En los Estados Unidos, el gusano parásito más conocido que penetra la piel es el anquilostoma. Sin embargo, a nivel global, se estima que más de 600 millones de personas están infectadas por el gusano filiforme conocido como Strongyloides stercoralis. Esta especie se encuentra principalmente en regiones tropicales y subtropicales con una infraestructura de saneamiento deficiente. Los nematodos que penetran la piel son excretados en las heces de un huésped infectado y luego entran en el suelo, donde esperan un nuevo huésped. Cuando infectan a un nuevo huésped, pueden causar enfermedades graves.
En la actualidad, las infecciones se tratan con ivermectina, pero algunos nematodos están comenzando a desarrollar resistencia a este fármaco de primera línea. Se necesitan nuevos medicamentos, y neurobiólogos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) podrían haber encontrado una pista necesaria para inspirar su diseño.
Investigación sobre la detección de CO₂ en nematodos
En un artículo publicado en Current Biology, los investigadores de UCLA informan que los gusanos filiformes S. stercoralis responden de manera diferente al dióxido de carbono (CO₂) en las distintas etapas de su ciclo de vida. También han identificado un par de neuronas y un gen que detecta el CO₂ en estos parásitos, y han mostrado cómo manipularlos para investigaciones futuras.
El CO₂ se encuentra en abundancia en tejidos como los pulmones y el intestino, por lo que este descubrimiento podría ayudar a los científicos a encontrar formas de prevenir o curar infecciones al dirigirse a la vía de detección de CO₂.
Según la profesora Elissa Hallem, de microbiología, inmunología y genética molecular de UCLA, «los nematodos que penetran la piel encuentran altas concentraciones de CO₂ a lo largo de su ciclo de vida, tanto en microambientes fecales y del suelo como dentro del cuerpo del huésped». Esto sugiere que las respuestas al dióxido de carbono juegan un papel importante en cómo estos parásitos interactúan con los huéspedes humanos a medida que atraviesan las diferentes etapas de su ciclo de vida y establecen una infección.
El ciclo de infección del gusano filiforme comienza cuando las larvas inmaduras excretadas en las heces del huésped se desarrollan en larvas. Luego, las larvas infectivas se arrastran fuera de las heces y buscan un huésped en el suelo. Al encontrar un huésped, entran a través de la piel, viajan por el cuerpo del huésped y se cree que pasan por los pulmones. Finalmente, migran al intestino delgado, donde residen como adultos parasitarios y ponen huevos. Las larvas que emergen de estos huevos son excretadas, y el ciclo comienza nuevamente.
Los investigadores de UCLA encontraron que las larvas infectivas son repelidas por el CO₂, mientras que las larvas no infectivas y los adultos tienen una reacción neutral. En cambio, los nematodos jóvenes que migran dentro del cuerpo son atraídos por el CO₂. Según Navonil Banerjee, investigador postdoctoral en el laboratorio de Hallem, «la repulsión al CO₂ en las larvas infectivas puede iniciar la búsqueda de un huésped al alejarlas de las heces, donde los niveles de CO₂ son altos». Por otro lado, «la atracción al CO₂ en los gusanos ya dentro del cuerpo podría dirigirlos hacia los pulmones y el intestino, que son ricos en CO₂».
Hallem, Banerjee y sus colegas descubrieron estas reacciones exponiendo a los gusanos filiformes en diferentes etapas del ciclo de vida al CO₂ y estudiando su comportamiento. Luego identificaron las neuronas que detectan el CO₂ y promueven las respuestas conductuales asociadas. Encontraron que estas neuronas expresan un receptor llamado GCY-9, conocido por ayudar a los nematodos a detectar CO₂. Al eliminar el gen que codifica GCY-9, los gusanos filiformes no pudieron detectar CO₂, lo que demuestra que este gen es necesario para las respuestas conductuales al CO₂.
La identificación de mecanismos quimiosensoriales que moldean la interacción entre los nematodos parasitarios y sus huéspedes humanos podría ayudar a los científicos a diseñar nuevos medicamentos que apunten a la vía de detección de CO₂. Por ejemplo, fármacos que bloqueen la función de GCY-9 podrían afectar la capacidad de los gusanos parasitarios para navegar dentro del cuerpo al interrumpir su capacidad para detectar CO₂, lo que a su vez podría prevenir el establecimiento de una infección o reducir la gravedad de una infección existente. Estudios futuros identificarán genes adicionales en la vía de detección de CO₂ que podrían actuar como objetivos moleculares para nuevos fármacos antiparasitarios.
