Un estudio revela cómo las células inmunes coordinan su comportamiento de enjambre para eliminar patógenos



El cuerpo está bien protegido contra patógenos invasores mediante barreras como la piel. Pero si se lastima y se rompe la piel, los patógenos pueden ingresar fácilmente a su cuerpo a través de la herida y causar infecciones graves.

Si esto ocurre, el sistema inmunológico innato se hace cargo de la primera defensa rápida con un arsenal eficaz de armas celulares que se infiltran en el tejido herido en grandes cantidades. Como uno de los primeros tipos de células en el lugar, los granulocitos neutrófilos se reclutan en pocas horas desde el torrente sanguíneo hasta el sitio de infección para eliminar posibles invasores microbianos.

Enjambre contra las infecciones

“Los neutrófilos son muy eficientes para cazar y matar bacterias”, dice Tim Lämmermann. El líder del grupo en el MPI de Inmunobiología y Epigenética en Friburgo estudia este importante tipo de células. Los neutrófilos son células muy abundantes que constituyen aproximadamente el 50-70% de los glóbulos blancos del cuerpo humano. Se estima que cada día se producen 100 mil 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 para detectar cualquier cosa potencialmente dañina en nuestro cuerpo. Una vez que los neutrófilos individuales detectan células dañadas o microbios invasores en el tejido, comienzan a secretar señales atractivas que actúan a través de los receptores de la superficie celular. en los neutrófilos vecinos para reclutar más y más células “. Al utilizar esta comunicación intercelular, los neutrófilos pueden actuar juntos como un colectivo celular y coordinar eficazmente su eliminación de patógenos como un enjambre.

Una delgada línea entre la protección del huésped y la destrucción de tejidos

Sin embargo, esta forma de inflamación beneficiosa también puede sobrepasarse y provocar un daño tisular masivo. 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 a los tejidos sanos. Por ejemplo, las sustancias que liberan los neutrófilos para matar a los patógenos invasores también erosionan la red de proteínas y azúcares, que proporciona soporte estructural a los tejidos.

“En este estudio, comenzamos con la pregunta de qué detiene la respuesta de enjambre para evitar la acumulación descontrolada 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 de tipo colectivo. Sin embargo, se desconocen los procesos que ponen fin a esta respuesta.

El enjambre de neutrófilos sigue siendo un tema relativamente nuevo en los campos de investigación de la inflamación y la infección, y los mecanismos subyacentes apenas están comenzando a investigarse. El estudio más reciente del laboratorio de Tim Lämmermann ahora revela cómo los neutrófilos autolimitan su actividad de enjambre en los tejidos infectados por bacterias y, por lo tanto, equilibran las fases de búsqueda y destrucción para una eliminación eficaz de patógenos.

Mediante el uso de microscopía especializada para la visualización en tiempo real de la dinámica de las células inmunes en los tejidos vivos de los ratones, los investigadores demuestran que los neutrófilos enjambres 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 detectan altas concentraciones de atrayentes enjambres acumulados en grandes grupos de neutrófilos”, dice Tim Lämmermann.

Esto fue sorprendente ya que la opinión predominante sugirió que las señales externas liberadas del entorno tisular son críticas para detener la actividad de los neutrófilos en la fase de resolución de una inflamación.. “

Wolfgang Kastenmüller, científico colaborador, Max Planck Research Group Inmunología de sistemas, Universidad de Würzburg

Un sistema interno de arranque y parada para una eliminación bacteriana óptima

A la luz del sistema start-stop descubierto en los neutrófilos, los investigadores reevaluaron las opiniones actuales sobre cómo los neutrófilos navegan en los tejidos para eliminar las bacterias de manera eficiente. En experimentos con neutrófilos que carecen del mecanismo de detención, el equipo observó que las células inmunitarias pululaban excesivamente y escaneaban grandes áreas de tejido infectado con bacterias, lo que contrastó el comportamiento de las células con el funcionamiento del sistema de inicio y detención.

Sin embargo, este enjambre y exploración amplificados no hizo que estas células fueran mejores asesinas de patógenos. “Sorprendentemente, hicimos el hallazgo opuesto. No es beneficioso cuando los neutrófilos se mueven demasiado rápido y corren como locos. En cambio, parece más ventajoso para ellos detenerse y disfrutar juntos de una buena comida de bacterias; esto es más eficiente de contener crecimiento bacteriano en los tejidos “, explica Tim Lämmermann.

Con estos resultados, el equipo allana el camino para una mejor comprensión de la biología de los neutrófilos, que es esencial para la defensa del huésped inmunológico contra las bacterias y podría informar los enfoques terapéuticos en el futuro. Además, el comportamiento de enjambre y los mecanismos subyacentes también podrían informar otras categorías de comportamiento colectivo y autoorganización en células e insectos.

Fuente:

Referencia de la revista:

Kienle, K., et al. (2021) El enjambre de neutrófilos autolimita para contener el crecimiento bacteriano in vivo. Ciencias. doi.org/10.1126/science.abe7729.

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