¿Por qué los murciélagos son buenos reservorios de virus?

Artículo original de Susan Lubejko Traducción de Minerva Contreras

Nos encontramos en medio de una crisis de salud mundial sin precedentes. La nueva enfermedad COVID-19 ha cambiado muchos aspectos de cómo podemos llevar una vida segura y saludable. COVID-19 es causada por el brote de SARS-CoV-2, un nuevo coronavirus previamente desconocido para los humanos. Mientras los científicos de la salud compiten por encontrar las mejores pruebas y estrategias preventivas, los virólogos (científicos que estudian los virus) también se hacen una pregunta diferente: ¿de dónde vino este virus?

 Este virus, como muchos otros agentes causantes de enfermedades, es de naturaleza zoonótica. Las zoonosis son enfermedades que se transmiten de animales a humanos. Un estudio reciente que compara el código genético del virus SARS-CoV-2 con otros virus encontrados en animales mostró que el virus es increíblemente similar a otros tipos de coronavirus encontrados en los murciélagos, lo que lleva a los científicos a especular que los murciélagos son los huéspedes naturales de este virus[1]. Curiosamente, una inmersión en los orígenes virales de otras graves enfermedades infecciosas, como el SARS, la rabia y el ébola, demuestra que los murciélagos también son los huéspedes y “reservorios” probables de estos virus. Entonces, ¿por qué los murciélagos parecen estar en la fuente de muchos nuevos brotes virales?

 ¿Qué hace que los murciélagos sean buenos anfitriones virales?

 Los murciélagos conforman uno de los ordenes de animales más grandes y diversos del planeta. Sus numerosas especies representan aproximadamente el 20% de todas las especies de mamíferos conocidos [2]. Aunque los murciélagos y los humanos interactúan con poca frecuencia debido a los hábitos nocturnos de los murciélagos que contribuyen a su naturaleza misteriosa, nuestro conocimiento sobre los murciélagos demuestra que son verdaderamente únicos en comparación con otros mamíferos. En particular, los murciélagos son los únicos mamíferos capaces de volar por su cuenta. Los murciélagos también son conocidos por su uso de la eco-localización, una técnica que implica producir sonidos y escuchar cómo los sonidos hacen eco en los objetos cercanos, para navegar y capturar presas. Sin embargo, algo mucho menos conocido es que los murciélagos también tienen la capacidad de transportar una gran cantidad de virus diferentes sin morir a causa de ellos ni mostrar síntomas de infección.

 Si bien los neurocientíficos han estudiado los murciélagos para comprender sus diversas habilidades especializadas (consulte estos artículos anteriores de NeuWrite sobre las habilidades de los murciélagos aquí, aquí y aquí), estos animales discretos a menudo han resultado difíciles de estudiar en el laboratorio y en la naturaleza. A pesar de esto, los científicos de enfermedades infecciosas han pasado muchos años tratando de comprender cómo los rasgos físicos y de comportamiento únicos de los murciélagos contribuyen a su capacidad de transportar y transmitir virus a animales y humanos. Las teorías prevalecientes pueden describirse por seis factores:

  1. Su alta longevidad. Para la mayoría de los mamíferos, la expectativa de vida está relacionada con su tasa metabólica (la cantidad de energía que un animal necesita para vivir y realizar tareas) y el tamaño de su cuerpo. Una tasa metabólica más baja y un tamaño corporal más grande se asocian con una vida más larga. Esta regla se observa, por ejemplo, en humanos (cuerpo grande, bajas necesidades de energía, larga vida útil) y ratones (cuerpos pequeños, alto consumo de energía, vidas relativamente cortas). Los murciélagos tienen cuerpos pequeños y usan grandes cantidades de energía para impulsar su vuelo, y sin embargo muchas especies de murciélagos exhiben vidas que exceden los 25-30 años [2]. Los largos períodos de infecciosidad durante una vida prolongada aumentan las posibilidades de que los murciélagos transmitan sus virus a otros animales.
  1. El tiempo de su evolución. Los murciélagos aparecieron temprano en la historia de la evolución de los mamíferos. Los científicos estiman que el ancestro común más reciente para los murciélagos (la especie de la que evolucionaron todas las especies de murciélagos actuales) vivió hace 64 millones de años [3]. Algunos de los virus de murciélago comunes también parecen tener orígenes antiguos similares. Estos virus pudieron haber evolucionado durante mucho tiempo y así aprovechar el funcionamiento de los cuerpos de los mamíferos, cambiando sus estrategias de infección basado en el funcionamiento del sistema inmunológico, los tipos de células que componen el cuerpo de los mamíferos y otros factores. Esto les facilitaría la propagación a otros mamíferos como los humanos [2].
  1. Su hábitat. Los murciélagos son pésimos en el “distanciamiento social” y tienden a vivir en lugares pequeños con poblaciones de alta densidad. En el suroeste de los Estados Unidos, los murciélagos mexicanos de cola libre pueden posarse en paquetes de hasta 300 murciélagos por pie cuadrado [2] y el Departamento de Conservación de la Vida Silvestre de Oklahoma estima que hasta 245,000 murciélagos viven en una de sus cuevas más notorias [4]. Como hemos aprendido de las medidas de distanciamiento social, la proximidad entre las personas es un factor importante en la facilidad con que una enfermedad puede propagarse. Además, los murciélagos no solo se quedan con su propia especie. Se cree que esta propensión a vivir con otros tipos de murciélagos en condiciones de vida densas aumenta en gran medida la propagación viral [5].

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    Los murciélagos a menudo se posan en condiciones extremadamente abarrotadas. Fuente: Mariscal Hedin, flickr.com

  1. Hibernan. Muchas especies de murciélagos, especialmente aquellas que viven en climas templados, exhiben hibernación estacional y letargo diario, que es un período de inactividad. Durante la hibernación, la temperatura corporal de un murciélago puede llegar a congelarse y la tasa metabólica de su cuerpo cae drásticamente. Se cree que esto suprime el sistema inmunológico de los animales que hibernan, incluida una disminución del 90% en el número de glóbulos blancos, cuyo trabajo es encontrar y destruir los patógenos, que circulan por todo el cuerpo [6]. Si un murciélago se infecta con un virus durante la hibernación, no comenzará a producir anticuerpos contra ese virus específico hasta después de que regrese a la temperatura corporal normal, permitiendo que los virus continúen produciendo más partículas virales durante la hibernación y el letargo [2].
  1. La manera en que funciona su sistema inmunológico. El lugar más obvio para determinar cómo los murciélagos pueden albergar y propagar virus es su sistema inmunológico. Primero, los estudios de glóbulos blancos en murciélagos normalmente activos muestran que los tipos y las proporciones de estas células en el tejido de los murciélagos no son tan diferentes de los de otros mamíferos, incluidos los humanos. Parece que los murciélagos, sin embargo, pueden tener un número ligeramente mayor de glóbulos blancos que circulan en sus cuerpos [7,8]. Los murciélagos y otros mamíferos comparten aspectos de sistema inmunológico relacionados con la forma en que las células reconocen a los invasores y coordinan una respuesta contra ellos. A pesar de esta similitud, una diferencia importante en esta inmunidad “innata” es clara cuando se estudian los interferones, que son moléculas que se comunican con las células cercanas para aumentar sus defensas antivirales, evitando así que los virus se propaguen de una célula a otra. Mientras que los humanos y otros mamíferos tienen solo unos pocos tipos diferentes de interferones, los murciélagos exhiben hasta 12 tipos diferentes de estas moléculas de señalización [7]. Además, lo más importante es que el sistema de interferón, que se apaga principalmente en ausencia de una amenaza en otros mamíferos, siempre está activado en las células murciélago, lo que significa que las células murciélago pueden comenzar su respuesta contra un virus de inmediato. Los virus que superan esta defensa pueden mutar para producir virus que ignoran la señalización de interferón en otros mamíferos [9].                                                                                    Este hecho, y el hallazgo de que algunos murciélagos tienen una duración y magnitud disminuidas de otras respuestas inmunológicas (como producir anticuerpos contra un virus) en comparación con conejos y conejillos de Indias, indica que los murciélagos tienen diferencias sofisticadas en su sistemas inmunológico que podrían proporcionarles la capacidad de transportar y propagar una carga viral sin morir de ella [7].

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    Fuente: Wikimedia Commons

  1. Su capacidad de volar. Los murciélagos son los únicos mamíferos capaces de realizar vuelos autónomos, lo que requiere hasta 5 veces la capacidad de uso de energía del ejercicio máximo para otros mamíferos. Hay una variedad de teorías que sugieren que los factores relacionados con el vuelo también seleccionan la capacidad de transportar virus de forma asintomática. Primero, el alto uso de energía para el vuelo puede causar una acumulación de moléculas dañinas al ADN, lo que se cree que condujo a un cambio evolutivo en el código genético de los murciélagos que mejora los genes relacionados con la protección y reparación del daño del ADN. Curiosamente, estos mismos genes también pueden desempeñar un papel en el sistema inmune de los murciélagos, lo que puede permitir que los murciélagos mantengan infecciones virales [10,11].                                              Además, el vuelo provoca un gran aumento en la temperatura corporal que es un poco como la respuesta de la fiebre de otros mamíferos a un virus. Un síntoma principal de COVID-19 es la fiebre, que ocurre cuando el cuerpo aumenta su temperatura central para apoyar una respuesta del sistema inmunológico y alcanzar una temperatura que matará al virus. La hipótesis es que el aumento de la temperatura corporal que los murciélagos logran durante el vuelo protege contra los intentos tempranos del virus de apoderarse y causar síntomas. Además, debido a que los murciélagos experimentan enormes variaciones en la temperatura corporal cada día a medida que pasan por períodos de letargo y vuelo, se cree que los virus pueden mutar para poder soportar estas temperaturas y, por lo tanto, una fiebre humana [12].

¿Qué medidas hemos tomado contra las enfermedades transmitidas por murciélagos?

 La lista de virus que llevan los murciélagos, muchos de los cuales han dado el salto a los humanos, es realmente extensa. Los virus más relevantes incluyen: coronavirus (como el SARS-CoV, que es el agente causante del síndrome respiratorio agudo severo SARS, y nuestro SARS-CoV-2 actual que causa COVID-19), el virus del Ébola, el virus del dengue, el virus de la encefalitis japonesa, el Virus del Nilo del oeste, virus de la fiebre amarilla, virus de Hendra, virus de Nipah, virus de la rabia y lissavirus de murciélagos europeos y australianos [13].

 Debido a estas importantes situaciones de salud pública, se han implementado ciertos procedimientos en áreas de alto riesgo para abordar la propagación de enfermedades zoonóticas transmitidas por murciélagos. Por ejemplo, un brote en Malasia del virus Nipah que se originó en granjas de cerdos fue motivo para que los funcionarios instaran a los cerdos en estructuras con lados protegidos, así mismo evitar el cultivo de frutas atractivas para evitar que los murciélagos frutales portadores de virus se acercaran a granjas de animales [14]. Los programas de vacunas para el uso previo y posterior a la exposición en humanos han tenido éxito para algunos de estos virus, como el virus de la rabia y el lisisavio de murciélago. Además, las vacunas se han desarrollado para su uso en la vida silvestre, ocultando los componentes de una vacuna en cebos alimentarios. Se cree que esta estrategia podría modificarse para inmunizar a los murciélagos contra los virus mortales que puedan albergar [14]. 

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Los murciélagos actúan como importantes insectívoros (comedores de insectos) y polinizadores en el ecosistema global. Fuente: Wikipedia

¿Realmente necesitamos murciélagos?

 A medida que las acciones humanas, como la deforestación y el consumo de carnes silvestres de los mercados de animales vivos, continúan aumentando las oportunidades de transmisión de virus de murciélagos a las poblaciones de animales humanos y domesticados, sería fácil para nosotros considerar una vida sin murciélagos para disminuir los riesgos a la salud pública. Cabe señalar, sin embargo, que los murciélagos constituyen una parte insustituible de nuestros ecosistemas mundiales. Un estudio de 2011 sugiere que perder murciélagos en América del Norte equivaldría a $ 3.7 mil millones por año en pérdidas agrícolas, ya que los murciélagos son responsables de comer la mayoría de los insectos nocturnos que destruyen los cultivos [15]. También utilizamos los murciélagos como modelos importantes para la comunicación, debido a su uso de la eco-localización, y la tecnología de vuelo, debido a su agilidad en los cielos [16]. A medida que continuamos descubriendo la vida a raíz de la pandemia global de COVID-19, será importante considerar cómo nuestra propia relación con nuestro medio ambiente global y especies de todo tipo tiene un impacto en nuestra salud pública.

 

 

Bibliografía

  1. Andersen KG, Rambaut A, Lipkin WI, Holmes EC, Garry RF (2020) The proximal origin of SARS-CoV-2. Nature Medicine, https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9
  2. Calisher CH, Childs JE, Field HE, Holmes KV, Schountz T (2006) Bats: important reservoir hosts of emerging viruses. Clinical Microbiology Reviews, 19(3):531-545
  3. Teeling EC, Springer MS, Madsen O, Bates P, O’Brien SJ, Murphy WJ (2005) A molecular phylogeny for bats illuminates biogeography and the fossil record. Science, 307:580-584
  4. Caire W, Matlack RS, Canow KB. Population size estimations of mexican free-tailed bat, Tadaria brasiliensis, at important maternity roosts in Oklahoma. Final performance report for grant number: F10AF00235 (T-55-R-1) by State Wildlife Grants. Grant period: Aug 2010-July 2013
  5. Luis AD, Hayman DTS, O’Shea TJ, Cryan PM, Gilbert AT, Pulliam JRC, Mills JN, Timonin ME, Willis CKR, Cunningham AA, Fooks AR, Rupprecht CE, Wood JLN, Webb CT (2013) A comparison of bats and rodents as reservoirs of zoonotic viruses: are bats special? Proceedings of the Royal Society B, 280:20122753
  6. Bouma HR, Carey HV, Kroese FGM (2010) Hibernation: the immune system at rest? Journal of Leukocyte Biology, 88:619-624
  7. Baker ML, Schountz T, Wang LF (2013) Antiviral immune responses of bats: a review. Zoonoses and Public Health, 60:104-116
  8. Turmelle AS, Ellison JA, Mendonca MT, McCracken GF (2010) Histological assessment of cellular immune response to the phytohemagglutinin skin test in Brazilian free-tailed bats (Tadarida brasiliensis). J Comp Physiol B, 180:1155-1164
  9. Schountz T, Baker ML, Butler J, Munster V (2017) Immunological control of viral infections in bats and the emergence of viruses highly pathogenic to humans. Frontiers in Immunology, 8:1098
  10. Shen YY, Liang L, Zhu ZH, Zhou WP, Irwin DM, Zhang YP (2010) Adaptive evolution of energy metabolism genes and the origin of flight in bats. PNAS, 107(19):8666-8671
  11. Zhang G, Cowled C, Shi Z, Huang Z, Bishop-Lilly KA, Fang X, Wynne JW, Xiong Z, Baker ML, Zhao W, Tachedjian M, Zhu Y, Zhou P, Jiang X, Ng J, Yang L, Wu L, Xiao J, Feng Y, Chen Y, Sun X, Zhang Y, Marsh GA, Crameri G, Broder CC, Frey KG, Wang LF, Wang J (2013) Comparative analysis of bat genomes provides insight into the evolution of flight and immunity. Science, 339:456-460
  12. O’Shea TJ, Cryan PM, Cunningham AA, Fooks AR, Hayman DTS, Luis AD, Peel AJ, Plowright RK, Wood JLN (2014) Bat flight and zoonotic viruses, Emerging Infectious Disease (CDC), 20(5):741-745
  13. Wong S, Lau S, Woo P, Yuen KY (2007) Bats as a continuing source of emerging infections in humans. Reviews in Medical Virology, 17:67-91
  14. Mackenzie JS, Field HE, Guyatt KJ (2003) Managing emerging diseases borne by fruit bats (flying foxes), with particular reference to henipaviruses and Australian bat lyssavirus. Journal of Applied Microbiology, 94:59S-69S
  15. Boyles JG, Cryan PM, McCracken GF, Kunz TH (2011) Economic impact of bats in agriculture. Science, 332:41-42
  16. Whiteman L, Kunz T, Langwig K, Simmons J, Horowitz S, McCracken G, Foster J, Frick W, Kilpatrick AM (2012) The night life: why we need bats all the time – not just on Halloween. National Science Foundation, nsf.gov

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