Neuroparasitología. Una revisión

El tema que volvemos a tratar en este post ya lo hemos abordado en varias ocasiones en este blog. Hemos hablado, por ejemplo, del toxoplasma, de la rabia o de las avispas parásitas. ¿Por qué hablar de cosas aparentemente tan raras y alejadas de la neurociencia tradicional? Por varias razones. Fijaos: Novartis, GlaxoSmithKline y AstraZeneca, algunas de las compañías farmacéuticas más importantes del mundo, han anunciado recientemente que cierran sus divisiones de investigación en neurociencias. Otras compañías, Pfizer, Merck o la francesa Sanofi dan marcha atrás también en esta investigación. La decisión se debe a que el diseño de nuevos psicofármacos basados en la acción de los neurotransmisores y otras moléculas claves en la comunicación neuronal no ha producido productos capaces de actuar sobre conductas específicas y/o trastornos mentales. Muchos fármacos están fracasando en las fases de precomercialización y el futuro pinta muy negro en Psiquiatría por este abandono. Parece que la intención de estas compañías es dedicarse a la investigación genética, pero está por ver si en este terreno no hemos puesto también demasiadas expectativas que van a tener difícil cumplimiento, como dice este artículo. Entonces, tenemos por un lado que la Big Pharma, que invierte miles de millones de dólares en investigación, está fracasando estrepitosamente en el estudio del cerebro, mientras que ahora vamos a hablar de unos bichitos enanos, y aparentemente mucho menos inteligentes y  sofisticados que nosotros, unos parásitos, que son unos expertos psicofarmacólogos y psicocirujanos capaces de actuar de una manera precisa y eficaz sobre el cerebro de sus huéspedes alterando su comportamiento en su propio beneficio. Es evidente que igual tenemos mucho que aprender del trabajo que la selección natural viene realizando en este terreno durante millones de años y que la Big Pharma podría encontrar aquí un filón. Entender cómo funciona el cerebro infectado podría ser la llave para comprender cómo funciona también el cerebro no infectado.

Hay otras razones más filosóficas que pueden tener que ver con el ancestral problema del libre albedrío. Si la mente funciona como una máquina puede ser controlada y hackeada por cualquiera que entienda el código de funcionamiento y la maquinaria, como hacen estos parásitos. También hay ya algunos informes de que la flora bacteriana influye en el estado de ánimo, por lo menos en ratones, y nos podríamos preguntar hasta qué punto rasgos de nuestras personalidad, como la búsqueda de sensaciones, podrían deberse a que estuviéramos infectados, por ejemplo por Toxoplasma ( recientemente se ha relacionado al Toxoplasma también con ideas de suicidio). De hecho, algunos autores consideran que los animales tienen personalidad y que los parásitos la alteran (ver más abajo). También existen estudios que encuentran que las personas que se vacunan de la gripe tienen una conducta más social en las 48 horas siguientes a la vacunación que en las 48 horas previas.

Pero dejamos esas especulaciones filosóficas a un lado y vamos a centrarnos en el terreno estrictamente científico. El Journal of Experimental Biology dedica un número especial, accesible gratis on-line, al tema de la Neuroparasitología y vamos a revisar -basándonos en estos artículos- algunas de las cuestiones básicas de este campo. En algunos momentos podremos tener la sensación de que nos encontramos en la frontera entre la ciencia y la ciencia-ficción.

Una idea previa que debemos tener en cuenta es que todas estas manipulaciones y conductas de los parásitos se pueden considerar parte de su fenotipo extendido. El fenotipo extendido es probablemente la única aportación científica original de Richard Dawkins, y es el título de un libro suyo del año 1982. No pretendo subestimar el talento y la importancia de la figura de Dawkins pero el grueso de su labor profesional ha sido principalmente de divulgación científica en el campo de la evolución, apoyándose en ideas de otros autores. Su libro más famoso, el Gen Egoista, se basa en las ideas de George Williams, W. D. Hamilton, Robert Trivers, y otros, que Dawkins desarrolla de manera magistral, pero que no son originales ( excepto el último capítulo del libro dedicado a los memes). Esto no quiere decir que no tenga mérito tomar ideas previas, envolverlas en un título pegadizo, desarrollarlas en un modelo, y popularizarlas. Por supuesto que sí. Pero en el Fenotipo Extendido Dawkins realiza una aportación propia. La idea es interesante: un gen puede influir no sólo en el cuerpo del organismo que lo porta sino también en el ambiente, por medio de las conductas de ese organismo. Pensemos en un castor que construye presas, o en una araña que construye sus telarañas. Estos animales tienen genes que gobiernan no solo su anatomía corporal sino la capacidad de construir telarañas, es decir, que el fenotipo del animal no es solo la araña sino la araña y sus telarañas, o el castor y sus presas. Pero le podemos dar una vuelta más a la idea basándonos en el teorema central del fenotipo extendido. Este teorema dice que “el comportamiento de un animal tiende a maximizar la supervivencia de los genes “para” ese comportamiento, independientemente de que dichos genes se encuentren o no en el cuerpo del animal particular que tiene ese comportamiento”. No es una idea fácil de entender y nos obliga a mirar el mundo desde el punto de vista del gen. En el caso de los parásitos de los que estamos hablando , que convierten en zombies a sus huéspedes cambiando su conducta, quiere decir que la selección natural ha actuado sobre los genomas de los dos organismos ( el del parásito y el del huésped) para controlar un único fenotipo, que es la conducta del huésped...se trata de una coevolución de los animales y sus parásitos.

Abordando ya el estudio de la Neuroparasitología  hay que decir que estamos todavía empezando a entender ahora algunos medios por los que los parásitos manipulan la conducta de sus huéspedes. Los podemos resumir en tres mecanismos principales.

1. Mecanismos Psiconeuroinmunológicos. El Sistema Inmune libera una serie de sustancias que alteran el funcionamiento neuronal, principalmente las citokinas. Estas sustancias inducen la llamada “sickness behavior” o conducta de enfermedad. Si pasamos una gripe, por ejemplo, notaremos letargia, apatía, pérdida de apetito, fiebre, aumento de la sensibilidad al dolor y uno se siente enfermo y le apetece quedarse en la cama. Para defenderse de la respuesta del Sistema Inmune el parásito podría alterar la cantidad o el tipo de citokinas liberadas por el Sistema Inmune y manipular así la conducta del huésped. Es decir, la acción sobre el Sistema Inmune podría ser el primer paso utilizado  por los parásitos para alterar la conducta del huésped. Como tienen que alterar esa respuesta para defenderse del Sistema Inmune y no ser destruidos, el siguiente paso sería manipular de alguna manera esas sustancias -y las conductas asociadas- en su propio beneficio.
2. Mecanismos Neurofarmacológicos. Muchos parásitos influyen en sus huéspedes manipulando la liberación de neuromoduladores, como dopamina, octopamina y serotonina. Ya comentamos en el caso del toxoplasma, que recientemente se ha descubierto que tiene dos genes que expresan la tirosina hidroxilasa, una enzima que cataliza la síntesis de dopamina y de norepinefrina. En el caso de la avispa parásita Ampulex Compressa el veneno de la primera picadura actúa sobre acetilcolina y GABA y el veneno que inyecta en el cerebro de la cucaracha contiene dopamina y/o agonistas dopaminérgicos.
3. Mecanismos Genómicos y Proteómicos. Los parásitos influencian la expresión de los genes de su huésped inyectando por ejemplo segundos mensajeros (AMPc) que alteran la expresión genética y la producción de proteinas. De esta manera el parásito inactiva hormonas o proteinas del huésped y/o las sustituye por proteinas codificadas en el genoma del parásito.

Es muy interesante que la forma de actuar de los parásitos es diferente a como actúan los neurocientíficos. Los neurocientíficos suelen ser más selectivos en sus intervenciones. Bien actúan sobre un neurotransmisor cada vez, o bien manipulan circuitos o regiones cerebrales concretas. Los parásitos son menos selectivos. Los quistes que produce el toxoplasma se encuentran por todo el cerebro y no solo en la región que se supone que es la responsable del miedo al olor de gato ( la amígdala). Algunos autores proponen que al afectar a todo el cerebro se aseguran que afectan a la amígdala, pero los estudios demuestran que la distribución del parásito tampoco es al azar. La lección que podríamos aprender de ello es que, si queremos modificar una conducta, la acción no debería ser demasiado selectiva, sino que deberíamos actuar sobre diversos neurotransmisores o sobre varias regiones cerebrales al mismo tiempo.

Otra cuestión que plantean en uno de estos artículos es que la Neuroparasitología podría se un campo mucho más amplio de lo que pensamos. Muchas de las manipulaciones que conocemos son cambios que podemos ver, pero el mundo sensorial de los animales es muy diferente al nuestro. Los parásitos podrían producir alteraciones de tipo auditivo u olfativo  que nosotros no podemos detectar. Por ejemplo, recientemente se ha comunicado que las víctimas de malaria resultan más atractivas para los mosquitos, probablemente por emitir algún tipo de olor diferente.

Las formas de manipular al huésped que tienen los parásitos pueden agruparse en cuatro categorías:

1. El parásito hace que el huésped sea más accesible a los depredadores. Por ejemplo, el toxoplasma, que hace que el ratón se sienta atraído por el olor a gato. Otro caso es el trematodo Dicrocoelium dendroticum, muy similar a la fasciola hepática, cuyo ciclo incluye ovejas, caracoles y finalmente hormigas. En la hormiga, una de las fases vitales del parásito, llamadas cercarias, pasan a metacercarias, menos una de ellas que se dirige al cerebro de la hormiga (su ganglio subesofágico) formando lo que se llama en inglés brainworm ( gusano cerebral). El brainworm modifica la conducta de la hormiga que en vez de retirarse a la noche a su nido trepa a la parte alta de las hierbas y se engancha allí fuertemente con las mandíbulas. Repite esta conducta noche tras noche hasta que la final es comida por alguna oveja, cerrándose así el ciclo vital del parásito. 
2. En este caso los parásitos deben salir del huésped, para encontrar pareja o para propagarse, en un hábitat que no es el habitual del huésped. Un ejemplo serían unos gusanos ( Gordiacea) que infectan saltamontes y hacen que el saltamontes se suicide arrojándose al agua ( conducta totalmente anómala en un saltamontes).
3. Esta manipulación se da en el caso de los parásitos transmitidos por vectores como mosquitos o pulgas. Al parásito le viene bien que el vector ( los mosquitos) visiten el mayor número de huéspedes posibles diseminando así el parásito. Se ha comprobado que los parásitos disminuyen la duración de cada comida para que tengan que comer más veces. De hecho, uno de los primeros casos de manipulación de un huésped que se describieron ( Bacoty Martin en 1914) fue el de las pulgas que transmiten la peste (Yersinia pestis). El parásito bloquea la capacidad hematofágica de la pulga que no puede alimentarse bien de la sangre, visita más ratas, y se aumenta así la transmisión a los huéspedes definitivos
4. Es la llamada manipulación del “guardaespaldas” y es el caso de las avispas parásitas que ya conocemos. El huésped protege a las larvas de las avispas de depredadores y les sirve de alimento encima. Hay casos de orugas que mientras están siendo comidas desde dentro por las larvas reaccionan agresivamente frente a cualquier estímulo externo protegiendo así a las larvas de depredadores.

Dicrocoelium dendroticum

Por último, he mencionado al principio el tema de la personalidad de los animales, y de ello habla Poulin en uno de los artículos de la monografía. Se han demostrado diferencias de conducta entre individuos de una especie lo que cualifica para hablar de personalidades animales. En la práctica, la mayoría de la investigación se ha centrado en cinco áreas de conducta:

1. La dimensión timidez-atrevimiento. Es decir, la osadía o audacia del individuo ante un peligro percibido, por ejemplo un depredador.
2. El continuo exploración-evitación. Se refiere a la respuesta individual ante una nueva situación, incluyendo comida, hábitat u objetos.
3. El nivel general de actividad ( no sólo en respuesta a un hábitat nuevo o una situación)
4. Agresividad. Reacción agonista hacia los semejantes
5. Sociabilidad.

Estas dimensiones pueden ser alteradas por los parásitos. Desde un punto de vista evolucionista hay que decir que ninguna de estas conductas es siempre beneficiosa, sino que depende de las circunstancias del ambiente. Por ejemplo, la osadía o atrevimiento puede ser positiva si hay poco alimento porque ayuda a que el individuo encuentre alimento, pero puede ser perjudicial si en el medio hay muchos depredadores. En ese caso es más beneficiosa la timidez.

Resumiendo, el campo de la Neuroparasitología es fascinante porque une las neurociencias con  la evolución, y nos puede servir para aumentar nuestros conocimientos en ambas disciplinas. Aparte de su interés teórico, todo lo que podamos aprender acerca de los mecanismos utilizados por estos parásitos podría tener implicaciones prácticas importantes.

Referencia

Número monográfico del Journal of Experimental Biology