El clima cambiante está brindando oportunidades para que los insectos y otros animales propaguen enfermedades infecciosas a nuevas poblaciones.
POR CHARLES SCHMIDT
En septiembre de 2018, Gaurab Basu recibió un correo electrónico en el que se le informaba que uno de sus pacientes, un hombre de unos 60 años acababa de ser hospitalizado con fiebre y confusión inexplicables. Basu, instructor de medicina del HMS, médico de atención primaria y codirector del Centro para la Educación y Defensa de la Equidad en Salud de Cambridge Health Alliance, sospechó que su paciente podría tener una infección, pero la causa no estaba clara. «Se necesitó un verdadero trabajo de de investigación para descubrir qué era», dice Basu. Una punción lumbar finalmente identificó la fuente del malestar de su paciente: el virus del Nilo Occidental, un patógeno transmitido por mosquitos más común en los trópicos. Basu nunca se había encontrado con el virus en ninguno de sus pacientes y dice que el diagnóstico “fue una verdadera sorpresa”.
En todo el mundo, médicos como Basu se enfrentan a las consecuencias de cambios significativos en la distribución y prevalencia de enfermedades infecciosas transmitidas por vectores. La fiebre del Nilo Occidental apareció en los Estados Unidos en 1999 y desde entonces se ha convertido en la enfermedad transmitida por mosquitos más común del país y afecta a miles de personas cada año. La enfermedad también se está extendiendo a Europa, junto con otras enfermedades transmitidas por mosquitos, como el dengue y el chikungunya, mientras que en África la malaria se está desplazando hacia zonas más altas.
Las enfermedades transmitidas por garrapatas también están en movimiento. Los casos de enfermedad de Lyme, anaplasmosis y encefalitis de Powassan se han más que duplicado en los Estados Unidos durante las últimas dos décadas, a medida que las garrapatas que transmiten estas enfermedades se expanden a nuevas áreas, según Ben Beard, subdirector de la División de enfermedades transmitidas por virus vectores.
Varios factores explican estas tendencias, entre ellos los cambios demográficos y de uso de la tierra que acercan a las personas y los vectores de enfermedades infecciosas. “Pero muchos modelos sugieren que la temperatura es un factor dominante”, dice Jason Rohr, biólogo de enfermedades infecciosas y presidente del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Notre Dame.
Una enfermedad que se vuelve más frecuente y grave en un lugar puede volverse menos grave en otro lugar y otra puede revelar un patrón temporal y geográfico diferente.
Los aspectos críticos del ciclo de vida de un virus, como su crecimiento, capacidad reproductiva y tasas de picadura dependen de la temperatura. La temperatura también influye en los patrones de lluvia que, a su vez, afectan los hábitats de los virus. En general, los mosquitos ponen huevos en agua estancada y las garrapatas prosperan en climas húmedos. Para ellos, “la sequía es la muerte”, dice Sam Telford, profesor de enfermedades infecciosas y salud global en la Facultad de Medicina Veterinaria Cummings de la Universidad de Tufts.
A medida que las temperaturas medias globales aumentan constantemente con el cambio climático, los esfuerzos para modelar y predecir las trayectorias futuras de las enfermedades transmitidas por virus están adquiriendo una nueva urgencia. El clima “influye profundamente en la efectividad de diferentes tipos de intervenciones de salud”, dice Matthew Bonds, profesor asociado de salud global y medicina social en el Instituto Blavatnik en HMS. “Al modelar las interacciones complejas de múltiples huéspedes, virus y temperatura, buscamos identificar las estrategias más efectivas para reducir el riesgo de aparición de enfermedades”.
Aumento de la temperatura
Hace tiempo que se sabe que el clima contribuye a la propagación de enfermedades infecciosas. En la antigua Roma, por ejemplo, los aristócratas se retiraban a los centros turísticos de las colinas en verano para evitar la malaria, una enfermedad cuyo nombre deriva del latín mal + aria, o “mal aire”.
Ahora el cambio climático está afectando el panorama de las enfermedades infecciosas de manera profunda. Los gases de efecto invernadero resultantes de la quema de combustibles fósiles han aumentado las temperaturas globales medias en poco más de 1 °C desde 1850. Si las proyecciones más recientes del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas se cumplen, las temperaturas medias globales podrían aumentar en más de 1,5 °C en los próximos 20 años, lo que provocará un aumento espectacular del nivel del mar; olas de calor más largas y frecuentes; y eventos climáticos extremos, que son condiciones meteorológicas o climáticas inusualmente severas que, según el Departamento de Agricultura de EE. UU., devastan comunidades y ecosistemas agrícolas y naturales.
Según el IPCC, cada aumento gradual de las temperaturas globales dará lugar a más muertes por enfermedades infecciosas y otras causas. Sin embargo, no todas las enfermedades transmitidas por virus vectores responderán de la misma manera, o de manera uniforme, a los aumentos en las temperaturas globales medias, dice David Relman, MD ’82, Thomas C. y Joan M. Merigan Profesor de Medicina y profesor de microbiología e inmunología. en la Universidad de Stanford. A medida que el clima se calienta, “una enfermedad que se vuelve más frecuente y grave en un lugar puede volverse menos grave en otro lugar y otra puede revelar un patrón temporal y geográfico diferente”, señala. En 2008, Relman presidió el panel de la Academia Nacional de Ciencias que examinó cómo el cambio climático y el clima extremo podrían afectar la aparición de enfermedades infecciosas.
Rohr está de acuerdo y agrega que muchos científicos han abandonado lo que alguna vez fue una suposición básica en el modelado de enfermedades infecciosas, a saber, que el rendimiento de un virus vector, es decir, su capacidad para prosperar e infectar a las personas, aumenta linealmente con el aumento de la temperatura. Los modelos actuales, dice Rohr, que capturan las relaciones no lineales entre el calentamiento y el rendimiento mejor que los modelos anteriores, muestran que la transmisión de enfermedades aumenta con el aumento de las temperaturas, hasta cierto punto. El calor excesivo más allá de lo que los vectores y patógenos pueden tolerar puede retrasar la transmisión «y luego las enfermedades comienzan a disminuir», dice Rohr.
Peter Hotez, decano de la Escuela Nacional de Medicina Tropical y profesor de pediatría y virología molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de Baylor, señala que, en ciertas partes del este de África, las temperaturas vertiginosas y la disminución de los patrones de lluvia están afectando negativamente a los mosquitos que transmiten la malaria. y los caracoles que transmiten la esquistosomiasis. Sin embargo, los aumentos de temperatura en elevaciones más altas pueden crear nuevos nichos para patógenos transmitidos por vectores, contribuyendo aún más a la redistribución de enfermedades transmitidas por mosquitos y caracoles.
Rohr y sus colegas publicaron recientemente resultados de modelos que muestran que la transmisión del virus del Nilo Occidental y otros cinco virus transmitidos por mosquitos alcanza su punto máximo entre 23 °C y 26 °C antes de disminuir a medida que aumentan las temperaturas. Según las predicciones del modelo, las temporadas de transmisión se prolongarán donde las áreas más frías se calientan y se contraen en áreas donde las temperaturas actuales ya chocan con los límites térmicos de los vectores. El modelo también muestra que el calentamiento puede impulsar la transmisión en elevaciones más altas, donde las temperaturas frías normalmente controlan las poblaciones de vectores.
Los aumentos de temperatura en elevaciones más altas pueden crear nuevos nichos para patógenos transmitidos por vectores.
Eso es especialmente preocupante por el riesgo de transmisión de la malaria en las tierras altas del este de África, que se extienden sobre un área del tamaño de Egipto al sur del desierto del Sahara. Alcanzando alturas de al menos 1.500 metros, las tierras altas tienden a ser frescas, con temperaturas medias diarias por debajo de los 20°C. La transmisión de la malaria ocurre solo estacionalmente en la región, y debido a eso, las personas que residen allí tienen menos probabilidades de desarrollar una inmunidad a la enfermedad que las personas en áreas más bajas donde las infecciones ocurren durante todo el año.
Sin embargo, con el cambio climático, “creo que la transmisión de la malaria en las tierras altas aumentará”, dice Marcia Castro, profesora de demografía de Andelot y presidenta del Departamento de Salud Global y Población de Harvard T.H. Escuela Chan de Salud Pública. “Con el tiempo, esas áreas se volverán más susceptibles a que el mosquito vector permanezca más de unos pocos meses al año”.
Sin embargo, predecir cómo el calentamiento afecta la transmisión de la malaria es un desafío porque las presiones climáticas a menudo ocurren junto con los cambios en el uso de la tierra y las intervenciones de salud que afectan las tasas de enfermedades locales. De hecho, las muertes por paludismo disminuyeron un 40 % en África entre 2000 y 2015, en gran parte debido al mayor uso de mosquiteros tratados con insecticida.
Mientras realizaba un posdoctorado en la Escuela Chan de Harvard, Pamela Martínez, ahora profesora asistente de microbiología y estadística en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y científica visitante en la Escuela Chan, colaboró en un proyecto para aislar los efectos de la temperatura en el número de casos de malaria en las tierras altas de Etiopía. Los casos de malaria habían aumentado en las tierras altas durante la década de 1970, pero a principios del siglo XXI, el número de casos en la región había disminuido misteriosamente. Martínez y sus colegas sabían que los esfuerzos para proteger a las poblaciones locales de la infección se habían intensificado solo en 2005, años después de que la incidencia comenzara a disminuir. Por lo tanto, las intervenciones de salud pública no fueron la razón probable de la disminución.
Sin embargo, tal como sucedió, la desaceleración coincidió con una pausa de varios años en el calentamiento global entre 1998 y 2005. Durante ese tiempo, las temperaturas medias de la superficie global apenas se movieron, un fenómeno que los científicos ahora atribuyen a oscilaciones transitorias e inusualmente fuertes en las corrientes oceánicas: El Niño en 1997-1998 y La Niña en 1998-1999—que llevaron al mar a absorber más calor de la atmósfera de lo normal.
Martínez y sus colegas sospecharon que la pausa en el calentamiento global y la desaceleración en la transmisión de la malaria estaban conectadas. Los registros climáticos regionales confirmaron que las temperaturas locales habían descendido junto con los promedios mundiales durante el período. Cuando modelaron los datos, los científicos encontraron que las condiciones climáticas y la disminución de los casos de malaria estaban fuertemente acopladas. Martínez dice que los hallazgos subrayan el papel crucial de la temperatura en la reducción o el aumento de la incidencia de la malaria.
El calentamiento también amplía las oportunidades de transmisión de enfermedades por otros patógenos tropicales, como el virus Zika. Transmitido por el mosquito Aedes aegypti, el virus Zika había sido común solo en un rango ecuatorial estrecho en África y Asia. Sin embargo, después de 2007, el virus comenzó a propagarse hacia el este a través del Océano Pacífico. Desde entonces, más de 80 países han informado brotes de Zika. Un brote que comenzó en Brasil en 2015 provocó aproximadamente 1,5 millones de infecciones en ese país antes de propagarse a otras partes de las Américas. Por lo general, el zika produce síntomas leves, como fiebre, sarpullido y dolores musculares, pero, en casos raros, los pacientes pueden desarrollar el síndrome de Guillain-Barré, una afección que hace que las células inmunitarias ataquen los nervios. Además, la infección con Zika durante el embarazo puede provocar defectos congénitos debilitantes, incluida la microcefalia, en la que la cabeza y el cerebro son anormalmente pequeños.
Bonds y sus colegas publicaron recientemente un estudio de modelado que sugiere que, en el peor de los casos, 1300 millones de personas más vivirían en condiciones de temperatura adecuadas para la transmisión del zika para 2050. Ese escenario supone que los combustibles fósiles se quemarán a un ritmo cada vez mayor. “Es asombroso lo rápido que despega el zika cuando las temperaturas son adecuadas para el mosquito vector”, dice Bonds, quien tiene un doctorado en ecología y economía. “Nuestros modelos muestran que se está extendiendo como un reguero de pólvora”. Bonds predice que las personas que viven en la mayor parte del sur de los Estados Unidos enfrentarán con el tiempo mayores riesgos no solo de infección por el virus del Zika, sino también de infecciones por flavivirus relacionados del mismo género, incluidos los que causan el virus del Nilo Occidental, el dengue y la fiebre amarilla.
REPUNTE NO DESEADO
Mientras tanto, la incidencia de enfermedades transmitidas por un tipo de vector completamente diferente, las garrapatas, se está disparando en los Estados Unidos. Según Beard de los CDC, la cantidad de casos de la enfermedad de Lyme en los Estados Unidos que se informan anualmente a los CDC recientemente se acercó a 40,000. Pero los médicos ocupados y los trabajadores de la salud pública a menudo no tienen tiempo para informar los casos de la enfermedad de Lyme, dice Beard, por lo que es probable que el número real sea mayor.
Esa probabilidad parece factible, según las estimaciones de casos de los datos de reclamaciones de seguros. Los CDC estiman que la cantidad promedio de casos de Lyme diagnosticados y tratados en los Estados Unidos es de 476 000 por año entre 2010 y 2018, un aumento sustancial sobre el promedio anual de 329 000 casos documentados en reclamos de seguros entre 2005 y 2010. El aumento en las cifras es paralelo al correspondiente aumento en la distribución geográfica de las garrapatas que transmiten Lyme y otras enfermedades. Las poblaciones de garrapatas se mueven constantemente hacia el norte y las especies que aparecen en diferentes partes del país también están cambiando.
“En los últimos veinticinco años”, dice Beard, “el número de condados en los que se ha establecido la garrapata de patas negras, que transmite el patógeno de Lyme, Borrelia burgdorferi, se ha más que duplicado. La garrapata estrella solitaria, un vector de la ehrlichiosis que alguna vez se limitó en gran medida al sur de los Estados Unidos, ahora se encuentra hasta Nueva Inglaterra”.
Las investigaciones indican que muchos factores, además del clima, afectan la forma en que las garrapatas se propagan y entran en contacto con las personas. Por ejemplo, las garrapatas prefieren los hábitats boscosos, que en los Estados Unidos han vuelto a crecer tras la disminución constante de la tierra despejada para la agricultura desde el siglo XIX. Gracias a las leyes de conservación, las poblaciones de venados de cola blanca, que son reservorios de garrapatas en la naturaleza, se han recuperado de alrededor de medio millón a principios del siglo XX a más de 25 millones en la actualidad.
Las actividades humanas que influyen en el riesgo de enfermedades también están cambiando. A medida que la expansión suburbana continúa sin cesar, más personas pasan tiempo al aire libre, donde enfrentan un mayor riesgo de infección. Beard está de acuerdo en que el cambio climático explica en parte por qué las garrapatas se están propagando hacia el norte, pero en otras partes del país, el uso de la tierra y el comportamiento humano juegan un papel más importante.
LA VARIABLE HUMANA
Telford, que se especializa en ecología y epidemiología de las enfermedades transmitidas por garrapatas, también cree que los humanos juegan un papel importante en el riesgo de enfermedades. En una opinión de expertos reciente en un libro sobre clima, garrapatas y enfermedades publicado por CABI, una organización internacional dedicada a aplicar la experiencia científica a los problemas que afectan a la agricultura, Telford escribió que “los aspectos humanos del riesgo de transmisión aún están poco estudiados y deben ser considerados. en cualquier debate sobre el papel del cambio climático en las infecciones transmitidas por vectores”. Los casos de dengue en México, dice, superan en número a los de las partes cercanas de Texas “porque es más probable que los estadounidenses tengan aire acondicionado y permanezcan adentro, a pesar de que el hábitat y la reproducción de los mosquitos son idénticos a ambos lados de la frontera”.
“La matemática es mucho más complicada que simplemente poner una variable climática y luego asumir que conducirá a una duplicación o triplicación de los casos de una enfermedad como la malaria”.
Haciéndose eco de los puntos planteados por Relman en Stanford, Telford especula que el cambio climático puede, de hecho, no generar aumentos netos en las tasas de enfermedades transmitidas por vectores, suponiendo que el aumento de casos en algunas áreas coincida con la disminución en otras. “Terminas con un cambio en el riesgo de enfermedad”, dice Telford. “Los casos en general se equilibran”.
Aun así, los determinantes sociales y el cambio climático pueden conspirar para impulsar patrones de enfermedades de formas inesperadas. Hotez cita un ejemplo notable: temperaturas sin precedentes de hasta 50°C en el Medio Oriente están provocando sequías que afectan las antiguas tierras agrícolas, empujando a la gente a las ciudades, donde el hacinamiento y la urbanización, junto con la inestabilidad política, pueden conducir a condiciones que afectan las tasas de enfermedad. En Alepo, Siria, el conflicto ha socavado la infraestructura, lo que ha provocado, entre otras cosas, basura no recogida que proporciona un caldo de cultivo para los flebotomos que transmiten una enfermedad que desfigura llamada leishmaniasis cutánea. La enfermedad se está extendiendo cada vez más en la región.
Los cambios en el uso de la tierra pueden elevar el riesgo de enfermedades al alterar la susceptibilidad a la reproducción de mosquitos, como lo demuestra la forma en que la deforestación en la Amazonía brasileña contribuye al aumento de la malaria. Además, a medida que surgen nuevas ciudades en la Amazonía, también lo hacen las áreas afectadas por el dengue.
Castro hace gran parte de su trabajo de campo en la Amazonía, donde su investigación se centra en las enfermedades transmitidas por mosquitos. Ella dice que el cambio climático tiene el potencial de expandir las áreas adecuadas para la presencia de mosquitos y contribuir a lo que dice son los riesgos de enfermedades intensificadas, que en muchos lugares se caracterizan por brotes de enfermedades más frecuentes.
“Las matemáticas son mucho más complicadas que simplemente ingresar una variable climática y luego asumir que conducirá a una duplicación o triplicación de los casos de una enfermedad como la malaria”, dice Castro. “Al intentar simular un futuro en el que el clima está cambiando, debe tener en cuenta el contexto local y la epidemiología subyacentes”.
Mientras tanto, en Massachusetts, Basu ,dice que los médicos deben estar preparados para diagnósticos sorprendentes y enfermedades infecciosas que de otro modo no esperarían ver. Su paciente del Nilo Occidental finalmente se recuperó, pero solo después de un largo trabajo que tomó la mayor parte de un año. “Les digo a mis estudiantes de medicina que debemos seguir monitoreando y comprendiendo las implicaciones del calentamiento global en nuestras propias prácticas. Este es un proceso dinámico y las cosas están cambiando”.