 , 9 . El modelo porcino ha servido también para estudios de infección experimental en esta enfermedad 7 , 10 , 11 . No obstante, la infección experimental del sistema nervioso central (SNC) del cerdo con T. solium por vía oral es difícil debido a la variabilidad de la eficacia de la infección oral. Nuestro grupo ha desarrollado un modelo de inyección intracarotídea de oncósferas que produce NCC consistentemente 12 . Sin embargo, el modelo porcino tiene como desventajas el costo de la compra y el mantenimiento de los cerdos durante un largo tiempo y, sobre todo, la escasez de reactivos comerciales disponibles para la detección de biomarcadores en cerdos 13 . Adicionalmente, los cerdos rara vez presentan convulsiones clínicamente evidentes.

Nuestro grupo ha estandarizado también un modelo de infección experimental de cisticercosis en cerebro de ratas. En este modelo se inyectaron intracranealmente oncósferas activadas de T. solium las cuales desarrollaron en quistes cerebrales o metacéstodos con características idénticas a las observadas en el huésped natural. Aunque este modelo no pasa por la ruta intestinal habitual de entrada, se produjeron infecciones reproducibles similares a las observadas en cerdos y seres humanos. La mayoría de las ratas infectadas (64%, n=42) desarrollaron quistes de cisticerco en sus cerebros. La infección fue exitosa en 83% (10/12) de ratas inyectadas con 500 o 750 oncósferas activadas, produciendo ratas con uno o más quistes. Además, las ratas infectadas desarrollaron anticuerpos específicos para T. solium, y se pudo también detectar antígeno circulante para T. solium en suero y líquido cefalorraquídeo (LCR), utilizando el ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA). Este mismo modelo se ha utilizado inyectando la forma posoncósfera, ya cultivada in vitro por 15 días. En el 2019, Palma et al. infectaron ocho ratas Holtzman intracranealmente con diez posoncósferas de T. solium. Cuatro meses después se observó que un 63% (n=5) de estas presentaron infección intracraneal con T. solium 4 . Sin embargo, estos modelos presentan limitaciones. La rata no es el huésped natural de la enfermedad pues tiene poco tiempo de vida, lo cual no permite estudiar cronicidad de la enfermedad y, debido al tamaño de su cerebro, podría haber una sobreestimación del efecto de masa y la inflamación causada por el quiste de T. solium 13 .

Las ovejas han sido utilizadas como modelo animal para varios propósitos en enfermedades neurológicas, incluyendo la epilepsia, y no neurológicas. El modelo ovino se considera un modelo animal adecuado para estudiar epilepsia debido a su tamaño, disponibilidad y bajo costo de mantenimiento. Además, su disposición anatómica facilita la aplicación de técnicas estándar de neurocirugía y neurorradiología aplicada en humanos, así como el uso de resonancia magnética y otros métodos de diagnóstico por imágenes 14 , 15 .

Este estudio tomó ventaja de los estudios realizados para estandarizar el modelo de infección intracerebral en ratas con el objetivo de explorar la viabilidad de desarrollar un modelo de infección experimental con NCC en ovejas por medio de la infección intracraneal con posoncósferas de T. solium.

MENSAJE CLAVE

Motivación para realizar el estudio: un modelo animal apropiado es necesario para estudiar aspectos poco conocidos de la NCC y epilepsia, como nuevos tratamientos antiepilépticos, vacunas, la respuesta inflamatoria cerebral y su manejo, así como los procesos de calcificación y epileptogénesis.

Principales hallazgos: se encontró granulomas en dos ovejas y se identificó un quiste en el ventrículo lateral derecho en una tercera.

Implicancias: este experimento es la prueba de concepto de que es posible infectar ovejas con cisticercosis por inoculación intracraneal, y un paso inicial para establecer un nuevo modelo animal capaz de estudiar nuevos enfoques de esta enfermedad y los efectos crónicos de la NCC y la epilepsia.

MATERIALES Y MÉTODOS

Animales

Se infectaron diez ovejas sanas de entre cuatro y ocho meses de edad, adquiridas de granjas rurales no industrializadas. Los animales fueron revisados por un veterinario para confirmar su buen estado de salud y transportadas a las instalaciones para animales mayores de la Escuela de Medicina Veterinaria de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos en Lima. Las ovejas fueron alojadas en un corral de 5x5 metros y mantenidas en ciclos de 12/12 horas de luz/oscuridad con una temperatura media controlada de 16-18 ºC, sal mineralizada y alimento en raciones determinadas por edad y agua ad libitum.

Aspectos éticos

El protocolo se llevó a cabo bajo la aprobación del Comité Institucional de Ética para el Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Peruana Cayetano Heredia.

Preparación de las posoncósferas

En base a los protocolos previos para infección experimental en cerebro de rata 13 se realizó una infección experimental usando posoncósferas de T. solium. Para obtener la etapa de posoncósfera se obtuvieron huevos de proglótides grávidas de T. solium expulsadas luego de tratamiento estándar de portadores de tenia con niclosamida 13 y se incubaron en hipoclorito de sodio (0,75%) durante 10 min a 4 °C. Posteriormente, las oncósferas fueron activadas para luego crecer en una monocapa de células de cultivo HCT-8 durante treinta días 13 , 16 .

Infección intracraneal

Se inocularon aproximadamente diez posoncósferas de T. solium por vía intracraneal a cada oveja. Los animales fueron anestesiados y sedados usando ketamina (Ket-A-10®), 20 mg/kg intramuscular (IM); clorhidrato de xilazina (Dormi-Xyl®2), 0,3 mg/kg IM, y ketoprofeno (Profenid®) 3 mg/kg IM. En condiciones de asepsia adecuada se realizó una incisión de 2 cm en la piel del área parietal derecha, y luego se efectuó un orificio en la superficie ósea con un taladro de 2 mm de diámetro (Figura 1). Las posoncósferas en 0,1 mL de solución salina fisiológica se inyectaron en el lóbulo parietal con una aguja de calibre 18. La aguja de calibre 18 tiene un diámetro interior de 0,84 mm lo que permite el paso de oncósferas de 30 días de maduración, las cuales tienen un diámetro de 0,5 mm, aproximadamente. La aguja se introdujo aproximadamente a 2 cm de profundidad para llegar al parénquima cerebral parietal. Cinco de los diez animales fueron inmunosuprimidos usando 1 mg/kg/día de metilprednisolona por 3 días, inmediatamente después de la infección 17 . Además, recibieron como terapia analgésica posquirúrgica ketoprofeno 2 mg/kg/día IM durante 3 días.

Figura 1. Procedimiento para hacer un pequeño orificio sobre el lóbulo parietal derecho.

Figura 1

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Los animales fueron eutanizados bajo anestesia general, 3 meses después de la infección experimental. Se utilizó una combinación intramuscular de ketamina (20 mg/kg), y clorhidrato de xilazina (2 mg/kg), vía IM. Posteriormente, se utilizó una sobredosis de pentobarbital sódico como hipnótico y anticonvulsivante (Halatal®) 120 mg/kg, también vía IM. La totalidad de los cerebros fueron retirados para examen y disección. Las estructuras anómalas fueron identificadas y teñidas con hematoxilina-eosina (H-E) para su análisis. Además, los órganos internos fueron examinados cuidadosamente para identificar infecciones parasitarias concomitantes.

Inmunohistoquímica

Se utilizo inmunohistoquímica (IHC) con moAbs dirigidos contra componentes de membrana y antígenos excretorios/secretorios del quiste de T solium para confirmar la etiología de las lesiones encontradas 18 .

Las lesiones sospechosas rodeadas de tejido se colocaron en casetes que fueron rotulados y sumergidos en buffer paraformaldehído al 10%, luego fueron sumergidos en etanol al 70% durante 24 a 48 h y, finalmente, fue incluido en parafina de acuerdo a los procedimientos estándar. Las secciones de tejido se adhirieron a láminas portaobjetos impregnadas con polilisina, que fueron desparafinadas y rehidratadas por inmersión en xilol, etanol (absoluto, 96% y 70%). La IHC se realizó inactivando la peroxidasa endógena con una dilución (1:5) de H2O2 durante 30 min a temperatura ambiente y en oscuridad. Para la recuperación del antígeno se utilizó una solución de citrato a 95 °C durante 8 min y se dejó enfriar. Luego, las secciones de tejido se lavaron tres veces con solución tamponada de PBS (pH 7,2) y se agregó la solución de bloqueo con 10% de suero de cabra y 6% de leche diluida en PBS-Tween 0,05% -Tritón 0,1% durante 1 h. Los sobrenadantes de cultivo de moAbs anti-T solium TsW5/ Tsw11/ TsE3 18 . Se diluyeron a la concentración determinada en PBS-Tween 0,05% -Tritón 0,1% y se incubaron a 4 °C durante toda la noche. Adicionalmente, colocamos controles positivos (quistes de T solium provenientes de cerdos), negativos (tejido cerebral de oveja sana) y de técnica (quistes de oveja y cerdo sin agregar el moAb). Las láminas se lavaron tres veces con PBS-Tween 0,05% y se agregó al anticuerpo secundario antirratón IgG conjugado con biotinilado diluido 1/700 en solución bloqueante con 10% de suero de cerdo y se incubó por 30 min. Las uniones de moAbs-antígenos fueron amplificadas con streptavidina-HRP durante 30 min. Finalmente, la reacción se evidenció utilizando una solución con el cromógeno 3,3-diaminobencidina (DAB); se agregó la solución de hematoxilina como contraste de tejido, seguido de la deshidratación con alcoholes y xilol, y se realizó el montaje.

RESULTADOS

La inoculación intracraneal con posoncósferas se realizó en diez ovejas. No hubo complicaciones después de la intervención y los animales no mostraron signos de dolor según la escala propuesta por Guedes et al. 19 . Al cabo de una hora después de suministrar la anestesia, las ovejas volvieron gradualmente a su comportamiento normal. Tres ovejas murieron antes del final de los 90 días de seguimiento. Por informes de necropsia, dos de ellas fallecieron por obstrucción intestinal por Moniezia expansa, y otra debido a una infección bacteriana intestinal. Las siete ovejas restantes, cinco del grupo inmunosuprimido y dos del grupo no inmunosuprimido, fueron sacrificadas 3 meses después de la inoculación. Los cerebros se extrajeron en su integridad para el análisis patológico. En cuatro de ellos no se encontró ninguna estructura que sugiera infección por cisticercosis, en dos ovejas se encontraron lesiones granulomatosas no específicas y en una se identificó un quiste ventricular protruido de 5 mm de diámetro en el ventrículo lateral derecho. Por observación microscópica directa y evaluación histológica con tinción de H-E se confirmó que el quiste corresponde a una larva de T. solium, un rostelo (corona de ganchos) y cuatro ventosas fueron identificados claramente (Figura 2). La microscopía de uno de los granulomas también demostró remanentes de tejido parasitario compatible con una larva de céstodo, y el otro mostró solamente un conglomerado de linfocitos. Estos hallazgos anormales (dos granulomas y un quiste) fueron encontrados en tres ovejas pertenecientes al grupo inmunosuprimido.

Figura 2. A-B: fotografía del cerebro de una oveja que muestra un quiste ventricular (flecha negra). C: Quiste ventricular con escólex evaginado. D: Tinción de H-E (40x) muestra escólex, cuatro ventosas y un rostelo.

Figura 2

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Todas las ovejas mostraron otras infecciones parasitarias concomitantes en la necropsia. Ocho estaban infectadas con Moniezia expansa, cinco con Fasciola hepatica, dos con Thysanosoma actinioides y dos con Taenia hydatigena. Seis de ellas tenían infecciones multiparasitarias.

Inmunohistoquímica

Se realizó inmunohistoquímica con los moAbs anti-T solium TsW5, Tsw11 y TsE3 a los dos granulomas encontrados en la necropsia correspondientes a los especímenes #9092 y #9099. Macroscópicamente estas dos lesiones fueron calificadas como granulomas inespecíficos por lo que se utilizó inmunohistoquímica con el propósito de confirmar el agente causante. Una de ellas mostro reactividad ante los moAbs utilizados, confirmando así que se trata de un cisticerco (Figuras 3 y 4). Además, la evaluación microscópica de la misma muestra presencia de un escólex característico, lo cual confirma que se trataría de un quiste de T. solium.

Figura 3. Fotografía del cerebro de una oveja que muestra un granuloma no específico.

Figura 3

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Figura 4. Inmunohistoquímica de un granuloma cisticercoso en el cerebro de una oveja usando los anticuerpos monoclonales TsW5 (fila superior), TsW11 (segunda fila), y TsE3 (tercera fila). En la fila inferior se muestran los controles positivo y negativo (izquierda a derecha).

Figura 4

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DISCUSIÓN

Este experimento exploratorio proporciona la prueba de concepto de que la infección intracraneal experimental con posoncósferas de T. solium pueden causar NCC en el modelo de oveja. Encontramos una infección parasitaria viable y al menos un granuloma cisticercoso en dos de las cinco ovejas tratadas con metilprednisolona, lo que sugiere que la inmunidad puede cumplir una función importante en este modelo experimental de infección. Se utilizó metilprednisolona, un glucocorticoide comúnmente utilizado para tratar trastornos inflamatorios y como inmunosupresor en trasplantes de órganos. El principal objetivo de este fármaco son los glóbulos blancos. Se utilizó un esquema corto de tratamiento, por tres días, similar al utilizado por Feltrin et al. en cabras 20 , el cual demostró disminución significativa del conteo de glóbulos blancos con respecto al valor basal y hasta a los 28 días posteriores. Sin embargo, la dosis utilizada en este experimento fue inferior en dosis (1 mg/kg vs. 10 mg/kg) por lo que es posible que las ovejas no llegaran a un rango de inmunosupresión adecuada.

El quiste ventricular viable encontrado en una de las ovejas pudo confirmarse a simple vista y microscópicamente examinando la lámina portaobjetos teñida. Por otro lado, para los granulomas inespecíficos se utilizó inmunohistoquímica. La inmunohistoquímica nos permite detectar si hay antígenos específicos presentes y su ubicación microanatómica, permitiendo identificar el linaje de las poblaciones celulares de tejido pobremente diferenciado. Además, esta técnica preserva la arquitectura histológica, lo cual no es posible con otros métodos moleculares. Solo una de las dos lesiones sospechosas reaccionó a los moAb. Si bien macroscópicamente solo se observaba un nódulo inflamatorio, la histología y la inmunohistoquímica confirmaron que se trataba de un cisticerco.

El estudio de NCC en pacientes ha proporcionado información importante sobre la enfermedad, sin embargo, existen limitaciones, las muestras se recolectan usando procedimientos mínimamente invasivos, entre ellos muestras de sangre, y las muestras de tejido cerebral o líquido cefalorraquídeo, las cuales solo se pueden obtener por necesidad clínica o diagnóstica. Además, es necesario encontrar mejores opciones terapéuticas para pacientes con epilepsia secundaria a NCC, ya que muchos pacientes sufren convulsiones refractarias al tratamiento disponible 21 . Por esto, es necesario el uso y desarrollo continuo de modelos animales apropiados para el estudio de esta enfermedad. Se han reportado modelos animales que utilizan T. solium, Taenia saginata, Taenia crassiceps y Mesocestoides corti en ratones, ratas, ovejas, cerdos e incluso monos Rhesus (Macaca mulatta) 21 . Sin embargo, los modelos murinos experimentales utilizando T. solium en los últimos años, pese a mostrar una alta tasa de infección en ratones inmunodeprimidos, presentaron mucha variación en las tasas de infección, carga de quistes y los niveles de anticuerpos y antígenos, sin una correlación evidente entre el número de cisticercos. Los modelos de infección en cerdos también mostraron elevada variabilidad, con tasas de recuperación de cisticercos de 0,2 a 81,93% y se observó que el número de quistes viables se redujo con el aumento de la edad, probablemente por la presencia de anticuerpos maternos, su futura eliminación podría lograr tasas más altas de infección 22 . Se han descrito avances en los modelos animales, sin embargo, un modelo de infección intracraneal con T. solium en ovejas no ha sido aún descrito.

Existe una gran necesidad de modelos animales de NCC que sean capaces de desarrollar convulsiones y epilepsia. Un modelo animal más adecuado representaría un gran paso para el estudio de la epilepsia relacionada a la NCC. Se ha utilizado el modelo de rata para estudiar infección intracraneal con NCC, el cual tiene algunas ventajas como su fácil manejo, bajo costo de mantenimiento, alta disponibilidad y protocolos quirúrgicos y experimentales 13 . Sin embargo, el modelo de rata tiene dos limitaciones principales. En primer lugar, los roedores difieren significativamente de los seres humanos, tanto en tamaño como en su organización neuroanatómica, lo cual lleva a cuestionamientos en cuanto al tamaño de la lesión en relación al cerebro murino. En segundo lugar, las ratas tienen una vida mucho más corta que los seres humanos, lo cual es un impedimento para estudiar condiciones crónicas de la enfermedad, como la epilepsia.

Por otro lado, el cerdo, huésped intermediario natural de la T. solium, no se ha desarrollado como modelo de epilepsia por un número de razones. Rara vez tiene convulsiones clínicamente detectables y los procedimientos invasivos son difíciles de realizar debido al espesor de su cráneo. Casi no se ha realizado electroencefalografía en cerdos 23 , 24 . Además, el mantenimiento y manejo de los cerdos es más exigente y costoso que el del modelo ovino 25 . Estos inconvenientes se reducen utilizando un modelo de infección por NCC en ovejas jóvenes. La media de la esperanza de vida de una oveja es de 12 a 15 años (rata: 2-3 años) 26 , 27 . El cerebro ovino tiene una corteza cerebral con más circunvoluciones y estructuras similares a las del ser humano y un peso de 180 g (rata: 2 g, humano: 1300-1400 g)). También la disponibilidad de Atlas bien detallados del cerebro de ovejas hace que las interpretaciones, la investigación traslacional y la intervención estereotáxica sean posibles.

Las ovejas se han utilizado ampliamente como modelos biomédicos para la investigación de varias condiciones fisiológicas y patológicas 28 . La infección neurológica por cenurosis, la fase larvaria de Taenia multiceps ha sido ampliamente reportada en el ganado ovino. La transmisión de cenurosis es similar a T. solium, sigue la ruta fecal-oral y el metacéstodo (fase larvaria) se desarrolla en el cerebro y la médula espinal 29 , demostrando la capacidad de los cestodos para infectar estructuras del sistema nervioso central y desarrollar quistes cerebrales en el ganado ovino. Los estudios relacionados con epilepsia en el modelo ovino mostraron consistentemente que este mamífero es capaz de desarrollar epilepsia y estatus epiléptico. El modelo ovino ha servido para estudiar convulsiones provocadas y medir la actividad eléctrica generada por la epilepsia, la cual puede ser registrada por electrodos sobre la piel, por vía subcutánea o dentro del área cortical por medio de electroencefalografía; asimismo, la manifestación clínica de la epilepsia se puede observar en este modelo animal 14 , 30 .

Nuestro estudio es exploratorio y con limitaciones. Con el fin de mejorar la viabilidad del modelo, se resalta la necesidad de utilizar ovejas libres de otras infecciones parasitarias previo al uso de inmunosupresores para disminuir la reactivación de infecciones, que puedan interferir con el experimento, serología o aumenten la mortalidad en los animales de estudio. La falta de evaluación exhaustiva de los animales de estudio fue una de las mayores limitaciones de este estudio, así como la dosis utilizada de inmunosupresión, la que fue diez veces inferior a las dosis recomendadas 20 , existiendo la posibilidad de que las ovejas no llegaran a un rango de inmunosupresión adecuada.

Seria de interés evaluar la infectividad de dosis mayores de inoculación de posoncósferas, con animales adquiridos de en criaderos industrializados para evitar así otras parasitosis concomitantes, y utilizar un régimen de inmunosupresión más agresiva acompañado del uso de marcadores de inmunidad para evidenciar la respuesta a los corticoides.

En los últimos años se han propuesto diversos modelos animales para estudiar cisticercosis en animales demostrando diversos grados de éxito. A pesar de las limitaciones descritas líneas arriba, al menos dos animales se lograron infectar, demostrando que es factible llegar a un modelo ovino de NCC.

Este estudio proporciona la prueba de concepto de que la infección intracraneal experimental con posoncósferas de T. solium pueden causar NCC en el modelo de oveja. Esto podría servir como paso clave para estudiar nuevos enfoques de terapia, aspectos poco conocidos de esta enfermedad y los efectos crónicos de la NCC y la epilepsia en el cerebro.

Financiamiento: este trabajo de investigación fue financiado por la Beca Anual de Medicina "Francisco Tejada y Semiramis Reátegui " 2014 de la Universidad Peruana Cayetano Heredia.

Citar como: Sota KA, Bustos JA, Verastegui MR, Toribio L, Chile N, Angulo N, Cangalaya C, et al. Infección experimental cerebral con cisticercosis en ovejas. 2022;39(3):328-35. doi: https://doi.org/10.17843/rpmesp.2022.393.11039.

10

El presente estudio forma parte de la tesis: Sota-Ortecho, K. Estandarización del modelo de infección experimental cerebral con cisticercosis en ovejas. [tesis de grado]. Perú: Facultad de Medicina Alberto Hurtado, Universidad Peruana Cayetano Heredia; 2019.

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