El sexo entre mosquitos es el culpable de la malaria

La selección sexual en el principal mosquito transmisor de la malaria (Anopheles gambiae) podría explicar por qué la enfermedad se transmite a millones de personas y se ha convertido en una lacra para la humanidad. El semen del mosquito contiene una hormona que aumenta la producción de huevos, pero debilita el sistema inmune de la hembra. Esto facilita que el parásito plasmodium (el responsable de la malaria) infecte a las hembras y llegue a los humanos. El trabajo se publica en la revista Science. Gracias a esta información se podrán diseñar mejores estrategias para luchar contra la malaria.

El artículo es Sara N. Mitchell et al., “Evolution of sexual traits influencing vectorial capacity in anopheline mosquitoes,” Science 347: 985-988, 27 Feb 2015, doi:10.1126/science.1259435. También conviene leer Daniel E. Neafsey et al., “Highly evolvable malaria vectors: The genomes of 16 Anopheles mosquitoes,” Science 347, 2 Jan 2015, doi: 10.1126/science.1258522; Michael C. Fontaine et al., “Extensive introgression in a malaria vector species complex revealed by phylogenomics,”Science 347: 2 Jan 2015, doi: 10.1126/science.1258524; y Andrew G. Clark, Philipp W. Messer, “Conundrum of jumbled mosquito genomes,” Science 347: 27-28, 2 Jan 2015, doi:10.1126/science.aaa3600.

Más información en español en Antonio Martínez Ron, “El sexo entre mosquitos es el culpable de la malaria,” Next, Voz Pópuli, 26 Feb 2015. También recomiendo leer a Emilio de Benito, “El sexo puede ser el fin del mosquito de la malaria,” El País, 23 Dic 2009; Kate Kelland, “Mosquitos modificados genéticamente ofrecen esperanza contra la malaria,”Reuters, 11 Jun 2014.

La malaria es la enfermedad infecciosa más frecuente del mundo. Causa más de un millón de fallecimientos, muchos de ellos niños. El parásito que la causa es transmitido por la picadura de un mosquito anofeles. ¿Por qué es tan difícil erradicar la malaria en el mundo? La malaria, o paludismo, es una enfermedad producida por parásitos del géneroPlasmodium. Hay cuatro especies de plasmodium que provocan la malaria en los humanos:P. falciparum, P. malariae, P. ovale y P. vivax. Las hembras del mosquito anofeles se alimentan de sangre para poder madurar los huevos y son las que pican transmitiendo la enfermedad. Los machos de anofeles no pican (se alimentan de néctares y jugos vegetales, igual que las hembras cuando no tienen huevos). Sin embargo, los machos juegan un papel muy importante en la transmisión de la enfermedad. La investigadora Sara N. Mitchell de la Universidad de Harvard, Boston, EEUU, y su equipo ha publicado en la revista Scienceun estudio genético de la especie de mosquito transmisora de la malaria que más humanos infecta, Anopheles gambiae. Según este estudio el esperma del mosquito anofeles macho contiene una hormona que debilita el sistema inmune de las hembras y las hace más vulnerables al parásito. Esta hormona llamada 20E (ecdisona, prohormona esteroide de la 20-hidroxiecdisona) ha sido seleccionada por la evolución porque aumenta la producción de huevos. La selección sexual ha dado lugar a una sustancia que el parásito plasmodium usa para allanar su camino hacia los humanos infectando a las hembras del mosquito.

En esta figura los colores indican los niveles de 20E.

Todo descubrimiento en los mosquitos de las sustancias que facilitan la transmisión de la malaria nos hace pensar en un método de contención de los mosquitos. ¿Podría usarse esta nueva hormona para minimizar la transmisión de la enfermedad? Todo descubrimiento que nos permite conocer mejor a los mosquitos que transmiten la enfermedad nos permite identificar biomarcadores que abren la posibilidad de diseñar nuevas estrategias para luchar contra la malaria. El trabajo de Sara Mitchell y su equipo ha sido el primer paso. Han analizado el genoma de 16 especies de mosquitos Anopheles y sólo ha demostrado la existencia de esta hormona 20E en la especie transmisora de la enfermedad más abundante en África y en India (donde las tasas de transmisión de malaria son mayores). Sin embargo, otras especies de Anopheles, como las de Sudamérica no presentan esta hormona en el semen de los machos. Aún así, el siguiente paso en la investigación será encontrar sustancias antagonistas de la acción de esta hormona que puedan ser suministradas de alguna forma a los mosquitos en su entorno natural. Ya se ha probado esta línea de investigación. En el cóctel de sustancias químicas del semen con que los machos de Anopheles gambiae fecundan a las hembras está presente una proteína (la transglutaminasa TG3) que hace que la parte exterior de este líquido seminal se solidifique. De esa manera, el oviducto de la mosquito hembra se cierra y se evita que el semen se pierda. El macho asegura que sus genes se transmitan. En el año 2009 se propuso suministrar a los mosquitos una sustancia antagonista de esta enzima que forma el endurece el semen de tal forma que en muchas fecundaciones el oviducto queda abierto y el semen se pierde o se malogra. Flaminia Catteruccia, del Imperial College de Londres, y varios colegas publicaron en la revista PLoS Biology que este método funciona bien en laboratorio. Pero los progresos son lentos y desde 2009 todavía no se han hecho estudios para ver si el método funciona igual de bien en la naturaleza. Saber que la vida sexual de los mosquitos les ha hecho más propensos a pasar el parásito de unos a otros tal vez se nos permita descubrir sustancias que cambien este hecho o que minimicen su impacto.

Muchas personas dicen que a ellos pican los mosquitos mucho más que a los demás. Se ha dicho que su sudor tiene un olor especial o que su sangre es más sabrosa para los mosquitos. ¿Se sabe por qué los mosquitos pican más a algunas personas que a otras? El sudor humano en sí es inodoro, pero las bacterias de la piel que metabolizan nuestro sudor producen sustancias que le dan cierto olor, por ejemplo, el famoso olor a pies. Un estudio de 1999 demostró que los mosquitos de la malaria no se sienten atraídos por el sudor humano fresco, pero sí por el sudor seco. Las bacterias que se multiplican en el sudor hacen que cambie su pH de ácido a alcalino y que se produzca amoníaco. Los mosquitos de la malaria se sienten atraídos por el amoníaco y otras sustancias químicas producidas por estas bacterias. Como la flora bacteriana cambia de una persona a otra, el olor y el sabor del sudor para los mosquitos hace que algunas personas les atraigan más que otras. Además del olor, los mosquitos también usan el dióxido de carbono, el calor, la humedad e incluso la visión para localizar a sus presas. En enero de 2015 se publicó en la revista Science la secuenciación del genoma de 16 especies de mosquitos anofeles. El genoma de la especie Anopheles gambiae reveló 12 receptores olfativos que han evolucionado de forma reciente y podrían explicar su preferencia por los huéspedes humanos. Pero todavía no se conoce en detalle cuáles son los productos químicos odoríferos específicos detectados por estos receptores olfativos. Se sabe que a los mosquitos les atraen muchas sustancias, además del amoníaco y del dióxido de carbono, como el ácido láctico, los ácidos carboxílicos, el octenol o la hormona estradiol. Hay personas que producen más estas sustancias, sobre todo los hombres tras hacer ejercicio, por lo que pueden ser más atractivos para las mosquitos hembra. Pero no tiene nada que ver el sabor o el dulzor de su sangre.

El estudio del genoma de los mosquitos nos hace pensar en erradicar la enfermedad usando la ingeniería genética. ¿Se han realizado estudios científicos en esta línea? En laboratorio se han desarrollado mosquitos genéticamente modificados que ofrecen cierto potencial para luchar contra la malaria. Por ejemplo, mosquitos genéticamente modificados para producir semen solo capaz de generar machos. Andrea Crisanti, del Imperial College de Londres, y varios colegas desarrollaron un método que distorsiona el sexo de los mosquitos Anopheles gambiae y evita que se produzcan hembras en la descendencia. En las primeras pruebas de laboratorio la técnica producía descendencia masculina en más del 95 por ciento de los casos. Como las hembras son las que pican y transmiten la malaria. La idea es dispersar en la naturaleza estos mosquitos modificados genéticamente para que produzcan una descendencia masculina y acabe desapareciendo la población de mosquitos transmisores de malaria. Sin embargo, estos estudios de laboratorio no han sido probados en la naturaleza. El control de los mosquitos mediante insecticidas genera el problema de la aparición de mosquitos resistentes y toda nueva línea de ataque prometedora debe ser considerada. Pero el éxito de la sustitución de las poblaciones naturales de mosquitos por poblaciones genéticamente modificadas ha sido puesta en duda por muchos investigadores.

Roberto Galizi et al., “A synthetic sex ratio distortion system for the control of the human malaria mosquito,” Nature Communications 5: 3977, 10 Jun 2014, doi:10.1038/ncomms4977.

El colombiano Manuel Elkin

Patarroyo desarrolló una vacuna contra la malaria. ¿En qué situación se encuentra el desarrollo de las vacunas contra esta enfermedad? Todavía no existe una vacuna eficaz contra la malaria aunque hay muchas en desarrollo. Hay muchos tipos de vacunas que tratan de atajar la infección del parásito plasmodium en diferentes estadios de su ciclo de vida. En 1997 el equipo de Manuel Elkin Patarroyo desarrolló una vacuna sintética contra la malaria llamada SPf66. Fue probada con éxito en monos en 1987 y se pasó los ensayos en humanos. Los ensayos de fase I o de seguridad fueron muy exitosos. Se habló de una tasa de éxito superior al 75%. Sin embargo, los ensayos de fase II y de fase III fueron menos prometedores. La eficacia se redujo por debajo del 60%. Además, los ensayos fuera de Sudamérica, en Tailandia, Tanzania y Gambia, demostraron una eficacia pobre, del orden del 30%. Ha habido mucha polémica con la vacuna de Patarroyo. Muchos estudios han puesto en duda su eficacia y en 2010 la Organización Mundial de la Salud catalogó esta vacuna como inactiva. El colombiano Patarroyo sigue investigando tratando de mejorar su vacuna y muchos otros grupos de investigación han desarrollado otras vacunas que prometen alta eficacia. Pero la mayoría de estas vacunas están en fase I o fase II. Por ello la vacuna contra la malaria todavía está lejos de ver la luz. En la actualidad, la vía de ataque más eficaz contra la malaria, sobre todo en el África subsahariana, es la prevención. La educación en el conocimiento de los síntomas, que permite un diagnóstico precoz y aplicar un tratamiento lo antes posible. El uso de mosquiteros, la fumigación de interiores con insecticidas y otras medidas de protección frente a las picaduras.

Más información en el metaanálisis de la colaboración Cochrane de Patricia M. Graves, Hellen Gelband, “The SPf66 vaccine has little or no effect on preventing malaria,” Cochrane Collaboration, Vaccines for preventing malaria (SPf66),” The Cochrane Library, 19 Apr 2006, doi: 10.1002/14651858.CD005966 [metaanalysis].

La hembra del mosquito anofeles infecta a los humanos con el parásito que produce la malaria. ¿Cuál es el ciclo de vida de esta parásito? La hembra de anoeles infectada es portadora de los esporozoitos del plasmodium en sus glándulas salivales. Si pica a una persona, los esporozoitos entran en la persona a través de la saliva del mosquito y llegan hasta el hígado a través de la sangre. Allí se multiplican dentro de las células hepáticas (los hepatocitos) mediante una división asexual múltiple. Se transforman en merozoitos que retornan al torrente sanguíneo. Allí infectan los glóbulos rojos (eritrocitos) y siguen multiplicándose por división asexual múltiple hasta se produce la rotura del eritrocito. Se liberan gametocitos del plasmodium que recibe una hembra de anofeles no infectada cuando pica a un enfermo de malaria. La unión sexual de estos gametocitos en el intestino del mosquito da lugar a la formación de un huevo. Este huevo da lugar a un ooquiste que se divide en múltiples esporozoitos. Desde el estómago se dirigen hasta las glándulas salivales del mosquito para que vuelva a infectar a otros humanos.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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