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Biología celular

Un parásito discreto

El Trypanosoma cruzi logra que las células funcionen en su beneficio

RENATO MORTARA/ UNIFESP T. cruzi sobre una célula: estrategias dilucidadasRENATO MORTARA/ UNIFESP

Un grupo de investigadores brasileños realizó un trabajo conjunto durante 2010 en la Universidad de Maryland, Estados Unidos, para llevar a término un trabajo que identificó los ardides que utiliza el protozoario Trypanosoma cruzi para invadir y ocupar las células humanas, como primer paso para dar inicio a la infección característica del mal de Chagas, todavía relativamente frecuente en algunos de los países de América. Las conclusiones a las que arribaron indican que el Trypanosoma cruzi hace que los mecanismos de reparación celular funcionen a su favor y ayudan a explicar la afinidad del parásito con las células musculares, que provoca la expansión del corazón, una de las características de la fase crónica de la enfermedad. La mortalidad causada por esta enfermedad se ha visto reducida en el curso de los últimos años, aunque se estima que entre 3 y 5 millones de personas todavía padecen la forma crónica del también denominado mal de Chagas.

El médico Carlos Chagas ya había reconocido en 1909, mediante un microscopio de su laboratorio en el Instituto Oswaldo Cruz, de Río de Janeiro, al T. cruzi en las células y en la sangre de las personas infectadas. En la década de 1940, Herta Meyer, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), filmó una película que muestra al parásito ocupando las células y reproduciéndose en su interior (el filme se encuentra disponible en la página de la Sociedad Brasileña de Protozoología. Al ingresar, haga clic en interage y multimídia). Esa constituyó una parte del trabajo de esos pioneros para la identificación del agente etiológico, del insecto transmisor y de los síntomas característicos de la enfermedad, aunque las limitaciones de sus equipamientos no les permitieron avanzar mucho más (lea en Pesquisa FAPESP nº 163). En Maryland se disponía no sólo de equipamientos, sino que también había expertos con intereses convergentes.

La bióloga Maria Cecília Fernandes, quien realizó su doctorado en la universidad federal de São Paulo (Unifesp), ya se encontraba allá desde hacía casi dos años, estudiando los mecanismos mediante los cuales el T. cruzi invade las células humanas. Ella trabajaba en el laboratorio de biología celular coordinado por Norma Andrews. Norma investiga la interacción entre el T. cruzi y las células hospedantes desde los años 1980, cuando realizó el doctorado en la Universidad de São Paulo (USP) con el médico y bioquímico Walter Colli, uno de los mayores especialistas en la enfermedad de Chagas en Brasil. Una de sus líneas de trabajo consiste precisamente en los mecanismos de reparación de la membrana celular. En abril de 2010, Renato Mortara, un docente de la Unifesp que estudia el comportamiento del T. cruzi desde los años 1980, se unió al grupo en Maryland.

Paso a paso
Como ellos necesitaban otros equipamientos, solicitaron ayuda a dos brasileños que se encontraban en Bethesda, a menos de una hora de trayecto de College Park: Bechara Kachar, investigador graduado en medicina en la USP, quien se desempeña desde 1986 en los Institutos Nacionales de Salud (NIH), y Leonardo Rodrigues de Andrade, investigador de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), actualmente en el laboratorio de Kachar.

Con la ayuda de los colegas estadounidenses, ellos estudiaron, filmaron y dedujeron, por medio de pruebas y contrapruebas, el proceso de invasión y ocupación, paso a paso, del T. cruzi. El parásito, probablemente como producto de su intensa movilidad, lesiona la membrana externa de la célula, abriendo un pequeño orificio. Por allí ingresan iones de calcio, abundantes en el espacio extracelular, tal como el grupo de Norma había comprobado. Otros grupos también estudiaron exhaustivamente el comportamiento del T. cruzi. Por ejemplo, unos años antes, Sergio Schenkman y su equipo de la Unifesp habían indicado cómo escapaba el parásito de las defensas de los organismos que invade (lea en Pesquisa FAPESP nº 118).

Este nuevo trabajo revela que, en el interior de la célula, el calcio iónico provoca la fusión de los compartimientos conocidos como lisosomas con la membrana externa ubicada alrededor del minúsculo orificio que el parásito está abriendo. Al fusionarse con la membrana, los lisosomas liberan una enzima denominada esfingomielinasa, que a su vez induce la formación de otra molécula de la membrana, la ceramida. Simultáneamente, la ceramida produce una curvatura en la membrana, remueve la zona lesionada y repara la membrana, facilitando de este modo la entrada del parásito.

VOLKER STEGER/ SCIENCE PHOTO LIBRARYEl insecto transmisor todavía constituye un peligroVOLKER STEGER/ SCIENCE PHOTO LIBRARY

“El parásito aprovecha en su beneficio la enzima y la ceramida, es decir, el mecanismo de reparación celular de la lesión en la membrana”, dice Mortara. “El T. cruzi muestra preferencia por las células musculares, que son más propensas a lesiones y, por esa razón, activan con frecuencia los mecanismos de reparación de la membrana externa”.

En el interior de la célula, en compartimientos similares a los lisosomas, el protozoo se moviliza intensamente. “El intenso movimiento posiblemente atrae a otros parásitos hacia la misma célula”, dice. El T.cruzi libera toxinas que le permiten escapar. Comienza a multiplicarse y, días más tarde, puede generar un centenar de copias. Al hallarse tan abarrotada, la célula deja de funcionar y se rompe, liberando parásitos que colonizan otras células.

Tal como un piloto de avión al acercarse a una ciudad, el microorganismo necesita elegir con cuidado dónde contactar una célula. No existe, lógicamente, una intención de donde aterrizar, sino una afinidad electrostática con algunos puntos, ya que, de errar, podría disparar los mecanismos de defensa que tienden a eliminar a los visitantes indeseados. Bacterias, virus y protozoarios adoptan estrategias diferentes que les permiten atravesar la membrana e ingresar allí donde quizá encuentren alguna protección y puedan reproducirse. “Los protozoarios causantes de la leishmaniasis parecen usufructuar un mecanismo de reparación celular similar al que usa el T. cruzi para invadir los macrófagos”, observa Mortara.

Distintas tácticas
Cada microorganismo sobrevive merced a sus propios métodos para lograr que las células trabajen en su favor. En la edición de agosto de la revista Cellular Microbiologý, Rey Carabeo, del Imperial College London, de Londres, mostró varias estrategias de invasión adoptadas por bacterias que causan problemas para los seres humanos, tales como la Salmonella, la Escherichia coli, y la Chlamydia. Generalmente, esas bacterias activan los mecanismos que producen una remodelación de las proteínas que abundan inmediatamente debajo de la membrana celular, las actinas. Cada una de ellas, al asentarse en la célula hospedante, activa diferentes proteínas que se unen con las actinas, induciendo la construcción de moléculas alargadas, que funcionan como pilares, estirando a la célula. Se desarrollan así las prolongaciones de la superficie celular que envuelven al microorganismo permitiéndole ingresar sin causar lesión a la membrana. En la edición de julio de la revista Molecular Microbiology, James Bamburg, de la Universidad del Estado de Colorado, en Estados Unidos, describió el encadenamiento de moléculas que facilitan el ingreso solamente de la Listeria monocytogenes, una bacteria que puede ocasionar severas infecciones, fundamentalmente en embarazadas.

El mal de Chagas ya no preocupa tanto. El combate contra los insectos transmisores hizo que la cantidad de individuos contaminados disminuyera considerablemente: los servicios públicos de salud registraron en 2008 menos de 200 casos y solamente tres muertes atribuidas a esa enfermedad. Ya no existen tantas casas de adobe con orificios donde los insectos se escondan, aunque todavía hay motivos para preocuparse. Debido a la falta de higiene y de atención, el contagio persiste, debido al consumo de jugo de caña o jugo de asaí contaminados o, también rara vez, por transfusiones de sangre o trasplantes de órganos.

Durante una conferencia en 2010, Norma comentó que ésta es una enfermedad asociada con la pobreza, con alrededor de 18 millones de personas contaminadas en América Central y del Sur. También resulta difícil de detectar: el 41% de los individuos portadores del T. cruzi son asintomáticos. En un 45% de los infectados el corazón se expande y en otro 11% son el esófago o el estómago los que se dilatan. Según ella, la enfermedad de Chagas difícilmente pueda ser eliminada, ya que el parásito puede transmitirse al ser humano por alrededor de 100 especies de mamíferos, incluidos algunos muy próximos tales como los perros, los gatos y los roedores. Al vivir en las cercanías de las viviendas, estos animales se transforman en reservorios del parásito, luego de ser succionados por los insectos transmisores.

El proyecto
Estudios moleculares del Trypanosoma cruzi y de su interacción con células y factores del hospedante in vitro e  in vivo (nº 2006/61450-0); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador José Franco da Silveira Filho – Unifesp; Inversión R$ 1.523.719,55 (FAPESP)

Artículo científico
FERNANDES, M.C. et al. Trypanosoma cruzi subverts the sphingomyelinase-mediated plasma membrane repair pathway for cell invasion. The Journal of Experimental Medicine. v. 208, n. 5, p. 909-21. 9 may. 2011.

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