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Al igual que el agente policial que pide refuerzos al tiempo que retiene firmemente al sospechoso de un crimen, las células inmunes en el cerebro amplifican su lucha contra una amenaza, según una nueva investigación desarrollada en la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan.

Por primera vez los científicos han logrado capturar esa reacción mientras ocurre, mostrando cómo ciertas células inmunes se asocian firmemente a células cerebrales blanco (p.ej., infectadas por un virus) al tiempo que envían señales a las células vecinas no infectadas haciéndoles saber del ataque.

Las conclusiones podrían tambien ayudar en la investigación de la forma en que el sistema inmune en el cerebro combate a los virus y tumores. También ayudaria en la búsqueda de formas de controlar la respuesta inmune para que ataque y mate las células de tumores cerebrales, o para que calmen los auto ataques exacerbados que ocurren en las personas con ciertas enfermedades auto inmunes.

Estos descubrimientos, sobre los cuales se publica un artículo hoy en Proceedings of the Nacional Academy of Sciences, ilustran cómo las células llamadas CD8+ T o células T “asesinas”, cumplen su función policial.

Pedro Lowenstein, profesor de neurocirugía de la UM que encabezó el equipo, explicó que los resultados de la investigación arrojan nueva luz sobre la naturaleza de la sinapsis (o unión) que se forma entre las células T asesinas y las células a las que atacan, es decir las células infectadas o de tumor. Las células T asesinas se asocian con las células blanco a ser atacadas, cuando detectan la presencia de proteínas foráneas, llamadas antígenos, en la superficie de una célula.

El anclaje de la celula inmune a la celula blanco crea un área entre las dos células llamada sinapsis inmunológica, y algunos científicos la han imaginado como una selladura completa. Los estudios, incluidos otros anteriores hechos por el equipo de Lowenstein, han indicado que esa estructura permite que la célula T asesina se sujete a su presa y la bombardee primero con moléculas llamadas citoquinas, y luego con químicos que matan a la celula infectada, o tumoral.

Pero otros científicos han demostrado que cuando las células T asesinas atacan a las células infectadas, las citoquinas que liberan al parecer causan una reacción difusa y esto indicaria que la conexión sináptica seria muy abierta, o hasta irrelevante. Estos estudios cuestionan el papel de la sinapsis inmunológica.

Mediante el uso de una técnica única para la captación de imágenes de células vivas desarrollada por el equipo, los nuevos resultados muestran que la conexión sinaptica enfoca a la célula T para que ataque a la célula infectada, pero es una conexión parcialmente porosa. Esto crea una respuesta a dos niveles cuando una célula T asesina va a la caza de una infección, dado que la celula inmune se enfoca principalmente sobre la celula blanco, pero también afecta a células circundantes a la sinapsis inmunológica.

“La célula T se enfoca preferentemente en la célula infectada pero también secreta citoquinas que llegan a otras muchas células en el área”, dijo Lowenstein, profesor en el Departamento de Neurocirugía en la Escuela de Medicina de la UM. “La sinapsis inmunológica no logra restringir completamente la difusión tisular de las citoquinas”.

El equipo investigador, que incluyó al fellow postdoctoral de la UM, Nicholas Sanderson, hizo este descubrimiento usando un método de captación de imagen de célula viva que desarrollaron y que permite que los científicos detecten cuántas células están expuestas a una citoquina llamada interferón gamma.

A pesar de que el sello impuesto por la sinapsis inmunológica asegura que la célula atacada sea la primera que recibe las citoquinas, otras células en el área pronto mostraron que habían recibido la misma señal de citoquina.

Es más, los investigadores confirmaron que, por otro lado, la célula T asesina sólo cumplía su labor de exterminador en la célula infectada a la cual se había adherido, sin dañar a las células vecinas.

“Este trabajo refuta la idea de que las células T secretan citoquinas indiscriminadamente en el cerebro, pero muestra en cambio que la secreción de citoquinas de la célula T afecta un área más grande, más allá de la célula atacada”, dijo Lowenstein. “Esto ayuda a resolver el misterio de por qué se ven respuestas tisulares extensas a las citoquinas aún cuando las células inmunes forman sinapsis inmunológicas específicas, que existen solamente en contacto especifico con las células atacadas”.

El descubrimiento, añadió, ayudará a iluminar a un nivel molecular cómo el cerebro se libra de la infección, y también sugiere cómo las células T del propio cuerpo lanzan ataques sobre las células normales del cerebro en las enfermedades de auto inmunidad. Las conclusiones clarifican cómo se pueden obtener efectos muy extendidos a pesar de las interacciones muy específicas de célula a célula.

Algo también significativo para el trabajo del equipo que se especializa en desarrollar nuevos tratamientos contra tumores cerebrales basados en estimular un ataque inmune anti-tumoral, es que los nuevos resultados ayudan a incrementar un conocimiento que podría usarse en los esfuerzos por atacar y matar a las células del tumor cerebral sin dañar a las células normales.

“Lo que queremos saber es cómo funcionan las células T, cómo interactúan con las células atacadas y cómo podemos hacer que ese proceso sea más eficiente en la eliminación de tumores cerebrales”, explicó Lowenstein.

Ésa es ahora la meta del equipo encabezado por Lowenstein y María Castro, co autora de este artículo.

La investigación la financió el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos (NINDS), parte de los Institutos Nacionales de Salud de USA. Lowenstein acredita a la Jefa del Departamento de Neurocirugía, Dra. Karin Muraszko, por la reciente formación del equipo translacional sobre tumores cerebrales de la UM, y por la promoción de su trabajo sobre los tumores cerebrales. Lowenstein y Castro también son docentes en el Departamento de Biología Celular y de Desarrollo de la Escuela de Medicina.