Opisana tutaj metoda pozwala na oddzielenie trypanosomów, pasożytów odpowiedzialnych za zwierzęcą i ludzką trypanosomatozę afrykańską (HAT), od krwi. Jest to najlepsza metoda diagnozowania pierwszego etapu HAT, a ponadto ta metoda oczyszczania pasożytów pozwala na solidne badania serologiczne i badawcze.
HAT jest spowodowany przez muchę Tse-tse przenoszoną przez muchę Trypanosoma brucei gambiense i T. b. rhodesiense1. Te pasożytnicze pierwotniaki namnażają się zewnątrzkomórkowo w krwiobiegu, limfie i płynach śródmiąższowych w pierwszym etapie choroby (stadium hemolimfy). Drugi etap (stadium opon mózgowo-rdzeniowych) rozpoczyna się, gdy pasożyty przekraczają barierę krew-mózg; Objawy neurologiczne, w tym zaburzenie snu, od którego pochodzi nazwa "śpiączka" tej choroby, są typowe dla tego drugiego etapu2. Pokrewne trypanosomy (T. evansi, T. congolense, T. vivax, T. b. brucei) są czynnikami sprawczymi zwierzęcej afrykańskiej trypanosomozy (AAT)3.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) dąży do wyeliminowania HAT jako problemu zdrowia publicznego do 2020 roku i zatrzymania transmisji do 2030 roku4. Niedawne wprowadzenie szybkich testów diagnostycznych poprawiło diagnostykę serologiczną1,4,5. Opracowano kilka molekularnych testów diagnostycznych, ale ich rola w diagnostyce terenowej nie została jeszcze ustalona5. Służą one do identyfikacji podgatunków z grupy brucei i trypanosomatozy atypowej wywoływanej przez pasożyty odpowiedzialne za trypanosomozę zwierzęcą6.
Wykrycie pasożyta jest niezbędne do diagnozy, leczenia i obserwacji, ponieważ badania serologiczne mogą dawać fałszywie pozytywne i niestety fałszywie ujemne wyniki1. Bezpośrednia obserwacja mikroskopowa tych protistów hemoflagellate jest trudna w przypadkach HAT wywoływanych przez T. b. gambiense (ponad 95% przypadków), ponieważ regułą są niskie parazytemie, podczas gdy w przypadku HAT wywołanych przez T. b. rhodesiense duża liczba pasożytów jest często obecna we krwi. Zastosowano różne techniki zagęszczania, takie jak wirowanie w grubej kropli i kapilarnej probówce (CTC), ale najbardziej czułą metodą jest oddzielenie pasożytów od krwi za pomocą kolumny wymieniacza anionowego (celulozy DEAE), a następnie odwirowanie i obserwacja mikroskopowa osadu, (można wykryć około 50 pasożytów/ml krwi)1,7. W związku z tym oczyszczanie trypanosomów metodą wymieniaczy anionowych (celuloza DEAE) jest najlepszą i jak dotąd referencyjną metodą wizualizacji i izolacji pasożytów z krwi w diagnostyce HAT. W warunkach polowych z powodzeniem zastosowano mini-kolumnę z celulozy DEAE, a kilka ulepszeń ułatwiło obserwację mikroskopową7,8.
Metoda oddzielania trypanosomów od krwi, opisana poniżej, zależy od ładunku powierzchniowego pasożyta, który jest mniej ujemny niż w przypadku komórek krwi ssaków9. Co ciekawe, metoda ta została opracowana 50 lat temu, w 1968 roku przez dr Sheilę Lanham, i pozostaje złotym standardem w wykrywaniu i przygotowywaniu trypanosomów krwi. Jest szybki i powtarzalny dla trypanosomów ślinowych od szerokiej gamy ssaków, co pozwala na diagnozę trypanosomatozy zarówno zwierzęcej, jak i ludzkiej10.
Aby uzyskać żywe, oczyszczone pasożyty, do kolumny wymieniacza anionowego dodaje się zakażoną krew. Warunki chromatograficzne (głównie pH, siła jonowa/pożywek) muszą być dostosowane do każdego rodzaju trypanosomów, a bardziej ogólnie, do każdej mieszaniny komórek krwi ssaków i trypanosomów10. Bufor elucyjny jest precyzyjnie dostosowany do pH 8 dla większości afrykańskich trypanosomów10. Metoda ta sprzyja stężeniu pasożytów znajdujących się we krwi pacjentów, ponieważ parazytemie mogą być zbyt niskie, aby można je było wykryć za pomocą samej obserwacji mikroskopowej, a także umożliwia badania laboratoryjne. Praca ze świeżo wyizolowanymi trypanosomami i na krwi zakażonych zwierząt, przy użyciu tej techniki, jest bardziej odpowiednia dla różnych badań niż badania z pasożytami, które były hodowane w warunkach aksenicznych w laboratorium przez czas nieokreślony.
Relacje między gospodarzem a pasożytem najlepiej badać z pasożytem infekującym swojego naturalnego gospodarza, dlatego T. musculi, naturalny pasożyt myszy, który jest reprezentatywny dla trypanosomów zewnątrzkomórkowych, ma wiele zalet, ponieważ zakażenie mysie występuje u małego zwierzęcia laboratoryjnego i nie wymaga warunków poziomu bezpieczeństwa biologicznego (BSL). T. musculi nie zabija myszy immunokompetentnych, w przeciwieństwie do wielu innych gatunków Trypanosoma, w tym ludzkich patogenów. T. musculi nie są eliminowane u myszy pozbawionych limfocytów T, a parazytemie mogą być zwiększone u zakażonych myszy poprzez modyfikację spożycia pokarmu i składników odżywczych11. Pasożyt ten moduluje odpowiedź immunologiczną w koinfekcjach innymi patogenami12. T. musculi od zakażonych myszy wykazują różnice w stosunku do hodowanych T. musculi, na przykład ekspresja receptorów błonowych Fc jest tracona w kulturach aksenicznych T. musculi, w porównaniu z pasożytami oczyszczonymi z zakażonych myszy13,14. Czynniki wydzielane przez wydalanie (ESF) są również jakościowo i ilościowo mniej wyrażane w kulturach trypanosomów aksenowych i różnią się między szczepami izolowanymi na obszarach endemicznych15. ESF są pierwszymi antygenami, które są wyświetlane układowi odpornościowemu gospodarza i dlatego odgrywają ważną rolę w początkowej odpowiedzi immunologicznej gospodarza16.
U eksperymentalnie zakażonych zwierząt do badań laboratoryjnych, ten protokół ułatwia eksperymentowanie na większej liczbie pasożytów, minimalizując liczbę wymaganych myszy, zwłaszcza przy użyciu zwierząt z obniżoną odpornością. Wariantowe glikoproteiny powierzchniowe (VSG), które są używane w teście aglutynacji kart w kierunku trypanosomatozy (CATT) w masowych badaniach przesiewowych, są nadal oczyszczane z trypanosomów, które rozmnażają się u szczurów. Dwa szybkie testy diagnostyczne (indywidualnie pakowane kasety), które są obecnie dostępne do użytku w terenie, nadal wykorzystują infekcyjne źródło modelu natywnych VSG, a nie trypanosomów hodowanych in vitro1,4,5. Postęp w badaniach nad immunologią i biologią trypanosomów został ułatwiony, ponieważ te oczyszczone z celulozy pasożyty DEAE można łatwo uzyskać w dużych ilościach od naturalnie lub eksperymentalnie zakażonych żywicieli, a w szczególności gryzoni.