lunes, 3 de febrero de 2014

Resucitar viejas pandemias: la peste que tumbó al imperio romano y el cólera de 1849


La peste y el cólera son enfermedades infecciosas graves causadas por las bacterias Yersinia pestis y Vibrio cholerae, respectivamente. Causan brotes epidémicos que pueden llegar a afectar a muchos países al mismos tiempo, lo que se denominan pandemias.

A lo largo de la historia ha habido tres grandes pandemias de peste. La primera entre los años 541-543 DC, la plaga de Justiniano, y que muy probablemente influyó en la caída del imperio romano. Fue seguida de brotes epidémicos cíclicos, cada 8-12 años durante los dos siglos siguientes. La segunda pandemia, la peste negra, durante los siglos XIV-XVII, y la tercera en el siglo XIX. Se calcula que han podido morir de peste más de 200 millones de personas, quizá sea una de las enfermedades infecciosas más letales de todas las conocidas hasta la fecha. Desde 1817, ha habido siete pandemias de cólera que se han extendido desde Asia al resto del mundo. No tan devastadora como la peste, el cólera también ha afectado a millones de personas y causado cientos de miles de muertos. Sólo en 2012 afectó entre 3 y 4 millones de personas y mató cerca de 100.000.


Probable distribución geográfica de Yersinia pestis. La primera pandemia, la plaga de Justiniano, se originó en China y llegó hasta Europa a través de la ruta de la seda. La segunda pandemia, la peste negra, también debió llegar desde Asia a Europa y se extendió por la zona del rio Nilo por el continente africano, para volver de nuevo a China, desde dónde se extendió la tercera pandemia globalmente.

Hasta ahora conocíamos las características de algunas de las cepas responsables de estas pandemias. Por ejemplo, las Yersinia responsables de las segunda y tercera pandemias han sido genéticamente caracterizadas, pero de la primera hay muy pocos datos. De las cepas de Vibrio responsables de las pandemias de cólera, sólo ha sido posible hasta ahora caracterizar genéticamente las dos más recientes. La cepa predominante del cólera es del grupo O1, y tiene dos biotipos distintos: el clásico, que se cree que fue responsable de las primeras seis pandemias de cólera; y El Tor, que por razones desconocidas desplazó al biotipo clásico y es responsable de la mayoría de los brotes de cólera de los últimos 50 años.

Por tanto, una pregunta que quedaba sin responder y que intrigaba a los investigadores es de dónde habían surgido y cómo eran aquellas bacterias que causaron las primeras pandemias de peste y cólera. Se acaban de publicar ahora dos trabajos independientes que caracterizan genéticamente las cepas de Yersinia pestis de la primera pandemia de peste (años 541-543 DC) y de Vibrio cholerae de la segunda pandemia del año 1849. En ambos casos, han sido capaces de extraer DNA antiguo de estas bacterias de pacientes fallecidos en esas épocas, secuenciar y reconstruir el genoma de las bacterias y compararlo con las cepas actuales.

En el primer trabajo, publicado en la revista Lancet Infectious Diseases, han obtenido el DNA de Yersinia a partir de dientes de dos personas que murieron en la primera pandemia de peste, enterradas en un cementerio medieval alemán. Por técnicas radiactivas, han fechado las muestras en los años 533 y 504 DC, aproximadamente.  El genoma reconstruido de estas cepas de Yersinia lo han comparado con las cepas que causaron la segunda y tercera pandemias de peste. Los resultados demuestran que la bacteria que causó la primera pandemia es distinta de las que produjeron las otras dos, y más parecida a las que se aíslan de los roedores. Los roedores son el reservorio o almacén natural de las cepas de Yersinia pestis. Esta cepa está más relacionado con cepas de roedores y probablemente provenía de China, y no de África como se pensaba. La mortalidad de la primera pandemia fue muy alta, cerca del 40%. En esta cepa se han encontrado varias mutaciones y genes relacionados con la virulencia, que quizá sean responsables de esta alta mortalidad. De todas formas, la cepa de la primera pandemia no es similar a las actuales, por lo que muy probablemente se ha extinguido. Todo esto demuestra además que las bacterias que causaron la segunda y tercera pandemias eran cepas distintas de las que causaron la primera pandemia. La plaga de Justiniano y la peste negra fueron cepas distintas. No se trata por tanto de una re-emergencia de la primera, que vuelve a surgir al cabo de los siglos, si no que la segunda y tercera pandemias fueron causadas por nuevas cepas que “saltaron” de los roedores al hombre.


Botecito con la muestra del intestino de una víctima de la pandemia de cólera de 1849. La muestra se guardaba en el museo Mütter del Colegio de Médicos de  Filadelfia (EE.UU.)

En el estudio sobre el cólera del 1849, publicado en New England Journal of Medicine, los investigadores obtienen el DNA de Vibrio cholerae a partir de una muestra de intestino de un paciente hombre de raza negra que murió en la epidemia de cólera de 1849 en Filadelfia, muestra que se guardaba en un botecito en un museo de la ciudad. Han reconstruido el genoma de la cepa de Vibrio responsable de la segunda pandemia de cólera y la han comparado con la cepa actual O395. La cepa de 1849 es del grupo O1 biotipo clásico, pero le faltan tres regiones del genoma, tiene 203 mutaciones simples y una reorganización de la parte del genoma responsable de la producción de la toxina del cólera. No saben por qué causó esa epidemia y lo que sigue siendo un misterio es por qué varios años después fue sustituida por el biotipo El Tor, responsable de la mayoría de las epidemias de cólera actuales.

Ambos trabajos, demuestran cómo hoy en día las técnicas de secuenciación masiva y de reconstrucción de genomas antiguos nos pueden dar mucha información sobre aquellos patógenos que, aunque ya se hayan extinguido, influyeron en la historia de la humanidad.

David M Wagner, et al. (2014). Yersinia pestis and the Plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. Lancet Infect Dis, 13 (S1473-3099) DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70323-2 

Devault AM (2014). Second-pandemic strain of Vibrio cholerae from the Philadelphia cholera outbreak of 1849. The New England journal of medicine, 370 (4), 334-40 PMID: 24401020

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