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¿Cómo afecta el cambio climático a las enfermedades transmitidas por vectores?

En Europa los principales vectores son insectos (dípteros y pulgas) y las garrapatas

¿Cómo afecta el cambio climático a las enfermedades transmitidas por vectores?

Existen muchas evidencias que indican que la marcada variabilidad del clima actual tiene una influencia directa sobre las enfermedades transmitidas por vectores.

Javier Lucientes
Facultad de Veterinaria
Universidad de Zaragoza

Según una definición restringida del término vector, los vectores son artrópodos hematófagos responsables de la transmisión activa de patógenos de un animal a otro o de un animal al hombre. En Europa los principales artrópodos implicados en la transmisión de enfermedades son los insectos, principalmente dípteros y pulgas, y las garrapatas.

La actividad de artrópodos depende de la temperatura

Los artrópodos son animales de sangre fría, ectotérmicos, de temperatura corporal variable y para que su metabolismo funcione dependen de la temperatura externa, ya que no son capaces de producir la energía que les permita mantener una temperatura constante a partir de su alimentación. Es decir, su capacidad de desarrollo y su actividad biológica van a depender de la temperatura del sitio donde se encuentren. Regulan su metabolismo y su temperatura corporal a partir de la temperatura ambiental, que condiciona, por tanto, cualquier aspecto de su vida.

Las temperaturas extremas provocan la muerte de los artrópodos, al igual que de otros seres vivos. Normalmente, temperaturas por encima de los 40 °C, y si la humedad ambiental es baja, originan la muerte de forma rápida. Parecido ocurre con las temperaturas bajo cero, aunque en este caso depende del tiempo que dure su permanencia y, sobre todo, si es un descenso de la temperatura brusco o paulatino. En el caso de descensos bruscos se cristaliza el agua de los tejidos de forma rápida, lo que provoca la destrucción de los mismos; sin embargo, si la bajada de temperatura no es tan rápida, permite que los tejidos se adapten y que sobrevivan muchos artrópodos.

Normalmente los artrópodos cesan su actividad entre los 0 °C y los 8 °C e incluso pueden vivir varios meses porque su metabolismo se ralentiza y tardan más en envejecer. A temperaturas por encima de los 8 °C empiezan a tener actividad y de 12 a 18 °C pueden alimentarse. Las temperaturas óptimas de desarrollo se encuentran a partir de los 22-25 °C hasta los 30-32 °C. A estas temperaturas todas sus funciones son más rápidas, por lo que envejecen antes y mueren en pocos días. Así, Culicoides obsoletus, uno de los vectores de la lengua azul y de la enfermedad de Schmallenberg, a temperaturas por encima de 25-30 °C pueden vivir solo del orden de 15 días y sin embargo a 17 °C puede vivir más de 90 días.

Pero estos rangos de temperaturas varían en cada especie de insecto. Por ejemplo, Culicoides obsoletus, que es una especie centroeuropea, es capaz de estar activo a 3,5 °C y picar a los animales a temperaturas de 8 °C, mientras que Culicoides imicola, especie de origen tropical en plena expansión por Europa y principal vector de la lengua azul en España, se alimenta a partir de los 15 °C.

No todos los artrópodos chupadores de sangre son capaces de transmitir cualquier tipo de agente patógeno. Una enfermedad vectorial está condicionada precisamente por la presencia de los vectores que pueden transmitirlas. Cada tipo de patógeno tiene sus propios vectores existiendo una marcada especialización en cuanto a la capacidad de transmitir enfermedades.

Esta capacidad está facilitada por una serie de receptores que poseen en las denominadas barreras de entrada en el aparato digestivo de los artrópodos. Los virus tienen que ser reconocidos por esos receptores que se encuentran en las células endoteliales del intestino medio, que hace las funciones de estómago. Si son reconocidos son captados por las células, penetran en su interior donde se multiplican, y se diseminan por vía hemolinfática a otras partes del cuerpo hasta llegar a las glándulas salivales. Allí, por un proceso inverso salen a la luz de las mismas, capacitando al vector para transmitirlos. En algunos parásitos como Leishmania, las formas amastigotes que se encuentran en los macrófagos de la piel sufren una multiplicación ciclopropagativa cuando las ingieren los flebótomos y en su estómago empiezan a desarrollar el flagelo anterior. Este se fija a unos receptores específicos entre las microvellosidades intestinales y se multiplican. Si no se fijan a esos receptores los promastigotes son destruidos y eliminados al exterior junto con las heces. Por este motivo, no todas las especies de flebótomos están capacitadas para transmitir las diferentes especies de Leishmania.

La temperatura también afecta a los patógenos

Los patógenos que se transmiten también son seres vivos y, por lo tanto, su multiplicación y capacidad de invadir a un vector está condicionada igualmente por la temperatura. A partir de determinadas temperaturas tienen capacidad de multiplicarse e, igual que sus vectores, a temperaturas ligeramente por encima de los 30 °C alcanzan sus capacidades de multiplicación óptimas.

Podemos comprender cómo el cambio climático va a influir directamente sobre este tipo de enfermedades, no solo sobre los vectores responsables de su transmisión, sino también sobre los patógenos que necesitan desarrollarse dentro del vector y sobre la relación patógeno-vector.

El cambio climático está favoreciendo un aumento de las temperaturas a lo largo del año. Sobre todo es más acusado el calentamiento invernal con un incremento de casi un grado en los últimos 30 años. Otro fenómeno asociado a este cambio climático, sobre todo en España, es un descenso de las precipitaciones medias anuales y los eventos irregulares con lluvias torrenciales concentradas en pocas horas que provocan inundaciones.

¿Qué va a pasar?

Se prevé que en los próximos años exista un aumento en la incidencia de las enfermedades de transmisión vectorial y un desplazamiento hacia el norte de algunas de estas enfermedades, así como un adelanto en la aparición de importantes brotes de determinadas enfermedades favorecido por un incremento de los periodos de actividad y de la densidad de los vectores. Las condiciones climáticas actuales pueden favorecer la colonización de nuevas especies de vectores y la aparición de patógenos emergentes.



Efectos de la modificación del clima

Son varios los fenómenos observados, pero varían mucho en función de los continentes y de las especies de vectores implicadas.

En los dípteros, que están muy estudiados, las temperaturas inciden de varias maneras. La forma principal en la que afectan es adelantando el inicio de su presencia y retrasando su desaparición, por lo que se amplía su periodo de actividad. Así, en estos últimos años es frecuente encontrar en España hembras activas de Culicoides imicola, vector principal de la lengua azul, hasta mediados de diciembre.

Estas temperaturas menos extremas en invierno no solo favorecen un adelanto en su ciclo, sino que aumenta la supervivencia invernal al disminuir la mortalidad, lo que produce un incremento en las poblaciones. Permiten la colonización de nuevas zonas antes no ocupadas, especialmente en zonas de montaña, o facilitan su expansión en latitudes cada vez más norteñas. Esto se ha detectado con los flebótomos vectores de la leishmaniosis. Se ha comprobado que en los últimos 20 años la enfermedad se encuentra en zonas de los Pirineos en las que no existía o se encuentran ya casos autóctonos en Europa central.

El tiempo necesario desde la ingestión del virus y diseminación desde las células del digestivo a las glándulas salivales del vector es el denominado periodo extrínseco de incubación y su duración está determinada por el grado de actividad de la ARN polimerasa del virus, que a su vez depende de la temperatura ambiente. Con Culicoides mantenidos a 15 °C, el virus de la peste equina africana requiere varias semanas para completar su periodo extrínseco de incubación, mientras que a 30 °C pueden completarlo en un par de días. Aparentemente, a temperaturas por debajo de 12 °C el virus cesa su multiplicación, pero puede persistir infectando Culicoides, y reanuda la replicación cuando se alcanza la temperatura adecuada de nuevo.

La mayoría de las enfermedades se desarrollan entre 14 -18 °C y 35-40 °C. La temperatura óptima es 30-32 °C, ya que la capacidad vectorial se incrementa debido a que se reduce el periodo extrínseco de incubación, aunque aumenta la mortalidad del vector. En algunos flavivirus transmitidos por mosquitos verdaderos el aumento de la temperatura ambiental de 20 a 25 °C disminuye el periodo extrínseco de incubación de 26 a 13 días.

Es decir, al aumentar la temperatura ambiente, el virus puede multiplicarse en el vector antes y en mayor cantidad, adelantando el periodo de transmisión. Como las hembras de los vectores también hacen la digestión de la sangre en menos tiempo, se alimentan con más frecuencia, aumentando la intensidad de transmisión.

Un aspecto importante en la transmisión de estas enfermedades, sobre todo en España y en otros países mediterráneos, es el fenómeno que se conoce como over wintering, que consiste en la supervivencia invernal del virus fuera de hospedadores vertebrados. Gracias al aumento de las temperaturas en invierno algunos virus pueden permanecer en este periodo más frío sin multiplicarse dentro de las hembras que se han infectado al alimentarse a principio del invierno. Si las temperaturas descienden pero no lo suficiente para matarlas, estas pueden sobrevivir infectadas varios meses de tal manera que en la primavera, cuando las temperaturas alcancen las temperaturas adecuadas, los virus comenzarán a multiplicarse facilitando la infección de los nuevos hospedadores sobre los que se alimenten.

Otro fenómeno relacionado con el calentamiento global es la capacidad de un patógeno de adaptarse a nuevos vectores. Se ha comprobado que la temperatura también modifica la capacidad para que un patógeno sea reconocido por los receptores del digestivo de los artrópodos. Se ha demostrado que subiendo la temperatura de cría algunas especies de Culicoides de Inglaterra, refractarias a los virus de peste equina o de lengua azul, las hembras consiguen infectarse.

A nivel europeo el cambio climático, además del incremento medio de las temperaturas, va a producir dos fenómenos muy diferentes: por un lado un descenso paulatino de la pluviometría media anual y, por otro, la aparición de fenómenos extremos concentrando las precipitaciones en pocas horas, dando lugar a inundaciones. Este aumento local de las precipitaciones también tiene un efecto potencial sobre las poblaciones de vectores, sobre todo de mosquitos, ya que aumentan el número y la calidad de los sitios de cría.

El cambio climático y la globalización están favoreciendo la colonización de especies invasoras en zonas alejadas de sus lugares de cría. En el campo de los vectores, los mosquitos son los invasores más destacados gracias a que los huevos de algunos géneros están muy adaptados a condiciones de sequía, lo que les permite ser transportados de un continente a otro con mercancías. En Europa son seis especies diferentes las que en los últimos años han logrado establecerse con éxito. Algunas especies como Aedes albopictus han logrado colonizar 16 países del continente europeo. Las temperaturas más altas y más estables que se están teniendo permiten la supervivencia invernal de huevos de estas especies, lo que favorece la permanencia de los mosquitos introducidos accidentalmente y su establecimiento.

No todo favorece al desarrollo y supervivencia de los vectores. Las altas temperaturas que llegan a alcanzarse y la sequía por el descenso de lluvias provocan la desaparición de algunas especies impidiendo la aparición de las enfermedades que pueden transmitir. Se encuentra más estudiado en el caso de algunas enfermedades humanas como la malaria que ha desaparecido prácticamente de algunas zonas del centro de África por la sequía y el aumento elevado de las temperaturas que ha llevado aparejada la desaparición de los vectores.

Paradójicamente también se ha visto que en algunas zonas de África el cambio climático ha favorecido la sustitución de unos vectores por otros, como es el caso de las tripanosomiasis del ganado transmitidas por la mosca Tsé-tsé. La sequía ha propiciado en algunas regiones la desaparición de zonas con vegetación ribereña densa, hábitat de Glossina palpalis, con la consiguiente desaparición de esta especie, que ha sido sustituida por Glossina morsitans que habita en zonas de sabana seca. Las dos son buenos vectores de Trypanosoma brucei y T. congolense, por lo que la enfermedad sigue estando activa pero transmitida por otro vector.

En el caso de Anopheles, vector de malaria humana, la disminución de la humedad ha potenciado su tolerancia a la sequía.

Conclusión

A pesar de que se prodigan estudios en los que se expone claramente cómo puede influir el cambio climático en los próximos años en las enfermedades vectoriales, confirmando un aumento del periodo de actividad de estos vectores y por lo tanto de los periodos de transmisión, y de un aumento del riesgo de aparición de enfermedades en latitudes mucho más al norte de lo que se conoce actualmente, se está confirmando que esto no es tan fácil y que posiblemente los cambios no sean tan rápidos como se creía.

Se está comprobando que la influencia del cambio climático a nivel global no tiene un impacto tan generalizado en la transmisión de enfermedades como se esperaba. Hay factores locales que pueden modular este impacto aumentándolo pero sin que sea tan marcado, ya que puede afectar de manera distinta a diferentes poblaciones de la misma especie. En estudios realizados en los Estados Unidos en varias poblaciones de Culex pipiens, vector de la fiebre del Nilo o West Nile, se ha comprobado que existe una amplia variabilidad de la respuesta de las mismas al incremento de la temperatura. De igual forma, variaciones en los genotipos contrarrestan las influencias ambientales; así, en el caso de Anophe­les, vector de malaria humana, la dismi­nución de la humedad ha potenciado su tolerancia a la sequía.

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