La malaria es una de las enfermedades infecciosas más peligrosas del mundo. Un equipo internacional ha podido investigar los patógenos de la malaria en los glóbulos rojos in vivo utilizando el microscopio de rayos X BESSY II y las fuentes de sincrotrón ALBA y ESRF. Los estudios revelan los mecanismos que utilizan las sustancias activas para atacar al patógeno. Esto podría contribuir a mejorar las estrategias de tratamiento y los fármacos.

Alrededor del 40 por ciento de la humanidad vive en regiones afectadas por la malaria. Alrededor de 200 millones de personas contraen la enfermedad cada año, y un estimado de 600, 000 personas mueren como resultado. Los mosquitos Anopheles que transmiten los patógenos de la malaria se están propagando debido al cambio climático. Estos patógenos son organismos unicelulares (plasmodios) que se asientan dentro de los glóbulos rojos de sus huéspedes y metabolizan la hemoglobina para crecer y multiplicarse.

La principal vía para hacer frente a la enfermedad es el tratamiento con compuestos activos de la familia de las quinolinas, y más recientemente, de la familia de las artemisininas. Sin embargo, La forma exacta en que los compuestos activos mantienen bajo control a los plasmodios patógenos ha sido hasta ahora objeto de controversia.

Una tesis se relaciona con el proceso digestivo de los plasmodios patógenos. La investigación ha demostrado que los plasmodios almacenan grandes cantidades de hemoglobina en su vacuola digestiva, un orgánulo que se asemeja a una bolsa. Esto libera moléculas de hemozoína que contienen hierro que los plasmodios no pueden tolerar. Los plasmodios logran cristalizar estas moléculas tóxicas de hemozoína para que ya no puedan envenenarlas. La idea era que los compuestos activos podrían prevenir la formación de cristales de hemozoína y así boicotear el proceso de desintoxicación de los plasmodios.

Un equipo dirigido por Sergey Kapishnikov de la Universidad de Copenhague y el Instituto de Ciencias Weizmann en Rehovot, Israel, junto con el danés, Español, Colegas franceses y berlineses, ahora ha investigado este proceso en células sanguíneas infectadas por primera vez. Las células sanguíneas se infectaron con el patógeno de la malaria. Plasmodium falciparum y luego se mezcla con diferentes concentraciones de bromoquina de la familia de las quinolinas.

Los patógenos de la malaria en las células sanguíneas solo pueden examinarse in vivo y en su entorno natural utilizando microscopía de rayos X en fuentes de sincrotrón. Otros métodos de investigación, como microscopía electrónica, requieren que los patógenos se sequen y corten en rodajas ultrafinas.

En BESSY II, Stephan Werner y Peter Guttmann, junto con Sergey Kapishnikov, pudieron examinar las muestras mediante microscopía de rayos X. "Las muestras de sangre se congelan rápidamente para el examen, de modo que podamos observar los patógenos in vivo y también producir imágenes de tomografía de rayos X tridimensionales, "explica Guttmann. Se llevaron a cabo más estudios de microscopía de rayos X en la fuente de luz del sincrotrón ALBA en Barcelona.

La espectromicroscopía de fluorescencia en la instalación europea de radiación sincrotrón ESRF en Grenoble hizo posible mapear la distribución de elementos en las células sanguíneas. Cuando se combina con la estructura celular revelada por las imágenes de rayos X tridimensionales, la distribución de bromoquina y su modo de acción podrían interpretarse con precisión. "Vemos en nuestras imágenes que la bromoquina se acumula en la superficie de los cristales de hemozoína. Esto debería conducir a la inhibición del crecimiento de los cristales y, por lo tanto, interrumpir el proceso de desintoxicación por parte de los parásitos plasmodios". "explica Kapishnikov.

Estas investigaciones también pueden extenderse a otros grupos de fármacos como la artemisinina y proporcionar información valiosa para el diseño de tratamientos más eficaces contra la malaria.