Los relojes biológicos de las personas y los parásitos de la malaria funcionan en sintonía, muestra un estudio

Los funcionarios de salud advierten que la resistencia a los medicamentos podría acabar con los avances recientes contra la malaria, particularmente en África y el sudeste asiático. Ahora, los investigadores que buscan otras formas de combatir los parásitos transmitidos por mosquitos que causan la enfermedad se han concentrado en un nuevo objetivo potencial: los relojes biológicos.

La mayoría de los seres vivos tienen relojes internos que gobiernan las fluctuaciones en todo, desde el hambre y los niveles hormonales hasta cuándo los genes están activos a lo largo del día.

En un estudio publicado el 6 de junio en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Cienciaslos investigadores analizaron la actividad genética en pacientes que se presentaron en instalaciones médicas a lo largo de la frontera entre Tailandia y Camboya, mostrando signos de una infección de malaria en la sangre.

El equipo encontró que los parásitos de la malaria de alguna manera sincronizan sus ritmos moleculares con los relojes internos de 24 horas de sus anfitriones, sus respectivos genes suben y bajan en perfecto paso uno con el otro en el transcurso de un día, como dos relojes de péndulo con oscilaciones sincronizadas.

El equipo de investigadores de la Universidad de Duke, la Universidad Atlántica de Florida y el Instituto de Investigación de Ciencias Médicas de las Fuerzas Armadas dice que los hallazgos podrían allanar el camino hacia nuevos medicamentos contra la malaria que desajusten el reloj interno de la malaria con respecto a su huésped, esencialmente «desfase horario». «los parásitos.

«Tenemos una razón para preocuparnos por esto», dijo el autor principal Steve Haase, profesor de biología en Duke. «Estamos en nuestra última línea de medicamentos, terapias combinadas basadas en artemisinina, y ya estamos viendo resistencia a las del sudeste asiático. Explorar algunas ideas nuevas para combatir la malaria tiene sentido».

Cuando alguien tiene malaria, un bucle mortal se repite dentro de su cuerpo. Los picos de fiebre recurrentes de la enfermedad son causados ​​por parásitos Plasmodium microscópicos que invaden los glóbulos rojos de la persona, se multiplican y luego estallan al unísono, arrojando millones al torrente sanguíneo para invadir otras células y comenzar el ciclo nuevamente.

Este ciclo se repite cada 24, 48 o 72 horas dependiendo de la especie de Plasmodium. Lo que hizo que los científicos se preguntaran: ¿podrían los parásitos coordinarse de alguna manera con los ritmos circadianos de 24 horas de sus anfitriones?

Para averiguarlo, los investigadores recolectaron sangre de 10 personas que dieron positivo en la prueba de malaria causada por Plasmodium vivax, la especie predominante de parásito de la malaria que se encuentra en Asia y América Latina.

Luego analizaron el ARN en esas muestras cada tres horas durante dos días para averiguar qué genes estaban activos a medida que los parásitos maduraban dentro de los glóbulos rojos de la víctima. Utilizando una técnica llamada secuenciación de ARN, el equipo de investigación rastreó la expresión de más de 1000 genes tanto en las células inmunitarias de los pacientes como en los parásitos que acechan en su sangre.

Los investigadores identificaron cientos de genes que siguen un ritmo similar al de un reloj, aumentando en ciertos momentos del día y apagándose en otros. Usando estos datos, desarrollaron una forma de calcular la hora del reloj interno para cada paciente y también para sus parásitos. Luego calcularon qué tan bien estaban alineados los ritmos de la expresión génica.

Los parásitos Plasmodium vivax tienen un ciclo de vida que se repite cada 48 horas. Efectivamente, por cada vuelta del reloj del parásito, el reloj corporal de 24 horas de su anfitrión daba dos vueltas.

El equipo descubrió que no todos los relojes internos de 24 horas de los pacientes funcionaban exactamente con el mismo horario. Algunas tenían ciclos que comenzaban más temprano en el día; algunos más tarde. Pero no importa cómo cambiaron los ritmos biológicos de una persona, los genes cíclicos en sus parásitos de la malaria se alinearon para coincidir.

Los investigadores ya sabían que los parásitos de la malaria tienen su propio mecanismo interno de cronometraje. En un estudio de 2020, Haase y sus colegas determinaron que, incluso cuando crecen fuera del cuerpo, sin señales como las comidas o los ciclos de sueño de su anfitrión para ayudarlos a orientarse en el tiempo, los parásitos de la malaria aún pueden mantener el ritmo. Su ritmo se debe a un metrónomo interno que funciona por sí solo y hace que los genes del parásito suban y bajen a intervalos regulares.

Pero el nuevo estudio muestra algo más. «Lo que sugieren estos resultados es que el reloj del parásito y el reloj del anfitrión están hablando entre sí», dijo Haase.

Los científicos aún no saben qué impulsa a los parásitos de la malaria a coordinar sus ritmos con los de su anfitrión. «Es probable que los parásitos se aprovechen de los ritmos internos de su anfitrión para lograr sus propios fines», dijo Haase, pero la naturaleza de la ventaja no está clara.

Una teoría es que los parásitos programan su aparición de los glóbulos rojos para evitar los momentos en que el sistema inmunológico de su víctima está más activo, haciéndolos menos vulnerables a los ataques.

«También podrían estar cronometrando su ciclo de desarrollo para tener la nutrición adecuada», dijo Haase. «No lo sabemos. Así que esa es una gran pregunta».

Estados Unidos ha estado libre de malaria durante más de 70 años, pero la enfermedad sigue siendo una de las principales causas de muerte en las partes más pobres y tropicales del mundo, matando a 619,000 personas solo en 2021, la mayoría niños.

Parte de la razón es la capacidad de la malaria para evadir el ataque. Los medicamentos para la malaria han existido durante cientos de años, pero muchos de los medicamentos en el arsenal existente están perdiendo su eficacia a medida que las poblaciones de parásitos en ciertas partes del mundo desarrollan formas de evitarlos.

Si pueden descubrir cómo los parásitos de la malaria se mantienen al paso en los humanos, los investigadores dicen que es posible desarrollar nuevos medicamentos que desacoplen el reloj del parásito del de su huésped y, por lo tanto, ayuden al sistema inmunitario a combatir mejor a los invasores.

Los hallazgos en otras especies huésped son prometedores. En los ratones, los parásitos de la malaria cuyos ritmos no están sincronizados con sus anfitriones son la mitad de efectivos para propagar la infección.

Como siguiente paso, los investigadores están tratando de averiguar exactamente cómo los relojes del parásito y los humanos se ‘comunican’ entre sí para que sus ciclos se alineen.

«Tiene que haber algunas señales moleculares que se transmiten entre sí», dijo Haase. «No sabemos qué son, pero si podemos interrumpirlos, entonces podríamos tener una oportunidad de intervención».