Investigadores codirigidos por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) y la Universidad de Toulouse, Francia, han descubierto cómo las bacterias y sus toxinas estimulan la respuesta inmune humana, lo que provoca inflamación.
La inflamación desempeña un papel crucial en la lucha contra las infecciones y la curación de lesiones, pero cuando es persistente, también puede contribuir a efectos secundarios adversos en enfermedades crónicas como las enfermedades cardíacas y la diabetes.
La inflamación también puede desencadenar trastornos autoinmunes como el lupus, cuando el sistema inmunitario Ataca por error los tejidos del cuerpo, provocando inflamación generalizada y daño a órganos como las articulaciones, la piel, el cerebro, los pulmones, los riñones y los vasos sanguíneos.
Escribiendo en el procedimientos de la Academia Nacional de Cienciaslos investigadores informan de un vínculo directo entre las moléculas que mueven los iones dentro y fuera de las células, conocidas como ionóforos, el consiguiente cambio en el contenido de sal dentro células humanase inflamación.
En el estudiolos investigadores descubrieron que cuando el nivel de iones de potasio dentro de las células cae por debajo de cierto nivel, las células inician una respuesta inmune y liberan fuertes moléculas proinflamatorias, como las que pueden provocar sensación de dolor y fiebre y contribuir a la Daño tisular causado por infecciones.
Investigaciones anteriores han demostrado que una gen humano conocido como NLRP3 es esencial para controlar este proceso en la sangre. Ahora, el estudio de NTU Singapur y la Universidad de Toulouse demuestra por primera vez que este proceso está controlado por un par de genes conocidos como NLRP1 y ZAKα en órganos humanos como la piel, los pulmones y la nariz.
El autor principal, el profesor asistente Franklin Zhong de la Escuela de Medicina Lee Kong Chian (LKCMedicine) de NTU, dijo: «Las células usan mucha energía para mover sodio y iones de potasio a través de sus membranas, manteniendo un equilibrio iónico específico entre el interior de las células y el ambiente externo. Este equilibrio es crucial para las funciones celulares normales. Los problemas con este equilibrio pueden provocar enfermedades como trastornos neurológicos e insuficiencia cardíaca.
«Nuestro estudio demuestra que el sistema inmunológico innato humano ha evolucionado múltiples formas de detectar alteraciones del equilibrio iónico celular. Este descubrimiento nos ayuda a ver cómo las células se defienden cuando el equilibrio iónico se descontrola, particularmente cuando están bajo ataque de patógenos. Nuestros hallazgos presentan una «Es una nueva pieza en el rompecabezas de cómo funciona nuestro sistema inmunológico y podría abrir puertas a mejores tratamientos para enfermedades como infecciones bacterianas o virales graves».
El coautor principal, el Dr. Etienne Meunier, líder de grupo en el Instituto de Farmacología y Biología Estructural de la Universidad de Toulouse, Francia, dijo: «Como unidad básica de la vida, las células necesitan ser monitoreadas cuidadosamente para detectar cualquier alteración de su función, lo que incluye aquellas inducidas por amenazas de origen infeccioso, pero también perturbaciones diarias que podrían ocurrir en el cuerpo. Aquí, los hallazgos de que varias de nuestras células expresan una vía defensiva que puede detectar y responder a defectos en varios iones esenciales para la vida de las células constituyen un nuevo conocimiento fundamental importante para nuestra comprensión de la forma en que funciona nuestro cuerpo».
En un comentario independiente sobre el estudio, el profesor Joseph Sung, vicepresidente senior (salud y ciencias biológicas) de NTU y decano de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de NTU, afirmó: «Hemos aprendido de la Síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y COVID-19 es que un sistema inmunológico que reacciona exageradamente puede dañar nuestro cuerpo, en lugar de protegernos. Comprender el mecanismo de aprovechar las respuestas inmunes cuando se trata de infecciones sin duda ayudará a prevenir lesiones posteriores a la infección».
El estudio, que representa un avance en la comprensión de cómo responden nuestros cuerpos a las infecciones, refleja el compromiso de NTU de responder a las necesidades y desafíos de una vida y un envejecimiento saludables, uno de los grandes desafíos de la humanidad que la Universidad busca abordar a través de su plan estratégico NTU 2025.
Los autores que contribuyen a este estudio incluyen a los primeros autores LKCMedicine Ph.D. la estudiante Pritisha Rozario, Miriam Pinilla, de la Universidad de Toulouse, y los autores contribuyentes, el profesor Simon Bekker-Jensen de la Universidad de Copenhague, y el profesor John Chambers, director del Centro de Detección de Salud de NTU LKCMedicine.
Decodificando alarmas celulares: cómo las células hablan el lenguaje de la defensa inmune
Para llegar a sus resultados, los investigadores cultivaron células sanas de la piel y las vías respiratorias humanas en una placa de laboratorio y las expusieron a un ionóforo conocido como nigericina, que también se conoce como antibiótico.
Después de esto, analizaron las células en busca de hinchazón en sus membranas celulares, midieron las concentraciones de iones dentro de las células y probaron la presencia de moléculas inflamatorias, Gasdermin D e interleucina-1, liberadas de las células. Estas moléculas son señales reveladoras de que el sistema inmunológico humano ha respondido a una infección o daño celular programando células para que se autodestruyan.
También desencadenan una cascada inflamatoria, un proceso equivalente a activar una llamada de alarma pidiendo ayuda, que atrae células inmunitarias y provoca inflamación para combatir la amenaza y provoca síntomas inflamatorios comunes como hinchazón y fiebre.
El profesor asistente Zhong añadió: «Nuestra investigación tiene implicaciones importantes, especialmente en el contexto de las bacterias resistentes a los antibióticos. La resistencia a los antibióticos es una preocupación creciente y los antibióticos tradicionales pueden volverse menos efectivos en el tratamiento de ciertas infecciones.
«En muchos casos, la morbilidad de estas infecciones es causada tanto por los efectos directos de las bacterias como por la respuesta inflamatoria desregulada que falla contra los órganos del huésped. Identificar formas alternativas de modular las respuestas inmunes, como apuntar a NLRP1 y NLRP3, podría allanar el camino «Buscamos enfoques innovadores para abordar las infecciones».
El Dr. Meunier añadió: «Más allá de la simple comprensión de cómo funciona nuestra inmunidad, desentrañar mecanismos específicos activados por nuestras células en diversos contextos permite identificar nuevos efectores celulares que podrían servir como futuros objetivos farmacológicos en una gama de enfermedades más amplia de lo previsto».
El equipo de investigación continuará su investigación para profundizar en nuestras respuestas inmunes, explorando cómo estas señales podrían allanar el camino para terapias personalizadas que refuercen la capacidad del cuerpo para combatir infecciones con precisión.
Esperan que la investigación en curso contribuya al desarrollo de tratamientos más eficaces para las enfermedades infecciosas.
Más información: Pritisha Rozario et al, Base mecanicista para la activación impulsada por el eflujo de potasio del inflamasoma humano NLRP1, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2309579121
Citación: Cómo la respuesta inmune del cuerpo a las infecciones bacterianas podría causar una inflamación perjudicial (2024, 20 de marzo) obtenido el 20 de marzo de 2024 de https://medicalxpress.com/news/2024-03-body-immune-response-bacterial-infections.html
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