Sistema de arranque de las células inmunitarias de caza
Las células inmunitarias coordinan su comportamiento de enjambre para eliminar eficazmente los patógenos en conjunto
Los neutrófilos pertenecen a los primeros respondedores de nuestro sistema inmunitario. Circulan por nuestro cuerpo y cazan en los tejidos infectados para ingerir, matar y digerir los patógenos dañinos. Para convertirse en asesinos tan eficaces en la compleja situación de un tejido inflamado, trabajan juntos como un colectivo. Liberan señales químicas para atraer a otras células para que formen grupos de células y ataquen como un enjambre. Investigadores del Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética de Friburgo han descifrado la biología básica de los enjambres de neutrófilos y ahora demuestran que las células también han desarrollado un programa molecular intrínseco para autolimitar su actividad de enjambre. El estudio aclara cómo los neutrófilos en enjambrazón se vuelven insensibles a las señales que secretan y que los agrupan. Este proceso es crucial para la eliminación eficaz de las bacterias en los tejidos.
Los neutrófilos (verde) forman enjambres celulares y se acumulan en los lugares del tejido donde deben contener las células dañadas o los microbios invasores. Se muestran las trayectorias multicolores de las rutas de migración de los neutrófilos.
© MPI of Immunobiology & Epigenetics/ T. Lämmermann
Los neutrófilos individuales atraen a más células para iniciar la formación de un enjambre de neutrófilos y un racimo en un tejido de ratón vivo. Se muestran instantáneas de una secuencia temporal de 30 minutos. Se muestran los neutrófilos individuales (multicolor), los grupos de neutrófilos (rojo) y los componentes estructurales de la piel del ratón (azul).
© MPI of Immunobiology & Epigenetics/ T. Lämmermann
El cuerpo está bien protegido contra los patógenos invasores por barreras como la piel. Pero si uno se hiere y se rompe la piel, los patógenos pueden entrar fácilmente en el cuerpo a través de la herida y causar infecciones graves. Si esto ocurre, el sistema inmunitario innato se encarga de la primera defensa rápida con un eficaz arsenal de armas celulares que se infiltran en el tejido herido en gran número. Como uno de los primeros tipos de células en el lugar, los granulocitos neutrófilos son reclutados en pocas horas desde el torrente sanguíneo hasta el lugar de la infección para eliminar a los posibles invasores microbianos.
Enjambre contra las infecciones
"Los neutrófilos son muy eficaces a la hora de cazar y eliminar bacterias", afirma Tim Lämmermann. El jefe de grupo del MPI de Inmunobiología y Epigenética de Friburgo estudia este importante tipo celular. Los neutrófilos son células muy abundantes que constituyen alrededor del 50-70% de los glóbulos blancos del cuerpo humano. Se calcula que cada día se producen 100.000 millones de neutrófilos a partir de células madre en la médula ósea de un adulto. "Estas células patrullan casi todos los rincones de nuestro cuerpo y son muy eficientes a la hora de detectar cualquier cosa potencialmente dañina en nuestro organismo. Una vez que los neutrófilos individuales detectan células dañadas o microbios invasores en el tejido, empiezan a segregar señales atractivas que actúan a través de los receptores de la superficie celular de los neutrófilos vecinos para reclutar más y más células." Mediante esta comunicación intercelular, los neutrófilos pueden actuar juntos como un colectivo celular y coordinar eficazmente su limpieza de patógenos como un enjambre.
Una fina línea entre la protección del huésped y la destrucción de los tejidos
Sin embargo, esta forma de inflamación beneficiosa también puede sobrepasarse y provocar daños masivos en los tejidos. Si la intensidad o la duración de la respuesta se desregula, los mismos mecanismos que sirven para eliminar los patógenos invasores también pueden causar daños colaterales en los tejidos sanos. Por ejemplo, las sustancias que liberan los neutrófilos para eliminar a los patógenos invasores también erosionan el entramado de proteínas y azúcares, que proporciona soporte estructural a los tejidos. "En este estudio, partimos de la pregunta de qué es lo que detiene la respuesta de enjambre para evitar la acumulación incontrolada de neutrófilos y prevenir la inflamación excesiva, que puede contribuir a enfermedades degenerativas como el cáncer, la diabetes y las enfermedades autoinmunes", dice Tim Lämmermann. En estudios anteriores, él y su equipo ya descubrieron los mecanismos moleculares que inician el comportamiento de enjambre colectivo. Sin embargo, los procesos que ponen fin a esta respuesta siguen siendo desconocidos.
El enjambre de neutrófilos sigue siendo un tema relativamente novedoso en el campo de la investigación de la inflamación y la infección, y los mecanismos subyacentes apenas están empezando a investigarse. El estudio más reciente del laboratorio de Tim Lämmermann revela ahora cómo los neutrófilos autolimitan su actividad de enjambrazón en los tejidos infectados por bacterias y equilibran así las fases de búsqueda frente a las de destrucción para una eliminación eficaz del patógeno.
Mediante el uso de microscopía especializada para la visualización en tiempo real de la dinámica de las células inmunitarias en tejidos vivos de ratones, los investigadores demuestran que los neutrófilos en enjambre se vuelven insensibles a sus propias señales secretadas que iniciaron el enjambre en primer lugar. "Identificamos una ruptura molecular en los neutrófilos que detiene su movimiento, una vez que perciben altas concentraciones de atrayentes de enjambre acumulados en grandes grupos de neutrófilos", dice Tim Lämmermann. "Esto fue sorprendente, ya que la opinión predominante sugería que las señales externas liberadas del entorno tisular son fundamentales para detener la actividad de los neutrófilos en la fase de resolución de una inflamación", comenta Wolfgang Kastenmüller, científico colaborador del Grupo de Investigación Max Planck de Inmunología de Sistemas de la Universidad de Würzburg.
Un sistema interno de arranque y parada para la eliminación óptima de las bacterias
A la luz del sistema start-stop descubierto en los neutrófilos, los investigadores reevaluaron los puntos de vista actuales sobre cómo los neutrófilos navegan por los tejidos para eliminar las bacterias de forma eficaz. En experimentos con neutrófilos que carecían del mecanismo de parada, el equipo observó que las células inmunitarias se agrupaban excesivamente y exploraban grandes áreas de tejido infectado por bacterias, lo que contrastaba con el comportamiento de las células con el sistema de arranque y parada en funcionamiento. Sin embargo, este enjambre y exploración amplificados no hicieron que estas células fueran mejores asesinas de patógenos. "Sorprendentemente, hicimos el hallazgo contrario. No es beneficioso que los neutrófilos se muevan demasiado rápido y corran como locos. En cambio, parece más ventajoso que se detengan y disfruten juntos de una buena comida de bacterias, lo que resulta más eficaz para contener el crecimiento bacteriano en los tejidos", explica Tim Lämmermann.
Con estos resultados, el equipo allana el camino para comprender mejor la biología de los neutrófilos, que es esencial para la defensa inmunitaria del huésped contra las bacterias y podría servir de base para enfoques terapéuticos en el futuro. Además, el comportamiento de los enjambres y los mecanismos subyacentes también podrían informar sobre otras categorías de comportamiento colectivo y autoorganización en células e insectos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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