ARTÍCULO DE REVISIÓN

La contribución de los polimorfismos humanos del eritrocito en la protección contra la malaria

Patrícia Machado^*; Cristina Mendes^*; Virgílio Estólio do Rosário; Ana Paula Arez

Unidade de Ensino e Investigação de Malária, Centro de Malária e outras Doenças Tropicais, Laboratório Associado, Instituto de Higiene e Medicina Tropical, Lisboa, Portugal

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Título original: A contribuição dos polimorfismos humanos do eritrócito na proteção contra a malária. Traducido por: Lota Moncada

RESUMEN

La comprensión del complejo ciclo de vida de la malaria ha aumentado mucho en los últimos años pero, a pesar de décadas de investigación y lucha contra esa enfermedad, esta continúa a ser uno de los principales problemas de salud pública, especialmente en las áreas más pobres del planeta. Debido a su elevada prevalencia en ciertas regiones del globo, desde hace cerca de 10 mil años, la malaria ha ejercido una presión selectiva muy fuerte sobre el genoma humano. El componente genético de susceptibilidad al parásito es complejo, con una variedad de polimorfismos influyendo en la patogénesis y la respuesta del hospedero, y uno de los desafíos en la lucha contra esta enfermedad es evaluar estos determinantes de susceptibilidad y descifrar los mecanismos involucrados para utilizarlos como nuevas metas para fármacos o vacunas. Entre los polimorfismos genéticos humanos descritos como protectores contra la malaria, lo más comunes y mejor caracterizados involucran a proteínas estructurales específicas (tales como las hemoglobinas S y C, las talasemias, el antígeno Duffy y el grupo sanguíneo O) y enzimas eritrocitarias (como la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, y, más recientemente descrita, la deficiencia de piruvato quinasa). Esta pequeña revisión aborda estas variantes genéticas y discute algunos de los resultados controvertidos obtenidos, así como los mecanismos que pueden justificar esta protección.

Palabras clave: Malaria; Polimorfismo Genético; Anemia Hemolítica Congénita; Hemoglobinas Anormales; Sistema del Grupo Sanguíneo Duffy; Sistema del Grupo Sanguíneo ABO.

INTRODUCCIÓN

Según la Organización Mundial de Salud, la malaria continúa a ser una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en los países tropicales. Se estima que apenas en el año de 2008 haya causado cerca de 243 millones de casos clínicos que resultaron en, aproximadamente, 863 mil muertes¹. La malaria es una enfermedad infecciosa, causada por parásitos protozoarios del género Plasmodium y transmitida a los humanos por picadas de mosquitos infectados del género Anopheles. Las cinco especies de parásitos que infectan a los humanos son: Plasmodium falciparum, Plasmodium ovale, Plasmodium malariae, Plasmodium vivax y Plasmodium knowlesi. Las especies P. vivax y P. falciparum son las más comunes, siendo esta última responsable por las formas graves de la enfermedad-malaria cerebral o anemia grave.

Siendo una enfermedad de muy alta prevalencia desde hace miles de años, la malaria ha ejercido una presión selectiva sobre el genoma humano^2,3, especialmente en los eritrocitos, que desempeñan un papel fundamental, como células huéspedes, en el ciclo de vida del parásito. Así, los genes que afectan a la estructura y/o a la funcionalidad de los eritrocitos son los que presentan mayor número de variantes genéticas descritas como asociadas a la protección contra la malaria o sus síntomas⁴, como es el caso de algunas hemoglobinopatías, las talasemias, el antígeno Duffy, el sistema ABO, la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) y, más recientemente estudiado, el déficit de piruvato quinasa (PK).

En los últimos años han surgido nuevas líneas de investigación de la malaria, como las que se vuelcan sobre la estrecha relación entre el huésped y el parásito, que explica, por un lado, la elevada abundancia de P. falciparum en África, y por otro, el motivo por el que la mayoría de los individuos parasitados no desarrollen complicaciones de malaria severa, mientras otros sucumban a la enfermedad⁵.

En esta pequeña revisión se abordan algunos de los polimorfismos del eritrocito humano, de los más tradicionales a los más recientemente identificados, descritos en trabajos anteriores como protectores contra la malaria, y se discuten los resultados controvertidos que se ha obtenido a lo largo del tiempo, bien como algunos de los posibles mecanismos subyacentes a esta protección. Se da especial énfasis a las especies de parásitos P. falciparum y P. vivax por ser las especies más comunes que infectan a los humanos, siendo P. falciparum la más mortal, y también se da especial atención a regiones del África subsahariana, por ser las más afectadas.

LA SUSCEPTIBILIDAD A LA MALARIA ES UNA CARACTERÍSTICA HEREDITARIA

La mayoría de las picadas de mosquitos infectados no produce enfermedad (infección con sintomatología clásica de fiebre, dolores de cabeza, entre otros). Los niños expuestos a tales picadas o no son infectados (cerca de la mitad), o tienen infección sin síntomas (cerca de 25%), o tienen infección con fiebre y otros síntomas sin gravedad (aproximadamente 25%). Apenas en raros casos los niños desarrollan manifestaciones de malaria severa como la anemia grave, el coma y la malaria cerebral. Greenwood y colaboradores⁶ estimaron que en áreas de elevada transmisión, en 400 picadas potencialmente infecciosas, apenas 200 resultan en infección y solamente dos originan malaria grave y una, la muerte.

Los factores que determinan el desarrollo de la infección y la enfermedad son pues, importantes, y deben ser clarificados. Podemos hablar de la combinación de diversos aspectos interconectados: la tasa de inoculación del mosquito, la dosis de esporozoítos, la inmunidad adquirida de infecciones anteriores, la virulencia del parásito, los polimorfismos genéticos del huésped humano, el estado de nutrición del individuo infectado, las condiciones ambientales y el acceso a un tratamiento eficiente. La prevalencia de la infección de P. falciparum es, a pesar de todo, suficientemente alta para matar a 1 millón de personas en África por año, donde la tasa de mortalidad en niños menores de 5 años llega a ser entre 1 y 2%^1,7,8.

Los factores genéticos del huésped humano dan una contribución significativa a la diversidad observada en la malaria. En una misma población, existe un elevado grado de variación entre individuos con relación a los fenotipos de susceptibilidad a la malaria, incluyendo la carga parasitaria, la incidencia de la enfermedad y la severidad⁶ y la magnitud y tipo de respuesta inmune a los antígenos de la malaria^9,10.

Cuando la base genética de algunos desórdenes del eritrocito fue inicialmente investigada, los científicos se depararon con la extraña paradoja de la presencia de elevadas frecuencias de mutaciones deletéreas en algunas poblaciones. La talasemia, por ejemplo, que es la base de una anemia microcítica, es muy frecuente en varias regiones del Mediterráneo, Oriente Medio, África y Suroeste de Asia. Haldane¹¹, en 1949, propuso que un alelo mutado alcanza y mantiene una elevada frecuencia, no por medio de una tasa excepcionalmente alta de mutación, y sí porque es consecuencia de una ventaja selectiva contra la malaria causada por P. falciparum, cuya distribución coincide con la de la talasemia.

Para evaluar el impacto de la determinación genética de la susceptibilidad a la malaria clínica, se hizo un estudio longitudinal con niños mellizos en Gambia¹² en el que se observó que existe una mayor probabilidad de ambos gemelos monozigóticos de desarrollar fiebre provocada por la malaria que en gemelos dizigóticos, lo que indica que hay factores genéticos involucrados en el desarrollo de la enfermedad. En otro estudio desarrollado en Sri-Lanka¹³, se estimó que el factor hereditario es el responsable por cerca de 15% de la incidencia de infección sintomática y asintomática por P. falciparum y aproximadamente por 10% de la intensidad de los síntomas clínicos. En un estudio en Kenia¹⁴, fue monitoreada, en dos cohortes de niños, la incidencia de malaria clínica no complicada y las admisiones hospitalarias debido a la malaria. En ambos casos, se estimó que 25% de la variación total era explicada por la suma de los efectos de los genes del huésped y, de estos, la hemoglobina S, el factor genético de resistencia a la malaria más conocido, explicaba apenas 2% de la variación total, sugiriendo la existencia de muchos genes protectores desconocidos, cada uno resultando en pequeños efectos en las poblaciones.

LOS DESÓRDENES DE LA HEMOGLOBINA

La hemoglobina normal de un adulto se compone por dos cadenas de α-globina y dos de β-globina. Los desórdenes de la hemoglobina pueden ser divididos en dos grupos: uno en el que hay una disminución de la producción de las formas estructurales normales de las α- o β-globinas, dando origen a las α- o β-talasemias, respectivamente; y otra en la que hay producción de formas estructurales mutantes (hemoglobinopatías), como en el caso de las hemoglobinas S (HbS), C (HbC) o E (HbE). A pesar de que fueron identificadas centenas de variantes estructurales de la hemoglobina, apenas las tres referidas anteriormente presentan frecuencias polimórficas. Las dos primeras son muy frecuentes especialmente en África Occidental¹⁵ y la hemoglobina E es común en el Sudeste Asiático¹⁶.

Las cadenas de la β-globina son codificadas por un único gen que se localiza en el cromosoma 11; las cadenas a son codificadas por dos genes íntimamente conectados en el cromosoma 16. Así, en un individuo normal diploide, existen dos loci que codifican para la cadena β y cuatro que codifican para la cadena α.

LA DREPANOCITOSIS O ANEMIA FALCIFORME

La drepanocitosis o anemia falciforme es una hemoglobinopatía de carácter genético, causada por una mutación en la posición 6 del gen de la β-globina (HbB), ocurriendo la sustitución del ácido glutámico por valina (β6Glu>Val). La forma anormal producida, denominada hemoglobina S, hace con que los glóbulos rojos se vuelvan rígidos y con forma de hoz, impidiendo que los mismos atraviesen los vasos sanguíneos y lleguen a los órganos¹⁹. Los efectos clínicos provocados por esta enfermedad son bastante variables, dependiendo de que los individuos sean portadores de rasgo drepanocítico (HbAS, que presenta el alelo normal A y el alelo mutado S) o si son individuos enfermos (HbSS, individuos homocigóticos para el alelo mutado S). Mientras que en los individuos portadores de síntomas de la enfermedad, cuando existen, son muy leves, los individuos enfermos presentan síntomas graves como anemias severas, infecciones graves y lesiones en órganos vitales, provocando una disminución en la esperanza media de vida⁴. La variante S de la hemoglobina se halla ampliamente distribuida por todo el mundo, presentando frecuencias muy elevadas en el África subsahariana (especialmente en la región occidental), en el Oriente Medio y en algunas zonas de India¹⁵.

La drepanocitosis fue una de las primeras hemoglobinopatías a ser asociadas a una protección contra la malaria. Anthony Allison²⁰, en 1954, constató que los eritrocitos de los individuos con rasgo drepanocítico eran más difícilmente parasitados por P. falciparum que los normales, concluyendo que los individuos heterocigóticos tendrían una ventaja selectiva en las regiones hiperendémicas de malaria. Varias evidencias sugieren la existencia de un equilibrio entre la eliminación del alelo mutado (alelo S) por muerte precoz de los homocigóticos y su preservación en los heterocigóticos debido a esta ventaja selectiva. Los individuos portadores del alelo S parecen estar favorecidos en relación a los individuos no portadores, habiendo de esta forma la selección de este alelo, permitiendo que el mismo sea encontrado en un porcentaje de 5 a 40% en la población mundial^15,21,22.

Varios estudios han sido realizados a lo largo de los últimos 60 años para comprender cual es el nivel de protección conferido por el estado heterocigótico. Aidoo et al²³, Carter y Mendis²⁴, Ayi et al²⁵ y Williams et al²⁶ demostraron que el genotipo HbAS está significativamente asociado a la protección contra la malaria severa provocada por el parásito P. falciparum. Aidoo et al²³ demostraron que había una protección significativa del 60% en la mortalidad en niños entre los 2 y los 16 meses de edad. En niños con edades inferiores a 2 meses esa reducción no fue observada. Williams et al²⁶ demostraron que había una protección de 90% en individuos heterocigóticos (HbAS) en casos de malaria severa y una protección de 50% en los casos de malaria asintomática.

Existe controversia sobre los mecanismos subyacentes a esta protección, pero algunos estudios la asocian a la dificultad que los parásitos tienen para invadir y crecer dentro de los eritrocitos con los genes mutados²⁷. Sin embargo, otros estudios, como el de Cappadoro et al²⁸, dicen no haber encontrado ninguna diferencia en el crecimiento de los parásitos en eritrocitos normales y en eritrocitos mutados. Otra explicación fue dada por Luzzato et al (1970) y Roth et al (1978) (in Williams et al²⁹). Ellos verificaron que los eritrocitos HbAS parasitados tienen tendencia a quedar con una forma irregular más rápidamente que los no parasitados, llevando a la muerte intracelular del parásito. Un estudio más reciente³⁰ mostró que la adhesión de eritrocitos parasitados AS a las células endoteliales microvasculares y a los monocitos es significativamente menor que la de los eritrocitos parasitados AA. Esta reducción está relacionada con alteraciones en lo principal, conectando citoadhesión y factor de virulencia del parásito (P. falciparum erythrocyte membrane protein-1, PfEMP-1).

En otro estudio³¹, se observó que el porcentaje de trofozoitos en la sangre periférica en niños asintomáticos con rasgo drepanocítico (HbAS) era de 75%, mientras que en los niños asintomáticos normales (HbAA) era de 37,5%, sugiriendo que hay un secuestro reducido de los eritrocitos parasitados en los niños HbAS. En los individuos HbAS pueden ocurrir alteraciones en la expresión de los ligandos de los eritrocitos infectados (como el PfEMP-1), reduciendo la citoadhesión y originando una infección menos grave. Estos resultados contrarían los obtenidos en el estudio anterior³⁰.

LA HEMOGLOBINA C (HBC)

La hemoglobina C (HbC), tal como la hemoglobina S, es provocada por una mutación en la posición 6 del gen de la β-globina habiendo, en este caso, la sustitución del ácido glutámico por una lisina (β6Glu>Lys). La hemoglobina C se encuentra principalmente en África Occidental, aunque se a menos frecuente que la hemoglobina S, y resulta en un fenotipo menos severo que la drepanocitosis: los homocigóticos generalmente tienen una anemia hemolítica leve y los heterocigóticos no presentan una reducción significativa en los niveles de la hemoglobina³². Tanto los homocigóticos como los heterocigóticos parecen estar protegidos contra la malaria severa^33,34 pero el efecto protector parece ser superior en los s. En estudio desarrollado en Burkina Faso³⁵, se estimó que el efecto protector de la variante HbAC era de 30%, mientras que el de la variante HbCC era de 90%.

El efecto protector de la HbC no parece deberse a una reducción en la densidad parasitaria, y sí a una alteración en la topografía y en las propiedades de la superficie de los eritrocitos infectados involucrados en la patogenicidad^36,37,38. Los eritrocitos infectados HbAC y HbCC presentan menor adhesión al endotelio que expresa CD36 y la molécula de adhesión intercelular-1 (ICAM-1) que los eritrocitos infectados HbAA. La formación de rosetas con los eritrocitos no infectados también es menor. Se observaron igualmente, alteraciones en la expresión del importante factor de virulencia del parásito PfEMP-1 en los eritrocitos infectados HbAC y HbCC. La hemoglobina C puede, así, proteger contra la malaria a través de la reducción de la adhesión de los eritrocitos infectados que es mediada por la PfEMP-1, suavizando los efectos de su secuestro en los microvasos³⁶. Una citoadhesión disminuida parece, de esta manera, constituir un mecanismo de protección común a ambas variantes de la hemoglobina S y C.

Un estudio reciente³⁹ abordó este tema desde otra perspectiva, cuestionando si el genotipo humano de la β-globina podría influenciar la eficiencia de la transmisión de malaria por P. falciparum. En este estudio, llevado a cabo en Burkina Faso (África Occidental), se verificó que las HbC y HbS están asociadas a un aumento de dos veces in vivo y cuatro veces ex vivo de la transmisión del parásito del huésped humano para el vector, mostrando que la variación genética humana puede influenciar en la dinámica de la transmisión de una enfermedad infecciosa. Estas variantes podrán promover la diferenciación sexual de P. falciparum o accionar respuestas inmunes alternativas que mejoran la eficiencia de la transmisión del huésped vertebrado para el vector o, al contrario, reducen la eficiencia del bloqueo de la transmisión en el huésped.

LAS TALASEMIAS

Las α- y β- talasemias son una consecuencia de deleciones y mutaciones puntuales en zonas no codificantes de los genes que codifican para las α- y β-globinas, causando una síntesis insuficiente de estas cadenas (revisto en Weatherall⁴⁰).

La α-talasemia es uno de los desórdenes genéticos humanos más comunes del globo y es particularmente frecuente en los países del Mediterráneo, Sudeste Asiático, continente Africano, Oriente Medio e India⁴¹. En algunas regiones, la frecuencia de portadores llega a ser de 80% a 90% de la población, o sea, alcanza casi un estado de fijación^42,43. Los individuos con mutación en un único cromosoma, con una anemia poco acentuada, son designados portadores del rasgo talasémico α y son, de manera general, asintomáticos. Los heterocigóticos compuestos y homocigóticos presentan una anemia relativamente severa caracterizada por la presencia de hemoglobina H (HbH) en la sangre periférica (enfermedad HbH). Los individuos que producen una cantidad muy reducida de globina α o no producen del todo estas cadenas, tienen una anemia muy grave que, no siendo tratada, causa la muerte en el período neonatal (condición designada de hidropesía fetal de la hemoglobina Bart). La gran mayoría de las α-talasemias resultan de la deleción de un (-α) o ambos (--) genes a pero pueden tener también origen en mutaciones puntuales. Cuando una mutación (o varias) suprime completamente la expresión de un gen, la enfermedad es llamada de α⁰-talasemia; cuando una o varias mutaciones reducen parcialmente la expresión de un gen, se designa de α⁺-talasemia (Harteveld e Higgs⁴¹ y referencias aquí contenidas).

La β-talasemia incluye tres formas principales en orden creciente de gravedad: talasemia Mayor (referida muchas veces como anemia de Cooley y anemia del Mediterráneo), talasemia intermedia y talasemia Menor (también designada de rasgo β-talasémico o β-talasemia heterocigótica). La β-talasemia tiene prevalencia en los países del Mediterráneo, Medio Oriente, Asia Central, India, Sur de China y Extremo Oriente. Las frecuencias de portadores más elevadas se encuentran en Chipre (14%), Cerdeña (10,3%) y Sudeste de Asia (Galanello y Origa⁴⁴ y referencias aquí contenidas).

El hecho de las talasemias ser tan frecuentes se justifica porque los portadores están en presumible ventaja selectiva en las áreas donde la malaria por P. falciparum es o fue endémica. Varios estudios apoyan una asociación entre la reducida producción de las cadenas de hemoglobina y esta enfermedad infecciosa^45,46,47.

Un estudio en Liberia, por ejemplo, determinó que había un riesgo relativo de infecciones graves de malaria, de 0,41 a 0,45, en niños heterocigóticos de β-talasemia⁴⁸ y en Papúa Nueva Guinea, en un estudio de caso control comparando niños con malaria grave a niños no infectados, se concluyó que había un riesgo reducido de contraer malaria grave en los homocigóticos de α⁺-talasemia (riesgo de 0,40) y también en los heterocigóticos (riesgo de 0,66)⁴⁹. Por otra parte, en otro estudio de caso control en Gana, los resultados indicaron que la protección contra la malaria clínica severa sucede en individuos heterocigóticos para la α⁺-talasemia, pero no en individuos talasémicos homocigóticos⁵⁰. En otro estudio en el Sudoeste Asiático se obtuvieron resultados que van contra los resultados anteriores: los porcentajes de malaria no grave y esplenomegalia fueron mayores en los niños con α⁺-talasemia que en los niños normales. Este resultado fue más relevante en niños con edad muy precoz e infectados por P. vivax. En este caso, la talasemia puede estar asociada a un aumento de la susceptibilidad a P. vivax que, actuando como una vacuna natural, induce una protección contra la infección subsiguiente, potencialmente más grave, por P. falciparum²⁶.

Para las formas menos severas de talasemias no ha surgido todavía una evidencia consistente sobre un posible efecto en la invasión o maduración del parásito. Sin embargo, algunos resultados han destacado alteraciones sutiles en el eritrocito talasémico infectado, incluyendo el aumento de la expresión de antígenos en la superficie y el aumento de la conexión de la IgG, que puede conducir a un reconocimiento inmunitario más eficiente y a una mejor remoción de los eritrocitos infectados y, de esta forma, a un mejor control de la infección en los estadios eritrocíticos^51,52. Un aumento de la susceptibilidad de los eritrocitos talasémicos infectados a la fagocitosis por los monocitos fue también observada in vitro⁵³. Ambas talasemias muestran una disminución de la formación de rosetas, un problema asociado a formas severas de malaria⁵⁴.

LAS DEFICIENCIAS ENZIMÁTICAS DEL ERITROCITO

Debido a la pérdida del núcleo, mitocondrias y ribosomas, los eritrocitos maduros no tienen la capacidad de realizar ni la fosforilación oxidativa ni la síntesis proteica. Sin embargo, estas células necesitan de un metabolismo activo para el mantenimiento de la flexibilidad y la integridad de la membrana plasmática, bien como para el mantenimiento de la hemoglobina en su forma funcional para asegurar el adecuado transporte del oxígeno. Este metabolismo está asegurado por las enzimas del glóbulo rojo que participan en tres cadenas metabólicas principales: la glucólisis, la vía de las pentosas fosfato y el metabolismo nucleotídico. Si existe alguna deficiencia enzimática en alguna de estas vías, hay una limitación de la producción de ATP y/o de NADPH provocando alteraciones en la membrana y consecuente remoción de estas células⁵⁵.

La relación entre el grado de la deficiencia enzimática y la extensión de la disfunción metabólica depende de varios factores: la relevancia de la enzima afectada y su grado de expresión, la estabilidad de la enzima mutante contra la degradación proteolítica y las anormalidades funcionales y la posibilidad de compensar la deficiencia por la sobreexpresión de la isoenzima correspondiente o por el uso de una vía metabólica alternativa⁵⁵.

Ya han sido identificadas enzimopatías en las varias cadenas metabólicas y las frecuencias varían con la localización geográfica. De todas, la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa parece ser la más común, con más de 400 millones de casos registrados. En el África subsahariana existen principalmente tres variantes que presentan frecuencias polimórficas, que fueron asociadas a una protección contra la malaria.

Más recientemente, han sido publicados algunos trabajos que asocian la deficiencia de piruvato quinasa con una protección contra la malaria. Se obtuvieron evidencias de esta asociación en modelo de ratones, estudios in vitro con cultivos de P. falciparum y estudios poblacionales con muestras de ADN humano en los que fueron identificadas marcas de selección en la región del genoma que envuelve el gen codificante de piruvato quinasa. No han sido todavía identificadas variantes de este gen con frecuencias polimórficas en las regiones endémicas de malaria, pero esta investigación está en curso.

LA DEFICIENCIA DE GLUCOSA-6-FOSFATO DESIDROGENASA

La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) cataliza la primera reacción de la vía de las pentosas fosfato en la cual ocurre la oxidación de la glucosa-6-fosfato la 6-fosfoglucono--lactona, simultáneamente a la producción de NADPH. El NADPH es un equivalente reductor, necesario a varias reacciones biosintéticas y extremadamente importante en la protección de las células contra el estrés oxidativo^56,57. El gen que codifica para la G6PD se halla en la región telomérica del brazo largo (Xq28) del cromosoma X y está constituido por 13 exones que codifican un total de 515 aminoácidos y 12 intrones. El locus de la G6PD es uno de los loci más polimórficos descritos, con mm más de 300 variantes genéticas conocidas, que originan cerca de 140 variantes moleculares diferentes⁵⁸. Estas variantes resultan, sobre todo, de mutaciones puntuales, no habiendo referencias de la existencia de grandes deleciones en el gen de la G6PD o de mutaciones nonsense o frameshift⁵⁹.

En el África subsahariana existen tres variantes que presentan frecuencias polimórficas: G6PD B, G6PD A y G6PD A^-. La variante G6PD B es la variante normal; la variante G6PD A resulta de una mutación en la posición 376 del exón 5, en donde se hace la sustitución de una adenina (A) por una guanina (G), que resulta en un cambio de aminoácido (Asn>Asp). La variante G6PD A^- se caracteriza por la ocurrencia de dos mutaciones: la descrita para la variante G6PD A y otra en el nucleótido 202 del exón 4, habiendo sustitución de una guanina (G) por una adenina (A), originando un cambio en el aminoácido codificado (Val>Met)^56,57,60. La variante normal, G6PD B, presenta una actividad enzimática normal y es la más común: su frecuencia en la población varía entre 60% y 80%. La variante G6PD A, que presenta una actividad entre 80% y 100% (cuando comparada con la variante G6PD B) se halla en una frecuencia entre 15% y 40%. La G6PD A^- presenta una actividad de 10 a 20% en individuos homo o hemicigóticos y su frecuencia varía entre 0 y 25%^56,61.

La sintomatología presentada por los enfermos depende del grado de deficiencia, aunque gran parte de los individuos deficientes es asintomática, desarrollando síntomas de la enfermedad apenas como respuesta al estrés oxidativo. Los síntomas clínicos más comunes son: ictericia neonatal y anemia hemolítica aguda provocada por la ingestión de fármacos (como por ejemplo el antimalárico primaquina) o ciertos alimentos (como habas, de ahí que esta enfermedad sea conocida también como favismo o fabismo)^56,57.

En todo el mundo cerca de 400 millones de personas son afectadas por esta enzimopatía, lo que la vuelve una de las enzimopatías más comunes^56,62. No obstante, la distribución geográfica de la deficiencia de G6PD presenta mayores prevalencias en África y en algunos países de Asia, en donde la prevalencia de malaria es o fue muy elevada. Esta co-distribución puede justificarse por la hipótesis que la deficiencia de G6PD puede conferir una protección parcial contra la malaria. Aunque el grado de protección conferida y cuales sean los individuos (mujeres heterocigóticas y/u hombres hemicigóticos) que disfrutan esa protección sean blanco de controversia, parece cierto que su elevada prevalencia se debe al hecho de que existió una selección positiva a lo largo del tiempo^3,22,63. Ejemplos de esta controversia pueden ser hallados en diversos estudios. Powell et al⁶⁴ y Martin et al⁶⁵ no observaron evidencias de ningún tipo de protección contra la infección por P. falciparum en afroamericanos y en la población nigeriana, respectivamente. Por otro lado, Bienzle et al (1972) (in Ruwende et al⁶⁶), en un estudio realizado con niños nigerianos, concluyeron que apenas las mujeres heterocigóticas, y no los hombres hemicigóticos, estaban protegidos contra la malaria. Ruwende et al⁶⁶, en un estudio realizado en Gambia y en Kenia, verificaron que el alelo G6PD A^- confería protección contra la malaria severa tanto en mujeres heterocigóticas como en hombres hemicigóticos. Otro resultado discrepante fue obtenido por Guindo et al⁶⁷, en un estudio realizado con dos poblaciones étnicamente diferentes de Malí. Los resultados obtenidos sugieren que existe una protección contra la malaria severa en hombres hemicigóticos pero no en mujeres heterocigóticas. También Gilles et al (1967) (in Guindo et al⁶⁷), en un estudio realizado en Nigeria, observaron que el alelo G6PD A^- tenía un efecto protector contra el coma y convulsiones en niños con edades comprendidas entre los 6 meses y los 4 años de edad. Sin embargo, los resultados encontrados no fueron estadísticamente significativos en el caso de las niñas.

LA DEFICIENCIA DE PIRUVATO QUINASA

La piruvato quinasa está involucrada en el último paso de la vía glicolítica de las células, conduciendo a la producción de piruvato y ATP. Por su vez, su substrato fosfoenolpiruvato (PEP) y el producto piruvato están involucrados en varias cadenas energéticas y biosintéticas, por lo que la regulación de la actividad de esta enzima es crucial para el metabolismo global de las células⁶⁸. En los mamíferos existen cuatro isoenzimas de la piruvato quinasa (PK-M1, PK-M2, PK-L y PK-R) codificadas por dos genes distintos, pkM y pkLR, y expresados en tejidos diferentes. El gen pkLR está localizado en el cromosoma 1 (1q21) y codifica las proteínas PK-L y PK-R. La PK-L se expresa en el hígado, intestino delgado y corteza renal; la PK-R se expresa exclusivamente en los eritrocitos. La región codificante del gen pkLR está dividida en 12 exones, diez de los cuales son compartidos por las dos isoformas, mientras que los exones 1 y 2 son específicos para las enzimas eritrocitaria y hepática, respectivamente. Hasta el momento, ya han sido descritas más de 180 mutaciones y ocho polimorfismos en el gen pkLR⁶⁹.

A pesar de las alteraciones en el gen pkLR pueden resultar en modificaciones, sea en la enzima del eritrocito, sea en la enzima del hígado, los síntomas clínicos se deben a las alteraciones en los glóbulos rojos, una vez que la deficiencia hepática es compensada, generalmente, por la síntesis continua en los hepatocitos. La deficiencia de PK, tal como la deficiencia de G6PD, se constituye en una enfermedad hemolítica no esferocítica hereditaria. Las manifestaciones clínicas incluyen anemias hemolíticas crónicas de varios grados, variando de poco severas a formas que deben ser compensadas por transfusiones de sangre en el período neonatal⁶⁹.

La asociación de la deficiencia de PK con la malaria ha sido descrita muy recientemente. El primer estudio sobre esta asociación se realizó en 2003 por Min-Oo y colaboradores⁷⁰, que observaron que dos estirpes congénitas recombinantes de ratones eran resistentes a la infección por Plasmodium chabaudi, e identificaron la mutación 269T>A en el exón 3 del gen pkLR (90lle>Asn) como inductora de la resistencia, con significativa reducción en la parasitemia y en la mortalidad pos infección. Posteriormente, ya en 2008, dos trabajos fueron publicados comparando el crecimiento de cultivos in vitro de Plasmodium en eritrocitos humanos normales y con la deficiencia^71,72, observándose una disminución en la infección y en la replicación del parásito en estos últimos. Ya este año, se conocieron otros dos estudios, esta vez usando muestras de ADN humano. Alves y colaboradores⁷³ realizaron un estudio poblacional usando muestras de ADN humano de Cabo Verde, observando un desequilibrio de conexión en una extensión mayor de la región envolvente del gen pkLR en los individuos control no infectados con malaria. Este resultado fue explorado después por el mismo equipo de investigación⁷⁴, que efectuó un segundo estudio poblacional, en el cual, por medio del genotipado combinado de varios polimorfismos localizados en la proximidades del gen pkLR en muestras de ADN humano de diferentes grupos clínicos de malaria de Angola y Mozambique e individuos PK-deficientes y normales de Portugal, obtuvo los siguientes resultados: una mayor diferenciación entre los países africanos y Portugal cuando se usaron marcadores de la región pkLR comparativamente con marcadores neutros; mayor conservación de la región envolvente del gen pkLR en el grupo clínico de malaria no complicada (desequilibrio de conexión en una región más extensa); asociación positiva de un haplotipo con este grupo clínico. Estas observaciones sostienen la hipótesis de que la malaria está ejerciendo presión en esta región específica del genoma y fortalecen los resultados anteriores, obtenidos con cultivos in vitro y con modelo de ratones. En este contexto, una cuestión se coloca ahora: ¿existirá un alelo mutante de pkLR prevalente en las regiones endémicas de malaria, tal como sucede en la deficiencia de G6PD o HbS? La respuesta a esta cuestión es relevante para esta área de estudio y la identificación de uno (o varios) alelo(s) en estas condiciones vendría a confirmar que el gen pkLR está bajo selección.

ANTÍGENO DUFFY/RECEPTOR DE QUIMIOCINAS (DARC)

Plasmodium vivax, la segunda especie de Plasmodium más prevalente en el mundo, infectando entre 80 y 90 millones de personas por año⁷⁵, aunque esté ampliamente distribuido en los países tropicales, es prácticamente inexistente en África Central y Occidental. Esta ausencia se ha explicado por la falta del antígeno Duffy en la mayor parte de la población⁷⁶. El antígeno Duffy, también llamado de antígeno Duffy receptor para quimiocinas (DARC), una vez que este antígeno se conecta a una serie de quimiocinas proinflamatorias^77,78, ha sido descrito como el receptor eritrocítico para el P. vivax sin el cual no es posible haber invasión del eritrocito por parte de este parásito.

DARC es una proteína de la membrana/tisular multimérica que está organizada en siete dominios transmembranas. El gen DARC es bastante polimórfico, presentando múltiples alelos, entre ellos los alelos codominantes FY*A y FY*B, que codifican para dos alelos principales - Fy^a y Fy^b. Por medio de la combinación de los dos alelos principales es posible obtener cuatro genotipos diferentes: Fy(a⁺b⁺), Fy(a⁺b^-), Fy(a^-b⁺) y Fy(a^-b^-)^77,78,79. Los tres primeros corresponden al fenotipo Duffy positivo, que es más frecuente en Asia y en poblaciones caucasianas, y el último corresponde al fenotipo Duffy negativo, más común en la población africana, siendo descrito como resistente a la infección por P. vivax.

El fenotipo Fy(a^-b^-) resulta de una única mutación puntual, la -33T>C, en la región promotora del alelo FY*B, situada en la región de "GATA box", que va a impedir la conexión del factor de transcripción h-GATA1^77,80. Varios estudios a lo largo de los años, han demostrado que la ausencia del antígeno Duffy impide la invasión del eritrocito por P. vivax, como es el caso del estudio realizado por Miller et al⁸¹, que demostró que la resistencia al P. vivax estaba directamente asociada al fenotipo Duffy negativo. Otro estudio realizado por Barnwell et al⁸² demostró in vitro que merozoitos de P. vivax son incapaces de invadir eritrocitos que no expresen el antígeno Duffy. Más recientemente, Culleton et al⁸³, en un estudio en que analizaron 2.588 muestras de sangre de nueve países de África, encontraron apenas una muestra infectada con P. vivax en un individuo Duffy positivo. Este estudio confirmó que esta especie de Plasmodium es prácticamente inexistente en África.

Otro aspecto importante de destacar en lo que dice a la protección conferida por el antígeno Duffy y que fue descubierto por Kasehagen et al⁸⁴, en un estudio realizado en Papua, Nueva Guinea, es que, además de que los individuos homocigótigos Duffy negativos están protegidos contra la invasión del P. vivax, también los individuos heterocigóticos portadores de un nuevo alelo Duffy negativo [Fy(A+A-)], que presenta una disminución de 50% en la expresión de Fy^a, están significativamente más protegidos contra infecciones por P. vivax que individuos homocigóticos [Fy(A+A+)], y, cuando infectados, presentan parasitemias significativamente más bajas cuando comparadas con las de individuos normales.

Estudios recientes han demostrado que hay individuos Duffy negativos infectados con P. vivax en Brasil, pero también en África. Un estudio realizado en Kenia, con niños que estaban siendo analizados para un estudio caso-control de malaria grave provocada por P. falciparum, confirmó la existencia de niños infectadas con P. vivax aún siendo Duffy negativas . Este no fue el único relato y resultados semejantes se encontraron en la Región Amazónica en Brasil, en donde también fueron detectados individuos Duffy-negativos infectados con P. vivax^86,87, y también en otras localidades de África Occidental. Un estudio caso-control que está siendo desarrollado en Guinea Ecuatorial, encontró nueve individuos Duffy-negativos, conteniendo la mutación -33T>C, en la región promotora del alelo FY*B, situada en la región de la "GATA box", infectados con diferentes estirpes de P. vivax - P. vivax clásico y P. vivax VK247 (Mendesi et al, observaciones no publicadas). Estos datos recientes sugieren que P. vivax puede estar evolucionando, usando receptores alternativos para conectarse e invadir el eritrocito.

GRUPOS SANGUÍNEOS ABO

El sistema ABO es uno de los sistemas sanguíneos sobre el cual se tiene un mayor conocimiento y también uno de los más relevantes en la práctica clínica, en lo que dice respecto a la compatibilidad entre grupos sanguíneos. Este es un sistema autosómico, por lo que cada persona posee dos copias del gen que codifica para el grupo sanguíneo ABO. Los grupos sanguíneos A y B son dominantes en relación al grupo O, mientras que los grupos A y B son codominantes⁸⁸.

El gen codifica una glicotransferasa, que, en el caso del grupo sanguíneo A, transfiere una N-acetil D-galactosamina y, en el caso del grupo sanguíneo B, una D-galactosa para la extremidad del glicano de las glicoproteínas o los glicolípidos⁸⁸. El grupo sanguíneo O no presenta la glicotransferasa terminal, necesaria para la producción de los antígenos A y/o B, expresando el antígeno H^88,89.

Diversos estudios sugieren que también el sistema ABO haya sufrido un proceso de selección positiva en humanos, por acción de la malaria. Aunque existan relatos controvertidos, con estudios que afirman que no hay una asociación significativa entre los dos factores^90,91,92,93, varios , otros afirman exactamente lo contrario^{89,94,95,96,97,98}. Analizando los resultados obtenidos en los diferentes estudios, se puede constatar que factores como: la no utilización de un grupo control o la utilización de un grupo control inadecuado; el hecho de que muchas veces se utilizan adultos para estos estudios, y no niños con edades hasta 5 años (grupo más informativo, una vez que es este el que normalmente presenta densidades parasitarias más elevadas y donde hay una mayor incidencia de las formas graves de la enfermedad); y el bajo número de muestras utilizadas por estudio; pueden influenciar las conclusiones finales⁹⁹. De ser analizados los estudios que llevan en consideración todos los factores antes referidos, parece entonces que el grupo sanguíneo O protege realmente contra la malaria severa^78,99,100.

Aunque no sea totalmente conocido el mecanismo de protección utilizado por el grupo O, varios estudios han destacado la formación de rosetas como el mecanismo más probable. La formación de rosetas se caracteriza por la conexión de eritrocitos infectados por P. falciparum a eritrocitos no infectados, formando una aglomeración de células, que se piensa contribuye a la patología de la malaria, una vez que provoca la obstrucción de los vasos, impidiendo la corriente sanguínea. Estudios realizados por Carlson et al¹⁰¹ y Udomsangpetch et al¹⁰² demostraron que las rosetas formadas con los grupos sanguíneos A, B y AB eran más grandes y más resistentes que las formadas por el grupo sanguíneo O. Se piensa que el grupo O forma menos rosetas por no tener antígenos A y B, ya que estos antígenos son receptores en los eritrocitos no infectados¹⁰³.

La formación de rosetas contribuye directamente con la severidad de la enfermedad, una vez que provoca isquemia de los tejidos y muerte celular, y si este es reducido en individuos del grupo sanguíneo O, es de esperarse entonces que estos individuos estuvieran de cierta forma protegidos contra la malaria grave. Rowe et al⁸⁹ demostraron por medio de un estudio caso-control realizado en Malí con niños con malaria grave y niños con malaria no complicada, que individuos del grupo sanguíneo O tenían un 66% menos probabilidades de desarrollar malaria grave cuando comparados con grupos sanguíneos no-O. Resultados similares fueron hallados por Fry et al¹⁰⁴ en un estudio realizado en Kenia, Malawi y en Gambia, en el cual fueron genotipados más de 9 mil individuos, utilizando cuatro polimorfismos de base única (SNPs) en el gen de la glicotransferasa ABO. En este estudio se verificó que los grupos sanguíneos A y AB (odds ratios significativos de 1,33 y 1,59, respectivamente) están asociados a un riesgo mayor de malaria grave cuando comparados al grupo O.

Resultados interesantes se obtuvieron también en un estudio realizado con madres y bebés en Gambia, en donde se verificó que el grupo O está asociado a un aumento de la infección por malaria placentaria en mujeres primíparas, pero que presenta un riesgo reducido en mujeres multíparas⁹⁷. Esta diferencia en la susceptibilidad a la malaria en mujeres embarazadas fue hallado solamente en el grupo sanguíneo O.

Si el grupo sanguíneo O realmente protege contra la malaria grave, sería de esperarse que presentase prevalencias más elevadas, por lo menos en las áreas endémicas para la enfermedad. Estudios afirman que las prevalencias de este grupo sanguíneo no son más elevadas porque, a pesar de tener un papel protector contra la malaria grave, los individuos del grupo O tienden a tener síntomas más graves de otras enfermedades, como el cólera y otras enfermedades diarreicas, muy comunes en países tropicales^105,106.

CONCLUSIÓN

Hay una estrecha relación entre huésped y parásito que, si prolongada en el tiempo, tiende a afinarse, permitiendo que cause menor daño al huésped y traga mayor beneficio al parásito. La muerte precoz no resulta en descendencia y, por lo tanto, no trae beneficio desde el punto de vista evolutivo para ninguna de las partes. Los polimorfismos del eritrocito protectores contra la malaria en los humanos son un excelente ejemplo de esta coevolución huésped-parásito, pues las elevadas prevalencias en las zonas endémicas de malaria muestran que han sido seleccionados a lo largo del tiempo por permitir una mayor supervivencia del huésped humano y, consecuentemente, su transmisión a las generaciones siguientes.

Por otra parte, desde un punto de vista clínico, es extremamente importante evaluar los determinantes de susceptibilidad a la infección y enfermedad por malaria y comprender los mecanismos funcionales involucrados, para que puedan ser utilizados como nuevos objetivos para fármacos  o vacunas. Las  enzimas  de  las  cadenas metabólicas, por ejemplo, parecen ser un mecanismo de defensa contra la infección y/o enfermedad, dada la elevada prevalencia de ciertas variantes de la G6PD (y posiblemente de la PK) en humanos, y en el parásito han sido referidas como un blanco prometedor para nuevos fármacos anti-Plasmodium, dado que las enzimas parasitarias parecen diferir, sea bioquímica, sea estructuralmente, de las congéneres del huésped.

Además, se sabe que el uso de determinados fármacos (como algunos antimaláricos) pueden, por ejemplo, desencadenar graves crisis de hemólisis en individuos G6PD deficientes, por lo que es de suma importancia el uso de técnicas de diagnóstico apropiadas para prevenir el agravo del estado clínico de los pacientes.

El conjunto de los aspectos antes mencionados muestra que el conocimiento acumulado en los últimos 60 años sobre este tema es extremamente importante y útil y puede abrir puertas para un tratamiento más eficaz para la malaria.

APOYO FINANCIERO

Se agradece la financiación atribuida por la Fundación para la Ciencia y Tecnología del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Enseñanza Superior de Portugal [Becas SFRH/BD/28236/2006 (PM) y SFRH/BD/41473/2007 (CM)].

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Correspondência / Correspondence / Correspondencia:
Patrícia Machado
Unidade de Ensino e Investigação de Malária, Instituto de Higiene e
Medicina Tropical
Rua da Junqueira n° 100, 1349-008 Lisboa-Portugal
Tel.:+351 21 365 26 00 (ext. 308)
E-mail: pmachado@ihmt.unl.pt

Recebido em / Received / Recibido en: 27/10/2010
Aceito em / Accepted / Aceito en: 16/12/2010

^*Contribuíram igualmente para o presente trabalho.