El choque entre el parásito y el huésped de la malaria provoca una caída letal del azúcar en la sangre

ARRIBA: Parásitos Plasmodium dentro de los glóbulos rojos ISTOCK.COM, toeytoey2530

La malaria es una de las más mortales del mundo enfermedades, responsable de 627.000 muertes en todo el mundo solo en 2020. En casos severos, los pacientes desarrollan niveles peligrosamente bajos de azúcar en la sangre. Esta complicación es especialmente peligrosa en los niños y puede ser fatal si no se trata, pero por qué se desarrolla en primer lugar ha sido un misterio durante mucho tiempo.

Ahora, en un estudio publicado el viernes (15 de julio) en Metabolismo celular, los investigadores describen el complicado tira y afloja entre el huésped y el parásito que parece explicar la hipoglucemia asociada con la malaria. Según el estudio, el azúcar en la sangre del huésped cae a niveles peligrosamente bajos a medida que el parásito de la malaria destruye las células sanguíneas. Esto mata de hambre al parásito, que responde siendo menos probable que mate al ya frágil huésped pero más probable que se propague a otros.

Los investigadores explican que tanto el huésped como el parásito están demostrando comportamientos adaptativos durante este proceso. El huésped se está deshaciendo del parásito al reducir su nivel de azúcar en la sangre, dicen, y el parásito se está volviendo menos virulento para tratar de mantenerse vivos tanto a sí mismo como al huésped el tiempo suficiente para sembrar la próxima generación.  La idea de que un patógeno está programado para ser malo se está desvaneciendo, dice a The Scientist el coautor del estudio Miguel Soares, inmunólogo del Instituto Gulbenkian de Cincia en Portugal, los patógenos son solo microorganismos que intentan adaptarse y sobrevivir.

Es un gran artículo. Es un trabajo muy agradable. dice el inmunopatólogo Phillipe Van den Steen, investigador del Instituto Rega que no participó en el estudio. Esto es algo que realmente no se entiende bien en la actualidad. . . [Por qué], en pacientes con malaria grave, el metabolismo está realmente alterado.

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Los parásitos que causan la malariaPlasmodium  las especies tienen ciclos de vida complejos. Los mosquitos los propagan entre los huéspedes, pasan algún tiempo madurando en las células del hígado y finalmente terminan dentro de los glóbulos rojos. Una vez allí, los parásitos proliferan y se alimentan de hemoglobina. Pero pueden tomar uno de dos caminos: esencialmente pueden clonarse a sí mismos, creando más parásitos que infectan las células sanguíneas, o pueden generar gametos, que esperan un tanto inactivos hasta que un mosquito los engulle para convertirse en la próxima generación de parásitos e infectar a otros huéspedes. . El primer camino permite que los parásitos eventualmente produzcan más gametos, pero mientras tanto, los glóbulos rojos infectados estallan, liberando la molécula hemo transportadora de oxígeno en la sangre. El hemo, a su vez, es responsable de varios síntomas graves de la malaria.

Una vez dentro de un glóbulo rojo, un parásito de la malaria puede reproducirse asexualmente (1) para producir parásitos que infecten las células sanguíneas y que permanezcan dentro del huésped, o producir gametos ( 2) para finalmente propagarse a nuevos huéspedes. TAMI TOLPA

El estudio comenzó cuando Susana Ramos y Temitope Ademolue, ambos del Instituto Gulbenkian de Cincia en Portugal, se interesaron por el papel de los hemos en la malaria. Observaron que los ratones infectados con Plasmodium (ya sea P. chaubadi chaubadi o P. falciparum) exhibían los mismos síntomas que los humanos infectados con el parásitos: dejaron de comer y sus niveles de azúcar en la sangre bajaron junto con sus recuentos de glóbulos rojos. Y a medida que esos glóbulos rojos desaparecieron, los ratones también dejaron de producir las instrucciones genéticas para una enzima clave productora de glucosa llamada G6PC1 en sus células hepáticas.  

El equipo especuló que el hemo podría ser responsable de la disminución de la producción de glucosa en el hígado. Descubrieron que inyectar hemo en ratones normales recreaba los síntomas de la infección por Plasmodium , incluidos los niveles bajos de azúcar en la sangre. Estos ratones también dejaron de comer, cortando su fuente externa de glucosa. Cuando los científicos examinaron los genes expresados en las células hepáticas durante la infección por Plasmodium  y después de la inyección de hemo, encontraron cambios similares en los perfiles de expresión, en particular para los genes relacionados con el metabolismo. Grupos hemo. . . van al hígado y evitan que el hígado produzca glucosa, dice Soares a The Scientist. 

Demostraron muy bien que el hemo, que es un producto del parásito, podría ser responsable de esta regulación a la baja de la producción de glucosa hepática, dice Van den Steen. Heme parece ser una molécula realmente importante y tiene un gran efecto en la producción de glucosa en el hígado.

A continuación, los investigadores querían entender qué efecto tenía el bajo nivel de azúcar en la sangre del huésped sobre el parásito. Los investigadores criaron ratones transgénicos que no expresan el gen G6PC1 en el hígado, lo que significa que no pueden producir glucosa a través de este órgano en absoluto. En estos ratones, la cantidad de glóbulos rojos infectados fue menor que en los ratones de control, lo que indica que la baja producción de glucosa en el hígado conduce a condiciones que son menos favorables para P. falciparum.

Para investigar más a fondo, los investigadores realizaron la secuenciación del ARNm de una sola célula en P. falciparum de los ratones transgénicos y de control. Los investigadores encontraron que, en ausencia de producción de glucosa en el hígado, Plasmodium comienza a producir gametos en lugar de células sanguíneas que infectan copias de sí mismo. También deja de transcribir activamente los llamados genes de virulencia, que son genes relacionados con enfermedades.

Plasmodium depende mucho de la glucosa, dice Soares. Una vez que los niveles de glucosa del huésped bajan, el parásito comienza a morir y necesita salir de este huésped. . . . Lo que descubrimos es que activa un programa genético que le permite salir, concluye.

El inmunólogo Dyann Wirth de la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard, que no trabajó en el artículo, dice que es bastante interesante y una buena adición a la literatura, pero dice que no está segura de cuán aplicables son los modelos de ratones a los humanos. Le preocupa que la cantidad de glóbulos rojos infectados en los modelos de ratón sea muy alta en comparación con lo que ocurre en la mayoría de las infecciones humanas clínicamente relevantes.

Los investigadores reconocen que su trabajo debe confirmarse en humanos, pero dicen que los hallazgos podrían ayudar a mejorar los resultados del tratamiento en un futuro lejano. Soares especula que los resultados indican que puede ser difícil tratar a las personas simplemente administrándoles glucosa o no, porque la administración de glucosa que salva vidas podría empeorar la infección. Y aunque enfatiza que el trabajo es investigación básica, espera que los científicos puedan adaptar este conocimiento y traducirlo en futuras terapias.