Cuando el cuerpo está luchando contra la infección, el sistema inmunitario se pone en marcha. Pero la evidencia emergente sugiere la participación de otro jugador bastante sorprendente en este proceso: el sistema nervioso.
Una nueva investigación de la Escuela de Medicina de Harvard, realizada en ratones, muestra cómo se produce la interacción entre el sistema nervioso y el sistema inmunitario en infecciones pulmonares mortales, una pista tentadora en una interacción compleja entre dos sistemas tradicionalmente vistos como desconectados.
Los hallazgos, publicados el 5 de marzo en medicina natural , revelan que las neuronas que llevan señales nerviosas hacia y desde los pulmones suprimen la respuesta inmune durante la infección con Staphylococcus aureus, una bacteria que se está volviendo cada vez más impermeable a los antibióticos y se ha convertido en una de las principales causas de muerte de pacientes hospitalizados, que a menudo están inmunocomprometidos y debilitados en general.
Los resultados, según los investigadores, sugieren que atacar el sistema nervioso podría ser una forma de aumentar la inmunidad y puede preparar el escenario para el desarrollo de enfoques no antibióticos para tratar las infecciones bacterianas recalcitrantes.
"Con la rápida aparición de organismos resistentes a los medicamentos, como el Staph aureus resistente a la meticilina, se necesitan con urgencia enfoques no antibióticos para tratar las infecciones bacterianas", dijo el investigador principal del estudio Isaac Chiu, profesor asistente en el Departamento de Microbiología e Inmunobiología de HarvardEscuela de Medicina.
"Dirigirse al sistema nervioso para modular la inmunidad y tratar o prevenir estas infecciones podría ser una de esas estrategias".
Las neuronas sensoriales juegan un papel protector al detectar estímulos adversos y alertar al cuerpo de que algo anda mal. En los pulmones, las proyecciones de las neuronas detectan presión mecánica, inflamación, cambios de temperatura y la presencia de irritantes químicos, luego envían una alerta alcerebro: una notificación que puede presentarse en forma de dolor, constricción de las vías respiratorias o tos que expulsa agentes dañinos o partículas de las vías respiratorias.
Pero el nuevo estudio revela que cuando los pulmones de los ratones son invadidos por la bacteria estafilococo, estas neuronas guardianes interfieren con la capacidad del órgano para hacer frente a la infección. Específicamente, reducen la capacidad de los pulmones para convocar varios tipos de células que combaten enfermedades en respuesta aUna serie de experimentos realizados en ratones revelaron que la desactivación de estas neuronas promovió el reclutamiento de células inmunes, aumentó la capacidad de los pulmones para eliminar las bacterias y aumentó la supervivencia en ratones infectados con estafilococos.
Los resultados, según los investigadores, sugieren que diferentes clases de neuronas sensoriales pueden estar involucradas en restringir o promover la respuesta inmune. Otra posibilidad es que ciertos patógenos pueden haber evolucionado para secuestrar y explotar una vía inmunosupresora en su beneficio, un mecanismo de supervivenciapara algunas clases de bacterias infecciosas, dijo el coautor del estudio Stephen Liberles, profesor de biología celular en la Facultad de Medicina de Harvard.
El interés del equipo en la diafonía entre los sistemas inmunitario y nervioso proviene del trabajo reciente realizado por Chiu y sus colegas. La investigación anterior de Chiu mostró que cuando las células nerviosas detectan invasores bacterianos, producen dolor durante la infección. Otra investigación ha revelado la participación del sistema nervioso enmodelos animales de asma alérgica.
El equipo sospechaba que las células nerviosas jugarían un papel protector en las infecciones bacterianas al aumentar la respuesta inmune para proteger los pulmones, pero los experimentos revelaron exactamente lo contrario. Para su sorpresa, los científicos descubrieron que las neuronas debilitaban la inmunidad pulmonar y empeoraban los resultados enratones con neumonía bacteriana.
Para determinar cómo las células nerviosas afectan la inmunidad, los científicos deshabilitaron genéticamente o químicamente las neuronas pulmonares y luego compararon la actividad de varios tipos de células inmunes involucradas en la protección contra infecciones. También monitorearon la supervivencia de los animales y tomaron medidas fisiológicas como la temperatura corporal y la cantidad debacterias en los pulmones.
En un conjunto inicial de experimentos, los investigadores inyectaron ratones, la mitad con neuronas intactas y la otra mitad con neuronas químicamente discapacitadas, con bacterias estafilococos resistentes a los medicamentos. En comparación con los ratones con receptores nerviosos intactos, los ratones con neuronas discapacitadas controlaron mejor la temperatura de su cuerpo, albergaban 10 veces menos bacterias en sus pulmones 12 horas después de la infección y eran notablemente más capaces de superar y sobrevivir a la infección. Dieciséis de 20 ratones con neuronas intactas sucumbieron a la infección. Por el contrario, 17 de 18 ratones con neuronas discapacitadas sobrevivieron.
Los pulmones de los ratones con neuronas genéticamente o químicamente discapacitadas también fueron mejores para reclutar neutrófilos, las tropas de lucha contra los patógenos del cuerpo que brindan las primeras respuestas durante las infecciones al devorar las bacterias que causan enfermedades. Estos ratones convocaron a casi el doble de neutrófilos que curan las infecciones.al igual que los ratones con neuronas intactas. Pero los neutrófilos en estos animales no eran simplemente más numerosos. También eran más ágiles y más eficientes en su rendimiento. Como medida de agilidad, los investigadores compararon qué tan bien los neutrófilos en ambos grupos lograron patrullar los capilares sanguíneos de los pulmones- una habilidad clave que permite a estas células escanear la presencia de patógenos causantes de enfermedades. Los neutrófilos en animales con neuronas químicamente discapacitadas se arrastraron más lejos, cubriendo grandes distancias. También eran más pegajosos y por lo tanto más capaces de adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos, el sitio de su acción de engullir patógenos.
"Observamos una notable diferencia en la presencia y el comportamiento de neutrófilos entre los dos grupos", dijo Pankaj Baral, investigador en microbiología e inmunobiología de la Facultad de Medicina de Harvard y primer autor del estudio. "Los neutrófilos en ratones con neuronas discapacitadas eran simplementemejores para hacer su trabajo "
Además, los ratones con neuronas discapacitadas reunieron de manera más eficiente varios tipos de citocinas, señalando proteínas que regulan la inflamación, la infección y la eliminación bacteriana. En animales con neuronas discapacitadas, los niveles de estas células inflamatorias aumentaron y disminuyeron mucho más rápido, lo que indica que estos ratonesfueron capaces de generar una respuesta inmune más rápida en las primeras etapas de la infección.
Por el contrario, los ratones con neuronas intactas mostraron una función suprimida en una clase de células inmunes protectoras conocidas como células T gamma delta, un tipo de glóbulo blanco protector que se encuentra principalmente en los tejidos de barrera que recubren una variedad de órganos, incluidos los pulmones.
Un conjunto final de experimentos reveló cómo las neuronas suprimían la inmunidad. Los investigadores observaron que una molécula de señalización inmune liberada localmente por las neuronas, un neuropéptido conocido como CGRP, aumentó notablemente en ratones con receptores neuronales intactos durante la infección, pero ausente en ratonescon neuronas discapacitadas. Los investigadores observaron que la liberación de esta molécula interfiere con la capacidad de los pulmones para convocar neutrófilos inmunoprotectores, citocinas y células T gamma delta. Los experimentos en placas de laboratorio revelaron que CGRP interrumpió la capacidad de las células inmunes para matar bacterias. Cuando los investigadores bloquearonEn la producción de CGRP en animales vivos infectados con estafilococos, estos ratones mostraron una mayor capacidad para combatir infecciones.
Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que las neuronas pulmonares permiten la liberación de CGRP durante las infecciones pulmonares y que el bloqueo de la actividad de CGRP mejora la supervivencia en la neumonía bacteriana.
"La delimitación tradicional entre el sistema nervioso y el sistema inmune se está volviendo borrosa y nuestros hallazgos subrayan la idea de que estos dos sistemas se cruzan para regular la función del otro", dijo Chiu. "A medida que avanzamos, los inmunólogos deberían pensar más sobre el papeldel sistema nervioso, y los neurocientíficos deberían pensar más sobre el sistema inmune ".
Otros investigadores incluyeron a Benjamin Umans, Meghna Bist, Talia Kirschbaum, Yibing Wei, Yan Zhou, Vijay Kuchroo y Patrick Burkett, en la Facultad de Medicina de Harvard, y Lu Li y Bryan Yipp, en la Facultad de Medicina Cumming de la Universidad de Calgary.
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud bajo las subvenciones DP2AT009499, K22AI114810, R01AI130019, RO1HL132255, por un Premio Howard Hughes Medical Institute Faculty Scholars 5F31HL132645 y por el Instituto Canadiense de Investigación en Salud RS-342013.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Ekaterina Pesheva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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