Rev. Soc. Bras. Med. Trop. vol.13 número1

IMMUNIT Y AND ST RONGYLOIDIASIS*

D o m i n g o s d e P a o l a e K a l i l M a d i

T h e p a t h o l o g i c p i c t u r e i n st r o n g y l o i d i a s i s d e - p e n d s o n a v a r i e t y o f f a c t o r s. T h e p a t h o g e n i c a c t i o n o f t h e w o r m v a r i e s i n i n t e n si t y a n d t y p e a c c o r d i n g t o t h e st a g e o f p a r a si t i sm , i n t e r m s o f t h e v a r i o u s p h a se s o f t h e e v o l u t i v e c y c l e a n d e sp e c i a l l y t o t h e a u t o - i n f e c t i o n c y - c l e . A t t e n t i o n m u st b e g i v e n t o f a c t o r s w i t h i n t h e h o st o r g a n i sm , su c h as t h e St a t e o f n u t r i - t i o n a n d t h e v a r i o u s a sso c i a t e d a n d i n f e c t i o u s c o n d i t i o n s.

T h e c o n t r a st b e t w e e n t h e b r o a d g e o g r a p h i c a l d i st r i b u t i o n o f t h i s p a r a si t o si s i n i t s a sy m p t o - m a t i c o r m i n o r f o r m , a n d t h e sa m a l l f r e q u e n - c y o f f a t a l c a se s l e a d s o n t o s u p p o se t h a t t h e se v e r e f o r m s d o n o t d e p e n d e x c l u si v e l y o n a g r e a t e r a g g r e ssi v i t y o f t h e w o r m w h i c h — a c c o r d i n g t o F a u s t 3 , i n 1 9 3 5 — i s b e c o m i n g p r o g r e ssi v e l y a d a p t e d t o p a r a si t i c l i f e . C o n d i ­ t i o n s d i sp l a y e d b y t h e h o s t su c h a s m a l n u t r i - t i o n o r i m p a i r m e n t o f t h e i m m u n e d e f e n se s ar e p r o b a b l y t h e p r i m e f a c t o r s t h r o u g h w h i c h t h e f a t a l c o u r se o f t h e p a r a si t o si s i n u n l e a sh e d . T h e d e sc r i p t i o n o f t h e so c a l l e d

h yp e rin fe ctive

f o r m s i n h u m a n c a se s a sso c i a t e d w i t h t h e u se o f c o r t i c o st e r o i d s, d e b i l i t a t i n g o r m a l i g n a n t d i se a se s w i t h i m m u n o l o g i c a l d e f i c i e n c i e s h a s m a d e i t v e r y c l e a r t h e e v i d e n t i m m u n o l o g i c a l i m p l i c a t i o n s o f t h i s h e l m i n t h i a si s. I f t h i s i s n o t so , i t i s h a r d t o a c c o u n t f o r t h e e x i st e n c e o f l o n g s t a n d i n g i n f e c t i o n s w h i c h h a v e h a d n o si g n i f i c a n t e f f e c t s o n t h e h o st . I t i s n e v e r t h e - l e ss t r u e t h a t m a l n u t r i t i o n m a y b e c a u se d b y t h e s l o w Progressive d e p r i v a t i o n p r o v o k e d b y t h e n e m a t o d e , t h o u g d h i t m a y a l so a r i se f r o m a sso c i a t e d m o r b i d st a t e s. T h i s i s v e r y t r u e i n

o u r i n f a n t i l e c a se s. In f a c t H a r t z , i n 1 9 5 4 , st a t e d t h a t a u t o - i n f e c t i o n f o l l o w e d b y u n f a - v o u r a b l e e v o l u t i o n o f t h e d i se a se o c u r r e d o n l y i n i n d i v i d u a i s w h o se h e a l t h h a s b e e n u n d e r m i n - e d . I n v i e w o f t h i s v i c i o u s c y c l e a n d k n o w i n g t h a t se v e r a l i n t e st i n a l l e si o n s m a y b e d u e t o b o t h m a l n u t r i t i o n a n d p a r a si t i sm , w e t h i n k t h a t t h i s a n d o t h e r si m i l a r d i se a se s as b e l o n g - i n g t o a

m o rb id com plex o f m a ln u tritio n and

in fe c tio n .

T h e sy n e r g i sm i s v e r y c l e a r a n d i n i n f a n t s w e r a r e l y se e o n e w i t h o u t a n o t h e r . T h e i m m u n o l o g i c a l p r o b l e m s b e l o n g i n g t o t h i s m o r b i d c o m p l e x h a s b e e n w e l l e st a b l i sh e d , p r o d u c i n g se v e r e t h y m i c a t r o p h y si m i l a r t o t h o se d e sc r i b e d i n se v e r a l c o n g e n i t a l i m m u n o ­

l o g i c a l d e f i c i e n se s6 .

R e v i e w i n g t h e c a se s r e c o r d e d i n t h e l a st 3 0 y e a r s i n l i t e r a t u r e a n d t h o se o b se r v e d b y u s, i n a b o u t 8 0 c a se s, w e b e l i e v e i t i s p o ssi b l e t o d e s- c r i b e t h r e e c l i n i c p a t h o l o g i c a l f o r m s i n w h i c h t h e d i se a se o c c u r s. It m u st b e sa i d h o w e v e r t h a t t h e i n f e c t i o n h a s a c h r o n i c c h a r a c t e r , a l t h o u g h t h e w o r se l e si o n s p r e se n t c h r o n i c a n d a c u t e c h a n g e s, a n d t h a t so m e t i m e s i t i s v e r y d i f f i c u l t t o se p a r a t e w h a t i s d u e t o t h e d i se a se a n d w h a t i s d u e t o c o m p l i c a t i o n s.

1 - M I N O R F O R M S

T h e se c o r r e sp o n d t o a

catarrhal enteritis

se e n i n p a t i e n t s w h e r e t h e

causa m ortis

i s p r o d u c e d b y o t h e r f a c t o r s o r a ge n t s, r e l a t e d o r n o t t o t h e g u t l e si o n s, o r f r o m b i o p s y c a se s. T h e st r u c t u r e o f t h e i n t e s- t i n e i s n o t su b st a n t i a l l y m o d i f i e d ,

* F ro m the D ep a rtm e n t o f Pathology, FederaI U niversity o f R io de Janeiro and Conselho N acionai de Desen­

volvim ento C ie n tífic o e Tecnológico — CNPq.

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Rev. Soc. Bras. Med. Trop.

Vol. X III - N r 1 a 6

sh o w i f l g c a se s w i t h a m u c o i d e x su d a t e i n d u o d e n a l a n d j e j u n a l m u c o sa , c o n g e s- t i o n o r , w h e n t h e c a se d o e s n o t s h o w si g n s o f a c u t e i r r i t a t i o n , a si m p l e a n d f i ­ n e g r a n u l a r a sp e c t o f t h e m u c o u s m e m - b r a n e , w i t h so m e f l a t t e n i n g o f f o l d s. T h i s i s c a l l e d

granular e n te ritis .

M i c r o s- c o p i c a l l y t h e c a t a r r h a l i n v o l v e m e n t sh o w s c o n g e st i o n , d i f f u se e o s i n o p h i l i c i n f i l t r a t i o n a n d i n c r e a se o f t h e m o n o n u - c l e a r c e l l s i n t h e l a m i n a p r ó p r i a , t h e w o r m s a n d e g g s o c c u p y i n g t h e c r y p t s. T h e e p i t h e l i a l b a r r i e r , e x c e p t f o r si g n s o f r e g e n e r a t i o n , se e m s w e l l p r e se r v e d . T h e g r a n u l a r e n t e r i t i s i s d u e t o c h r o n i c i n f l a m a t i o n , e p i t h e l i a l r e g e n e r a t i o n w i t h a d e c r e a se o f g o b l e t c e l l s. T h e v i l l i m a y h a v e a d i sc r e t e r e d u c t i o n i n h e i g h t a n d i n c r e a se i n t h i c k n e ss. I n t h e se f o r m s t h e a f f e c t i o n k e e p s a se g m e n t a r y t o p o g r a - p h y a n d d o e s n o t g o f a r b e y o n d t h e m u sc u l a r i s m u c o sa e .

2 - M O D E R A T E F O R M S

H e r e t h e si g n s o f i r r i t a t i o n a n d í n c r i m i - n a t i o n o f t h e g u t l e si o n s i n t h e c a u sa m o r t i s a r e e v i d e n t . T h e m u c o sa i s c o a r - se l y g r a n u l a r , w i t h sm a l l u l c e r a t i o n s o r p u n c t a t e h e m o r r h a g e s, t h e f o l d s m a y n o t b e se e n a n d t h e s u b m u c o sa i s c o n s- p i c u o u sl y e d e m a t o u s g i v i n g , so m e t i m e s, a n a p p e a r a n c e o f t h e b r a i n c i r c u m v o l u - t i o n s t o t h e su r f a c e . H i s t o l o g i c a l l y , b e si - d e s t h e p r e se n c e o f t h e w o r m s i n t h e su r f a c e , si g n s o f p e n e t r a t i o n o f l a r v a e w i t h e d e m a a n d a c u t e i n f l a m a t i o n , gr a - n u l a t i o n t i ssu e a n d g r a n u l o m a t o u s r e a c - t i o n m a y b e se e n a r o u n d d i e d l a r v a e i n t h e su b m u c o sa . T h e m u c o sa i s d e st r o - y e d b y sm a l l a r e a s o f n e c r o si s o r a b c c e ss, so m e o f t h e m w i t h g i a n t c e i l s a r o u n d t h e w o r m s, o r sm a l l u l c e r a t i o n s w h i c h d o n o t e x p o se t h e s u b m u c o sa e x - t e n si v e l y . T h e m u c o sa s h o w s n o g o b l e t c e l l s b u t i r r e g u l a r r e g e n e r a t i v e e p i t h e - l i u m , w i t h so m e t i m e s p se u d o e st r a t i f i e d a r e a s. H e r e t h e v i l l i p r e se n t t h e t y p i c a l c h a n g e s o f d i f f u se a t r o p h y ( sp r u e - l i k e p a t t e r n ) , w i t h o r w i t h o u t t h e p r e se n c e o f w o r m s. In t h e se f o r m s t h e r e a r e n o si g n i f i c a n t i n v o l v e m e n t o f t h e l a r g e i n - t e st i n e .

3 - S E V E R E F O R M S

T h e c h a r a c t e r o f t h e se f o r m s i s t h a t o f a n e x t e n si v e

ulcerative e n te ritis,

w i t h

r i g i d i t y o f t h e w a l l b y a m i x o f e d e m a a n d g r a n u l a t i o n t i ssu e , c h r o n i c a n d a c u t e i n f l a m a t i o n , w i t h d i ssse m i n a t i o n o f l a r v a e b e y o u n d t h e s u b m u c o s a a n d t h e p r o x i m a l sm a l l i n t e st i n e , w i t h

ede­

m atous, hem orragic

o r

ulcerative

f o r m s o f c o l i t i s. T h e r e i s a l so a

necrotizing

fo rm

a f f e c t i n g b o t h b o w e l s, b u t t o u s t h e y l o o k a s a sso c i a t e d b a c t e r i a l o r i s- c h a e m i c l e si o n s. T h e m u c o u s m e m b r a n e — w h e n se e n i n a r e a s w i t h o u t u l c e r a t i o n o r n e c r o si s — s h o w s i n t e n se a t r o p h y ; t h e i l e u m a n d c o l o n p r e se n t a l m o st n o m u - c u s o r g l o b e t c e l l s; r e g e n e r a t i o n i s a c o m m o n f i n d i n g i n t h e se a r e a s. B e si d e s, n e c r o si s m a y e x t e n d t o d e e p e r l a y e r s, t h e r e i s f l e g m o n o u s i n f l a m a t i o n m i x e d w i t h g r a n u l o m a t o u s r e a c t i o n a r o u n d t h e l a r v a e se e n f r o m m u c o sa t o se r o sa . T h e c h a r a c t e r i st i c l e si o n w h i c h su g g e st s t h e w a y i n w h i c h t h e w o r m s d i sse m i n a t e i s a

granulom atous endolym phangitis.

T h i s l e si o n e v i d e n c e d b y H a r t z 4 i n 1 9 4 6 , i s o f g r e a t i m p o r t a n c e i n t h e a g g r a v a t i o n o f t h e l o c a l p r o c e ss b e c a u se i t l e a d s t o l y m p h a t i c o b s t r u c t i o n w h i c h , w i t h e d e ­ m a , i s p a r t i a l l y r e sp o n si b l e f o r h y p o t o - n i a o f t h e sm a l l i n t e st i n e a n d f o r m a l - a b s o r p t i v e c h a n g e s se e n c l i n i c a l l y . W e t h i n k t h a t d i s se m i n a t i o n m a y a l so b e t h r o u g h t h e v e i n s b e c a u se w e m u st sa y t h a t e d e m a t o u s t h i c k e n i n g o f s u b m u c o ­ sa , so se n si t i v e t o h e m o d y n a m i c m o d i f i - c a t i o n s, i s d u e b o t h t o i n f l a m a t i o n a n d st a si s. T h e c a se s w i t h i n v o l v e m e n t o f t h e l a r g e g u t w h e r e a g r e a t n u m b e r o f l a r v a e i s se e n i n t h e s u b m u c o s a w i t h o u t a d u l t w o r m s o r e g g s p r e se n t i n t h e m u c o sa , a r e p a r t i c u l a r l y i n t e r e st i n g b e c a u se t h e y su g g e st p e n e t r a t i o n f a r f r o m t h e i r n a t u ­ r al h a b i t a t ( d u o d e n u m a n d i n i t i a l j e j u - n u m ) a n d p r o b a b l y w i t h o u t t h e o u t si d e c y c l e .

A s w e h a v e st a t e d , se v e r a l f a c t o r s a r e i n - v o l v e d i n t h e p r o d u c t i o n o f l e si o n s b y

Strongyloides stercoralis.

E x p e r i m e n t a - t i o n — p o s s i b l y o f g r e a t e r sc o p e r a t h e r t h a n h u m a n p a t h o l o g y — h a s p r o v i d e d d a t a c l a r i f y i n g t h e m e c h a n i sm s w h e r e b y

Janeiro-D ezem bro, 1979/80

Rev. Soc. Bras. Med. Trop.

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g r a n d u l a r st r u c t u r e s. T h i s m e c h a n i sm se e m e d t o b e r e i n f o r c e d b y t h e d i r e c t l y l y t i c a c t i o n s o f t h e w o r m o n t h e e p i t h e - l i al c e l l s. O n e w i l l u n d e r st a n d b e t t e r t h e se d a m a g i n g a c t i o n s i f i t i s d o n e i n a m u c o sa w i t h t h e a t r o p h i c c h a n g e s p r o - d u c e d b y m a l n u t r i t i o n 6 . Su c h a m e c h a ­ n i sm o f a c t i o n a c c o u n t s f o r t h e a p p e a - r a n c e o f c a t a r r h a l e n t e r i t i s, a s t h e si m - p l e st f o r m o f e l i m i n a t i o n o f t h e w o r m . W e a g r e e w i t h F a u st , t h a t t h e m i n u t e m u c o sa l l e si o n s m a y e x p o se t h e o r g a n t o p e n e t r a t i o n o f b a c t é r i a , w h i c h t h e n w o u l d c a u se n e c r o si s a n d u l c e r a t i o n . T h e se g m e n t a r y d i s t r i b u t i o n o f t h e l e ­ s i o n s a r g u e s i n f a v o u r o f t h e d i r e c t a c ­ t i o n o f p a r a si t e : w o r m s, a n d e g g s a r e m a i n l y f o u n d i n d u o d e n u m a n d i n i t i a l j e j u n u m .

W i t h t h e p u r p o s e o f s t u d y n g t h e sy n e r g i sm b e t w e e n m a l n u t r i t i o n a n d p a r a si t i sm , se v e r a l a t e m p t s h a v e b e e n m a d e . F i r s t w e h a v e a sso c i a t e d p r o t e i n - c a l o r i c d e f f i c i e n c y w i t h i n f e c t i o n b y

Strongyloides

r a t t i

, a n o n - o f f e n si v e w o r m f o r t h e r a t . T h e r e s u l t s h a v e s h o w n a l m o st n o l e si o n s i n u n d e r n o u r i s h e d r a t s a n d b o t h C o n t r o l s ( a d l i b i t u m a n d i so c a l o r i c ) , b u t t h e u n d e r n o u r i s h e d a n i m a i s h a d a n a c c e n t u a t e d d e l a y o n t h e e l i m i n a t i o n o f w o r m s. A n o t h e r e x p e r i m e n t i n c o l l a b o r a t i o n w i t h O g i l v i e a n d T o m k i n s , f r o m L o n d o n , a sso c i a t i n g m a l n u t r i t i o n a n d

N ippo stro n g ylu s brasi-

liensis

i n f e c c t i o n , h a s sh o w n sm i l a r b u t b e t t e r r e su l t s: u n d e r n o u r i s h e d h a d v e r y l o w t i t t e r s o f se r i e I g E, a l m o st n o e o s i n o p h i l s a n d m a st c e l l s i n t h e g u t l a m i n a p r ó p r i a a f t e r a se c o n d i n f e c t i o n , a n d d i d n o t e l i m i n a t e t h e w o r m s o f b o t h i n f e c t i o n s. T h i s i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t , f o r a c c o r d i n g t o O g i l v i e a n d P a r r o t 8 ( 1 9 7 7 ) , i n t h e i n f e c t i o n b y n e m a t o d e s t h e r e i s a n i n c r e a se i n se r i e I g E a n d e o s i n o p h i l s a n d m a st c e l l s i n t h e l a m i n a p r ó p r i a . T h i s, h o w e v e r , d o e s n o t se e m t o b e t h e d e c i si v e i m m u n o l o ­ g i c a l f a c t i n t h e e x p u l s i o n o f w o r m s a n d i n d e e d O g i l v i e a n d P a r r o t h a v e r e p o r t e d a t w o - st e p m e c h a n i sm i n w h i c h I g G a n t i b o d i e s d a m a g e t h e w o r m s w h i c h a r e

t h e n e x p e l l e d b y se n si t i z e d , n o n - i m u - n o g l o b u l i n b e a r i n g l y n p h o c y t e s ( " T " c e l l s) . T h e f i r st st e p i s p r e se n t i n l a c t a t i n g a n d y o u n g r a t s; b u t t h e se a n i m a i s d o n o t e l i m i n a t e

N yppostrogylus brasiliensis;

t h i s h a p p e n s o n l y a f t e r t h e 7 t h o r 8 t h w e e k o f a ge i n t h e n o r m a l a n i m a l w h e n t h e i r " T " c e l l sy st e m i st h e n f u n c t i o n i n g . W e t h i n k t h a t u n d e r n o u r i s h e d a n i m a i s h a v e a p a t h o l o g i c a l St a t e d i f f e r e n t f r o m a si m p l e d e l a y o r d e c r e a se i n t h e i r d e v e - l o p m e n t , b e c a u se b o t h r e a c t i o n s ar e a l t e r e d w h e n t h e y a r e i n f e c t e d w i t h

N yppostrogylus brasiliensis.

B u t as w e h a v e a l r e a d y st a t e d , o t h e r f a c t o r e s m u st b e c o n si d e r e d b e c a u se t h e c r e a t e d si t u a t i o n i s o f a m o r b i d c o m p l e x , n o t h i n g b e i n g sp e c i f i c .

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Rev. Soc. Bras. Med. Trop.

Vol. X III - N r 1 a 6

R E F E R E N C E S

1. D E P A O L A , D . ; D I A S , L . B . & R O D R I ­ G U E S D A S I L V A , J . : " E n t e r i t i s d u e t o St r o n g y l o i d e s st e r c o r a l i s: a r e p o r t o f 5 f a t a l c a se s" .

Am er. J. Dig. Dis., 7:

1 0 8 6 , 1 9 6 2 .

2. F A U B E R T , G . M . & T A N N E R , C . E . : " L e u -c o a g l u t i n a t i o n a n d -c y t o t o x i -c i t y o f t h e se r u m o f i n f e c t e d m i c e a n d o f e x t r a c t s o f T r i c h i n e l l a sp i r a l l i s a n d t h e c a p a c i t y o f i n f e c t e d m o u se se r a t o p r o l o n g s k i m a l l o g r a f t s "

Im m u n o lo gy, 2 8 :

1 0 4 1 ,

1 9 7 5 .

3 . F A U S T , E. C . : " E x p e r i m e n t a l st u d i e s o n h u m a n a n d p r i m a t e sp e c i e s o f St r o n g y ­ l o i d e s. I V . T h e P a t h o l o g y o f St r o n g y ­ l o i d e s i n f e c t i o n s "

A .M .A . A rch. Path.,

1 9 :

7 6 9 , 1 9 3 5 .

4 . H A R T Z , P. H . : " H u m a n st r o n g y l o i d i a s i s w i c h i n t e r n a i a u t o - i n f e c t i o n "

A .M .A .

Arch. Path.,

4 2 : 6 0 1 , 1 9 4 6 .

5. H A R T Z , P . H . : " St r o n g y l o i d e s w i t h i n t e r n a i a u t o - i n f e c t i o n i n c h i l d r e n " D o c u m . M e d . G e o g r . e t T r o p . , 6 : 6 1 , 1 9 5 4 a n d

Trop. Dis. B u li., 5 1 :

9 5 6 , 1 9 5 4 . 6 . M A D I , K . ; J E R V I S , H . ; A N D E R S O N , P . R.

& Z I M M E R M A N N , M . R . : " A p r o t e i n d e f f i c i e n t d i e t : e f f e c t o n l i v e r , p a n - c r e a s, st o m a c h a n d sm a l l i n t e st i n e o f t h e r a t "

A .M .A . A rch. Pat,, 8 9 :

3 8 ,

1 9 7 0 .

7 . M A D I , K . & D E P A O L A , D . : " D e f i c i ê n c i a s N u t r i c i o n a i s '. I n M e c a n i s m o s B á si c o s d e D o e n ç a , Ed . p o r D e Pa o l a , D . ;

L i­

vraria A TH EN EU , R io, 1977.