Por qué el clima frío dificulta que el cuerpo combata las infecciones respiratorias

«La llegada del invierno resuelve las enfermedades del verano y la llegada del verano elimina las del invierno», escribió el padre de la medicina, el médico y filósofo griego Hipócrates, en el 400 a.C.

Este informe se considera el primer estudio registrado sobre la variabilidad estacional de una enfermedad, concretamente la gripe. Sin embargo, la razón por la que algunas afecciones son periódicas fue un misterio que desconcertó a los científicos hasta la era moderna.

Todavía no lo hemos desentrañado del todo, pero ahora los investigadores entienden que, con el paso de las estaciones, los microbios, sus anfitriones y los entornos que habitan cambian de formas complejas y hacen que las personas sean más o menos propensas a contraer una enfermedad.

«Si preguntas a cinco epidemiólogos de la gripe cuáles consideran que son las aportaciones relativas, probablemente obtendrías cinco respuestas diferentes», dice entre risas Dylan Morris, investigador postdoctoral en la Universidad de California, Los Ángeles, que estudia la ecología y la evolución de los virus.

Dicho esto, sí se ha descubierto cómo afecta el cambio de las estaciones a las estructuras físicas de los virus y también a las barreras naturales de nuestro cuerpo para combatir enfermedades. En invierno, el aire frío y seco y la falta de luz solar afectan negativamente a nuestra capacidad para prevenir las infecciones respiratorias como la gripe o el coronavirus SARS-CoV-2.

El coronavirus prospera con las condiciones invernales

Basándose en las experiencias pasadas con el resfriado estacional y la gripe, los expertos en salud pública han advertido de un posible aumento de casos de coronavirus en invierno, ya que el clima frío obliga a las personas a quedarse en espacios cerrados donde prospera la transmisión aérea. Lamentablemente, esta predicción se ha hecho realidad, ya que los casos, las hospitalizaciones y las muertes en los Estados Unidos alcanzaron máximos sin precedentes en las últimas semanas y no parece que vayan a disminuir.

Morris y sus colegas publicaron un original sin revisar en el que examinaban uno de los factores que podría haber causado este aumento: cómo cambia la estabilidad del coronavirus con la temperatura y la humedad del aire.

Descubrieron que las temperaturas más bajas y la humedad extrema —tanto alta como baja— hacen que el virus sea estable e infeccioso durante más tiempo. Las bajas temperaturas ralentizan las reacciones químicas, como las que causan que la degradación de los virus. Esto significa que el coronavirus puede flotar sin trabas en las gotículas respiratorias durante más tiempo.

La humedad más baja evapora las gotículas, que se vuelven más pequeñas, lo que facilita que el virus se tope con otros productos químicos en la gotita y que se inactive, pero solo hasta cierto punto. Si las gotículas se vuelven demasiado pequeñas, las sales naturales de los fluidos que exhalamos se cristalizan y atrapan el virus; así, se preserva y despierta cuando la gota se disuelve en las vías respiratorias de un nuevo anfitrión.

Por desgracia, unas temperaturas y humedad bajas son las condiciones exactas durante los meses de invierno. Otras variables, como las personas que se quedan en espacios cerrados y no reciben suficiente luz solar, tampoco pintan un panorama muy optimista.

«Hay varios factores que apuntan en la misma dirección, varias razones para esperar que los virus respiratorios sean más complejos en invierno», dice Morris.

Estas condiciones invernales también pueden afectar a la otra mitad de la ecuación de la infección: los cuerpos infectados.

El aire fresco del invierno

Respirar aire más frío y seco afecta al funcionamiento del sistema inmunitario, explica Akiko Iwasaki, inmunóloga de la Universidad de Yale e investigadora del Instituto Médico Howard Hughes.

En un artículo de 2015, Iwasaki y sus colegas demostraron que las células que revestían las vías respiratorias de los ratones producían menos moléculas llamadas interferones cuando estaban más frías. Los interferones son una clase de proteínas que dan la voz de alarma cuando hay un invasor viral, llaman a las células inmunes a la escena del crimen y, con suerte, detienen el avance del virus.

«Desde que se publicó ese estudio, les he estado diciendo a mis hijos que se pongan una bufanda alrededor de la nariz y, ahora, obviamente, mascarillas, porque permiten que la temperatura de la nariz sea más cálida», explica Iwasaki.

Más recientemente, Iwasaki y su equipo descubrieron que la humedad baja también puede mitigar la primera línea de defensa del cuerpo: el moco. Las vías respiratorias están revestidas de esta sustancia pegajosa y debajo hay cilios, unas estructuras diminutas con forma de pestañas que se usan para el movimiento en todo el reino animal. Estos dos componentes cooperan como una cinta transportadora: el moco atrapa la suciedad y los cilios mueven el moco hacia atrás a través de la nariz y la boca. ¿Alguien necesita un pañuelo?

Este proceso se denomina barrido mucociliar y el aire frío y seco no es un buen amigo. Cuando la humedad baja seca las capas de moco en la cara y la garganta, interrumpe el movimiento de los cilios, lo que dificulta que el cuerpo expulse a los invasores.

«Esto sucede cuando inhalamos aire seco y luego se combina con el aire frío, lo que pasa factura a la respuesta inmunitaria del anfitrión y ya no somos capaces de combatir bien estas infecciones virales», afirma Iwasaki.

Iwasaki recomienda comprar un humidificador y mantener nuestra casa con un nivel de humedad de entre un 40 y un 60 por ciento. «De esa forma, no solo ayudamos a nuestra respuesta inmunitaria contra los patógenos, sino que además las partículas que contienen virus acumulan agua en el aire húmedo», dice. «En lugar de quedarse en el aire, se caen al suelo».

La luz solar

El hecho de que más gente se quede en espacios cerrados debido a la pandemia agrava otra desventaja del invierno: la reducción de la vitamina D. Quizá estés familiarizado con la vitamina D por su mención en los cartones de leche. Pero además de fortalecer los huesos, la vitamina D desempeña un papel importante en la modulación de nuestras respuestas inmunitarias e influye en al menos 200 vías químicas involucradas en estas defensas esenciales, explica Annelise Barron, bioingeniera de la Universidad de Stanford que diseña versiones sintéticas de las moléculas naturales.

En particular, le interesa replicar un péptido (o proteína pequeña) llamado LL-37, una molécula antiviral, antibacteriana y antifúngica potente que está naturalmente presente en humanos. Esto se debe a que los primates son el único subgrupo de mamíferos que depende de la capacidad del cuerpo para absorber la luz solar y fabricar vitamina D para producir este péptido antimicrobiano.

Nuestra piel fabrica vitamina D empleando los rayos ultravioleta B del sol para abrir uno de los anillos de carbono de un precursor químico de colesterol. Aunque alimentos como los pescados grasos o la leche enriquecida pueden aportarnos parte de la vitamina D que necesitamos, la luz solar aumenta nuestros niveles, lo que supone un problema para quienes viven más lejos del ecuador.

«En todo el mundo, durante estos meses más soleados, alrededor de la mitad de las personas tienen carencia de vitamina D», cuenta Barron. «Ahora, con la oscuridad del invierno, el porcentaje promedio de personas con carencia de vitamina D se acercaría más al 80 por ciento».

Los niveles adecuados de vitamina D se asocian a un menor riesgo de enfermedades inflamatorias como la diabetes tipo 1 y la esclerosis múltiple, así como a una menor incidencia de infecciones respiratorias agudas. Aunque Barron señala que las repercusiones completas en la salud no están del todo claras, los análisis demuestran continuamente carencias de vitamina D en las poblaciones de Estados Unidos que viven a una latitud de más de 35 grados, un área que incluye ciudades como Las Vegas.

Durante la pandemia COVID-19, las personas han pasado mucho tiempo en casa, lo que es beneficioso para frenar la transmisión, pero perjudicial para absorber la luz solar que produce la vitamina D. Algunas investigaciones también han empezado a demostrar que muchos pacientes con COVID-19 tienen carencia de vitamina D. Por ejemplo, un estudio publicado a finales de noviembre reveló que los pacientes de COVID-19 con carencia de vitamina D tenían una tasa de mortalidad casi cuatro veces mayor que aquellos con niveles normales de vitamina D. Aún hay que explorar si esto es causal: los estudios preliminares sobre la administración de vitamina D como tratamiento para la COVID-19 han mostrado resultados positivos y neutrales.

A veces, la tez morena puede restringir la producción de vitamina D, que se ha señalado como posible explicación genética de las mayores repercusiones de la COVID-19 en los afroestadounidenses y otras comunidades de color. Sin embargo, la producción menos eficaz no siempre se traduce en niveles inferiores de vitamina D en personas de color frente a las comunidades blancas, porque también están presentes otras moléculas que neutralizan la vitamina D en diferentes concentraciones en cada población. Además, hay varios factores sociales que condicionan la salud y que parecen desempeñar un papel más importante en los desenlaces clínicos de la COVID-19 en las comunidades minoritarias.

Con todo, tomar suplementos de vitamina D puede ayudar a acelerar la regulación natural del cuerpo, señala Barron, que apunta a un estudio reciente que demostró que la suplementación mejoraba la actividad del LL-37 durante el invierno. Anthony Fauci, director del Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas de Estados Unidos, dice que toma un suplemento de vitamina D a diario para reforzar el sistema inmunitario.

Barron recomienda consumir 2000 unidades internacionales —la medida estándar de las sustancias— de suplemento de vitamina D al día. Es una dosis más alta de la que recomiendan los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (de 400 a 800 UI), pero coincide con el límite superior de la recomendada por la Endocrine Society y está muy por debajo de la dosis diaria de 4000 UI a partir de la que la vitamina D se vuelve tóxica para los adultos.

El gran alcance de las estaciones

Micaela Martínez, ecóloga de enfermedades infecciosas de la Universidad de Columbia que estudia los ritmos biológicos y las enfermedades estacionales, explica que la producción de vitamina D no es la única función corporal que se ve afectada por la variabilidad estacional de la luz solar.

Algunos investigadores han propuesto estudiar cómo afecta la desorganización del sueño a la vulnerabilidad de los trabajadores sanitarios al coronavirus grave y a qué hora del día es mejor administrar dexametasona, un tratamiento para pacientes con COVID-19 grave.

«Prácticamente todos los aspectos de nuestro cuerpo (metabolismo, hormonas, inmunidad) cambian con el ciclo de sueño y vigilia», afirma.

Algunas de las primeras investigaciones de cronobiología centradas en enfermedades analizaron el ciclo de sueño y vigilia y la melatonina. Y un estudio de 2015 publicado en Nature descubrió variabilidad estacional en la expresión de casi un cuarto de los genes humanos, aunque el grupo no probó cómo o si esta variabilidad en la expresión genética afectaba a la capacidad del sistema inmunitario para combatir invasores.

«No es que suframos más infecciones en invierno y menos en verano. No, es que hay una estación para cada enfermedad infecciosa», afirma Martínez, cuyo laboratorio está intentando demostrar cómo afectan los cambios estacionales a la capacidad del sistema inmunitario para luchar contra diferentes patógenos. Señala que, históricamente, las epidemias de sarampión estaban muy generalizadas en primavera y la poliomielitis afectaba más en verano.

Independientemente de la estación, Martínez teme que la gente no reciba suficiente luz solar para que el cuerpo siga funcionando de forma constante, ya que muchos pasamos el día dentro de casa. En un estudio sin revisar publicado en octubre, su equipo proporcionó sensores de luz a los participantes en la ciudad de Nueva York y demostró que tenían una baja exposición a la luz natural durante todo el año y poca variabilidad entre estaciones.

«Hemos eliminado la mayoría de nuestros cambios lumínicos estacionales solo porque nos estamos quedando en casa mucho más tiempo», afirma Martínez.

Ella recomienda exponernos a luz solar por la mañana para contribuir a la transición al modo diurno y regular las funciones vitales, entre ellas, espera, mantener el cuerpo a punto para combatir patógenos respiratorios como el SARS-CoV-2.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.