Bloqueos en Massachusetts – Por qué la investigación sobre mosquitos es más importante de lo que crees

La ciudad de Plymouth en Massachusetts ha entrado en un bloqueo nocturno, cerrando sus parques y campos. Mientras tanto, las autoridades recomiendan un toque de queda al aire libre por la noche en respuesta al virus del equino oriental (EEE), una enfermedad rara pero potencialmente mortal transmitida por mosquitos.

Hace un par de semanas, los funcionarios de salud de Massachusetts anunciaron el primer caso humano de la enfermedad desde 2020 en el estado.

El fin de semana pasado, Plymouth declaró el cierre de las instalaciones de recreación al aire libre desde el atardecer hasta el amanecer después de que un caballo se infectara con la enfermedad. Otros pueblos también están instando a la gente a evitar salir al aire libre por la noche hasta finales de septiembre después de que las autoridades advirtieran que cuatro otras ciudades también están en “riesgo crítico”.

A las personas en todo el estado se les recomienda además utilizar repelentes de mosquitos y drenar cualquier agua estancada. Esto ocurre después de que un hombre en Oxford contrajera el virus, cuya familia informó “terribles consecuencias físicas y emocionales, independientemente de si la persona logra vivir”, dijo su gerente de la ciudad, Jennifer Callahan.

La presencia del virus en ‘The Bay State’ se confirmó en realidad el mes pasado en una muestra de mosquitos. Las pruebas de muestras de mosquitos en Connecticut y Rhode Island también dieron positivo para EEE. Mientras tanto, se ha informado de un caso humano de EEE en Nueva Jersey y Vermont este año, además de Massachusetts.

En 2019, el brote en Massachusetts llevó a seis muertes de 12 casos confirmados y continuó en el año siguiente con casos adicionales.

El Departamento de Salud Pública del estado ha declarado que Massachusetts experimenta un brote de EEE cada 10 a 20 años, y dura dos a tres años.

No hay tratamientos ni vacunas para EEE. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), aproximadamente el 30% de los infectados mueren, y los supervivientes a menudo sufren discapacidades permanentes.

El virus puede causar dolor de cabeza, fiebre, vómitos, diarrea, somnolencia, convulsiones y cambios de comportamiento. Sin embargo, la mayoría de las personas infectadas con la enfermedad no desarrollan síntomas. Además, las personas de todas las edades son susceptibles a EEE, pero los menores de 15 años y los mayores de 50 están en mayor riesgo.

En Estados Unidos, solo se informan unos pocos casos de EEE cada año, según el CDC, comúnmente alrededor de los estados de la costa este o del golfo.

La enfermedad es en realidad prevalente en aves, y aunque los humanos pueden contraerla, no la transmiten. Este virus letal generalmente se propaga a los humanos a través de la picadura de un mosquito infectado.

Esto no es la primera vez que los mosquitos causan problemas. De hecho, han sido responsables de la muerte de la mitad de la población de la Tierra en los últimos 200.000 años.

Como hemos informado en nuestro artículo anterior, los mosquitos, que han estado en este planeta durante más de 100 millones de años, alcanzaron una población de 100 billones en 2019. Estos números están destinados a aumentar en el futuro debido a la urbanización y los esfuerzos inadecuados de control de mosquitos. El cambio climático también está contribuyendo a su crecimiento, ya que los mosquitos prosperan en climas cálidos y húmedos.

Dada su vasta población y su papel en la propagación de enfermedades mortales, es crucial obtener una comprensión más profunda de cómo funcionan los mosquitos y explorar formas efectivas de prevenir estas enfermedades. Y esto es exactamente lo que busca lograr la investigación más reciente.

Cómo los mosquitos rastrean a los humanos: El papel de la detección de infrarrojos

Las enfermedades transmitidas por mosquitos afectan a cientos de millones de personas cada año, con una especie en particular, Aedes aegypti, siendo el vector principal de virus que causan fiebre amarilla, chikungunya y Zika. También es responsable de dengue, del que se informan más de 100 millones de casos anualmente.

Anopheles gambiae es otra especie de mosquitos que es responsable de transmitir el parásito que causa la malaria. Esta enfermedad mortal es la causa de más de 400.000 muertes cada año, según la Organización Mundial de la Salud, y es el tema de esfuerzos de tratamiento que han ganado premios Nobel.

Estos números han ganado a los mosquitos el título de ‘nuestro depredador más letal’, pero ¿cómo logran hacer esto? Durante más de un siglo, los científicos han estado investigando cómo los mosquitos encuentran a sus huéspedes, y se ha encontrado que estos insectos confían en sus diferentes sentidos a diferentes distancias para recopilar información.

Ahora, los investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara han descubierto una pista importante que ayuda a los mosquitos a localizar a sus huéspedes, incluyendo dónde se encuentra y cómo funciona a nivel bioquímico.

Esta pista es la detección de infrarrojos. Sí, la misma capacidad que se encuentra en sus cámaras de visión nocturna, misiones espaciales y es el componente central del análisis espectral, sensores de llama y analizador de gases.

Los mosquitos nacen naturalmente con la capacidad de encontrar a sus huéspedes. Ya sabemos que las hembras de mosquitos necesitan sangre para el desarrollo de sus huevos, e integran múltiples señales, como el olor a piel, visuales y CO2 de la respiración. Todas estas señales se perciben en diferentes rangos.

El estudio más reciente, publicado en Nature, demuestra que hay otra señal en el arsenal sensorial de Aedes aegypti que utilizan para encontrar a los humanos. Según el estudio, esta especie percibe la radiación infrarroja (IR) que emana de sus objetivos y utiliza esa información en combinación con otras señales para una navegación de rango medio muy efectiva. El estudio señaló:

“La comprensión de que la radiación térmica IR es una señal de dirección de rango medio destacada amplía nuestra comprensión de cómo los mosquitos son exquisitamente efectivos para localizar a los huéspedes.”

El estudio eligió Aedes aegypti de un total de alrededor de 3.500 especies de mosquitos por ser “exceptionalmente hábiles para encontrar huéspedes humanos”, y este estudio explica exactamente cómo estos mosquitos pueden lograr esto, dijo el coautor principal Nicolas DeBeaubien, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Craig Montell en la UCSB.

Esta especie de mosquitos invasora transmite flavivirus, un virus de ARN transmitido por vectores que causa síntomas de enfermedad mortal como fiebre hemorrágica y encefalitis, que afecta a una proporción significativa de la población mundial.

En lugar de utilizar un solo estímulo, que tiende a ser inadecuado para diferenciar a los humanos de otros objetivos, estas especies de mosquitos integran múltiples señales para localizar y navegar hacia los humanos.

Al utilizar una sola señal, en realidad se aumenta la respuesta del mosquito a otros estímulos derivados del huésped. Por ejemplo, detectar CO2 exhalado aumenta su actividad locomotora, lo que a su vez eleva su respuesta a las señales visuales. Sin embargo, cada una de estas señales tiene limitaciones también.

Aedes aegypti tiene una mala agudeza visual, lo que limita su utilidad para distinguir entre huéspedes. Luego están las señales olfativas, cuya eficacia se ve limitada por el viento o el movimiento rápido del huésped humano, lo que los desorienta.

Así que los autores del estudio fueron a buscar qué es lo que hace que detecten una señal de dirección más confiable y eso es cómo llegaron a la radiación infrarroja. Cuando los mosquitos están cerca de la superficie de la piel, a una distancia de 10 cm, detectan el calor que sube y perciben la temperatura justo cuando aterrizan.

Dado que otros animales como las víboras de pozo y los murciélagos vampiros pueden percibir la radiación térmica IR de las presas cálidas, tenía sentido investigar si Aedes aegypti mosquitos poseen la misma capacidad.

Para probar esto, se colocaron hembras de mosquitos en una jaula con dos zonas. Ambas zonas estaban expuestas a CO2 a la misma concentración que la respiración humana y olores humanos; sin embargo, una de las zonas también estaba expuesta a IR de una fuente a temperatura de piel. Los investigadores luego contaron el número de mosquitos que comenzaron a sondear como si buscaran una vena.

Agregar IR térmico de una fuente de 34º Celsius duplicó la actividad de búsqueda de huésped de los insectos, que continuó siendo efectiva hasta 2,5 pies.

“Lo que más me llamó la atención de este trabajo fue lo fuerte que resultó ser la señal de IR. Una vez que ajustamos todos los parámetros correctamente, los resultados fueron indiscutiblemente claros.”

– DeBeaubien

Mientras que los estudios en el pasado no notaron que la radiación infrarroja térmica tuviera algún efecto en el comportamiento de los mosquitos, el autor principal Craig Montell cree que podría deberse a la metodología. Los científicos pueden intentar aislar el efecto de la radiación IR al presentar solo una señal de IR.

Esto no funciona porque una sola señal en sí misma no estimula la actividad de búsqueda de huésped del insecto, sino “solo en el contexto de otras señales”, dijo Montell, receptor de un Premio Presidencial de Jóvenes Investigadores de la NSF y el profesor Duggan y Distinguido de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo.

Cuando se trata de la radiación de infrarrojos térmicos, los mosquitos no pueden detectarla de la misma manera que detectarían la luz visible porque la energía IR es demasiado baja para la activación de las proteínas de rodopsina que detectan la luz visible en los ojos de los animales.

Ahora, la pregunta es cómo funciona entonces. Aquí es donde entran en juego las antenas de los mosquitos. Las puntas de las antenas son conocidas por tener neuronas que detectan el calor y cuando el equipo eliminó estas puntas, encontraron que al hacerlo eliminaron la capacidad de los insectos para detectar IR.

TRPA1, una proteína sensible a la temperatura, se ha encontrado en un laboratorio separado que está presente en el extremo de una antena. Luego se observó que aquellos sin un gen trpA1 funcional no podían detectar IR.

Así que los mosquitos pueden detectar la radiación de infrarrojos utilizando TRPA1. Pero esto no es todo. Un par de rodopsinas que son sensibles a pequeños aumentos de temperatura también se expresan en las mismas neuronas antenales que TRPA1, lo que permite a los mosquitos ser exitosos en la detección de IR a largo alcance.

El equipo demostró esto cuando inactivaron TRPA1, lo que eliminó la sensibilidad de los mosquitos a IR. Sin embargo, esto no fue el caso para los insectos con problemas en cualquiera de sus rodopsinas. Mientras que inactivar ambas rodopsinas juntas no eliminó por completo su sensibilidad a IR, sí la debilitó significativamente.

Los resultados del estudio indican que la radiación IR térmica intensa activa directamente TRPA1 mientras que las rodopsinas (Op1 y Op2) se activan a niveles bajos de IR térmica, lo que a su vez activa indirectamente TRPA1. Debido a que la temperatura de nuestra piel es constante, la sensibilidad de TRPA1 se ve mejorada, lo que extiende el rango del sensor IR del mosquito a alrededor de 2,5 pies.

Con este descubrimiento, el estudio apunta a aumentar la posibilidad de desarrollar estrategias para interferir con esta atracción y diseñar cebo más efectivo. Según DeBeaubien:

“A pesar de su pequeño tamaño, los mosquitos son responsables de más muertes humanas que cualquier otro animal. Nuestra investigación mejora la comprensión de cómo los mosquitos apuntan a los humanos y ofrece nuevas posibilidades para controlar la transmisión de enfermedades transmitidas por mosquitos.”

Enfoques innovadores para el control de mosquitos: ¿Qué nos depara el futuro?

Hace aproximadamente un año, otro artículo de los investigadores del Instituto de Investigación de la Malaria de la Universidad Johns Hopkins estudió la biología de Aedes aegypti. Detallaron los principales factores en la respuesta inmune de Aedes aegypti cuando se infecta con el virus chikungunya, el virus dengue, el virus de la fiebre amarilla, el virus Mayaro y el virus Zika para ayudar a crear mejores formas de reducir la transmisión de virus mortales de mosquitos a humanos.

Esta especie de mosquitos no sucumbe a estos virus cuando se infecta, y como continúan su alimentación normal, terminan pasando su carga viral a nosotros. Lo que mantiene a estos mosquitos sanos a pesar de estar infectados con los virus es la proteína Argonaute 2.

En los mosquitos, la proteína sirve como parte de un mecanismo antiviral crucial conocido como la vía de ARN de interferencia pequeña (siRNA), que reconoce y destruye ARN viral.

Los mosquitos Ae. aegypti que carecen del gen Ago2 tienen su vía antiviral de siRNA dañada, lo que hace que la infección por arbovirus sea más severa. A su vez, la capacidad de los mosquitos para transmitir los virus disminuyó drásticamente, ya que murieron en solo unos días después de infectarse.

Además de que la vía antiviral de siRNA se vea dañada, la mortalidad aumentada también se debe a defectos en dos procesos que dependen de Ago2: reparación del ADN y autofagia. Los mosquitos Ae. aegypti deficientes en Ago2 expuestos a arbovirus tuvieron un daño extenso del ADN, hiperinfecciones y acumulación de desechos moleculares en células moribundas.

El descubrimiento abre un camino para hacer que los mosquitos sean menos tolerantes y más susceptibles a la infección por virus para dañar su capacidad para transmitir enfermedades.

El equipo ahora está explorando formas de ingeniería Ae. aegypti para probar una posible nueva estrategia de control de enfermedades bajo la cual se ingenieran para volverse enfermos y sucumbir a la infección por malaria.

Esta investigación también puede ayudar en otros estudios, como encontrar soluciones al problema de la coagulación de la sangre. Como hemos informado anteriormente, los investigadores crearon una molécula sintética para imitar una encontrada en mosquitos, lo que solo puede ser posible si tenemos una comprensión más profunda de su biología.

Otro estudio nuevo y revelador del mes pasado investigó exactamente qué hace que los mosquitos tengan tanta hambre de sangre humana. ¿Qué mecanismo hay detrás de esto, exactamente? Michael Strand, un entomólogo de la Universidad de Georgia en Athens, encontró que un par de hormonas trabajan juntas para activar o suprimir estos antojos de sangre.

Las hembras consumen sangre para el desarrollo de sus huevos, y una vez que han tenido suficiente, pierden el apetito hasta que ponen huevos.

Durante la investigación, Strand vio que los niveles de F(NPF), una hormona intestinal del mosquito, aumentaron cuando buscaron un huésped pero disminuyeron drásticamente una vez que terminaron de comer.

Así que Strand continuó analizando las células enteroendocrinas, que producen la hormona intestinal, y encontró que los niveles de NPF aumentaron antes de que los insectos tuvieran su comida de sangre y disminuyeron después de seis horas. Los niveles de NPF también dictaron el interés de los insectos en los humanos. No estaban interesados en la sangre humana después de haber comido, pero fueron directamente a ella después de poner huevos.

También se encontró que RYamide, otra hormona intestinal, influyó en el deseo de sangre de los mosquitos. Los niveles de RYamide aumentan a medida que disminuyen los niveles de NPF después de su festín y viceversa. Así que tanto NPF como RYamide juntas fomentan y suprimen la atracción de los humanos y otros huéspedes a los mosquitos.

Con este descubrimiento, se esperan nuevos métodos y pesticidas para prevenir la reproducción de mosquitos y la transmisión de enfermedades.

Para reducir la posible propagación de enfermedades mortales, los investigadores incluso están considerando máquinas completamente automatizadas como una forma química libre de lograrlo. Deshacerse de los mosquitos implica rociar productos químicos tóxicos a gran escala que terminan lastimando a los humanos y dañando a insectos beneficiosos como las mariposas y las abejas.

Así que los investigadores crearon un dispositivo robótico que puede identificar y clasificar con precisión a los mosquitos machos y hembras en grupos separados. El estudio apunta a las especies de mosquitos invasoras.

“La ampliación del uso de estas técnicas tendrá un impacto ambiental muy positivo, ya que el control de mosquitos se basa actualmente principalmente en el uso de pesticidas.”

– El coautor del estudio Jérémy Bouyer

Ahora, veamos dos empresas que están activamente involucradas en combatir la plaga de los mosquitos.

#1. Thermo Fisher Scientific

Thermo Fisher Scientific es un proveedor importante de soluciones científicas avanzadas, que ofrece herramientas y tecnologías de diagnóstico para controlar vectores y gestionar enfermedades transmitidas por mosquitos. Proporcionan equipo esencial para investigar y rastrear poblaciones de mosquitos y las enfermedades que transmiten, incluyendo Zika, dengue y malaria.

#2. Precigen, Inc. (Anteriormente conocida como Intrexon Corporation)

Precigen ha desarrollado mosquitos genéticamente modificados destinados a reducir las poblaciones de mosquitos y frenar la transmisión de enfermedades transmitidas por mosquitos. Esto incluye la creación de mosquitos Oxitec, que se han lanzado en varias regiones para combatir enfermedades como dengue y Zika.

Conclusión

Los mosquitos son el animal más letal del mundo, matando a más personas que cualquier otro animal cada año. Pueden transmitir virus y parásitos que causan enfermedades como dengue, malaria, fiebre amarilla, Zika, chikungunya, West Nile y filariasis linfática.

Mientras que mil millones de personas se infectan con estos virus, factores como los viajes internacionales, el cambio climático y la urbanización están llevando a un aumento en las poblaciones de mosquitos y su propagación en todo el mundo. Esto hace que sea esencial que los científicos continúen comprendiendo a los mosquitos a un nivel más profundo, encuentren formas de reducir su número y ayuden a luchar mejor contra las enfermedades transmitidas por mosquitos para garantizar un mundo más saludable.

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