Tratamiento: La investigación de terapias antigiardiásicas tuvo un crecimiento notorio gracias a la secuenciación del genoma de G. duodenalis y a la aplicación de técnicas mejoradas; esto favoreció la comprensión de los mecanismos de acción y resistencia.
Dr. Lalle M
Infectious Disorders - Drug Targets 10(4):283-294, Ago 2010
Introducción y objetivos
La giardiasis es una alteración zoonótica provocada por la infestación del intestino superior por el protozoo flagelado Giardia duodenalis y constituye la etiología más frecuente del síndrome diarreico no asociado con infecciones virales o bacterianas. La prevalencia de la infección es mayor en países en vías de desarrollo, debido a cuestiones vinculadas con la higiene, que favorecen la transmisión y la endemia. Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud, cerca de 280 millones de individuos tienen infección por G. duodenalis cada año. Además, en Asia, Africa y América latina, el número de casos de giardiasis sintomática asciende a 200 millones.
Existen al menos 7 grupos de G. duodenalis que difieren en términos de perfil genético. El conocimiento del parásito mejoró significativamente gracias a la obtención del genoma representativo de los grupos A y B de este organismo. Estructuralmente, G. duodenalis carece de estructuras eucarióticas características; en cambio, posee mitosomas y un aparato de Golgi reducido. Su ciclo de vida consta de dos estadios: el trofozoíto, que coloniza el intestino del hospedero, y el quiste tetranucleado, cuya ingesta resulta en infección al liberarse los trofozoítos en el estómago. Luego, los trofozoítos se replican en el intestino delgado y ocasionan la sintomatología. La exposición a los fluidos biliares favorece la formación de quistes de algunos trofozoítos, cuya liberación en heces transmite la enfermedad por vía fecal-oral o por contacto directo entre individuos. La transmisión ambiental es favorecida por la dosis infectiva baja del parásito, que varía entre 25 y 100 quistes.
El proceso de enquistamiento del trofozoíto tiene lugar en determinadas condiciones, como la depleción de nutrientes y el aumento del pH. Durante dicho proceso, el trofozoíto sufre cambios vinculados con la inducción de determinados genes que codifican proteínas de la pared quística y enzimas involucradas en la síntesis de carbohidratos. En cuanto al proceso de exquistación, la información es limitada, aunque es sabido que tiene lugar ante la exposición a un medio con pH ácido similar al del estómago seguida por la exposición a un medio más alcalino como el intestinal.
La giardiasis puede ser asintomática, aguda o crónica. El cuadro aparece una o 2 semanas luego de la ingesta de los quistes y se caracteriza por la presencia de diarrea, con síndrome de mala absorción o sin éste. Otros síntomas que acompañan la diarrea incluyen las flatulencias, las náuseas y vómitos, la disminución ponderal y el prurito. La fase aguda tiene 3 a 4 días de duración. Si bien puede ser un cuadro autolimitado, en niños puede observarse una afectación del crecimiento y del funcionamiento cognitivo.
El tratamiento de los pacientes con giardiasis puede llevarse a cabo mediante el empleo de fármacos, como el 5-nitroimidazol y los derivados benzimidazólicos, algunos de los cuales tienen efectos adversos significativos. A esto debe sumarse la posibilidad de resistencia farmacológica. La comprensión de los mecanismos responsables de dicha resistencia es fundamental debido a la importancia de G. duodenalis como patógeno humano. El presente estudio se llevó a cabo con el objetivo de evaluar el mecanismo de acción y resistencia vinculado con el empleo de antigiardiásicos. Asimismo, se resumió la información disponible sobre el tratamiento con agentes que actúan sobre determinadas proteínas y vías metabólicas asociadas con la acción de G. duodenalis.
Metronidazol y nitroimidazoles
El metronidazol es un derivado sintético del 5-nitroimidazol considerado un agente antigiardiásico de primera línea, eficaz contra los trofozoítos, aunque no es útil para eliminar los quistes. Su administración es frecuente y se asocia con un índice de curación del 80% al 95%. En general, el tratamiento consiste en la administración de 500 mg cada 8 horas durante 7 a 10 días o 2 g durante 3 a 5 días. Los efectos adversos de la sustancia incluyen el malestar gastrointestinal, las cefaleas, las náuseas y la leucopenia. Además, el consumo de alcohol durante el tratamiento puede asociarse con la aparición de vómitos y cefaleas, entre otros síntomas.
El metronidazol es un profármaco que se transforma en compuestos activos en el citoplasma de G. duodenalis gracias a un proceso de reducción generado por la piruvato:ferredoxina oxidorreductasa (PFOR). Si bien se propuso que existen enzimas adicionales involucradas en la reducción del metronidazol, aún no se identificaron genes que las codifiquen. Las formas reducidas de metronidazol podrían interactuar con el ADN y afectar la síntesis de ADN y ARN.
La prevalencia de resistencia clínica al metronidazol en caso de giardiasis se aproximaría al 20%, en tanto que el índice de recurrencias alcanzaría el 90%. Dicha resistencia se asociaría con una disminución de la actividad de la PFOR, de la expresión de ferredoxina y de la capacidad de G. duodenalis para reducir el fármaco. También se observó una disminución de la expresión del gen que codifica la glutamato deshidrogenada, que resulta en una disminución del flujo de electrones hacia la NADPH (nicotinamide adenosine dinucleotide phosphate) y de los reductores potenciales del agente. Otro locus cuyo nivel se encontró disminuido en cepas resistentes fue el TSA417, que codifica para un antígeno de superficie denominado WBC6.
Los nitroimidazoles de acción prolongada pueden administrarse en una toma diaria. Entre ellos se incluye el tinidazol, agente con menos efectos adversos que el metronidazol, cuya administración se asociaría con una eficacia terapéutica del 100%. Lamentablemente, es posible observar resistencia cruzada entre el metronidazol y el tinidazol. Otros agentes con características similares son el secnidazol y el ornidazol. La síntesis de nuevos antigiardiásicos permitirá obtener resultados terapéuticos más satisfactorios.
Otros nitrocompuestos
La furazolidona se introdujo como antigiardiásico en 1960 y es empleado como agente de segunda línea. Su activación también tiene lugar mediante reducción en el trofozoíto, aunque en este caso participa una NADH (nicotinamide adenine dinucleotide) oxidasa y es necesaria la presencia de una flavina reducida. El mecanismo de acción de la furazolidona implica la interferencia con la síntesis de ADN y proteínas y con el ciclo celular. Su administración resulta en un cambio de la morfología del trofozoíto de G. duodenalis. También se destaca que el fármaco es más eficaz que el metronidazol para disminuir la síntesis de quistes. Las cepas de G. duodenalis resistentes a la furazolidona también muestran una adaptación rápida a la quinacrina. Dicha resistencia se asocia con una disminución del ingreso de la sustancia o con el aumento del nivel de enzimas que confieren protección ante los radicales libres. El agente no puede administrarse junto con el alcohol, ya que posee un efecto de tipo disulfiram. El 10% de los pacientes tratados con furazolidona presenta efectos adversos que incluyen náuseas, vómitos, diarrea, urticaria e hipersensibilidad, entre otros.
La nitazoxamida es un compuesto sintético aprobado para el tratamiento de los niños y adultos con giardiasis, entre otras enfermedades. La administración de 500 mg dos veces por día durante 3 días permite alcanzar la curación clínica y la erradicación del parásito en hasta el 85% y 80% de los pacientes, respectivamente. El tratamiento con nitazoxamida es bien tolerado y se asocia con la aparición de pocos efectos adversos, generalmente de índole gastrointestinal. Este compuesto es un profármaco que requiere activación para actuar. Dicho proceso implicaría la actividad de la PFOR, al igual que sucede con el metronidazol. El mecanismo de acción de la nitazoxamida no se conoce con exactitud, aunque es sabido que puede afectar la unión al intestino y la absorción de nutrientes por parte del parásito, con la consiguiente muerte celular. Las cepas de G. duodenalis resistentes a la nitazoxamida también lo son ante la administración de metronidazol. Se caracteriza por una disminución de la expresión de antígenos de superficie como el WBC6 y de diferentes genes que codifican proteínas de superficie. Finalmente, se observó un aumento de la expresión de genes involucrados en la fosforilación proteica, entre otros procesos.
Benzimidazoles
El albendazol es menos eficaz que el metronidazol para el tratamiento de los pacientes con giardiasis, cuya eficacia promedia el 62% al 95%. El empleo del fármaco requiere la administración de dosis múltiples, lo cual afecta el cumplimiento terapéutico. Los efectos adversos asociados con su administración son similares, pero menos graves en comparación con los relacionados con el empleo de metronidazol. El mecanismo de acción del albendazol y otros benzimidazoles consiste en el bloqueo de la formación de microtúbulos, la disolución de agregados microtubulares del disco de adhesión del parásito y su dispersión citoplasmática. No obstante, los benzimidazoles tendrían mecanismos adicionales de acción. El albendazol no tiene actividad contra los quistes de G. duodenalis. La resistencia al albendazol se asocia con cambios citoesqueléticos y aumento de la expresión de genes que sintetizan proteínas de superficie, entre otras características.
Quinacrina
La quinacrina es un compuesto con diferentes aplicaciones médicas. Su actividad antigiardiásica se vincula con numerosos efectos adversos graves, como la reacción psicótica, los mareos y el aumento del riesgo de cáncer del aparato reproductivo, lesiones uterinas y embarazo ectópico, entre otros cuadros. De acuerdo con lo antedicho, la administración de quinacrina sólo debe tener lugar en ausencia de respuesta a otros agentes. El mecanismo de acción del fármaco implicaría su acción sobre diferentes objetivos y se asociaría con la disminución del consumo de oxígeno vinculada con la inhibición enzimática y con la unión de la sustancia al ADN. Dado que se observó una reducción de la exquistación ante la administración de quinacrina, se estima que el agente también actuaría sobre este estadio parasitario.
Paromomicina
La paromomicina es un aminoglucósido de amplio espectro cuya administración por vía oral se asocia con una eficacia antigiardiásica de hasta el 70%. Su absorción oral es baja y principalmente se elimina en heces sin ser metabolizada. Los efectos adversos más frecuentes del agente incluyen las náuseas, el aumento de la motilidad gastrointestinal, el dolor abdominal y la diarrea. Además, la paromomicina puede causar ototoxicidad y nefrotoxicidad. Al igual que otros aminoglucósidos, la paromomicina es un inhibidor de la síntesis proteica gracias a su efecto sobre el ARN ribosomal y a la afectación de la disociación y el reciclaje de las subunidades ribosómicas. Aún no se aislaron especies de G. duodenalis resistentes a paromomicina, aunque la introducción del gen de la neomicina fosfotransferasa resulta en resistencia a la neomicina, un análogo de la paromomicina.
Flavonoides
Los flavonoides resultan del metabolismo vegetal y tienen funciones de defensa, entre otras. Existen diferentes tipos de flavonoides, entre los cuales se destaca la formononetina, un flavonoide con actividad antigiardiásica elevada aislado de la corteza de Dalbergia frutescens. Este compuesto no sería citotóxico ni tendría efectos adversos significativos. El mecanismo de acción antigiardiásica de los flavonoides no se conoce con exactitud, aunque se estima que tiene que ver con la motilidad y el acoplamiento parasitario. La resistencia a las isoflavonas se asoció con una disminución de la expresión del gen que codifica la nucleósido hidrolasa, enzima involucrada en la síntesis de ribonucleótidos de purina y pirimidina inhibida por la formononetina. Asimismo, la resistencia a las isoflavonas se vinculó con una disminución de la expresión del gen que codifica el antígeno de superficie WBC6. Este último hallazgo también tiene lugar en clones de G. duodenalis resistentes al metronidazol.
Componentes de G. duodenalis que pueden funcionar como objetivo terapéutico
Existe un interés significativo por el hallazgo de nuevos objetivos terapéuticos para los agentes antigiardiásicos. Un objetivo de interés son las proteínas regulatorias y funcionales involucradas en el metabolismo de G. duodenalis, incluidas las proteinquinasas. Por ejemplo, las purina-fosforribosiltransferasas catalizan la formación de nucleótidos a partir de la base de purinas. Dado que G. duodenalis no es capaz de sintetizar purinas de novo, estas enzimas son esenciales para su supervivencia. En la actualidad se evalúa la obtención de fármacos activos contra la guanina fosforribosiltransferasa específicos para G. duodenalis.
Los esteroles son esenciales para mantener la estructura de membrana de los eucariontes. Recientemente, se logró la identificación de los genes que codifican las enzimas involucradas en la síntesis de colesterol y en los procesos de enquistación y exquistación de G. duodenalis. Los inhibidores de la síntesis de esteroles, como los azasteroles, pueden bloquear diferentes pasos de la biosíntesis de esteroles y tener acción antiparasitaria. Según lo observado en estudios in vitro, estos agentes modifican la estructura del trofozoíto de G. duodenalis.
La ceramida es un lípido bioactivo fundamental para la síntesis de esfingolípidos que no puede ser sintetizada de novo por G. duodenalis. Se identificaron 5 genes relacionados con la síntesis de esfingolípidos en G. duodenalis e involucrados en el proceso de enquistamiento. El tratamiento de G. duodenalis con un inhibidor de la síntesis de glucosilceramidas bloquea la replicación, adhesión y diferenciación en quistes. Este hallazgo es potencialmente útil para la síntesis de sustancias antigiardiásicas nuevas.
G. duodenalis obtiene energía mediante procesos de glicólisis. Por lo tanto, las vías glicolíticas son un objetivo terapéutico promisorio. Por ejemplo, se evalúa la síntesis de inhibidores específicos de la triosafosfato isomerasa y de la fructosa 1,6-bifosfato aldolasa de G. duodenalis. Otra fuente de energía empleada por G. duodenalis es el metabolismo de aminoácidos, que involucra la actividad de la L-arginina deiminasa, cuya inhibición podría constituir otro objetivo terapéutico.
Otras alternativas exploradas involucran el empleo de antirretrovirales inhibidores de las proteasas, empleados habitualmente para el tratamiento de la infección generada por el virus de la inmunodeficiencia humana. También, existe la intención de elaborar antiparasitarios basados en péptidos que pueden afectar la interacción proteica como las defensinas. Estos agentes tienen actividad antitrofozoica y pueden inhibir la exquistación al unirse a la superficie parasitaria y generar poros transmembrana. Hasta el momento no se informaron experimentos con péptidos antigiardiásicos específicos.
Conclusiones
La investigación de terapias antigiardiásicas tuvo un crecimiento notorio gracias a la secuenciación del genoma de G. duodenalis y a la aplicación de técnicas mejoradas. Esto favoreció la comprensión de los mecanismos de acción de los fármacos y de la resistencia ante su empleo. Se espera que, en el futuro, la información obtenida permita sintetizar nuevos agentes antigiardiásicos. Dadas las consecuencias significativas de la giardiasis, es fundamental que las compañías farmacéuticas y los funcionarios apoyen y promuevan la investigación destinada a crear nuevos fármacos antigiardiásicos.
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