Quizá la sangre del dragón de Komodo pueda salvar vidas

Te lo cuento en este vídeo de la serie “Los microbios en el museo” #microBIOscope:

Algunos reptiles pueden ser excepcionalmente grandes. Los varanos son un tipo de lagartos que
pueden llegar a pesar más de 70 kg y medir más de 2-3 metros. Un tipo de varano
es el dragón de Komodo (Varanus komodoensis), unos lagartos
gigantes que viven en la isla de Komodo en Indonesia.

Dragón de Komodo

Los dragones de Komodo son carnívoros. Aunque se alimentan fundamentalmente de carroña,
también atacan presas vivas. Se han documentado casos de dragones de Komodo
derribando cabras, jabalíes, ciervos y hasta búfalos de agua. Algunas de sus
presas más pequeñas pueden incluso tragárselas enteras.

Hace años se analizó la saliva
de varios dragones de Komodo salvajes, y se encontraron 29 tipos de bacterias
Gram positivas y 28 Gram negativas. Algunas de estas bacterias eran
especialmente virulentas. Se había observado que las heridas producidas por el
dragón de Komodo en sus presas a menudo están asociadas con sepsis e
infecciones subsecuentes. Por eso, se pensaba que los mordiscos infligidos por
estos reptiles eran propensos a infectarse debido a las bacterias de su boca,
lo que podría acelerar la muerte de sus presas.

Sin embargo, recientemente se ha demostrado la presencia de glándulas de veneno en la mandíbula
inferior en estos reptiles, lo que sugiere que los dragones de Komodo poseen
una mordedura venenosa. Se ha comprobado que este veneno contiene varias
proteínas tóxicas diferentes que pueden inhibir la coagulación de la sangre,
bajar de la tensión arterial, y producir parálisis muscular, lo que
llevaría  al muerte de sus presas.

Glándulas en la mandíbula del dragón de Komodo (Referencia)

Curiosamente, a pesar de la presencia de gran cantidad de
bacterias patógenos en la saliva, los dragones de Komodo nunca enferman por
ellas. Una de las hipótesis para explicar este echo es que la saliva y la sangre
de estos reptiles contenga sustancias antimicrobianas que les proporcionen
inmunidad. Por eso, un grupo de investigadores han analizado la sangre de dragones de Komodo
buscando este tipo de sustancias y han identificado 48 péptidos antimicrobianos nunca descritos hasta ahora. Estos
péptidos suelen tener unos pocos aminoácidos y pueden formar poros que
desestabilizan las membranas de bacterias patógenas. Además, tiene una amplio
espectro antibacteriano, son activos frente a bacterias Gram positivas y negativas,
y suele ser más difícil que aparezcan bacterias resistentes frente a ellos. Por
eso, los péptidos antimicrobianos son una buena alternativa frente a los
antibióticos y al problema de las resistencia a los antibióticos.

Los péptidos antimicrobianos desestabilizan las membranas de las bacterias.

Ahora, un grupo de investigadores han diseñado y sintetizado
en el laboratorio un péptido basado en uno de estos péptidos aislados en la
sangre de un dragón de Komodo. Este nuevo péptido sintético, denominado DRGN-1, lo han ensayado como agente
bactericida. Han comprobado que este péptido DRGN-1 no solo tiene una potente
acción antimicrobiana frente a bacterias Gram positivas y negativas, si no que
también inhibe la formación de biofilms o biopelículas que favorezcan la
adhesión de bacterias patógenas como Pseudomonas
aeruginosa y Staphylococcus aureus.
Además, este péptido tenía propiedades cicatrizantes o curativas de heridas.
Los autores sugieren que este péptido DRGN-1 podría emplearse como una agente
tópico para el tratamiento de heridas infectadas.

Buscar nuevas sustancias antimicrobianas en este tipo de
grandes reptiles es una línea de investigación muy interesante. Sabemos que la proliferación de bacterias resistentes a
los antibióticos es un problema real muy importantes. Se calcula que cada
año fallecen en el mundo unas 700.000 personas por infecciones causadas por
este tipo de bacterias para las que ya no tenemos antibióticos efectivos. La
OMS ya ha anunciado que la resistencia a los antibióticos será la nueva pandemia del siglo XXIy que para el año 2050 las muertes por esta causa pueden
superar a los muertos por cáncer. De nuevo, la solución puede estar en el
estudio de la biología de animales silvestres o salvajes. Por eso, es tan
importante preservar la biodiversidad: la ciencia al servicio de la naturaleza
y del ser humano. Quizá la sangre de dragón de Komodo pueda ayudar a salvar
vidas humanas.

Para saber más:

Komodo dragon-inspired synthetic peptide DRGN-1 promotes wound-healing of a mixed-biofilm infected wound. M C Chung E, y col. NPJ
Biofilms Microbiomes. 2017. ;3:9.

Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

Uno de los materiales más resistentes que existe

Te lo cuento en este vídeo de la serie “Los microbios en el museo” #microBIOscope:

Después de varios cientos
de millones de años de evolución, la naturaleza cuenta con uno de los materiales más resistentes del mundo: la
seda de arañas.

La seda de araña
es una fibra proteica, rica en
aminoácidos como la glicina y la alanina, fabricada de forma natural por las
arañas. Se conocen más de 46.000
especies distintas de arañas, el 50%
de ellas emplean la seda para capturar presas. Pero hay muchos tipos distintos
de seda, según su función. Algunas se emplean para desarrollar redes de caza (telarañas), nidos, protecciones para sus huevos o incluso para transportarse por el aire a modo de
parapente.

La seda se produce a través de glándulas, algunas arañas puede tener hasta siete glándulas
productoras de seda. Las glándulas producen un fluido (una disolución concentrada de proteínas) que se solidifica al contacto con el aire y se
transforme en seda.

La seda de arañas es uno de los materiales más fascinantes
de la naturaleza: estéril, ligero y casi invisible, cinco veces más resistente
que el acero (por unidad de masa), más resistente que el kevlar (una poliamina
sintética que se utiliza en los chalecos anti-bala) y con una elasticidad muy superior al nylon y a
la mayoría de los materiales plásticos actuales (puede estirarse hasta un 140%
de su longitud sin romperse). Además de ser un material biocompatible.

Actualmente existe un gran interés en estudiar la relación
que hay entre la composición y la estructura química de la seda de araña, con
el fin de desarrollar materiales que
posean propiedades mecánicas similares. El potencial de las fibras de seda de
araña en diversos campos es muy importante: podrían emplearse en campos como la
ingeniería de tejidos para la
regeneración de órganos, tendones o ligamentos, para fabricar suturas, implantes médicos o compresas protectoras, con fines defensivos (chalecos antibalas, materiales antideflagrantes),
o elementos de protección o de
seguridad vial (vallas, parachoques, …), además de tejidos resistentes e
incluso cosméticos.

Desgraciadamente durante décadas los científicos han sido
incapaces de producir seda de arañas en
grandes cantidades; las propias arañas la producen en pequeñas cantidad y todavía no hemos sido capaces de crear “granjas” de arañas (las arañas son
animales solitarios, muy territoriales y caníbales, se comen unas a otras).
Hace unos años se crearon cabras transgénicas capaces de segregar seda de araña
a través de la leche.

Pero, recientemente, un bioquímico alemán, Thomas Scheibel,
ha patentado un proceso por el cual modifica
genéticamente la bacteria Escherichia
coli para que sintetice proteínas de la seda de araña, un sistema que
además tiene la ventaja de no emplear animales. Para ello, ha desarrollado un
nuevo sistema de clonaje que le ha permitido introducir los genes arácnidos
responsables de la síntesis de la seda en la bacteria, y esta sea capaz de
sintetizar la seda mediante la fermentación de azúcares de remolacha o caña. De
esta forma ha sido capaz de sintetizar seda de araña artificial, que ha
denominado Biosteel.

Este es un ejemplo más de cómo podemos aprender de la
naturaleza en este caso para fabricar biomateriales con unas propiedades
fascinantes, … y, por supuesto, empleando bacterias, no nos olvidamos de los
microbios.

Thomas Scheibeles profesor de biomateriales en la
Universidad de Bayreuth (Alemania) y co-fundador de la empresa de biotecnología
AMSilk. Ha sido finalista del European Inventor Award 2018.

También te puede interesar:

Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber. Xia, X.X.,
y col. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010. 107(32):14059-63.

Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

Lo que da de sí una caries, te lo cuento en este vídeo de la serie “Los microbios en el museo” #microBIOscope:

Los Neandertales son nuestros parientes homínidos más próximos, con los que convivimos durante unos miles de años. Habitaron Europa y Asia occidental desde hace aproximadamente 230.000 años hasta su extinción definitiva hace unos 40.000 años. Eran principalmente cazadores y solían vivir en pequeños grupos de unos 15-30 individuos. Convivieron con los Homo sapiens durante el Pleistoceno y según los últimos datos genómicos en nuestro genoma actual hay “restos” de ADN Neandertal lo que demuestra que nos cruzamos, en el sentido sexual de la palabra, en algún momento de la pre-historia. Pero los Neandertales se extinguieron y sólo nos ha llegado hasta nuestros días unos pocos huesos. El registro fósil de los Neandertales está representado por unos 400 individuos. Obviamente de sus microbios no sabemos nada, … o casi nada.

Al estudiar algunos huesos de la dentadura de los Neandertales los científicos comprobaron que algunos dientes tenían caries y las caries ¡están causadas por bacterias! Así que se les ocurrió extraer el ADN y secuenciarlo, por si el ADN preservado en la caries tenía restos microbianos. Emplearon muestras de caries de cinco Neandertales, dos de la cueva de El Sidrón (Asturias) en España, dos belgas y un italiano. Los resultados demostraron que en las caries dentales queda preservado el ADN microbiano y su análisis puede darnos mucha información sobre cómo era la microbiota de nuestros antepasados.

Comprobaron que el 93% de las secuencias eran bacterianas, el 6% de arqueas, y el resto de microorganismos eucariotas y virus. Fueron capaces de caracterizar hasta 222 especies de bacterias y los grupos bacterianos más frecuentes eran similares a los que nos podemos encontrar en la placa dental de humanos modernos: Actinobacterias, Firmicutes,
Bacteroidetes, Fusobacterias, Proteobacterias y Espiroquetas. Obviamente también encontraron secuencias de bacterias que producen caries y otras enfermedades dentales, como Streptococcus mutans.

Un dato interesante es que fueron incluso capaces de secuenciar el genoma casi completo de una de las bacterias del Neandertal, que han denominado Methanobrevibacter oralis subsp. neandertalensis, o sea una arquea simbionte que produce metano encontrada en la boca de un Neandertal. Han podido incluso estimar su antigüedad en unos 48.000 años. Es, por tanto, el genoma microbiano más antiguo hasta ahora secuenciado.

Methanobrevibacter oralis subsp. neandertalensis (Ref: 1).

No se si te das cuenta de que las técnicas de amplificación, secuenciación y análisis del ADN hoy en día son una herramienta tan potente que podemos conocer hasta la composición bacteriana de la microbiota de la boca de un homínido prehistórico ya extinguido. No solo eso, sino que también podemos incluso llegar a saber qué comían, y eso es un dato importante porque como ya sabemos la dieta influye en la microbiota.

Con los datos del ADN preservado en sus dientes, los científicos fueron capaces de determinar la dieta de los Neandertales: los belgas era a base de carne de rinocerontes lanudos y muflones (un tipo de cabra salvaje europea), mientras que la de los
españoles era vegetariana a base de champiñones, musgos y piñones (todavía no habían inventado ni la cerveza belga ni la paella). En los dientes de los Neandertales de El Sidrón también han encontrado secuencias de ADN del hongo Penicillium,
que produce antibióticos. Los autores lo han interpretado como que ya nuestros antepasado se medicaban miles de años antes del descubrimiento de los antibióticos, pero teniendo en cuenta que la cueva de El Sidrón está en Asturias, bien pudiera ser que ya comían queso de cabrales prehistórico.

Los investigadores también examinaron la diversidad microbiana en las muestras de los Neandertales en busca de potenciales microorganismos patógenos que fueran un signo de enfermedad. Encontraron secuencias de un microorganismo eucariota patógeno (Enterocytozoon bieneusi) que infecta las células del epitelio intestinal y produce diarreas. Así que se demuestra que los Neandertales, … tenían diarrea. También encontraron que la microbiota Neandertal contenía menos bacterias Gram negativas potencialmente patógenas, que son más frecuentes en los humanos modernos. Pero sí detectaron especies potencialmente patógenos como Neisseria gonorrhoeae, Corynebacterium diphteriae o Bordetella parapertussis,
aunque no es posible asegurar si estas secuencias son en realidad de cepas similares no patógenas. Así que no podemos afirmar con seguridad que los Neandertales padecieran gonorrea, difteria o tos ferina, pero sí que tenían caries y diarrea, … y producían metano.

(1) Neanderthal behaviour, diet, and disease inferred from ancient DNA in dental calculus. Weyrich, L.S., y col.
(2017). Nature. 544(7650):357-361.

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La evolución conjunta de Mycobacterium tuberculosis y Homo sapiens

Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

Ningún ambiente está estéril

Te lo cuento en este vídeo de la serie “Los microbios en el museo” #microBIOscope:

La Estación Espacial Internacional (EEI) está a unos 400 km de distancia de la Tierra y está habitada por el hombre de forma constante desde el año 2000. Es un ecosistema único y peculiar, con altos niveles de radiación, baja disponibilidad de nutrientes, temperatura y humedad constantes (22ºC y 60%) y condiciones de microgravedad. La EEI no es un ambiente estéril y está poblada también de microbios desde su inicio.

Desde hace ya varios años se viene monitorizando la presencia de microorganismos en la EEI. Los análisis microbiológicos han demostrado la presencia de distintos microbios en el aire y en las superficies de la estación (más de 70 especies distintas), desde hongos como Penicillium y Aspergillus, hasta bacterias como Bacillus, Staphylococcus, Acinetobacter, miembros de la familia de las Enterobacteriaceae, Corynebacterium, Propionibacterium y otras (1). Algunas de estas bacterias son potenciales patógenos oportunistas capaces de infectar a personas inmunocomprometidas. El origen de estos microorganismos obviamente es humano, son parte de la microbiota normal que llevan los astronautas. También puede provenir de alimentos o equipos que se envían desde la Tierra.

La presencia de estos microorganismos en un ambiente cerrado como la EEI supone un riesgo. Por una parte, los microorganismo pueden afectar al biodeterioro de algunos materiales. Pero es que además, son un riesgo para la salud de la tripulación, sobre todo si tenemos en cuenta que los viajes espaciales prolongados suelen debilitar el sistema inmune de los astronautas, haciéndolos más susceptibles a una posible infección. Además, se ha descrito que las condiciones de microgravedad puede afectar a la virulencia de algunas bacterias, haciéndolas más virulentas en unos casos (Salmonella) o incluso menos en otros (Listeria monocytogenes, Enterococcus faecalis). De momento, nunca se han descrito infecciones series a bordo y nunca se ha tenido que abortar una misión por esta causa. Solo ha habido algún caso aislado de conjuntivitis o infecciones dentales. 

Recientemente se han analizado la presencia de genes de resistencia a los antibióticos en algunas de las bacterias aisladas en la EEI. Para ello, se han tomado 24 muestras de ocho sitios distintos de la EEI durante un periodo de un año (2). Las muestras se han cultivado y analizado su DNA por métodos de secuenciación masiva, y se han caracterizado los genes de resistencia a los antibióticos (lo que se denomina el resistoma). Los resultados demostraron la presencia de numerosos genes de resistencia a 28 agentes antimicrobianos diferentes.

De las 105 cepas bacterianas que se aislaron, cinco de ellas se identificaron como Enterobacter bugandensis, y se analizaron en mayor profundidad (3). Estas bacterias se habían aislado del inodoro y de la plataforma de ejercicio de la estación espacial. Se comprobó que estos cinco aislamientos de la EEI eran fenotípica y genotípicamente idénticas a tres cepas clínicas aisladas en entornos hospitalarios en la Tierra: la cepa EB-247, aislada de la sangre de un recién nacido en Tanzania; 153_ECLO, aislada de una muestra de orina de un recién nacido de Washington; y MBRL 1077, aislada de una herida de una mujer de 72 años de edad. La comparación de los genomas de estas ocho cepas, reveló que todas contenían hasta 112 genes relacionados con la virulencia y enfermedad, algunos de ellos responsables de la resistencia a los antibióticos.

Todo esto demuestra que, como era de esperar, los aislamientos de la estación espacial son de origen humano y comparten un patrón de resistencia a los antibióticos similar a las cepas terrícolas. No se trata, como se ha interpretado erróneamente en algunos medios, de que las bacterias en el espacio estaban evolucionando rápidamente hacia superbacterias resistentes a los antibióticos. Simplemente son similares a sus congéneres terrícolas.

Un resultado similar ya se obtuvo cuando se compararon los genomas de 189 bacterias de los géneros Bacillus cereus y Staphylococcus aureus aisladas de distintos ambientes: desde la EEI, ambientes terrícolas, el suelo y de muestras de origen humano (4). Aunque se comprobaron diferencias genéticas relacionados con el distinto origen de las cepas (las aisladas en la estación espacial, por ejemplo, presentaban mayores funciones relacionadas con la biosíntesis, el metabolismo y la respuesta al estrés), esas diferencias no estaban asociadas con un potencial impacto en la salud humana.

Todos estos resultados lo que sí sugieren es que es necesario desarrollar procedimientos específicos de limpieza para erradicar esos microorganismos, monitorizar su presencia, y evaluar el tipo de tratamiento antibiótico que debería darse en el espacio. No sabemos por ejemplo, si, como ocurre en la Tierra, la resistencia a los antibióticos se puede transmitir y extender con facilidad entas las bacterias de la estación espacial a través de plásmidos. Conocer estos datos es importante para mantener la salud de la tripulación, sobre todo en los misiones de larga duración, cuando la vuelta a la Tierra para un tratamiento con antibióticos no es una opción posible.

Para saber más:

(1) Microorganisms in Confined Habitats: MicrobialMonitoring and Control of Intensive Care Units, Operating Rooms, Cleanrooms and the International Space Station. Mora, M., y col. Front Microbiol. 2016;7:1573.

(2) Detection of antimicrobial resistance genes associated with the International Space Station environmental surfaces. Urbaniak, C., y
col. Sci Rep. 2018; 8: 814.

(3) Multi-drug resistant Enterobacter bugandensis species isolated from the International Space Station and comparative genomic analyses with human pathogenic strains. Singh, N.K., y col. BMC Microbiol. 2018;
18(1):175.

(4) Pangenomic Approach To Understanding MicrobialAdaptations within a Model Built Environment, the International Space Station,Relative to Human Hosts and Soil. Blaustein, R.A., y col. mSystems. 2019;4(1).
pii: e00281-18.

Con la colaboración de: Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

y la colaboración «espacial» del Planetario de Pamplona

Si vas a Brasil, no comas armadillos

(Armadillo, encubertado, peludo, quirquincho, cuzuco, mulita, tatú, piche, cachicamo, gurre, jerre-jerre, jueche, toche, carachupa, …)

Te lo cuento en este vídeo de la serie “Los microbios en el
museo” #microBIOscope:

En 1526, Gonzalo Fernández de Oviedo, primer cronista de
Indias, publicó el Sumario de la Natural Historia de las Indias. En sus descripciones, resalta la gran fertilidad y
riqueza de aquellas tierras y trata de hacer comprensible e imaginable un mundo
radicalmente nuevo, con la autoridad de quien la ha contemplado “por vista de
ojos”.

El Sumario es un magnífico retrato de la naturaleza
americana, escrito pocos años después del descubrimiento. En él se describen
por primera vez algunas especies de animales y plantas hasta entonces
desconocidas para los europeos.

Una de esas especies era el armadillo o encubertado, del que ya Fernández de Oviedo dice que
era un excelente manjar. Son mamíferos que viven solo en el continente
americano. Son muy fáciles de reconocer, por tener una armadura formada por
placas o escudos córneos que les sirven de protección, y que en algunos géneros
permiten al animal enrollarse en forma de bola.

Sin embargo, este simpático animal puede ser portador de algunos microorganismos que
producen enfermedades en el ser humano. Por ejemplo, en el sur de EE.UU.,
principalmente en los estados de Texas, Luisiana y Florida, ya se había
descrito desde hace años la transmisión de Mycobacterium
leprae, la bacteria que produce la lepra,
a través de armadillos (también se ha descrito en armadillos la presencia de Trypanosoma cruzi, el protozoo causante de la enfermedad de Chagas, y de otros patógenos).

Ahora, en un reciente trabajo realizado en Brasil, han
analizado por técnicas moleculares la presencia de Mycobacterium leprae en armadillos salvajes, y han encontrado la
bacteria en el 62% de los armadillos
analizados (10 de 16), en concreto en el hígado y el bazo. Hay que tener en
cuenta que en algunas zonas del Brasil, los armadillos son cazados y consumidos
como parte de la dieta (dicen que la carne de armadillo sabe a pollo, conejo y
cerdo a la vez). También se consume el hígado crudo en forma de ceviche.

Por eso, en este estudio han analizado también la presencia
de anticuerpos frente al armadillo en personas sanas. Los resultados demuestran
que las personas que consumen carne de armadillo frecuentemente (más de una vez
al mes) presentaban una respuesta inmume
más potente frente a antígenos específicos de la bacteria. Esto indica que estas
personas están más expuestas a Mycobacterium
leprae, que las personas que no consumen carne de armadillo. En Brasil se
detectan cerca de 25.000 casos de lepra anualmente.

En resumen, los
armadillo representar un reservorio o almacén natural de la bacteria y las
personas que cazan o consumen carne de este animal están en riesgo de contraer
la lepra. 

Así que ya sabes, si vas a Brasil y ves un armadillo déjalo correr y no te lo comas. Es más sano el pollo, el conejo o el cerdo.

 Algunos datos más sobre Mycobacterium leprae:

La bacteria Mycobacterium
leprae es la causante de la lepra en humanos, una enfermedad de desarrollo
lento que afecta principalmente a la piel y a los nervios periféricos. La
enfermedad causa lesiones desfigurantes (si buscas imágenes de “lepra” en
Google se te quitarán las ganas de comer), y un daño progresivo en el sistema
nervioso que puede generar debilidad y atrofia muscular, pérdida de hueso,
amputaciones y ceguera. La enfermedad se trata con antibióticos. Se sabe que
existe desde hace miles de años. Existe una resistencia genética a la
enfermedad y el 90% de la población humana es inmune. El bacilo fue descubierto
por el médico noruego Gerhard Henrick Armauer Hansen en 1873, por eso a la lepra se le conoce también
como la enfermedad de Hansen y a la
bacteria como el bacilo de Hansen. Desde hace más de treinta años hay un
programa específico de la OMS para acabar con esta enfermedad, que ha pasado de
más de 5 millones de afectados en los años 80 a poco más de 200.000 en la
actualidad. El 80% de los casos se encuentran en India, Brasil e Indonesia. Todavía
no hemos sido capaces de cultivar in
vitro en cultivo puro la bacteria. Se puede expulsar por vía nasal, por lo
que la transmisión es vía aerosoles, aunque a pesar de lo que se pueda pensar,
la lepra es muy poco contagiosa.

Para más información:

Evidence of zoonotic leprosy in Pará, Brazilian Amazon, and risks associated with human contact or consumption of armadillos. PLoS Negl
Trop Dis. 2018. 12(6):e0006532.

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

¿A quién le interesa saber qué hay en la sangre de un camello?

En el nuevo capítulo de la serie “Los microbios en el museo”
de #microBIOscope hablamos de los mini-anticuerpos de llamas, dromedarios y tiburones que te pueden salvar la vida:

Estudiar la biología de animales salvajes o exóticos no es
mera curiosidad. Algunos estos conocimientos puede resultar en grandes avances
científicos.

En 1989 un grupo de biólogos dirigidos por Raymond Hamers de
la Universidad Libre de Bruselas investigaba la defensa inmnune de los dromedarios
contra los parásitos. La investigación era parte de un proyecto de fin de
carrera. Una de las pruebas de anticuerpos en la sangre de los dromedario
parecía mostrar un error: además de los anticuerpos normales con cuatro cadenas
de proteínas, aparecían unos anticuerpos más sencillos compuestos solamente por
un par de cadenas de proteínas.

Los anticuerpos son proteínas de la sangre que son parte de
nuestro sistema de defensa. Reconocen y se unen específicamente a compuestos
extraños a nuestro organismo, denominados antígenos, bloqueándolos e
inactivándolos.

El descubrimiento en realidad no fue un error, y varios años
después, Hamers y sus colaboradores publicaron sus resultados en la revista Nature. Lo que habían descubierto es que en algunos animales, como camellos, dromedarios, llamas y
también en los tiburones, alrededor
de la mitad de los anticuerpos que circulan en su sangre son más pequeños que
los del resto de los mamíferos.

 (Fuente de la imagen: ref. 1)

Mientras que los anticuerpos “clásicos” están compuestos por
dos cadenas largas y dos cadenas ligeras, estos
mini-anticuerpos carecen de las cadenas ligeras y solo están formados por dos
cadenas largas. Además, estos anticuerpos «incompletos» son
capaces de unirse con sus antígenos con la misma
afinidad que los anticuerpos normales, a pesar de ser diez veces más pequeños.

Anticuerpos, mini-anticuerpos y nano-anticuerpos. (Fuente de
la imagen: Small but mighty. Leslie M. Science. 2018.
360(6389):594-597).

Esto tiene muchas ventajas, y es que los mini-anticuerpos
son capaces de unirse a sus objetivos en lugares donde los anticuerpos
normales, mucho más grandes, no tiene acceso, como los sitios activos de las
enzimas o las hendiduras de las membranas celulares. Además, pueden incluso
reconocer superficies rugosas o moléculas tipo glicoproteínas de la membrana
celular. También, por su pequeño tamaño son más estables y más resistentes al calor y al pH ácido, por lo que pueden conservar
su actividad a medida que pasan por el tubo digestivo. Son por tanto, más
fáciles de fabricar, manejar y administrar.

Los mini-anticuerpos, o derivados de estos (los nano-anticuerpos), tienen ya unas
aplicaciones fascinantes en biomedicina y biotecnología. Se están empleado, por
ejemplo, para diagnosticar y tratar varias enfermedades como el Alzheimer y
diversos tipo de cáncer, o para desarrollar biosensores.

Por ejemplo, se acaba de publicar un estudio (2) muy
interesante sobre una nueva estrategia para combatir la gripe estacional: el diseño de una nueva vacuna universal
contra la gripe, basado en este tipo de mini-anticuerpos. Como sabes, la
gripe es un virus con una altísima variabilidad, por lo que es necesario
desarrollar nuevas vacunas cada temporada.

Lo que han hecho estos investigadores es inmunizar llamas
con varios tipos del virus de la gripe y aislar de su sangre estos
mini-anticuerpos contra el virus. Han demostrado que algunos de estos
mini-anticuerpos son capaces de neutralizar varios tipos de virus de la gripe a
la vez. Demostraron también que estos mini-anticuerpos reconocían residuos muy
conservados de la hemaglutinina (HA) del virus. Fusionando algunos de estos
mini-anticuerpos, los investigadores construyeron anticuerpos multidominio más
complejos con propiedades sinérgicas, es decir, capaces en este caso de
neutralizar prácticamente la mayoría de los distintos tipos de virus de la
gripe A  y de gripe B. Además los han
ensayado en ratones, y estos nuevos anticuerpos con capaces de proteger de
dosis letales contra las cepas H1N1 (A/Puerto Rico/8/34-MA), H3N2 (A/Hong
Kong/1/68-MA), H7N9 (A/Anhui/1/13) y B (B/Florida/4/06-MA). Por último, han
comprobado su efectividad también como vacunas intranasales con vectores de
virus adenoasociados recombinantes.

Todos estos resultados se han obtenido en ratones, todavía
no han sido probados en humanos. Pero algunos de estos nuevos mini-anticuerpos
obtenido a partir de llamas podrían emplearse como medida preventiva, como una
vacuna universal frente a la mayoría de cepas de gripe circulantes,
especialmente para proteger grupos de riesgo como personas mayores de 65 años e
inmunocomprometidos.

Esto demuestran de nuevo que estudiar la biología de otras
especies animales no es una mera curiosidad científica y que la ciencia que
puede parecer más básica (¿a quién le interesa saber que hay en la sangre de un
camello?), puede tener aplicaciones sorprendentes.

Para más información:

(1) Mini-antibodies discovered in sharks and camels could lead to drugs for cancer and other diseases.

(2) Universal protection against influenza infection by a multidomain antibody to influenza hemagglutinin. Laursen, N.S., y col. Science.
2018. 362(6414):598-602.

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

En un laboratorio de bioseguridad de nivel 3:

 microorganismos patógenos

Serpientes, arañas, escorpiones, anfibios, caracolas,
gusanos, pulpos, … son algunos de los animales más peligrosos que existen.
Producen potentes venenos capaces de paralizar a sus víctimas o de defenderse
de los depredadores. Suelen ser neurotoxinas o citotoxinas que afectan a las
neuronas, lisan los eritrocitos o atacan las células cardiacas.

El pez globo es
probablemente el segundo vertebrado más venenoso del mundo, después de la rana dardo dorada, un pequeño anfibio de la selva colombiana. El pez globo produce
una neurotoxina, la tetrodotoxina,
que se acumula en sus vísceras (como el hígado y los ovarios) y en la piel.
Afecta a la sinapsis neuronal y es una de la toxinas más potentes y rápidas que
se conocen. Afecta al diafragma por lo que la víctima acaba muriendo por
asfixia. 

Fórmula de la tetrodotoxina.

La carne de pez globo se considera un manjar exclusivo y exquisito en
Japón y en otros países orientales, que le denominan fugu. Unos pocos microgramos son suficiente para provocar la
muerte. No hay antídoto conocido, así que si lo cocinan mal, puede provocar la
muerte. Cada año mueren alguna persona en Japón, por consumo de fugu
contaminado con la toxina. En otros países el consumo de pez globo está prohibido.

¡Cuidado con el fugu!

¿Y qué pasa con las bacterias? ¿Hay bacterias peligrosas?

 ¿Cómo
podemos manipular o trabajar con microorganismos patógenos?

La inmensa mayoría de los microbios son unos buenos
tipos: gracias a ellos es posible la vida en el planeta, son la base de la
biotecnología, limpian nuestros desechos y  tienen funciones relevantes en
la industria alimentaria, por ejemplo.

Pero es verdad que algunos microbios tiene su lado oscuro y algunos son malos
pero que muy malos. Algunos son agentes patógenos que producen desde
enfermedades leves hasta incluso la muerte. Por eso, los microorganismos se
clasifican en cuatro grupos de riesgo según los siguientes
factores: 

– la virulencia del microorganismo, 

– el modo en el que se trasmite y el
tipo de huésped que infecta, 

– la disponibilidad de medidas preventivas efectivas
(como vacunas), 

– la disponibilidad de un tratamiento efectivo (antibióticos y
otros quimioterápicos) y la resistencia a los mismos. 

Cada grupo de riesgo
requiere unas condiciones de trabajo concretas, unos laboratorios con niveles
de bioseguridad específicos. 

Hoy vamos a visitar el Laboratorio de Bioseguridad de nivel 3 (BSL
3) del Departamento de Microbiología y Parasitología de la Universidad de Navarra, una instalación que permite trabajar con microorganismos del grupo de riesgo 3. 

Este grupo incluye
agentes patógenos para el ser humano o animales, cuyo contagio entre personas es
poco frecuente, suponen un alto riesgo individual pero bajo riesgo para la
comunidad y para los que existen medidas preventivas y/o terapéuticas. Entre
los microorganismos del grupo 3 están bacterias como Mycobacterium tuberculosis, Yersinia
pestis o Brucella y virus como el
VIH, fiebre amarilla o la rabia, entre otros.

En el nuevo capítulo de la serie “Los
microbios en el museo” de #microBIOscope visitamos el Laboratorio de Bioseguridad de nivel 3 (BSL
3) del Departamento de Microbiología y Parasitología de la Universidad de
Navarra:

La clasificación
completa de los microorganismos según su biopeligrosidad es la siguiente:

– Los microorganismos del grupo 1 son gentes no asociados con enfermedades en humanos y
animales. El riesgo de infección a nivel individual o colectivo es nulo. A este grupo pertenecer muchas bacterias
ambientales, como Rhizobium, Bacillus subtilis o ciertas cepas de Escherichia coli.

– Los del grupo de
riesgo 2 son microorganismos asociados con enfermedades humanas raramente
serias, para las cuales siempre hay disponibles medidas preventivas y/o
terapéuticas. El riesgo de diseminación de la infección es limitado, el riesgo
individual moderado y bajo para la comunidad. Algunos ejemplos de este tipo de
microorganismos son Campylobacter jejuni,
Helicobacter pylori, Neisseria gonorrhoeae, Salmonella typhimurium, Toxoplasma
gondii, Adenovirus, Papovavirus, entre otros.

– Los agentes del grupo 3 ya se han explicado más arriba.

– Los más peligrosos son los del grupo 4: agentes causantes de enfermedades humanas o animales serias
o letales, para las cuales normalmente no hay disponibles ni medidas
preventivas y/o terapéuticas. El contagio entre individuos infectados se da
fácilmente, y hay un alto riesgo de infección individual y colectivo. Muchos de
estos agentes causan brotes infecciosos en países tropicales en Asia, Latinoamérica y África, son enfermedades infecciosas emergentes y muy graves.
En este grupo se incluyen algunos de los virus más peligrosos como el de la viruela, los que producen fiebres
hemorrágicas como los Filovirus Ébola y Marburg, y otros de los grupos Arenavirus,
Bunyavirus y Paramyxovirus. 

Para más información:

– Un laboratorio de seguridad BSL3 para mejorar vacunas y diseñar nuevas técnicas de diagnóstico 

– Acceso a la base de datos con los grupos de riesgo (ABSA)

– Los más malos entre los malos: nivel 4 de bioseguridad
(incluye vídeo de una instalación BSL4)

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

Diagnóstico + tratamiento =
prevención

Cada año en diciembre se celebra el Día Mundial de la
Lucha Contra el SIDA, esta vez con el lema “Conoce tu estado”. En el nuevo
capítulo de la serie “Los microbios en el museo” de #microBIOscope te explico cómo funciona el autodiagnóstico del VIH.

SIDA: diagnóstico = prevención

No existe un solo
tipo de virus VIH, hay varios tipos, grupos y subgrupos de virus VIH. Hoy
no cabe ninguna duda de que el origen de
todos ellos son retrovirus de simios, virus de diferentes primates que en distintos
momentos históricos han pasado y se han adaptado al ser humano.  Todos además se han originado en distintas zonas de África.

Hay muchos tipos, grupos y subgrupos del virus VIH.

Al comparar las secuencias de los genomas de los VIH humanos
y de retrovirus de simios (SIV), podemos concluir lo siguiente. El virus VIH-1
del grupo M es el más antiguo y debió aparecer en las primeras décadas de 1900
a partir de retrovirus de chimpancés. Alrededor de los años 20 se originó el
virus del grupo O,  relacionado con
retrovirus de gorilas, lo mismo que el P. La aparición del grupo N quizá sea de
alrededor de los años 60, relacionado con retrovirus también de chimpancés. El
VIH-2 es el más reciente, entre los años 60-70, y parece estar relacionado con
los retrovirus de un tipo de macacos. Por tanto, el origen de los virus VIH
está en los retrovirus de primates (SIV), de distintos tipos de primates, que en momentos concretos y en varias ocasiones
a lo largo del último siglo fueron adaptándose al ser humano.

El origen del VIH son los retrovirus de simios, diferentes virus de
primates que en distintos momentos históricos han pasado y se han adaptado al
ser humano. Fuente ref 1.

Sobre el futuro del SIDA hay que ser optimista. Aunque de momento no haya una vacuna y los efectos
secundarios de la terapia sean importantes, los tratamientos actuales
antirretrovirales han conseguido hacer del SIDA una enfermedad crónica: se pueden estar muchos años
con tratamiento con una calidad de vida aceptable y evitando que aparezcan los
síntomas del SIDA.

Además, cada vez hay más datos que demuestran que el tratamiento antirretroviral temprano
tiene unos efectos beneficiosos tanto para las personas infectadas por el HIV
como para sus parejas no infectadas. Por tanto, el tratamiento es prevención,
y los beneficios de la terapia antirretroviral son una esperanza que puede
ayudar a controlar la transmisión del SIDA de manera eficaz.

Por eso, si queremos acabar con el SIDA el objetivo para los
próximos años se resume en 90-90-90:

i)             
conseguir que el 90% de las personas que viven
con el VIH conozcan su estado serológico,

ii)            
 que el
90% de las personas seropositivas tengan acceso al tratamiento,

iii)          
que el 90% que tengan acceso al tratamiento
logren una represión viral efectiva.

Se trata en definitiva de mejorar el acceso al diagnóstico, a los tratamientos y al seguimiento
de los enfermos. De esta forma se quiere reducir las nuevas infecciones por
el VIH. Lógicamente otro de los objetivos es conseguir CERO discriminación con
la persona infectada por el virus.

Para conseguir estos objetivos, es fundamental insistir en
la combinación de prevención, diagnóstico y tratamiento. Según datos del Centro
para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos, más del
14% de la personas que viven con el virus VIH nunca han sido diagnosticadas.
Todo el mundo debería tener acceso a las pruebas diagnósticas para, si el
resultado es positivo, poder comenzar un tratamiento médico cuánto antes y
poder reducir el riesgo de transmitir el virus a otras personas.

La combinación de prevención, diagnóstico y tratamiento reducirá
significativamente la incidencia del SIDA

Por eso, hoy explicamos en qué consiste el autotest del virus VIH. Es una prueba muy sencilla que te
puedes hacer tú solo en casa. Se compra en las farmacias por unos 29 euros,
aproximadamente. Se trata de una prueba de inmunocromatografía que detecta los anticuerpos que se producen
tras una infección por el virus VIH en la sangre.

El test incluye un dispositivo de prueba, un tapón con una
solución amortiguadora, y un soporte. Además, contiene una lanceta para obtener
una gota de sangre de la yema del dedo, toallita desinfectante, compresa de
algodón y tirita. Lo primero que tenemos que hacer es colocar el tapón con la
solución amortiguadora dentro del soporte. Luego nos lavamos bien las manos con
agua, las secamos y limpiamos el dedo con la toallita desinfectante. Colocamos
la lanceta sobre la yema del dedo hasta que notemos el pinchazo. Apretamos
hasta que se forme una gota de sangre,
limpiamos con la compresa y volvemos apretar para formar una segunda gota de
sangre.

A continuación, colocaremos el dispositivo con la punta
hacia debajo de forma que toque la gota de sangre y la punta del dispositivo se llene de sangre. Introduciremos con
fuerza el dispositivo en el soporte y nos aseguraremos que atraviesa el tapón
con la solución amortiguadora, para que ésta suba por capilaridad por el papel indicador que hay dentro del
dispositivo y en menos de un minuto veremos una mancha rosa que empapa el
dispositivo. Ya nos podemos poner la tirita en el dedo. Esperamos 15 minutos
para leer el resultado.

En la tira de papel del dispositivo están inmovilizados dos
tipos de antígenos. Por una parte, unos para controlar que el test funciona
correctamente y otros para detectar los anticuerpos anti-VIH presentes en la
sangre. Así, si el test ha funcionado correctamente y el resultado es NEGATIVO,
deberá aparece una línea control. Y si el resultado es POSITIVO, esto es hay
anticuerpos anti-VIH en la muestra, aparecerá una segunda línea. Una línea resultado negativo, dos líneas
resultado positivo.  ¿Y si no aparece
ninguna línea? El resultado no es válido, el test no ha funcionado bien y no se
puede extraer ninguna conclusión.

Si el resultado es positivo debes consultar al médico lo antes posible, para realizar una prueba de
confirmación. Si el resultado es negativo, debes tener en cuenta que existe un
periodo de tiempo necesario para que aparezcan una cantidad de anticuerpos anti-VIH
suficientes para ser detectados, que se denomina periodo ventana. Así que si sospechas que quizá hayas estado
expuesto al virus, deberías repetir el test al menos tres meses después. De
cualquier forma, lo mejor SIEMPRE consultar con el médico.

También debes tener en cuenta que, como todos los test de
diagnóstico, este no es 100% fiable, aunque según indica el prospecto todas las
personas infectadas por el VIH que realizaron un estudio obtuvieron un
resultado correcto, y solo el 0,2% de las personas no infectadas obtuvieron un
resultado positivo, falso positivo.

Recuerda, la
combinación de prevención, diagnóstico y tratamiento reducirá
significativamente la incidencia del SIDA en un futuro no muy lejano. Sobre
el futuro del SIDA hay que ser optimista, pero un diagnóstico precoz es
esencial.

Para saber más:

– El origen y diversidad del VIH

– Autotest VIH Mylan

(1) Origins of HIV and the AIDS Pandemic. Sharp, P.M., y col. Cold
Spring Harb Perspect Med. 2011; 1(1): a006841.

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

Las bacterias se ven a simple vista: ¿verdadero o falso?

Te lo cuento en este capítulo de la serie «Los microbios en el museo» de #microBIOscope:

Siempre nos ha sorprendido el encontrar en la naturaleza animales de tamaños excepcionales. En el océano viven las especies más grandes del planeta. Lo primero que seguro nos viene a la cabeza son esas imágenes de calamares gigantes. Algunos pueden llegar a tener una longitud de 13 m desde la punta de la aleta hasta las puntas de los dos tentáculos más largos. Estos calamares, del género Architeutis, son los invertebrados más grandes que existen. Sabemos muy poco de ellos porque viven las profundidades de los océanos, a miles de metros de profundidad. De hecho, han sido los restos encontrados en los estómagos de los cachalotes los que han permitido conocer las características anatómicas de estos cefalópodos.

Las primeras fotografías tomadas de estos calamares con vida y en su medio naturales son de 2004, y la primera película es de finales de 2006.

Este tipo de calamares es un magnífico ejemplo de lo que se conoce como gigantismo abisal. Existen muchos invertebrados en las profundidades marinas que son de gran tamaño, mucho mayor que el de las especies similares que viven en aguas someras o en la superficie terrestre. Por ejemplo, algunos pulpos, el centollo japonés, el arenque rey, o algunas especies de caracoles y bivalvos.

¿Por qué las especies más grandes viven en los océanos? 

En primer lugar, en el medio acuático nuestro peso es despreciable. La gravedad obliga a los animales que viven en la superficie de la tierra a soportar con sus patas su propio peso. Así, cuanto más grande sea un animal, más fuerte y pesado tendrá que ser su esqueleto. Por ello, en la práctica existen límites físicos al tamaño que un organismo puede alcanzar en tierra. En el mar, nuestro peso se contrarresta por el peso equivalente a nuestro volumen en agua, así que podemos decir que no es un problema porque  flotamos. El tamaño de los animales marinos ya no es un limitante para el movimiento (aunque sí lo es su forma).

En segundo lugar, el océano ofrece un recurso alimenticio tremendamente abundante que no puede encontrarse en el medio terrestre. Suspendidas en el agua de los océanos podemos encontrar enormes cantidades de nutrientes (y organismos) que pueden alimentar a numerosas especies, que viven “simplemente” de lo que se encuentran flotando. Existen miles de especialistas en filtrar el agua del océano: desde gigantes como las ballenas, hasta otros más pequeños, como las esponjas, los corales o los mejillones. Una ballena azul es capaz de meterse varios miles de litros de agua de un solo “bocado”, y junto a ellos varios kilos de alimento. También se ha sugerido que el gigantismo de algunos animales marinos sea una adaptación a la pérdida de calor.

¿Y qué pasa con las bacterias? ¿Cuál es la bacteria más grande que se conoce? 

El tamaño medio de una bacteria, como Escherichia coli por ejemplo, es de unas pocas micras (un micra es un millón de veces más pequeño que un metro, un milímetro equivale a 1.000 micras). Como el poder de resolución del ojo humano es de unos 0,2 mm (200 micras), dos puntos que estén más cerca de esa distancia no vamos a poder verlos como separados. Por eso, necesitamos microscopios para poder ver las bacterias.

Bacillus spp. al microscopio óptico (1.000 aumentos). El tamaño medio de estas bacterias es de unas pocas micras. Tinción negativa con tinta china.

Pero en biología no hay dogmas, excepto el dogma de que siempre hay excepciones al dogma, y la biodiversidad microbiana es algo que no deja de sorprendernos. En 1993 se describió la que entonces fue la bacteria más grande jamás encontrada: Epulopiscium fishelsoni, con un tamaño de 80 x 600 micras, un gigante para el mundo microbiano, mil veces más grande que un E. coli. Se trata de un simbionte que aparece en el intestino de un pez (Acanthurus nigrofuscus) del mar Rojo y de la Gran Barrera de Coral de Australia. Por el tamaño, primero se pensó que era un protista, pero los análisis del 16S rRNA demostraron que se trataba de una bacteria Gram positiva, relacionada con los Clostridium formadoras de endosporas.

Compara el tamaño de Epulopiscium, un protista como Paramecium y la bacteria E. coli: ¡qué pasada!

Sin embargo, el honor de ser “la más grande” solo le duró a Epulopiscium tres años. En 1999 se descubrió una bacteria marina filamentosa capaz de oxidar el azufre, del grupo de las gamma-proteobacterias, con un tamaño de unas 750 micras: Thiomargarita namibiensis. Es una bacteria quimiolitotrófa capaz de oxidar el azufre y el nitrato, por eso los autores le pusieron ese nombre que significa “perlas de azufre de Namibia”. Forma cadenas de células y acumula en su interior altas concentraciones de nitrato en una inmensa vacuola, la cual es responsable del 98% de su tamaño. De momento, es la bacteria más grande que se conoce. Es tan grande que podemos verla a simple vista, sin necesidad de microscopios. 

Thiomargarita namibiensis, la perla del azufre de Namibia, la bacteria más grande que existe, … de momento (750 micras).

Ser pequeño tiene sus ventaja. Cuanto más pequeña es una célula la relación superficie/volumen es mayor por lo que la difusión y el intercambio con el medio exterior es más eficiente, lo que permite un metabolismo más rápido y una mayor velocidad de crecimiento. Si el tamaño crece, acabarás necesitando más estructuras, más orgánulos, compartimentalizando las funciones. No sabemos bien cómo estas bacterias han sido capaces de  aumentar tanto su tamaño manteniendo la estructura procariota. Y de nuevo, las encontramos en los océanos.

Otra curiosidad: ¿y la bacteria más pequeña? En 2013 el grupo del microbiólogo Rodríguez-Valera, descubrieron un grupo de actinobacterias en el Mediterráneo con dos nuevas características que sorprendieron a la comunidad científica. Por un lado, la peculiaridad de su genoma con una cantidad muy baja (33%) de dos de sus componente esenciales, la guanina y la citosina. Y la otra propiedad es que son las bacterias de tamaño más pequeño hasta ahora descritas. Aunque estas bacterias no se pueden cultivar en el laboratorio, han demostrado que estas nuevas actinobacterias (que las denominan Candidatus Pelagibacter ubique) son de forma esférica y de un tamaño muy pequeñito, con un volumen estimado de 0,013 micras cúbicas. Son tan pequeñitas que, como los virus, no las podemos ver ni siquiera al microscopio óptico.

Para saber más:

– The largest bacterium. Angert, E. R. y col. 1993. Nature. 1993. 362 (6417): 239-241.

– Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments. Schulz, H. N. y col. Science. 1999. 284 (5413): 493-495.

– Big bacteria. H. N. y col. Annual Review of Microbiology. 2001. 55: 105-137.DOI: 10.1146/annurev.micro.55.1.105 

– Metagenomics uncovers a new group of low GC and ultra-small marine Actinobacteria. Ghai R, y col. Scientific Reports. 2013. 3: 2471.

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)

¿De dónde viene la gripe?

Sobre la gripe de 1918 y los patos te lo cuento en este
capítulo de la serie «Los microbios en el museo» de #microBIOscope:

Este mes de octubre se cumplen 100 años exactamente de la
mayor epidemia de gripe que ha existido jamás: la pandemia (epidemia mundial) de gripe de 1918 o llamada gripe “española”. Se
calcula que esta gripe causó más muertes
en 25 semanas que el SIDA en 25 años. Mató a más personas en un año que la
peste en la Edad Media en todo un siglo: entre 20 y 50 millones de personas
murieron por la pandemia de gripe entre 1918 y 1919, muchas más muertes que en
toda la Primera Guerra Mundial. Esta epidemia de gripe se diseminó más rápido
que cualquier otra plaga. En solos tres meses se extendió por todo el planeta.
En Europa el pico de mortalidad ocurrió entre los meses de octubre y noviembre de 1918.

Pero, ¿cuántos virus de la gripe
distintos existen y de dónde vienen?

En realidad no hay un virus de la gripe, sino muchos tipos
distintos. Probablemente, el virus de la gripe sea uno de los más variables que existen. Hay tres genotipos del virus:
A, B y C. En humanos, la gripe A es la más frecuente, la responsable de las
epidemias anuales; la B suele aparecer cada 2-4 años y suele ser menos
problemática, una gripe más suave; y la gripe C es mucho menos frecuente y no
suele causar epidemias.

El virus de la gripe está rodeado de una membrana o
envoltura y tiene un genoma contenido en ocho fragmentos de RNA con información
para diez proteínas. Dos de ellas, las denominadas hemaglutinina (que se abrevia con la letra H) y neuraminidasa (con la letra N) son
proteínas de la envoltura y son muy importantes en la infección. Son también
muy variables. Hasta ahora se conocen 18 subtipos distintos de H (H1, H2, H3, …
H18) y 11 de N (N1, N2, N3, … N11). Así, el virus que lleva la H de tipo 1 y la
N de tipo 1 en su envoltura, se denomina H1N1; el que lleva la H de tipo 1 y la
N de tipo 2, se denomina H1N2, y así sucesivamente hasta H18N11, según las
distintas combinaciones posibles entre estas dos proteínas del virus. Ahora
entenderás por qué a veces se habla de la gripe de tipo H1N1, H3N2, H5N1, …

¿Y de dónde vienes esos virus? El virus de la gripe es un
virus de patos. El reservorio o almacén de todos estos virus de la gripe (los de tipo A) son las aves acuáticas silvestres, en
particular las de los órdenes Anseriformes (gansos, patos,
etc) y Charadriiformes (gaviotas, charranes, fumareles, etc). Muchas
de estas aves son migratorias, lo
que facilita la diseminación global de los virus por todo el planeta. De vez en
cuando algunos de estos virus infectan a otras especies animales, y terminan
por adaptarse a éstas, dando lugar a los virus de la gripe de humanos, cerdos,
caballos, incluso murciélagos y mamíferos marinos (ballenas, delfines y focas también
tienen gripe). Esto significa que todos
los virus de la gripe tipo A que existen en la actualidad, y que pueden
aislarse en distintos animales, provienen
en último término de los que infectan a estas aves silvestres. En las aves
es donde podemos encontrar todas las combinaciones posibles de virus de la gripe,
desde el H1N1 hasta el H18N11 (algunos subtipos concretos han sido
identificados sólo en murciélagos). Los virus de la gripe, por tanto, tienen su
origen en las aves y se van adaptando, en un proceso que puede durar décadas, a
otros animales.

Ahora bien, no todos los tipos de virus gripales tienen la
misma capacidad de causar una epidemia o
pandemia en humanos. Para ello, deben ocurrir tres cosas al mismo tiempo: que el virus pueda infectar a las células
humanas, que sea patógeno para los humanos y que se transmita entre personas. Por
ejemplo, de los 18 subtipos de “H”, sólo seis se encuentran en la especie
humana: tres (H1, H2 y H3) han conseguido adaptarse completamente a los
humanos; y otros tres (H5, H7 y H9) producen casos esporádicos sin transmisión
entre humanos. Igualmente, de los 11 subtipos “N” que se conocen en aves,
solamente dos (N1 y N2) se encuentran en los virus de la gripe humanos, y otros
dos lo hacen en virus que causan brotes esporádicos poco transmisibles (N7 y
N9).

Además de esas múltiples combinaciones entre esas proteínas
de la envoltura, las hemaglutininas y neuraminidasas, los virus de la gripe
tienen una alta frecuencia de mutación y
de recombinación entre ellos. A veces para que aparezca un nuevo virus
pandémico ocurren “reordenamientos” o mezclas entre virus que infectan a la vez
a un mismo animal. Esto ocurre con frecuencia en la especie porcina. El cerdo
es una especie de tubo de ensayo o de “coctelera” que puede ser coinfectado a
la vez por varios virus de la gripe distintos. Así, dentro del cerdo se facilita la “redistribución de genes” entre
distintos tipos de virus gripales. De esta forma, el cerdo puede ser
infectado por un amplio rango de virus de la gripe A tanto de aves como humanos
y porcinos, incrementando las posibilidades de aparición de nuevos virus. Esta
es la razón por la que no es recomendable tener juntos a muchos cerdos y patos
juntos, cosa que desgraciadamente es muy frecuente en China.

Volvamos a 1918. En aquella época, la causa de la pandemia todavía
era un misterio. El virus de la gripe no
se aisló hasta 1933. Hace unos años se analizaron muestras de tejido
pulmonar de una persona muerta por gripe en noviembre de 1918 y que se había
mantenido enterrada y congelada en el permafrost en Alaska. A partir de esas
muestras se pudo obtener y reconstruir el genoma completo de aquel virus. Pudieron
así “resucitar” el virus de 1918.
Los análisis moleculares descubrieron que aquel virus era un virus de la gripe A del tipo H1N1, y que provenía directamente de un virus de la gripe de
aves.

Este virus de la gripe de 1918 fue 25 veces más mortal que
otros virus de la gripe. Una característica peculiar fue su alta mortalidad entre personas jóvenes
entre 20 y 40 años de edad. Sus efectos fueron devastadores, mataba
rápidamente, en solos dos o tres días, y con síntomas hemorrágicos. También se
ha comprobado que el virus de 1918 “resucitado” es muy virulento, causa la
muerte en los ratones de laboratorio y en los embriones de pollo mucho más
rápidamente que cualquier otro virus de la gripe humano conocido, y crece muy
rápidamente en células humanas. Los virus que causan la gripe
«normal» producen en los animales una respuesta inmune pasajera,
estimulan nuestras defensas lo suficiente como para controlar la multiplicación
del virus; por eso la gripe estacional o normal dura sólo unos días. Sin
embargo, este virus de 1918 es capaz de causar una respuesta inmune
anormalmente elevada, una reacción autoinmune masiva, que se conoce como “tormenta de citoquinas”, que en vez de
controlar al virus, lo que permite es su multiplicación y diseminación de forma
mucho más agresiva, dañando y destruyendo rápidamente los tejidos pulmonares. Afortunadamente,
los antivirales actuales son efectivos contra este virus de 1918.

Ahora entenderás por qué a veces salen en las noticias que
han sacrificado miles de pollos o patos que estaban infectados por algún tipo
de virus de la gripe. La gripe humana es una zoonosis, un virus animal que se
ha adaptado al ser humano. Una manera de controlar la aparición de un nuevo
virus pandémico como el de 1918 es vigilar y neutralizar los virus de la gripe
que circulan en la población de aves.

También te puede interesar:

– Cien años de la gripe “española” de 1918 (Investigación y Ciencia)

Con la colaboración de: 

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)