Efficacy of albendazole against experimental infections of coenurus cerebralis in goats. Humoral and molecular characterization of coenurus cerebralis

Abstract

En Mozambique, las cabras son una importante fuente de proteína e ingresos para las familias rurales. Los caprinos presentan con mucha frecuencia infecciones por parásitos y estas suponen la mayor causa de mortalidad y morbilidad, provocando importantes problemas en la producción. Una de las enfermedades más frecuentes es la cenurosis, causada por Coenurus cerebralis, la forma larval de Taenia multiceps. No hay datos científicos sobre la caracterización molecular de la T. multiceps en África. El uso del albendazol (ABZ) puede ser una alternativa para el tratamiento de C. cerebralis. El conocimiento de los factores relacionados con farmacocinética del ABZ en cabras es un factor importante para poder valorar su eficacia terapéutica en el tratamiento como antihelmíntico frente a la forma larval de T. multiceps. Teniendo en cuenta estas premisas, el estudio se centró en la caracterización del parásito y en la caracterización de la cinética del ABZ en el tratamiento de cabras sanas o parasitadas experimentalmente. Una alta prevalencia de diferentes parásitos fueron encontrados en estas cabras cuando fueron sacrificadas en el matadero de Tete. Se analizaron los datos correspondientes a la prevalencia, tasa de infección, localización y tamaño de los quistes presentes en las cabras con infecciones naturales. La caracterización molecular mostró las secuencias genéticas de T. multiceps y no se observaran diferencias significativas entre los quistes cerebrales y no cerebrales. Los resultados de los anticuerpos y del antígeno están de acuerdo con trabajos previos en los que se puso de relieve la dificultad de desarrollar imunosensayos de uso práctico basados en antígenos crudos o fraccionados por electroforesis de sodio dodecil sulfato en gel de poliacrilamida. En las cinéticas plasmáticas obtenidas de los estudios en cabras sanas, se observaron diferencias, en sus perfiles cinéticos, entre animales jóvenes y adultos, pero no se encontraron diferencias entre machos y hembras. Los parámetros cinéticos obtenidos para los metabolitos del ABZ, albendazol sulfoxido (ABZSO) y albendazol sulfona (ABZSO2), en cabras infectadas cuando fueron tratadas con 10 o 20 mg/kg del ABZ, han puesto en evidencia diferencias estadísticamente significativas de la concentración plasmática máxima Cmax, del tiempo al cual se obtiene la Cmax (Tmax), del área bajo la curva (AUC), y del tiempo medio de residencia (MRT) entre ambas dosis. Cuando se compararon las cinéticas en cabras sanas con las de infectadas, tras la administración de la misma dosis (10 mg/kg of ABZ), se pudo observar que la Cmax y AUC eran menores en las cabras infectadas. Esto sugiere que los quistes T. multiceps causan cambios fisiopatológicos que podrían haber alterado la cinética del ABZ y sus metabolitos. Tras la administración de una dosis múltiple del ABZ a cabras infectadas (3x10mg/kg), se observó que durante las primeras 24h, el ABZSO apareció antes y en concentraciones mayores que el ABZSO2, no obstante 48 horas más tarde, las concentraciones plasmáticas del ABZSO2 fueron superiores que las del ABZSO. Esto sugiere que el ABZ podría haber inducido el paso metabólico del ABZSO a ABZSO2. Dos meses después de la infección experimental de cabras con T. multiceps, se pudo observar que el tratamiento con ABZ daba una mortalidad de los quistes con una eficacia frente a los controles, del 90.3%, 72.7% y 73.9% según las cabras hubieran recibido una dosis de 10mg/kg/24 durante 3 días, una dosis única de10mg/kg o 20mg/kg. Cinco meses después de la infección no se observaron diferencias en la viabilidad de los quistes entre el grupo de control y el tratado. Se podría concluir que el ABZ es efectivo en el tratamiento de quistes en las cabras, localizado en los tejidos externos del cerebro, dos meses después de la infección del T. multiceps.

In Mozambique, goats are an important protein source and a major form of income for rural families. Goats are seriously affected by parasitic infections which are a major cause of morbidity and mortality and are considered to be an important constraint to goat production. One of these parasitic diseases is coenurosis, caused by Coenurus cerebralis, the larval stage of Taenia multiceps. Coenurosis is a common disease of the central nervous system of ruminants, rarely found in humans. There are no reports on the molecular characterization of T. multiceps from Africa. The use of albendazole (ABZ) could be an alternative for C. cerebralis treatment. Understanding the factors related to the pharmacokinetic behaviour of albendazole in goats is very important to maximize the broad-spectrum anthelmintic activity. In this context, the study focused on the parasite and albendazole in goats. Regarding Taenia multiceps, aspects related to its occurrence in natural conditions and the morphological and molecular characteristics in goats were studied. Moreover, the pharmacokinetics of albendazole in simple and multiple doses in goats that were healthy and infected with T. multiceps were described and the efficacy of albendazole in those experimental infections was assessed. A high prevalence of different parasites was found in goats slaughtered at Tete Municipal Abattoir. Prevalence, infection rates, cyst localization and size at natural and experimental infection of Coenurus cerebralis in goats were described. The molecular characterization showed sequences of Taenia multiceps and no genetic differences were found between cysts with cerebral and non-cerebral localization. The immunochemical results of this study on antibody and antigens corroborate the suggestions from previous reports on the difficulty of developing immunoassays of practical use based on crude or sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis fractioned antigens.

The plasma kinetic profile of ABZ and its metabolites after single or multiple oral administration of ABZ in healthy goats of different ages and sex and T. multiceps-infected adult males were analyzed, compared and discussed. Additionally, infected animals were treated with a single oral dose of 10 mg/kg ABZ. Twelve hours after drug administration, muscles, brain and cyst fluid were collected. Plasma, muscles, brain and cyst fluid were analysed using HPLC method. In healthy goats, age differences in the plasma profiles of ABZ metabolites were observed but no gender related differences were observed. The pharmacokinetic parameters of ABZ metabolites, albendazole sulphoxide (ABZSO) and albendazole sulphona (ABZSO2), obtained from infected and healthy goats treated with 10 or 20 mg/kg of ABZ, showed statistically significant differences in concentration (Cmax), time of peak plasma concentration (Tmax), area under the curve (AUC) and mean residence time (MRT). Lower Cmax and AUC for both metabolites were observed in infected goats when compared with healthy goats treated with the same dose, (10 mg/kg of ABZ). This suggests that T. multiceps cysts cause pathophysiological changes that alter the kinetics of ABZ and its metabolites. In a multiple ABZ dose (3x10mg/kg), ABZSO appeared earlier and in higher concentrations than ABZSO2 in the first 24 h, but after 48 hours, the plasma concentrations of ABZSO2 were greater than ABZSO. This suggest that ABZ can induce the ABZSO metabolism to ABZSO2

In a controlled trial with experimental T. multiceps-infected goats, two months after infection, the efficacy of ABZ was 90.3%, 72.7% and 73.9% for 10mg/kg/3 days, single 10mg/kg and 20mg/kg doses, respectively. No differences were observed in cyst viability between treated and control groups for cysts, 5 months after infection. The results of this study indicate that ABZ is effective, in goats, against cysts of T. multiceps located in tissues outside the brain two months after infection.