Mosquitos y cambio climático. Implicaciones en la transmisión de enfermedades vectoriales.
Cuando hablamos de mosquitos, de forma habitual nos referimos a animales invertebrados, con un exoesqueleto de quitina que les protege el cuerpo (artrópodos), tres pares de patas (insectos), un par de alas (dípteros), que pertenecen a la familia Culicidae, y que característicamente tiene un aparato bucal con una estructura, la probóscide, capaz de picar y succionar líquidos, con la que se alimentan. Todos los artrópodos necesitan deshacerse del exoesqueleto de quitina para continuar su crecimiento, y lo hacen mediante un proceso de ecdisis o muda. Este proceso es biológicamente aprovechado para realizar cambios postembrionarios (metamorfosis), en el que los insectos completan su ciclo vital en diferentes etapas evolutivas, que pueden ser morfológicamente, muy similares entre ellas, o muy diferentes, como en el caso de los culícidos (huevo-larva-pupa y adulto), condición que les permite adaptaciones biológicas a diferentes medios; en mosquitos las larvas son acuáticas y los adultos aéreos, lo que supone una menor competencia por los recursos alimenticios entre las diferentes etapas del ciclo de vida.
Autora:
Dra. Rosario Melero-Alcíbar
Los mosquitos son animales ectotermos, que dependen estrechamente de las condiciones ambientales para completar su ciclo de vida y, por lo tanto, la evolución les ha dotado biológicamente de una alta capacidad de adaptación a las mismas. Las características físicas de los ecosistemas, como la temperatura, el viento, o el régimen de lluvias, contribuyen significativamente con los procesos biológicos de estos insectos influyendo en la capacidad de supervivencia de sus poblaciones. Las precipitaciones, por ejemplo, favorecen la acumulación del agua de lluvia en donde se desarrollarán las larvas, y el crecimiento vegetal asociado, proporcionará refugio a los adultos, propiciando el mantenimiento de las poblaciones de mosquitos.
De la misma manera, la temperatura del entorno es un factor fundamental para el desarrollo de los ciclos de vida; temperaturas en un rango de entre 20 y 30 °C se consideran la óptimas para este desarrollo1; temperaturas inferiores al mismo, implicaría una disminución de las actividades metabólicas, que a su vez afectaría a los procesos digestivos, reproductivos y a la capacidad de movimiento. De la misma manera si las temperaturas aumentan, estos procesos se modificarían de forma inversa: mayor velocidad de desarrollo, que favorecería ciclos más cortos, por lo que aumentaría el número de ciclos a lo largo de la época favorable.
Cada especie de mosquito, igual que en el resto de los artrópodos, está adaptada a estas diferentes condiciones, de tal manera que, según la latitud y longitud de una determinada área, con diferentes condiciones bioclimáticas, los mosquitos pueden desarrollar su ciclo vital en diferentes momentos temporales.
Todos los mosquitos se alimentan de fluidos vegetales, de los que obtienen la energía para su supervivencia y en el caso de las hembras, complementan los requerimientos nutricionales a partir de la hemosucción sobre hospedadores, lo que les permitirá adquirir otras biomoléculas necesarias para cumplir con una de las funciones biológicas más importantes: la reproducción. Las hembras necesitan desarrollar su sistema reproductivo y hacerlo funcional a partir de metabolitos que consiguen con la digestión de sangre de otros animales. Este proceso es lo que se denomina ciclo gonotrófico.
Los diferentes mosquitos hembra están adaptados biológicamente para ser más eficaces en estos procesos; por un lado, seleccionando el hospedador (preferencias tróficas) que les aportará los elementos metabólicos para completar eficientemente sus ciclos gonotróficos, y por el otro lado, en el propio sistema de hemosucción: búsqueda de capilar sanguíneo, en donde van a insertar directamente una de las estructuras bucales adaptadas a la succión, la evitación de los sistemas de coagulación del hospedador, mediante componentes proteicos incluidos en la saliva que son inoculados durante el proceso de picadura. En la saliva además se encuentran otros componentes que ayudan a eludir los sistemas de sensibilidad de la piel del hospedador.
Este proceso de intercambio de fluidos (saliva de mosquito-sangre de hospedador) es la base biológica de la transmisión de enfermedades mediante mosquitos: algunos agentes patógenos han adaptado sus ciclos de vida en base a la hemosucción. Esta relación estrecha entre el patógeno y los mosquitos, y entre ellos y los hospedadores, conforma el triángulo epidemiológico, en el que los patógenos desarrollan y completan sus ciclos vitales asociados al mosquito (vector), que los adquiere y los inocula a los diferentes hospedadores. Estas enfermedades vectoriales generan una alta morbi-mortalidad en el planeta, sobre todo en áreas vulnerables: paludismo, filariasis o arbovirosis (dengue, fiebre amarilla, chikungunya,…)
Los agentes causales de la enfermedad precisan determinadas condiciones fisicoquímicas para completar su ciclo de vida dentro del cuerpo del vector, además de la temperatura ambiental, que afectaría, de la misma manera que en el caso de los mosquitos, a la velocidad metabólica en la que completa el desarrollo hasta la fase infectiva del patógeno y su localización en las glándulas salivares del mosquito, periodo que se denomina tiempo de incubación extrínseco (TIE): a mayor temperatura ambiental, menor TIE2.
Esto significa que no todas las relaciones vector-patógenos son posibles, lo que tiene un significado en cuanto a la transmisión de enfermedades muy importante. No todos los mosquitos son competentes para transmitir todos los patógenos.
Según los últimos informes de la Organización Mundial del Clima (WMO https://public.wmo.int/en) publicados en el año 2020, la temperatura media mundial se había incrementado 1,1 °C (± 0,1 °C) en las últimas décadas, resultado final de un calentamiento continuo y constante en un intervalo de entre 0.1 °C y 0.3 °C por decenio.
Este incremento de temperatura global también se relaciona con cambios espaciales, temporales y de intensidad del régimen de lluvias.
Estas modificaciones climáticas influyen directamente en el desarrollo de los ciclos de vida de los insectos vectores, y en las interacciones que se producen entre los diferentes elementos del triángulo epidemiológico de las enfermedades transmitidas por vectores3,4.
Definimos tolerancia térmica como el rango de temperatura óptimo en el que las especies pueden sobrevivir y desarrollar sus ciclos vitales de forma eficaz y efectiva, y que influye tanto en la distribución de las especies de mosquitos como en la estacionalidad de los periodos de actividad. Desde esta perspectiva, el aumento de temperatura global propiciará que biológicamente los insectos vectores alarguen el tiempo de actividad, porque las temperaturas mínimas se alcanzarán antes al comienzo de la estación favorable, y se mantendrán dentro del rango óptimo durante un tiempo más prolongado4,5. Además, se favorecerá la dispersión de estos artrópodos, pudiendo colonizar latitudes en las que los rangos de temperatura se hayan situado dentro de los límites óptimos de desarrollo de los vectores. El aumento de las áreas de distribución y el tiempo de actividad del vector (figura 1) podría propiciar la coincidencia en el tiempo y el espacio con áreas de distribución de agentes patógenos, y, por lo tanto, aumentar el riesgo de emergencia de las enfermedades vectoriales al coincidir simultáneamente los componentes del triángulo epidemiológico que la conforman4.
El incremento de temperatura también incide en la biología de los vectores; como ya hemos visto, a mayor temperatura (dentro del rango óptimo), se produce un aumento de la velocidad metabólica, por lo que el ciclo de vida se acortaría5. Esta disminución del tiempo necesario para completar el ciclo tiene una implicación directa sobre las actividades reproductivas de las hembras de mosquito; la rapidez metabólica también estaría relacionada con el desarrollo de las gónadas, por lo que los ciclos gonotróficos serían más cortos, y por lo tanto podría aumentar el número de estos ciclos que la hembra puede completar a lo largo de su vida, lo que a su vez implicaría aumento de las hemosucciones (una hemosucción por cada ciclo gonotrófico), y por lo tanto el aumento del riesgo de transmisión vectorial al producirse un aumento de contactos con los hospedadores, y una mayor eficacia en la puesta de huevos, por lo que aumentaría la densidad de la población de vectores en la siguiente generación.
Este aumento de densidad de la población de vectores, junto con el aumento de la capacidad de dispersión, podría ser un factor clave, tanto por motivos de competencia intraespecífica, como por colonización de nuevas áreas geográficas, de cambios en las preferencias tróficas de los mosquitos, lo que podría implicar la selección de nuevos hospedadores sobre los que realizar la hemosucción, y por lo tanto la aparición de enfermedades transmisibles por mosquitos en nuevos territorios, o incluso en nuevos vertebrados, incluidos el hombre.
Si a esto le añadimos que desde el punto de vista del agente patógeno el incremento de temperatura disminuye el tiempo de incubación extrínseco2,6, las posibilidades de que en cada hemosucción las glándulas salivares del mosquito contengan la fase infectiva del agente patógeno aumentarán también.
Es fundamental considerar, por lo tanto, que el cambio climático puede incidir en la aparición de enfermedades vectoriales en nuevas latitudes5, afectando a poblaciones que no tienen memoria inmunológica para combatirlas y con sistemas de salud no preparado para su diagnóstico y tratamiento, que implicaría un riesgo real para su salud comunitaria (figura 2).
Figura 2: Factores biológicos que influyen en el aumento del riesgo de transmisión de enfermedades transmitidas por vectores.
Referencias:
(1) Iriso A, Bueno R, Heras E, Lucientes J y Molina R. Cambio climático en España y su influencia en las enfermedades de transmisión vectorial. 2017. Rev. salud ambiental 17(1):70-86.
(2) Chan M, Johansson MA. The incubation periods of Dengue viruses. PLoS One. 2012;7(11). e50972.
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0050972
(3) Caldwell JM, LaBeaud AD, Lambin EF et al. Climate predicts geographic and temporal variation in mosquito-borne disease dynamics on two continents. 2021. Nat Commun 12, 1233 . https://doi.org/10.1038/s41467-021-21496-7
(4) Couper LI, Farner JE, Caldwell JM et al. How will mosquitoes adapt to climate warming? 2021. eLife 10:e69630. https://doi.org/10.7554/eLife.69630
(5) Colón-González FJ, Odhiambo M, Tompkins AM et al. Projecting the risk of mosquito-borne diseases in a warmer and more populated world: a multi-model, multi-scenario intercomparison modelling study. 2021. The Lancet Planetary Health, Volume 5, Issue 7. https://doi.org/10.1016/S2542-5196(21)00132-7
(6) Kamiya T, Greischar MA, Wadhawan K et al. Temperature-dependent variation in the extrinsic incubation period elevates the risk of vector-borne disease emergence.2020. Epidemic; 30.100382. https://doi.org/10.1016/j.epidem.2019.100382
