Los parásitos de la malaria se mueven en hélices derechas
Los patrones de movimiento ayudan a la transición entre compartimentos tisulares
Con millones de víctimas, el paludismo es una enfermedad infecciosa causada por la picadura de un mosquito portador del parásito de la malaria. Tras penetrar en la piel, el patógeno se desplaza con trayectorias helicoidales. Casi siempre gira hacia la derecha, como ha descubierto recientemente un equipo de físicos e investigadores del paludismo de la Universidad de Heidelberg. Mediante técnicas de imagen de alta resolución combinadas con simulaciones por ordenador, los investigadores demostraron que el patógeno utiliza estas hélices hacia la derecha para controlar su movimiento al pasar de un compartimento tisular a otro. Este patrón de movimiento es posible gracias a la hasta ahora inexplicable asimetría del plan corporal del organismo unicelular. Según los investigadores, sus hallazgos podrían ayudar a mejorar las pruebas de nuevos fármacos y vacunas.
El Plasmodium, patógeno de la malaria, se transmite de las glándulas salivales del mosquito a la piel del huésped. En esta fase inicial, el parásito unicelular tiene forma de media luna. Esta inusual forma celular es responsable de los característicos movimientos helicoidales de los llamados esporozoítos. Facilitan que el patógeno se enrosque alrededor de los vasos sanguíneos o se agarre al tejido circundante, como demostraron el físico Prof. Dr. Ulrich Schwarz y el investigador del paludismo Prof. Dr. Friedrich Frischknecht en anteriores trabajos de colaboración. "Nuestras nuevas investigaciones demuestran que los parásitos de la malaria se mueven casi exclusivamente sobre hélices diestras en entornos tridimensionales", explica el Prof. Schwarz, que dirige el grupo de investigación Física de Biosistemas Complejos del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Heidelberg.
En experimentos realizados en el Centro de Enfermedades Infecciosas del Hospital Universitario de Heidelberg, los científicos exploraron qué función biológica podría tener este movimiento diestro. Como sustituto tisular, utilizaron hidrogeles sintéticos, que admiten el uso de procesos de imagen de alta resolución y una comparación cuantitativa con simulaciones informáticas del movimiento celular. En el proceso, los investigadores descubrieron que los parásitos situados en el fondo del hidrogel sobre el sustrato de vidrio se comportan de forma diferente que si se aplican a un portaobjetos de vidrio directamente desde una solución fluida. En el primer caso, los parásitos giran en el sentido de las agujas del reloj sobre el cristal; en el segundo, giran en sentido contrario. Basándose en esto, los investigadores concluyeron que el movimiento en el sentido de las agujas del reloj es clave para que el parásito penetre en los distintos compartimentos.
"Sospechamos que esta quiralidad se desarrolló durante la evolución para permitir al patógeno cambiar entre los distintos compartimentos tisulares del cuerpo del huésped rápidamente y siempre de la misma manera", explica Friedrich Frischknecht, catedrático de parasitología integrativa de la Facultad de Medicina de Heidelberg de la Universidad de Heidelberg e investigador del Centro de Investigación Integrativa de Enfermedades Infecciosas del Hospital Universitario de Heidelberg. Los diferentes patrones de movimiento en sustratos convencionales en solución y procedentes de un hidrogel tridimensional podrían explicar por qué los esporozoítos eran tan poco capaces de infectar células hepáticas en experimentos de laboratorio anteriores. "Nuestros resultados demuestran que hay una gran diferencia si los patógenos se aplican directamente sobre el cristal o si primero se mueven a través de un tejido", añade el Dr. Mirko Singer, postdoctorando en el grupo del Prof. Frischknecht. Por tanto, los hallazgos actuales sobre el movimiento de los parásitos podrían ayudar a mejorar los ensayos experimentales y a desarrollar nuevos enfoques para la prevención de infecciones.
Mediante la combinación de imágenes de alta resolución y modelos matemáticos, los investigadores también pudieron descubrir el mecanismo molecular subyacente. Trabajos teóricos anteriores habían revelado cómo la forma especial de media luna del parásito determina su movimiento. "Nuestras simulaciones por ordenador confirmaron que sólo una asimetría en el extremo delantero del parásito podía ser responsable de los patrones de movimiento observados experimentalmente", afirma Leon Letterman, doctorando del grupo dirigido por el profesor Schwarz. Mediante microscopía de superresolución, los investigadores identificaron un rasgo distintivo en el plan corporal del parásito que da lugar a una distribución desigual de la fuerza a lo largo del cuerpo.
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