Nueva estrategia para combatir la malaria

Anopheles gambiae es el principal vector de la malaria, una enfermedad que cobra la vida de unas 600.000 personas cada año, especialmente de niños que viven en el África subsahariana. La enfermedad se transmite sólo por las noches a través de la picadura de los mosquitos hembra infectados con una de las cuatro especies de Plasmodium: P. vivax, P. malariae, P. ovale y P. falciparum, siendo este último el más letal de todos.

La principal estrategia empleada para controlar el número de infectados por la malaria es reducir las poblaciones de mosquitos a través de la fumigación de las casas y usar mosquiteros impregnados con insecticidas para dormir. Sin embargo, los mosquitos están adquiriendo resistencia a muchos de los insecticidas empleados lo que amenaza el éxito de estas campañas, por lo que es necesario desarrollar nuevas estrategias.

Un reciente estudio publicado esta semana en PNAS da una luz de esperanza para el control de la transmisión de esta enfermedad. El Dr. Robert Shaw y colaboradores del Imperial College London (Reino Unido), la Università di Perugia (Italia) y de Boston University (EEUU) han descubierto una proteína fundamental para proteger y mantener viable los espermatozoides por un largo periodo de tiempo. Si esta proteína es inactivada, la quinta parte de los huevos nunca llegan a desarrollarse.

Almacenar esperma

Las hembras de Anopheles tienen una vida sexual muy aburrida: sólo copulan una vez en su vida. Esto las obliga a almacenar y mantener viable el esperma durante varias semanas, tomando de ahí los espermatozoides necesarios para fertilizar sus huevos cada vez que lo requiera. El órgano especializado para almacenar el esperma se llama espermateca.

Estudios en moscas de la fruta han demostrado que las espermatecas crean un ambiente apropiado para el mantenimiento de los espermatozoides a través de la secreción de sustancias que los protegen de las infecciones y los radicales libres producidos por el metabolismo de las células. Adicionalmente se han encontrado otras enzimas detoxificadoras y hormonas que son transferidas por el macho durante la copulación que también podrían favorecer la protección del esperma.

Sin embargo, se sabe muy poco acerca del almacenamiento de esperma en An. gambiae, más aún si consideramos que una dieta basada en sangre genera una gran cantidad de radicales libres que pueden afectar su viabilidad.

Peroxidasas

Para determinar cuál era el factor que mantenía viable el esperma, Shaw y su equipo compararon los niveles de expresión todos los genes en las espermatecas de hembras vírgenes y hembras copuladas. Este análisis dio como resultado que una peroxidasa (enzima que degrada los radicales libres) llamada HPX15 se expresaba en mayor cantidad en las hembras copuladas, lo que indicaría que cumpliría un rol clave en el viabilidad del esperma.

Luego, usando un ARN de silenciamiento, los investigadores “apagaron" la producción de HPX15 y observaron que la actividad de los espermatozoides se veía muy reducida (no movían sus flagelos). Por otro lado, no hubo reducción en el número de huevos que producía la hembra pero si se observó que la quinta parte de ellos no eran fértiles cuando lo normal es que sólo el 3% de los huevos nunca eclosionen.

La pregunta que quedaba por responder era ¿qué mantenía activa la expresión de HPX15 por varios días? Durante la copulación, el macho no solo deposita esperma en el receptáculo de la hembra, sino también otros componentes que favorecen la supervivencia y viabilidad de sus espermatozoides. Shaw y sus colaboradores hallaron grandes cantidades de la hormona 20E en la espermateca de la hembra, así como también, las proteínas receptoras sensibles a esta hormona.

Para demostrar que 20E es la responsable de la expresión de HPX15, los investigadores la inyectaron directamente en las espermatecas de hembras vírgenes. Los resultados mostraron que HPX15 se expresaba tal como si estas hembras hubieran sido copuladas.

Un estudio previo también demostró que la inactivación de peroxidasas como la HPX15 refuerza el sistema inmune del mosquito, reduciendo así la presencia del Plasmodium en el tracto digestivo. Entonces, la importancia de este estudio radica en que se puede diseñar una mejor estrategia para el control de la transmisión de la malaria a través de la ingeniería genética y, tal vez, extrapolar esta estrategia a otras especies de Anopheles que son más comunes en otras regiones.

En conclusión, inactivar la expresión de HPX15 conllevaría a una reducción de la fertilidad de An. gambiae y, simultáneamente, afectaría la supervivencia del Plasmodium dentro del mosquito, lo que provoca una reducción en el número total de mosquitos y en la transmisión de la enfermedad.

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Referencia:

Shaw, W., Teodori, E., Mitchell, S., Baldini, F., Gabrieli, P., Rogers, D., & Catteruccia, F. (2014). Mating activates the heme peroxidase HPX15 in the sperm storage organ to ensure fertility in Anopheles gambiae Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1401715111