Modelar la epidemia mortal de nacras (Pinna nobilis)

• Un modelo planteado por investigadores del IFISC (UIB-CSIC) en colaboración con IMEDEA (UIB-CSIC), LIMIA (IRFAP) y INAGEA desarrolla un modelo epidemiológico para entender epizootias marinas.
• En un nuevo artículo, publicado por el IFISC y la Universidad de Buenos Aires, los investigadores analizan los efectos espaciales en este tipo de epidemias que afectan a huéspedes inmóviles. Entre otras cosas, concluyen que a mayor movilidad de los parásitos que transmiten el patógeno, más severos son los brotes epidemiológicos. 

Una colaboración entre el IFISC (UIB-CSIC) y la Universidad de Buenos Aires ha analizado cómo afecta la distribución del espacio en epidemias submarinas con huéspedes inmóviles. El estudio, publicado en Royal Society Open Science parte de un modelo epidemiológico anterior planteado por una colaboración interdisciplinar entre IFISC (UIB-CSIC), IMEDEA (UIB-CSIC), LIMIA (IRFAP) y INAGEA publicado en Ecological Modelling. Este nuevo modelo reproduce epizootias, aquellas epidemias que atacan simultáneamente a una gran cantidad de individuos de una o varias especies de animales, teniendo en cuenta el estado de los parásitos que actúan como transmisores. Los autores validaron el modelo con datos de la epidemia de nacras (Pinna nobilis) transmitida entre individuos por el parásito Haplosporidium pinnae y que ha diezmado la población de este molusco en el mar Mediterráneo. En este nuevo artículo, exploran las propiedades del modelo en un escenario más realista en el que la transmisión del patógeno está condicionada por la distribución espacial de los huéspedes y por la movilidad de los parásitos, así como los efectos estocásticos que ocurren en sistemas pequeños. 

A la hora de estudiar la transmisión de epidemias (como la de Covid-19) el conocido como modelo SIR es el más ampliamente utilizado. En esta aproximación, todos los individuos de la población se dividen en tres categorías, que dan nombre al modelo: S- Susceptibles de infectarse, I- Infectados y R– Removed (del inglés eliminados o borrados, que no pueden reinfectarse bien por haber adquirido inmunidad o por haber muerto). Estos tres compartimentos son suficientes para describir muchas epidemias de enfermedades transmitidas por contacto directo en las que los infectados no pueden reinfectarse (como la varicela). Sin embargo, el caso de las epidemias marinas es más sutil, especialmente cuando el huésped no puede moverse por ser organismos sésiles y la enfermedad necesita del concurso de otro organismo u otro mecanismo para infectar a nuevos individuos. Los autores del estudio plantean una evolución del clásico modelo SIR añadiendo un nuevo estado, P, que representa la concentración del parásito en el medio marino. Este modelo SIRP, junto con otros modelos similares recientemente publicados, supone una novedad ya que los modelos previos solo tenían en cuenta el estado del huésped. La infección entre huéspedes sésiles (como las nacras) no se produce por contacto directo, sino por la producción y excreción de parásitos por parte de los individuos infectados y la asimilación por filtración de los parásitos por parte de un huésped sano (Susceptible). Los parásitos son producidos y excretados al medio marino, en el que permanecen infecciosos hasta que mueren o son absorbidos por los huéspedes. Es decir, en las enfermedades marinas transmitidas por parásitos, estos tienen un doble papel: no sólo son agentes que inducen la infección, sino que también actúan como vectores que transmiten la enfermedad de un huésped infectado inmóvil a otro susceptible. 

Al tener integrado un nuevo parámetro extra, el modelo es más complejo de tratar de forma analítica, pero los autores demostraron que bajo ciertas condiciones el modelo SIRP puede simplificarse a un modelo SIR, siendo éste una contribución original del trabajo. El modelo se validó con datos experimentales disponibles para la reciente epidemia de nacras Pinna nobilis, una enfermedad causada por el parásito Haplosporidium pinnae, mostrando que el modelo SIR reducido es capaz de ajustarse a los datos. Entonces, aún si la especie que sufre las epidemias no puede desplazarse (como es el caso de la nacra) y el contagio se produce a través de parásitos, es posible bajo ciertas condiciones estudiar la transmisión como si fuera por contacto directo. Una vez el modelo quedó validado con los datos experimentales, los investigadores analizaron el impacto de la transmisión espacial. Así, comprobaron como la movilidad del parásito afecta a las condiciones epidemiológicas: una mayor movilidad facilita el contagio entre especímenes y produce epidemias más severas con extinciones más rápidas. Un objetivo futuro será analizar distribuciones espaciales reales de nacras. 

Los autores concluyen que esta novedosa aproximación puede ser de utilidad para comprender enfermedades emergentes en especies de mariscos de gran valor no solo económico, sino también ecológico. Los patógenos transmitidos a través de parásitos son responsables de algunas de las epizootias de enfermedades marinas más significativas y consecuentes de las que se tiene constancia y se consideran las principales epidemias que preocupan a las industrias de mariscos en todo el mundo. 

Àlex Giménez-Romero, Amalia Grau, Iris E. Hendriks, Manuel A. Matías (2021). Modelling parasite-produced marine diseases: The case of the mass mortality event of Pinna nobilis, Ecological Modelling, 459. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2021.109705 

Àlex Giménez-Romero, Federico Vázquez, Cristóbal López, Manuel A. Matías (2022). Spatial effects in parasite-induced marine diseases of immobile hosts. R. Soc. Open Sci., 9, 212023. https://doi.org/10.1098/rsos.212023

Foto: Arnaud Abadie

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