Suicidio y toxoplasma

Diez personas se suicidan cada día en España. Cada día. No sabemos la causa de un acto que es contrario a uno de los principios básicos de la biología: la conservación de uno mismo. Hay factores de riesgo y entre ellos están muchos trastornos mentales como la depresión, el trastorno bipolar, la esquizofrenia, los trastornos de personalidad, los trastornos de ansiedad y el consumo de drogas. También influyen en el riesgo de suicidio otros factores personales y ambientales como el estrés, el diagnóstico de una enfermedad grave, las dificultades financieras, los problemas en las relaciones personales o el acoso escolar. Pero hay muchas personas bajo circunstancias similares o peores que no cometen suicidio. ¿Habrá algo más?

Los parásitos son a veces capaces de inducir cambios en el comportamiento de sus hospedadores para mejorar la transmisión, poder infectar a otros individuos o completar su ciclo biológico. Toxoplasma gondii, un protozoo que infecta una amplia gama de especies de sangre caliente, es un ejemplo que apoya la llamada «hipótesis del parásito manipulador» ya que cambia en beneficio del toxoplasma el comportamiento de su hospedador, incluso en contra de sus intereses más primarios. Un ejemplo llamativo es que toxoplasma induce modificaciones en las preferencias olfativas de los roedores, convirtiendo la aversión innata por el olor a gato en atracción. ¡Eso sí es atracción fatal! Un ratón infectado de toxoplasma, en vez de huir despavorido de un lugar donde huela a gato se acerca allí y, de hecho, se acerca a los gatos, lo que acaba frecuentemente con su vida. Los felinos son el hospedador definitivo de Toxoplasma gondii, así que el protozoo consigue su objetivo, ir a parar al tubo digestivo del gato aunque para el ratón, el hospedador intermedio, significa la muerte. La imagen de un ratón acercándose a un gato se asemeja mucho a un suicidio y no debemos olvidar que gatos y ratones son mamíferos, muy parecidos a nosotros.

En los humanos, T. gondii induce modificaciones del comportamiento como cambios de personalidad, tiempos de reacción prolongados y disminución de la concentración a largo plazo. También hay evidencias de que va asociado a diferentes enfermedades psiquiátricas incluida la depresión, la esquizofrenia y el intento de suicidio. Sin embargo, los humanos modernos no son hospedadores intermedios adecuados porque ya no somos presa de los felinos. En consecuencia, se supone que las modificaciones del comportamiento en personas infectadas son generalmente efectos secundarios de la toxoplasmosis o rasgos residuales de una manipulación que sucedió hace milenios, cuando los antepasados homininos aún estaban bajo una depredación felina significativa. De hecho, T. gondii también altera las preferencias olfativas en los humanos; los hombres infectados clasifican la orina de gato, pero no la de tigre, como agradable, mientras que los hombres no infectados no lo hacen.

El olfato es nuestro sentido menos conocido. Cuando llegamos a una reunión solemos estrechar las manos a los presentes y sentarnos. Si se graba el encuentro a los pocos segundos, menos de treinta, todos empiezan a oler sus palmas, una forma de captar información de manera inconsciente sobre ese grupo de personas. Nuestro sistema nervioso, a través del olfato, averigua datos sobre el estado de salud, la compatibilidad genética y el estado emocional de cada uno. Parece que podemos detectar ese famoso olor a miedo. No es raro, un estudio de 2014 demostró que somos capaces de distinguir un billón de olores diferentes. Hasta entonces se calculaba que no eran más de 10.000.

Para desentrañar el origen de las modificaciones inducidas por el toxoplasma en los seres humanos, el grupo de Poirotte realizó pruebas olfativas en un primate vivo que es aún depredado por una especie

felina. El grupo francés encontró en nuestro pariente más cercano, el chimpancé (Pan troglodytes troglodytes troglodytes), que los animales infectados por toxoplasma perdieron su aversión innata hacia la orina de los leopardos (Panthera pardus), su único depredador natural. Es decir, en una zona marcada por la orina de un leopardo un chimpancé no infectado probablemente se alejaría rápidamente mientras que un chimpancé infectado por toxoplasma sería indiferente o incluso podría mostrar cierta atracción hacia una zona que normalmente llevaría la señal olfatoria de “peligro”. Por el contrario, los investigadores franceses no observaron ninguna diferencia clara en la respuesta de los animales a la orina recolectada de otros hospedadores felinos definitivos que los chimpancés no encuentran en la naturaleza, como leones y tigres.

Esto encaja con una foto sorprendente realizada en 1966 por John Dominis como parte de un encargo para la revista Life.

Dominis lo cuenta así:
«Había fotografiado algunos animales antes y aunque realmente no era ningún experto en felinos podía contratar a gente que supiera más. Pat Hunt, la jefa del departamento de naturaleza de Life, me recomendó a un cazador en Botswana que capturaba animales para zoológicos.

Había atrapado un leopardo y lo puso en la parte trasera de una camioneta y nos fuimos al desierto. Él liberaba al leopardo y la mayor parte de las veces el leopardo perseguía a los babuinos que corrían y trepaban a los árboles. Pude fotografiar todo eso.

Pero por alguna razón un babuino no se marchó. Se dio la vuelta y se puso cara al leopardo y el leopardo le mató».

¿Por qué? Ese babuino no tenía ninguna posibilidad frente al leopardo. ¿Por qué le hizo frente?
Aunque el valor adaptativo de la conducta inducida por parásitos debe ser evaluado cuidadosamente, el ejemplo de los chimpancés y el babuino sugiere que ese comportamiento anómalo podría aumentar el riesgo de depredación de estos primates por parte de los leopardos para beneficio propio del parásito. ¿Y en humanos? Los seres humanos hemos compartido la mayor parte de nuestra existencia con grandes carnívoros y fuimos cazados por ellos en una proporción similar a la que sufren otros primates actuales. Puesto que los ataques por felinos era una importante fuerza evolutiva para el ser humano y ya que muy probablemente los primeros homininos eran unos hospedadores intermedios adecuados para el toxoplasma, no es de extrañar que nuestro comportamiento fuese manipulado por este parásito unicelular. Si un cromañón se acercase desorientado a un león de las cavernas duraría unos segundos y sus compañeros lo verían como un suicidio. ¿Es posible que el sistema persista a medias, ya no llevemos el toxoplasma a un félido, pero sigamos teniendo el parásito en nuestro interior y mostrando un comportamiento incomprensible y autolesivo y ello explique algunos de los casos actuales de suicidio? Los últimos datos: Toxoplasma es el parásito más frecuente en los países desarrollados. La prevalencia va entre un 22% de personas infectadas en el Reino Unido a un 84% en Francia. Es muy probable que la mitad de los que lean este artículo estemos infectados por toxoplasma. ¿Nos estará haciendo algo?  Es posible que no sea la explicación, pero necesitamos nuevas miradas sobre el suicidio, necesitamos explorar otros caminos para buscar una solución. Son diez personas al día.

Fuente: https://jralonso.es/2019/09/10/suicidio-y-toxoplasma/

La guardaespaldas

Las mariquitas son preciosos escarabajos y muchas presentan lo que se llama una coloración aposemática, colores vivos y llamativos que avisan: no me comas, soy peligrosa. Cuando se las molesta, se defienden con patas y mandíbulas, expulsan un veneno y sus élitros de color brillante con puntos negros son un aviso a cualquiera que intente atacarla, acuérdate de estos colores y no lo vuelvas a intentar. Eso no es un obstáculo para Dinocampus coccinellae, una avispa parásita de ojos verdes que busca una mariquita hembra adulta, raramente un macho o un juvenil, y con su ovopositor pone un huevo en los tejidos blandos de la parte inferior del abdomen del escarabajo. Al cabo de 5-7 días el huevo eclosiona y surge una primera larva con grandes mandíbulas. Lo primero que hace la larva de la avispa es eliminar a otros huevos o larvas que pueda haber en el mismo animal, no quiere competencia y como dicen en el Fortnite, «solo uno puede sobrevivir». A continuación se empieza a alimentar de la grasa y las gónadas de la mariquita. A lo largo de 18-27 días la larva de la avispa va creciendo dentro de la mariquita y pasa por cuatro estadíos larvarios en su desarrollo. Cuando ya está lista para emerger del interior, la avispa paraliza a la mariquita y empieza a hacer un túnel hacia el exterior. Una vez fuera la larva de avispa prepara un capullo de seda entre las patas del escarabajo.

Un capullo de avispa solitario es extremadamente vulnerable y será comido por cualquier depredador pero la avispa ha buscado un aliado formidable: la mariquita, que asume un nuevo rol, tras ser cuna y comida, se convierte en un guardaespaldas. La mariquita rodea el capullo con sus patas y su cuerpo y si algún depredador se acerca al capullo moverá las patas y se enfrentará al atacante que en la mayoría de los casos saldrá huyendo. El sistema funciona: el porcentaje de supervivencia de las pupas protegidas por mariquitas vivas de una crisopa, un depredador del grupo de los Neurópteros, es del 65%. Si los capullos se dejan sin protección o unidos a una mariquita muerta la supervivencia de las pupas de la avispa está entre el 0 y el 15%.

Al cabo de 6-9 días la avispa emerge del capullo e inicia su vida independiente. En algunos casos hay un final feliz para todos; en torno a una cuarta parte de las mariquitas reviven y salen de la parálisis una vez que el capullo ha quedado vacío. El resto, muere. Pero el proceso es como sucede en estos casos, fascinante.

Había una pregunta en este proceso que era la temporalización. La mariquita no se convierte en un zombi hasta que pasan varias semanas después de que la avispa haya puesto el huevo. Nolwenn Dheilly y su grupo pensaron que quizá la larva de la avispa o la mariquita fabricaba alguna proteína tóxica que se iba acumulando con el tiempo hasta causar la parálisis del escarabajo. Empezaron a buscar alguna actividad génica sospechosa que pudiera dar lugar a una molécula con esas características y para ello hicieron el transcriptoma, secuenciar los transcritos de ARN tanto en la mariquita como en la larva de la avispa. Lo explico brevemente: llevamos años haciendo secuenciaciones, leer el ADN y saber los genes que tiene una especie o un individuo. Pero muchos genes no se expresan o solo lo hacen en células o en épocas determinadas con lo que es también muy interesante saber qué genes de ADN se transcriben a ARN mensajero porque nos va a dar una idea significativa sobre la actividad que está teniendo lugar. El conjunto de todos esos transcritos de ARN mensajero es el transcriptoma y cuando lo analizaron los investigadores encontraron, para su sorpresa, que los cerebros de las mariquitas parasitadas estaban plagados de un ARN viral desconocido, que no estaba presente en las mariquitas sanas. Se le llamó el virus paralizador de Dinocampus coccinellae o, por sus siglas en inglés, DCPV.

El virus está almacenado en el oviducto de las hembras parasitoides y se transmite al hospedador cuando la avispa madre pone su huevo en el abdomen de su víctima. La avispa inyecta en la mariquita un huevo un cóctel de sustancias químicas y el virus. Hay evidencias de que es el virus el que inmoviliza la mariquita, protegiendo a la larva de la avispa ¡y a las copias del virus! de intrusos y predadores.

Iflavirus similares se han encontrado en insectos de interés económico como la abeja melífera y el gusano de seda. Sin embargo, en estos casos los virus soy muy patogénicos y causan el colapso de la colonia, pero eso no interesa en el caso de un parásito. De hecho, no se ha visto una patogenicidad potencial en los adultos de D. coccinellae y habrá que determinar si se trata de un caso de parasitismo, comensalismo o mutualismo. Lo que sí se ha comprobado es que los DCPV se replican en los ganglios cerebrales de las mariquitas parasitadas. Hay por tanto un neurotropismo, se mueven específicamente hacia el tejido nervioso y se desarrollan allí. Curiosamente un neurotropismo asociado con síntomas de parálisis se ha encontrado en otros virus parecidos (picorna-like) como el de la polio, el virus de la parálisis letal de los áfidos y el virus de la parálisis crónica de las abejas

Una mariquita devora unos 5500 pulgones en un año, así que cualquier parásito que afecte a la supervivencia, desarrollo y reproducción de las mariquitas es una amenaza potencial para la agricultura. En el Reino Unido la infestación de la mariquita más conocida, la de siete puntos Coccinella septempunctata, por parte de D. coccinellae aumentó significativamente durante la década de 1990, desde un 20% de los animales adultos hasta más de un 70% lo que tuvo un serio impacto económico en los agricultores ingleses porque una parte importante de las mariquitas mueren y de eso se benefician los pulgones y  eso lo  sufren las plantas. Por eso es importante saber más de estas relaciones entre especies.

El virus y la avispa tienen intereses comunes: convertir a la mariquita en un guardaespaldas que protegerá la maduración de la avispa y más avispas implica más virus. Al final pensábamos que la avispa era la que manipulaba a la marioneta pero parece que en su interior se localiza un titiritero que controla al anterior.

Fuente: https://jralonso.es/2019/08/09/la-guardaespaldas/

Grillos kamikazes y nudos gordianos

El gusano de pelo de caballo se llama así por su aspecto: filiforme, largo y estrecho. Su nombre científico es Paragordius tricuspidatus y es uno de los nematomorfos, un filo de gusanos parasitoides, ecológica y morfológicamente muy similares a nemátodos del que se han descrito 351 especies, aunque se cree que pueden ser más de 2000. Es triste que estemos perdiendo especies, en algunos casos sin haber llegado a conocerlas.

Los nematomorfos adultos son animales de vida libre en hábitats acuáticos y se reúnen para la reproducción en densos grupos que se conocen como nudos gordianos en recuerdo del famoso atadijo de cuerdas del rey Gordias de Frigia. La leyenda cuenta que le dijeron a Alejandro Magno que una antigua tradición profetizaba que si alguien conseguía deshacer el nudo del carro de Gordias, que unía el yugo y la lanza, sería el conquistador del mundo. Tras intentarlo desatar, Alejandro sacó la espada y cortó el nudo. Es menos conocido que el lema personal de Fernando el Católico, «Tanto monta» hace alusión al nudo, «tanto monta cortar como desatar» y, por eso, su emblema era un yugo con una cuerda suelta alrededor. Y por esa relación también se les denomina a estos gusanos, gordiáceos. Las larvas de los gordiáceos son parásitas y se desarrollan dentro de artrópodos, sobre todo grillos pero también escarabajos, cucarachas, mantis y crustáceos.

Los animales adultos ponen sus huevos en el agua y ahí eclosionan las larvas microscópicas, que son ingeridas por las larvas de mosquitos o efímeras. Cuando la larva del insecto emerge del agua es comida por un grillo o un saltamontes y entonces el gusano empieza su desarrollo dentro del cuerpo de este ortóptero, donde alcanza un tamaño de unos 10-15 centímetros, mucho mayor que el del insecto hospedante. Por eso el nematomorfo ocupa casi todo el interior del grillo y absorbe muchos de sus recursos energéticos según va creciendo. Cuando han terminado su desarrollo, los gusanos están listos para pasar a la siguiente fase y reproducirse pero ahí surge el problema: tienen que volver al hábitat acuático, para no desecarse y poner allí sus huevos. ¿Qué pueden hacer? Tomar el control del grillo, manipular su cerebro.

Lo primero que hacen es que el grillo deje de cantar. Estos insectos son bien conocidos por sus llamadas, un sonido típico del verano. Este proceso es energéticamente caro y es, además, un comportamiento de riesgo porque avisa sobre la presencia y localización del insecto a cualquier posible predador. Eso no le interesa al gordiáceo. Un estudio por parte de Barquin y su grupo ha puesto de manifiesto que los grillos infectados con nematomorfos «cantan» mucho menos que los grillos sin parásitos durante las últimas etapas de la infección. Al parásito no le interesa ni que su huésped gaste recursos en llamar a una pareja, ni que se reproduzca, pues es un gasto de energía que él no aprovecha y mucho menos que pueda ser devorado por un pájaro u otro predador o que perezca en un combate con otro grillo, porque es también su fin.

La siguiente manipulación de conducta es aún más asombrosa y es lo que ha hecho que traiga a los gordiáceos a este blog de Neurociencia. Aunque sus huéspedes son animales de vida exclusivamente terrestre, la manipulación de su sistema nervioso hace que el grillo parasitado salte a cualquier regato, charca o piscina, donde se ahoga. Una hipótesis es que la manipulación del cerebro haga entre otras cosas, que el insecto suicida tenga una sed extrema y se lance desesperado a donde detecte humedad.

 Otra posibilidad es que el parásito cambie su fototactismo, busque el reflejo de la escasa luz nocturna en el agua. De hecho, en la noche las piscinas iluminadas actúan como un imán para estos insectos que saltan al agua y mueren por docenas.

El salto nocturno evita que el gusano sea presa fácil de algún pájaro u otro depredador diurno. Una vez el grillo ha saltado al agua y se ha ahogado, el gusano o gusanos, en algún caso se han visto saliendo 32 nematomorfos saliendo del mismo insecto, emerge del cuerpo ahogado, inicia su vida libre en el agua, se reúne con otros gordiáceos y reinicia su ciclo biológico.

Este comportamiento suicida tiene lugar en al menos nueve especies de ortópteros que hacen de hospedadores de los nematomorfos. Los parásitos modulan el comportamiento del grillo de una manera precisa en el tiempo —el cambio de comportamiento solo sucede cuando el parásito es maduro y solo durante la noche– e implica la aparición súbita de un comportamiento que originalmente no aparece en el repertorio normal del insecto —saltar al agua.

El nematomorfo es particularmente duro. Si el invierno se le echa encima antes de que haya tenido tiempo de completar su ciclo biológico puede sobrevivir congelado a -30°C o incluso a -70°C durante unas semanas. Cuando llegue el deshielo mantendrá toda la capacidad de infestar a un nuevo hospedador. Si el grillo con el nematomorfo es comido por un pájaro u otro predador, aguanta la digestión y aparece vivo en las heces.

Thomas y su grupo han estudiado un nematomorfo, Spinochordodes tellinii, y han visto mediante proteómica que el gusano produce algunas moléculas que manipulan el sistema nervioso central del grillo, como proteínas de la familia Wnt, que son similares a proteínas de insectos que intervienen en el desarrollo del sistema nervioso central y que pueden actuar de forma mimética, con lo que explican al menos en parte que el grillo se comporte de forma anómala. Además, los grillos muestran expresión diferente de proteínas según el momento del ciclo circadiano, el estado de parasitismo, el período de desarrollo del parásito y la emergencia del gusano y el parásito muestra diferente expresión de proteínas según sus diferentes estadios: vida libre, período de manipulación y período de emergencia. Es un proceso delicado y complejo en el cual el parásito cambia el comportamiento del grillo modificando su química cerebral.

El grupo de Thomas ha estudiado los cerebros de grillos (Nemobius sylvestris) con parásitos y sin parásitos y ha visto que difieren en algunas aminas y aminoácidos de los que no se conoce que tengan función moduladora de la transmisión nerviosa. Los autores no fueron capaces de detectar serotonina y no encontraron diferencias en la concentración de dopamina, pero la espermidina y la mayoría de aminoácidos mostraban menor concentración en los animales infectados. Sin embargo, no es seguro que esto sea parte del proceso del control mental del grillo por parte del parásito. Hay que tener en cuenta el enorme volumen del gusano en relación con el tamaño de su huésped por lo que es razonable asumir que los grillos sufrirán diversos efectos inespecíficos y/o estrés, lo que también influirá sobre la química cerebral.

El mismo grupo ha estudiado el cerebro de estos grillos, comparando animales infestados con los que no lo están. Primero realizaron un estudio bioquímico para cuantificar distintos neurotransmisores y neuromoduladores, sustancias que controlan la acción de los verdaderos transmisores. En general los animales infestados tenían menores concentraciones de aminoácidos que los animales libres de parásitos. La taurina, uno de estos aminoácidos, es interesante porque es un importante neurotransmisor de los insectos y regula muchos fenómenos biológicos, incluyendo la osmoprotección del cerebro. Una posible hipótesis es que los gusanos causan esa desregulación del sistema osmótico y la falsa sed, el animal tiene un grado de hidratación normal, impulse al grillo a moverse hacia el agua —y hacia su muerte— durante la noche.El hecho de que los grillos infestados presenten menor concentración de aminoácidos que los animales sin parásitos sugiere una posible competición entre el huésped y el parásito para conseguir nutrientes. Tampoco es posible excluir la hipótesis de que esa depleción global en los individuos infectados se deba a que los animales infestados pasen más tiempo en la última parte de su vida buscando una zona con agua que buscando comida. El hecho de que se vea una misma tendencia para los aminoácidos que son neurotransmisores que en los que no lo son apoya la hipótesis de que estos cambios son inespecíficos.

Otra línea de trabajo fue analizar la neurogénesis, la formación de nuevas neuronas, entre animales parasitados y controles. Para ello realizaron un estudio histológico de los corpora pedunculata, una parte del cerebro de los insectos que interviene en la memoria y el aprendizaje.

El índice mitótico, que indica el número de células en división, presentaba un incremento del doble en el número de células en división en los insectos parasitados y esas mitosis daban lugar a neuronas. El cómo ese incremento en la neurogénesis induce la manipulación del comportamiento es una cuestión todavía sin respuesta. Una posibilidad es que el exceso de producción de neuronas interfiera con los circuitos neurales y los corpora pendunculata, donde tiene lugar esta generación neuronal, son los principales centros de integración sensorial del cerebro del insecto. Esos circuitos alterados pueden hacer que el análisis de las señales ambientales esté perturbado lo que llevaría a unas respuestas anómalas, a la conducta suicida. Esta posibilidad estaría apoyada por estudios en roedores que muestran que la neurogénesis del giro dentado de la formación hipocampal es un mecanismo celular para la limpieza periódica de engramas de memoria anticuados y sugiere que la adición incontrolada de nuevas neuronas, un cambio que podría ser inducido por la taurina, podría alterar gravemente la actividad del sistema nervioso central.

Estos estudios abren una posibilidad inquietante: ¿y si algún parásito estuviera detrás de nuestros comportamientos suicidas? El suicidio es algo que no entendemos, contrario a las leyes básicas de la biología siempre encaminadas a la conservación de la especie y del individuo. ¿Por qué nuestro cerebro nos traiciona? ¿Por qué nuestro cerebro nos asesina? Muchos suicidas están deprimidos pero mucha gente deprimida no se suicida. ¿Y si hubiera algún organismo empujándonos hacia ese precipicio? ¿Y si un parásito pudiese alterar nuestro comportamiento tal como sucede en los grillos? Entender estos procesos es importante, es mucho lo que está en juego. Diez personas se suicidan diariamente en España.

Fuente: https://jralonso.es/2019/07/24/grillos-kamikazes-y-nudos-gordianos/