Sobre parásitos manipuladores, epigenética y neurociencia: Toxoplasma gondii y su efecto en el cerebro

Por Colaborador Invitado, el 8 junio, 2023. Categoría(s): Biología • Ciencia

Control mental y algo de historia

Todos hemos oído en algún momento de nuestra vida acerca de los parásitos: pequeños seres (a veces visibles y a veces no) que usan a un hospedero^[1] para subsistir. Los hay de distintos tipos: desde aquellos relativamente comunes como los piojos, hasta los alucinantes hongos del género Cordyceps que protagonizan la serie The Last of Us.

Estos hongos se ganaron un lugar importante dentro de la cultura pop debido a la interesante manera en la que parasitan: drenan por completo los nutrientes de su hospedero (que suelen ser hormigas o arañas) antes de llenar su cuerpo con esporas que permitirán que el hongo se reproduzca. Luego, obligan al insecto a buscar altura y permanecer allí, con la mandíbula enterrada en una hoja para después emerger como una antena de la cabeza del insecto -ya muerto- y así expulsar estas esporas, infectando a otros insectos cercanos en el proceso. Esta estrategia que exhibe el hongo para propagarse ha llamado la atención de muchos, pues pareciera que Cordyceps ejerciera algún tipo de “control mental” y/o zombificación del insecto.

A menudo, me preguntan si lo que sucede en la serie puede suceder también en los humanos. Aunque mi respuesta es negativa, no puedo evitar pensar en otro parásito que ejerce control sobre sus hospederos: Toxoplasma gondii. Este parásito no es un hongo, sino un organismo microscópico conocido como protozoo, que se clasifica en el reino Protozoa.

Mientras que muchos protozoos desempeñan un papel importante en sus ecosistemas, como descomponer la materia orgánica y servir de alimento para otros organismos, otros pueden ser dañinos y causar enfermedades en los seres humanos. Algunos ejemplos de protozoos dañinos incluyen a los responsables de enfermedades como la malaria, disentería amebiana y giardiasis.

Toxoplasma gondii, créditos: AJ Cann Wikicommons

Toxoplasma gondii es un parásito que puede infectar a humanos y animales. Fue descubierto en 1908 y nombrado un año después, pero su importancia médica no fue reconocida hasta 1939 cuando se identificó en tejidos de un bebé congénitamente infectado. En 1970 se dilucidó su ciclo de vida y se descubrió que los humanos sólo son hospederos intermediarios, y que T. gondii necesita infectar a felinos para reproducirse sexualmente. Por lo tanto, los gatos son fundamentales en la replicación del parásito.

Cuando alguien se infecta, puede desarrollar una afección llamada toxoplasmosis. A pesar de ser relativamente común, no siempre es bien conocida o entendida, por lo que es importante aprender más sobre este parásito y sus alcances.

Toxoplasmosis, ¿qué es? ¿Cómo la adquirimos?

En la mayoría de los casos, las personas infectadas con toxoplasmosis no presentan síntomas o tienen síntomas leves similares a los de la gripe, como fiebre, dolor de cabeza y fatiga. Si no hay síntomas Toxoplasma permanece en el cuerpo, inactivo. Esto a menudo da inmunidad de por vida, de manera que, si vuelve a haber exposición al parásito, el sistema inmunológico lo elimina. Sin embargo, en personas con sistemas inmunológicos debilitados, como los pacientes con VIH, la toxoplasmosis puede provocar problemas graves como inflamación del cerebro y otros órganos. Asimismo, puede representar un riesgo significativo para las mujeres embarazadas y bebés por nacer. Si una mujer se infecta durante el embarazo, la enfermedad puede transmitirse al feto.

La transmisión de la toxoplasmosis puede ocurrir de varias maneras. En los humanos, la infección generalmente se adquiere al ingerir alimentos o agua contaminados con heces de gato infectadas con el parásito. También puede ser a través de tierra contaminada, especialmente si se lleva la mano a la boca después del contacto, así como al ingerir carne cruda o mal cocida.

¿Y en nuestro cerebro qué sucede?

Cuando Toxoplasma logra infiltrarse en el cerebro, superando obstáculos físicos en su camino, utiliza las células endoteliales como vía de entrada. Una vez dentro de las neuronas, forma estructuras conocidas como quistes. Estos quistes son altamente resistentes y difíciles de eliminar, y no se limitan únicamente al cerebro, sino que también pueden formarse en varios tejidos del cuerpo. Estos quistes desempeñan un papel crucial en la transmisión del parásito a nuevos huéspedes, y tienen la capacidad de evadir tanto la respuesta inmunológica como los medicamentos. Cabe destacar que, además de las neuronas, los astrocitos y las células de la microglía también pueden ser infectadas por este parásito.

Quiste de Toxoplasma gondii en tejido de cerebro de ratón . Fuente Wikicommons

Aunque normalmente nuestro sistema inmunológico es capaz de controlar la presencia del parásito sin hacer daño, en ocasiones su aparición puede desencadenar una respuesta inflamatoria que altera la comunicación entre las neuronas. Este proceso puede incrementar el riesgo de experimentar convulsiones, debilidad muscular, dolores de cabeza y confusión. Por ejemplo, las convulsiones pueden ser el resultado de un desequilibrio en la transmisión de neurotransmisores, con un aumento de la inhibición neuronal y una disminución de la excitación, lo cual hace que el cerebro sea más propenso a sufrir convulsiones. En casos graves, la inflamación cerebral puede ocasionar daños irreversibles.

Pero eso no es todo lo que este parásito puede hacer en nuestro sistema nervioso. Se ha comprobado que T. gondii en su estado de quiste puede “manipular” el comportamiento de su hospedero, lo que sugiere que puede tener un impacto importante en él. Como el parásito necesita infectar a los felinos (su hospedero definitivo), cualquier factor que aumente la probabilidad de que el hospedero intermedio sea depredado por el felino es favorable para Toxoplasma. Esto coincide con que en varios estudios se describe cómo ratones infectados comienzan a mostrar comportamientos de riesgo, como la atracción hacia la orina y/o la pérdida de miedo a olores de gato. Comportamientos así también se han observado en especies como lobos. Se realizó una investigación en 2022 por Meyer y colaboradores donde estudiaron lobos grises y pumas en el Parque Nacional de Yellowstone. Descubrieron que los lobos que compartían territorio con pumas (los cuales son el hospedero definitivo para Toxoplasma gondii en esa zona) tenían más posibilidades de estar infectados. Además, los lobos infectados tomaban decisiones más arriesgadas, como dispersarse y convertirse en líderes de manada. Esto podría crear un ciclo donde los lobos y los pumas se transmitan la enfermedad y hasta compitan más entre ellos. Estos hallazgos demuestran que estos parásitos pueden tener efectos importantes en los animales, más allá de simplemente enfermarlos, y esto puede afectar a grupos y hasta al ecosistema mismo.

Para fanáticos de los zombis, estas conductas alteradas por el parásito, ya podría recordarles a más de una serie.

Es importante destacar que en entornos urbanos no somos huéspedes intermedios para que el parásito se reproduzca (como podría ocurrir con los grandes felinos en áreas naturales abiertas). Sin embargo, aún podemos infectarnos accidentalmente y experimentar ciertos efectos en nuestra conducta. En humanos, la infección ha sido relacionada con algunos trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la esquizofrenia e incluso con intentos de suicidio. Otros estudios han demostrado una asociación entre la rabia al conducir y la presencia de T. gondii. Además, se ha encontrado un aumento de testosterona en hombres infectados, lo que se ha asociado con un incremento de la impulsividad, la agresión y el comportamiento de riesgo.

¿Zombis o neurotransmisión alterada?

Bajo la idea de que Toxoplasma manipula el comportamiento de su hospedero, es común preguntarse si podría convertirnos en «zombis consumados». Sin embargo, -lo cual podría desilusionar a los fanáticos de juegos y series como The Last of Us o The Walking Dead- la respuesta es no.

No obstante, la neurociencia ha encontrado pistas interesantes sobre los cambios en la toma de decisiones que se observan en los hospederos con toxoplasmosis. La infección con el parásito hace que ciertos genes en el cerebro se modifiquen, específicamente en una zona llamada amígdala, la cual juega un papel crucial en el procesamiento de las emociones (en particular el miedo y la ansiedad). Esta modificación de genes se llama desmetilación y cambia la forma en que funcionan los circuitos en el cerebro que están asociados con el miedo (conocidos también como circuitos dopaminérgicos).

Dentro del apasionante campo de la ciencia, existe una rama fascinante conocida como epigenética. En pocas palabras, la epigenética se refiere a los cambios en la expresión de nuestros genes sin alterar su secuencia de ADN. Ahora bien, uno de los procesos epigenéticos intrigantes es la desmetilación, el cual puede tener un impacto significativo en el funcionamiento del cerebro. Es importante destacar que la desmetilación es una de las formas en que un parásito puede influir en el cerebro, alterando el comportamiento o la salud en general.

La regulación epigenética no acaba ahí para Toxoplasma. Se sabe, por ejemplo, que cuando invade el cuerpo del hospedero, puede afectar el sistema inmunológico al suprimir la expresión de aproximadamente 71 de sus genes. Esto permite que el parásito persista en el cuerpo.

Además de la dopamina, otros neurotransmisores como la serotonina y el glutamato también pueden desempeñar un papel en los cambios de comportamiento inducidos por T. gondii. Retomando por ejemplo a los roedores que manifiestan comportamientos riesgosos, en estudios que investigan la base neurológica de la ansiedad han utilizado como modelo la reacción de las posibles presas ante estímulos de gatos. En ellos, se ha encontrado que bloquear los receptores en el cerebro, como los NMDA (normalmente ansiogénicos en la amígdala) y/o la serotonina (5-HT) hace que las ratas se acerquen a los gatos o sus olores «sin miedo».

Prevenir la toxoplasmosis: la importancia de la educación

A pesar de que la mayoría de las personas infectadas no experimentan síntomas o sólo presentan síntomas leves que desaparecen en unas pocas semanas, es importante tomar medidas preventivas para evitar la infección. La higiene sigue siendo la mejor medida preventiva pues actualmente no existe una vacuna para prevenir la toxoplasmosis en humanos.

Es recomendable lavarse bien las manos, los utensilios de cocina y cocinar adecuadamente la carne. Las mujeres embarazadas deben evitar el contacto con gatos y su caja de arena, o usar guantes y lavarse las manos después de manipular la caja de arena. Además, se debe evitar ingerir agua no tratada y lavar bien las frutas y verduras antes de consumirlas.

La toxoplasmosis es un problema de salud pública que afecta tanto a humanos como a animales. Por esta razón, es importante educar y concientizar a la población sobre los mitos erróneos que suelen surgir en torno a esta enfermedad. La educación puede ayudar a reducir la incidencia general de la infección, lo que a su vez puede disminuir la carga sobre los sistemas de atención médica.

Es importante destacar que la detección temprana de la infección por Toxoplasma gondii puede conducir a un tratamiento rápido y mejores resultados en su manejo. Por lo tanto, es fundamental estar atentos a los síntomas y acudir al médico en caso de presentarlos.

Además, se requiere de investigación adicional para comprender mejor la relación entre la infección por Toxoplasma gondii y el cerebro humano. Es necesario entender los mecanismos por los cuales el parásito lo puede afectar y desarrollar tratamientos específicos que aborden el impacto de la infección. Este parásito es altamente prevalente tanto en la población humana como animal y tiene una predilección por el sistema nervioso central, lo que lo convierte en un tema de investigación importante que no debe ser ignorado.

*****

Este artículo nos lo envía Mariana Mastache-Maldonado en colaboración con Galia Ramírez-Tolosa (PhD). Mariana es Bióloga de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), miembro de la Unidad de Investigaciones Periodísticas de esta misma institución. Apasionada del medio ambiente, las neurociencias y la epigenética. Realiza comunicación científica e ilustración. Podéis seguirla en su twitter: @deerenoir

Referencias científicas, notas y más información:

Emese Prandovszky, Gaskell, E. A., Martin, H., Dubey, J. P., Webster, J. P., & McConkey, G. A. (2011). The Neurotropic Parasite Toxoplasma Gondii Increases Dopamine Metabolism. 6(9), e23866–e23866. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023866

Meyer, C. J., Cassidy, K. A., Stahler, E. E., Brandell, E. E., Anton, C. B., Stahler, D. R., & Smith, D. W. (2022). Parasitic infection increases risk-taking in a social, intermediate host carnivore. 5(1). https://doi.org/10.1038/s42003-022-04122-0

Thibaut Desmettre. (2020). Toxoplasmosis and behavioural changes. 43(3), e89–e93. https://doi.org/10.1016/j.jfo.2020.01.001

^[1] Hospedero: Un organismo que alberga parásitos.