Mémoire

Experimental respiratory cryptosporidiosis in immunosuppressed rats: a light and electron microscopy study

Cryptosporidiose respiratoire expérimentale chez des rats immunodéprimés : étude en microscopie optique et électronique

¹ Laboratory of Electron Microscopy, Institute of Infectious Diseases, University-IRCCS San Matteo, Pavia.
² Laboratory of Parasitology, Virology Service, IRCCS San Matteo, Pavia.
³ Infectious Diseases Research Labs, Laboratory of Clinical Parasitology, University-IRCCS San Matteo, Pavia.
⁴ Department of Animal Biology, University, Pavia, Italy.

^* Correspondence : Massimo Scaglia. Tel. : (0039) 0382-502.699 - Fax : (0039) 0382-42.33.20

Received: 20 April 1999
Accepted: 11 June 1999

Abstract

Cryptosporidium parvum is a coccidian protozoon that causes diarrhoeal enteritis in immunocompetent and immunocompromised humans and other mammals. Sometimes, chiefly in HIV-infected subjects, anatomical sites other than gastro-intestinal tract, such as the biliary and respiratory tree, are involved. We performed an experimental respiratory infection in immunosuppressed albino rats with a C. parvum human-derived isolate, to confirm the possibility of a primary infection at this site and to evaluate the protozoan damages by light and also by transmission electron microscopy ITEM). The animals were infected intratracheally with 1 x 10⁶ C. parvum oocysts/ml and, from the 7th day post-infection, biological specimens of trachea, bronchi, lung and ileum were zoopsied. A sole Cryptosporidial colonization of the respiratory tract, from the trachea to the median bronchi, without lung parenchyma infection, was observed. Moreover 13/33 (39.4 %) rats also developed intestinal infection. TEM study of the respiratory tree specimens demonstrated that Cryptosporidia infect either ciliated or goblet cells, and confirmed the role of microvilli in the parasite cell adhesion. The most relevant alterations involved the ciliated cells, with loss of cilia and nuclear and cytoplasmic damages.

Résumé

Cryptosporidium parvum, protozoaire parasite, est la cause d'entérites chez l'homme immunocompétent ou immunodéprimé, ainsi que chez d'autres mammifères. Outre l'atteinte au niveau du système gastro-intestinal, on peut observer, principalement chez les sujets VIH positifs, une atteinte des voies biliaires et de l'arbre respiratoire.

Nous avons expérimentalement provoqué chez des rats albinos immunodéprimés une infection par C. parvum à partir d'une souche d'origine humaine, afin de confirmer la possibilité d'une primo-infection respiratoire et d'en étudier les atteintes provoquées par ce protozoaire. L'étude a été faite par microscopique optique et électronique à transmission (MET). Les animaux furent infectés par voie intratrachéale à raison de 1 x 10⁶/ml oocystes. A partir du 7^e jour après l'infection, des biopsies ont été faites au niveau de la trachée, des bronches, des poumons et de l'iléon. Concernant le tractus respiratoire, il a été observé une atteinte par les cryptosporidies allant de la trachée aux bronches médianes, mais pas d'atteinte du parenchyme pulmonaire. De plus, 13/33 (39,4 %), des rats ont fait une infection intestinale.

L'étude en MET des biopsies faites au niveau de l'arbre respiratoire a montré que les cryptosporidies parasitaient soit les cellules ciliées soit les cellules épitheliales caliciformes. Elle confirme également le rôle des micro-villosités dans l'adhésion des parasites aux cellules. Les atteintes les plus importantes ont porté sur les cellules ciliées avec perte de cils et altérations morphologiques au niveau nucléaire et cytoplasmique.