Cómo el plancton protector secretos para evitar pandemias – ScienceDaily

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Ya sea que se trate de plancton expuesto a parásitos o personas expuestas a patógenos, la respuesta inmune inicial de un huésped juega un papel fundamental para determinar si se produce una infección y hasta dónde se propaga dentro de una población, sugiere una nueva investigación de la Universidad de Colorado Boulder.

Los resultados, publicados el 13 de mayo en El naturalista estadounidense, proporcionar información valiosa para comprender y prevenir la transmisión de enfermedades dentro de las especies animales y entre ellas. Desde gusanos planos parasitarios transmitidos de caracoles a humanos en países en desarrollo, hasta eventos de lluvia radiactiva zoonótica de mamíferos e insectos a humanos, que han causado pandemias globales como COVID-19 y el virus del Nilo Occidental, la respuesta inmune de una criatura infectada es una variable vital para considere al calcular lo que sucede a continuación.

«Uno de los patrones más importantes que estamos viendo en la ecología y la epidemiología de las enfermedades es el hecho de que no todos los huéspedes son iguales», dijo Tara Stewart Merrill, autora principal del artículo y becaria postdoctoral en ecología. «En la investigación de enfermedades infecciosas, queremos desarrollar la inmunidad del huésped en nuestra comprensión de cómo se propagan las enfermedades».

Los invertebrados son vectores de enfermedades comunes, lo que significa que pueden transmitir patógenos infecciosos entre humanos o de animales a humanos. Las enfermedades transmitidas por vectores, como la malaria, representan casi el 20% de todas las enfermedades infecciosas del mundo y son responsables de más de 700.000 muertes cada año.

Sin embargo, los estudios epidemiológicos rara vez han considerado la inmunidad y recuperación de invertebrados en criaturas que son vectores de enfermedades humanas. Suponen que una vez expuesto a un patógeno, el huésped invertebrado se infectará.

Pero, ¿y si fuera posible que los invertebrados combatan estas enfermedades y rompan el eslabón de la cadena que las transmite a los humanos?

Observando una pequeña especie de zooplancton (Daphnia dentifera) a lo largo de su ciclo de vida y exposición a un parásito fúngico (Metschnikowia bicuspidata), los investigadores vieron este potencial en acción. Algunos plancton han sido buenos para evitar que las esporas de hongos entren en sus cuerpos, y otros eliminaron la infección en un período de tiempo limitado después de ingerir las esporas.

«Nuestros resultados muestran que hay varias defensas que los invertebrados pueden usar para reducir la probabilidad de infección, y que realmente necesitamos comprender esas defensas inmunológicas para comprender los patrones de infección», dijo Stewart Merrill.

Recuperación inesperada

Stewart Merrill comenzó este trabajo en su primer año como estudiante de doctorado en la Universidad de Illinois, estudiando este diminuto plancton y su colección de defensas. Es un proceso espantoso si el plancton no logra protegerse del parásito: sus esporas de hongos atacan el intestino del plancton, llenan su cuerpo y crecen hasta que se liberan cuando el huésped muere.

Pero notó algo que no se había registrado antes: algo del plancton condenado se había recuperado. Varios años después, descubrió que cuando se enfrenta a niveles idénticos de exposición, el éxito o el fracaso de estas infecciones depende de la fuerza de las defensas internas del anfitrión durante esta primera ventana limitada de oportunidad.

Basándose en sus observaciones de estos resultados individuales, los investigadores desarrollaron un modelo probabilístico simple para medir la inmunidad del huésped que se puede aplicar a todos los sistemas de vida silvestre, con aplicaciones importantes para las enfermedades transmitidas a los humanos por los invertebrados.

«Cuando las respuestas inmunes son buenas, actúan como un filtro que reduce la transmisión», dijo Stewart Merrill. «Pero cualquier cambio ambiental que degrade la inmunidad en realidad puede amplificar la transmisión, porque dejará pasar toda esa exposición y eventualmente se volverá contagiosa».

Es un modelo que también se puede aplicar a COVID-19, ya que la investigación de CU Boulder ha demostrado que no todos los huéspedes son iguales en la transmisión del coronavirus y que la exposición no resulta directamente en una infección.

También se cree que COVID-19 es el resultado de un derrame zoonótico, una infección que se ha trasladado de animales a personas, y modelos probabilísticos similares podrían ser ventajosos para predecir la ocurrencia y propagación de futuros eventos de derrame, dijo Stewart. Merrill.

Comprender la prevención de infecciones

Stewart Merrill espera que una mejor comprensión de las infecciones en un animal simple como el plancton se pueda aplicar de manera más amplia a los invertebrados que son importantes para la salud humana.

En África, el sudeste de Asia, así como en América del Sur y Central, 200 millones de personas padecen infecciones causadas por esquistosomas, invertebrados más comúnmente conocidos como gusanos planos parásitos. Causan enfermedad y muerte y consecuencias económicas y de salud pública importantes, tanto que la Organización Mundial de la Salud las considera la segunda enfermedad parasitaria socioeconómica más devastadora después de la malaria.

Son solo una de las muchas enfermedades tropicales desatendidas transmitidas a las personas por huéspedes invertebrados como caracoles, mosquitos y moscas que pican. Estas enfermedades infectan a una gran parte de la población, pero ocurren en áreas con bajos niveles de higiene que carecen de los recursos financieros para hacer frente a tales enfermedades, dijo Stewart Merrill.

Los esquistosomas viven en ambientes de agua dulce que la gente usa para beber, lavar la ropa y bañarse. Entonces, incluso si hay tratamientos, al día siguiente una persona puede reinfectarse fácilmente con solo acceder al agua que necesita. Al comprender mejor cómo los gusanos planos sucumben o luchan contra las infecciones, científicos como Stewart Merrill nos ayudan a acercarnos a detener la cadena de transmisión en los seres humanos.

«Realmente necesitamos trabajar para comprender la prevención de infecciones y cuál es el riesgo en esos sistemas acuáticos, en lugar de solo curas para las infecciones», dijo.

La buena noticia es que podemos aprender de los mismos invertebrados que nos infectan. En los huéspedes invertebrados que sufren o mueren a causa de sus infecciones, existe un buen incentivo para aprender a desarrollar una respuesta inmunitaria y combatirla. Algunos caracoles incluso han demostrado la capacidad de retener una memoria inmunológica: si se infectan una vez y sobreviven, es posible que ya no lo estén.

«Si podemos comprender mejor cómo el medio ambiente da forma a estas defensas, podríamos predecir en el futuro cómo los cambios ambientales podrían amplificar o suprimir el riesgo de transmisión a las personas», dijo Stewart Merrill.

Otros autores de este artículo incluyen a Zoi Rapti y Carla Cáceres de la Universidad de Illinois.

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