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Entre 2015 y 2016, Brasil sufrió un brote epidémico del virus Zika, cuyas infecciones ocurrieron en todo el país. A pesar de la concentración de casos en otras regiones de Brasil, fue el noreste el que registró la mayor incidencia de microcefalia asociada con el virus Zika. 
La concentración de este resultado clínico llamó la atención de los científicos, quienes plantearon la hipótesis de que este agravamiento podría resultar de la asociación entre la epidemia y algunos factores ambientales prevenibles en la región. La investigación fue una acción conjunta del Instituto D’Or de Investigación y Educación (IDOR), la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), la Universidad Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) y la Fundación Oswaldo Cruz (Fiocruz).
El noreste de Brasil tiene el clima más seco de sus 5 regiones. Las tierras del noreste, localmente conocidas como «Sertão» y «Agreste«, son áreas caracterizadas por su clima semiárido y las precipitaciones más bajas del país. Afligida con frecuencia por las estaciones secas, la región enfrentó una sequía implacable de 2012 a 2017: la peor registrada, según datos del Instituto Nacional de Meteorología de Brasil. Sin embargo, el país sufrió en el mismo período la mayor epidemia de zika en América Latina, que alcanzó su punto más crítico en los años 2015 y 2016.
Debido a la falta de distribución de agua potable en el semiárido brasileño, su población más pobre a menudo recurre al consumo de agua con un tratamiento inadecuado, obtenido de camiones y depósitos de agua no higiénica. El agua ingerida en estas condiciones tiende a contener microorganismos, que en el caso de la epidemia de zika pueden haber intensificado la acción del virus en personas infectadas en el noreste de Brasil.
Los datos proporcionados por SisAgua, un banco de datos de calidad del agua integrado con el Ministerio de Salud de Brasil, mostraron que, entre 2014 y 2018, aproximadamente un tercio del agua consumida en la región tenía más de 20 000 cianobacterias por mililitro. Luego, los investigadores revelaron que la mitad de los depósitos de agua en el noreste tenían una alta incidencia de saxitoxina, una sustancia producida por las cianobacterias y potencialmente dañina para el sistema nervioso humano y animal. En las otras regiones de Brasil, esta incidencia fue mucho menos expresiva, alcanzando menos del 5 % en algunos estados y un máximo del 25 % en el sudeste, la segunda región en rango.
Considerando esta información, los científicos probaron los efectos de la saxitoxina cuando se combinaron con el virus Zika. Los experimentos se llevaron a cabo en ratones y en organoides del cerebro humano. En ambos casos, se observó que la combinación de la toxina y el virus resulta en un empeoramiento de la neurotoxicidad del zika, triplicando la mortalidad celular en los organoides cerebrales y causando malformaciones similares a la microcefalia en los ratones jóvenes, cuyas madres se infectaron durante el embarazo mientras consumían agua con saxitoxina.
Estos resultados confirmaron que la toxina exacerba la muerte celular causada por el zika, tanto en los organoides del cerebro humano como en los animales. Este hecho podría ayudar a explicar la mayor incidencia de malformaciones cerebrales en el noreste, incluso cuando se compara con datos de regiones con mayor incidencia de infecciones, pero notablemente menos registros de microcefalia.
El neurocientífico Stevens Rehen, investigador de IDOR y UFRJ y autor correspondiente del estudio, argumenta que esta investigación destaca un problema de salud pública en la región noreste del país. Rehen, que también participó en el esfuerzo multiinstitucional que correlacionó, por primera vez, el virus del Zika con la aparición de microcefalia, advierte que, además de sus factores agravantes con respecto a las enfermedades por arbovirus (virus transmitidos por insectos como los mosquitos), la baja calidad del agua que se consume en la región es un factor extremadamente perjudicial para la población local, que causa otros problemas de salud y una mayor vulnerabilidad a diversas enfermedades.
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