[ES] El síndrome alfa-Gal (SAG) se caracteriza por una reacción de hipersensibilidad retardada de tipo I mediada por la inmunoglobulina E (IgE) frente al oligosacárido galactosa-alfa-1,3-galactosa (alfa-Gal). Los monos del Viejo Mundo, los simios y los humanos evolucionaron sin la capacidad de sintetizar epítopos de alfa-Gal, lo que conlleva la producción natural de anticuerpos anti-alfa-Gal tras la exposición a esta molécula, normalmente en respuesta a bacterias intestinales o agentes patogénicos. La sensibilización inicial de tipo IgE se atribuye principalmente al alfa-Gal unido a glicoproteínas o glicolípidos salivales de garrapata. Sin embargo, otras biomoléculas sin modificaciones de alfa-Gal también podrían estar implicadas. La evidencia indica que las picaduras de garrapatas duras, como Ixodes ricinus en Europa, Amblyomma americanum en América del Norte, Haemaphysalis longicornis en Asia e Ixodes holocyclus en Australia, actúan como desencadenantes del SAG. Clínicamente, el SAG presenta un perfil camaleónico, con síntomas que van desde anafilaxia retardada hasta manifestaciones gastrointestinales, cutáneas y respiratorias que ocurren entre dos y seis horas tras el consumo de alimentos o fármacos que contienen alfa-Gal. Estudios previos se han centrado en los efectos inmunológicos de la saliva de garrapata en el sitio de sensibilización y en los cambios serológicos asociados, dejando lagunas sobre qué biomoléculas salivales desencadenan la sensibilización mediada por IgE. Los modelos animales desempeñan un papel crucial en el avance de la investigación biomédica al proporcionar información sobre procesos patológicos y biológicos. Debido a su homología funcional y genética con los humanos, el pez cebra (Danio rerio) representa un modelo relevante para estudiar las reacciones alérgicas y los mecanismos inmunológicos desencadenados por componentes salivales de garrapatas y el consumo de carne roja. Además, la transición del pez cebra a un modelo murino humanizado para estudiar la patogénesis del SAG incrementa el valor traslacional, ya que ofrece una mayor similitud fisiológica e inmunológica con los seres humanos. En consecuencia, este modelo murino fue desarrollado mediante la inactivación del gen de la alfa-1,3-galactosiltransferasa (α1,3GalT-KO) en un fondo genético C57BL/6. La presente tesis doctoral tuvo como objetivo identificar y caracterizar el papel de biomoléculas salivales de garrapata en el SAG y en respuestas alérgicas relacionadas, integrando modelos in vitro e in vivo y aplicando un enfoque multi-ómico. Además, se incorporaron casos clínicos para investigar el papel de otras picaduras de artrópodos en el desencadenamiento del SAG, y se evaluaron percepciones públicas sobre las picaduras de garrapata y el SAG.

[EN] The alfa-Gal syndrome (AGS) is characterized by an immunoglobulin (Ig)E-mediated type I delayed hypersensitivity reaction to the oligosaccharide galactose-alpha-1,3-galactose (alpha-Gal). Old-World monkeys, apes and humans evolved with the inability to synthesize alpha-Gal epitopes, thus producing natural anti-alpha-Gal antibodies when exposed to this moiety, normally in response to gut bacteria or pathogen infection. Initial IgE sensitization is primarily attributed to alpha-Gal bound to tick salivary glycoproteins or glycolipids, however other biomolecules without alpha-Gal modifications may also play a role. Evidence shows that bites from hard-bodied tick species such as Ixodes ricinus in Europe, Amblyomma americanum in North America, Haemaphysalis longicornis in Asia, and Ixodes holocyclus in Australia act as triggers for AGS. Clinically, AGS is a shapeshifter, with symptoms ranging from delayed anaphylaxis to gastrointestinal, cutaneous, and respiratory manifestations that occur two to six hours after the consumption of alpha-Gal-containing foods or pharmaceuticals. Previous studies have primarily focused on uncovering the global immunological effects of tick saliva at sensitization site and associated serological changes, leaving gaps in understanding which specific tick salivary biomolecules trigger IgE sensitization. Animal models play a crucial role in advancing biomedical research by providing insights into pathological and biological processes. Due to their functional and genetic homology with humans, zebrafish (Danio rerio) represent a relevant model to study allergic reactions and immune mechanisms triggered by tick salivary substances and mammalian meat consumption. Additionally, progressing from zebrafish to a humanized mouse model for AGS pathogenesis studies increases translational value due to greater physiological and immunological similarity to humans. Accordingly, the murine model was engineered by knockout of the gene α-1,3-galactosyltransferase (α1,3GalT-KO) on a C57BL/6 background. The present doctoral thesis aimed to identify and characterize the role of tick salivary biomolecules in AGS and related allergic responses by integrating in vitro and in vivo models and applying a multi-omics approach. Additionally, clinical cases were incorporated to investigate the role of other arthropod bites in AGS onset, while public perceptions of tick bites and AGS were also assessed.

La presente tesis doctoral ha sido financiada por las siguientes entidades: Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM): Contrato predoctoral (2022-PRED-20675) para la formación de personal investigador en el marco del Plan Propio de I+D+i de la UCLM, cofinanciado por el Fondo Social Europeo (FSE+), resolución de febrero de 2022. Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades: Proyectos I+D+i – modalidades retos investigación y generación de conocimiento, convocatoria 2020, “Identificación y caracterización de biomoléculas en la saliva de garrapatas y mecanismos asociados con la respuesta inmune frente a α-Gal (BIOGAL)”, con referencia administrativa PID2020-116761GB-I00.

Trabajo de investigación presentado por Rita Vaz Rodrigues para optar al grado de Doctora con mención internacional por la Universidad de Castilla-La Mancha. Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias y Ambientales. Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (IREC, CSIC-UCLM-JCCM). Grupo SaBio – Sanidad y Biotecnología Departamento de Ciencia y Tecnología Agroforestal y Genética.

Peer reviewed