El sistema de posicionamiento global (GPS) de las células inmunes: elaborando sus propias trayectorias direccionales

resumen: Los investigadores han logrado avances significativos en la comprensión de cómo se mueven las células inmunitarias dentro del cuerpo. Contrariamente a lo que se pensaba anteriormente, estas células no sólo responden a señales direccionales, sino que también forman sus propias vías.

El estudio proporciona información sobre la capacidad de las células madre para modular las concentraciones de quimiocinas y dirigir su movimiento. Este conocimiento puede mejorar nuestra respuesta inmune en la lucha contra las enfermedades.

Hechos clave:

1. Las células dendríticas (CD) desempeñan un papel fundamental en la respuesta inmune, actuando como mensajeras y escaneando tejidos en busca de invasores.
2. En lugar de simplemente seguir gradientes químicos, las CD modifican estas concentraciones consumiéndolas activamente, ayudando a su movimiento.
3. La motilidad y respuesta de las CD depende no sólo de las interacciones individuales, sino también de la densidad de la población celular.

fuente: ISTA

Cuando luchamos contra las enfermedades, nuestras células inmunitarias necesitan llegar a su objetivo rápidamente. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) han descubierto que las células inmunitarias generan activamente su propio sistema de guía para navegar a través de entornos complejos. Esto desafía las nociones previas sobre estos movimientos.

Los hallazgos de los investigadores fueron publicados en la revista. Inmunologíay avanzar en nuestro conocimiento del sistema inmunológico y proporcionar nuevos enfoques potenciales para mejorar la respuesta inmune humana.

Las amenazas inmunológicas, como gérmenes o toxinas, pueden surgir en todas partes del cuerpo humano. Afortunadamente, el sistema inmunológico (nuestro propio escudo protector) tiene sus propias e intrincadas formas de hacer frente a estas amenazas.

Por ejemplo, un aspecto crítico de nuestra respuesta inmune implica el movimiento colectivo coordinado de células inmunes durante la infección y la inflamación. Pero, ¿cómo saben nuestras células inmunitarias qué camino tomar?

Esta cuestión fue abordada por un grupo de científicos del grupo Sixt y del grupo Hanizou del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA). En su estudio, los investigadores destacan la capacidad de las células inmunitarias para migrar colectivamente a través de entornos complejos.

Células madre – mensajeras

Las células dendríticas (DC) son uno de los principales actores de nuestra respuesta inmune. Actúa como mensajero entre la respuesta innata (la primera reacción del cuerpo ante un invasor) y la respuesta adaptativa (una reacción retardada que se dirige a gérmenes muy específicos y crea recuerdos para combatir futuras infecciones). Al igual que los detectives, los centros de datos escanean tejidos en busca de piratas informáticos.

Una vez que localizan una infección, se activan y viajan inmediatamente a los ganglios linfáticos, donde entregan el plan de batalla y comienzan los siguientes pasos de la cadena.

Su migración hacia los ganglios linfáticos está dirigida por quimiocinas (pequeñas proteínas de señalización liberadas por los ganglios linfáticos) que crean un gradiente.

En el pasado, se pensaba que las células madre y otras células inmunitarias reaccionaban a este gradiente externo y avanzaban hacia una mayor concentración. Sin embargo, una nueva investigación realizada en ISTA ahora cuestiona esta noción.

Un futuro, dos empleos

Los científicos observaron más de cerca el receptor, que es una estructura superficial que se encuentra en las CD activadas llamada ‘CCR7’. La función principal de CCR7 es unirse a una molécula específica de los ganglios linfáticos (CCL19), que desencadena los siguientes pasos de la respuesta inmune.

«Descubrimos que CCR7 no sólo detecta CCL19, sino que también contribuye activamente a moldear la distribución de las concentraciones de quimiocinas», explica Jona Alanko, ex investigador postdoctoral del laboratorio de Michael Sixt.

Utilizando diversas técnicas experimentales, demostraron que cuando las CD migran, captan e internalizan quimiocinas a través del receptor CCR7, lo que provoca un agotamiento local de la concentración de quimiocinas.

Al tener menos moléculas de señalización a su alrededor, se mueven hacia concentraciones más altas de quimiocinas. Esta doble función permite que las células inmunitarias generen sus propias señales de guía para regular más eficazmente su migración colectiva.

El movimiento depende del número de células.

Para comprender cuantitativamente este mecanismo a nivel multicelular, Alanko y sus colegas colaboraron con los físicos teóricos Edward Hanizou y Mehmet Can Okkar, también en ISTA. Con su experiencia en dinámica y movimiento celular, crearon simulaciones por computadora que pudieron reproducir los experimentos de Alanko.

A través de estas simulaciones, los científicos predijeron que el movimiento de las células madre dependería no sólo de sus respuestas individuales a las quimiocinas sino también de la densidad de la población celular.

Esta fue una predicción simple pero no trivial; «Cuantas más células hay, mayor es el gradiente que generan, lo que realmente resalta la naturaleza colectiva de este fenómeno», afirma Kan Okkar.

Además, los investigadores descubrieron que las células T (células inmunitarias específicas que destruyen los gérmenes dañinos) también aprovechan esta interacción dinámica para mejorar su motilidad direccional. El físico continúa: «Estamos interesados ​​en aprender más sobre este nuevo principio de interacción entre poblaciones de células con proyectos en curso».

Impulsar la respuesta inmune

Estos descubrimientos son un paso en una nueva dirección sobre cómo se mueven las células dentro de nuestro cuerpo. Al contrario de lo que se pensaba anteriormente, las células inmunitarias no sólo responden a las quimiocinas, sino que también desempeñan un papel activo en la configuración de su propio entorno al consumir estas señales químicas. Esta regulación dinámica de las señales de señalización proporciona una estrategia elegante para dirigir su movimiento y el de otras células inmunes.

Esta investigación tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión de cómo se orquestan las respuestas inmunitarias dentro del cuerpo. Al descubrir estos mecanismos, los científicos pueden diseñar nuevas estrategias para mejorar el reclutamiento de células inmunes en sitios específicos, como células cancerosas o áreas de infección.

Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia

autor: Jonás Alanko
fuente: ISTA
comunicación: Jonás Alanko – ISTA
imagen: Imagen acreditada a Neuroscience News.

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«CCR7 actúa como sensor y sumidero para que CCL19 coordine la migración colectiva de leucocitosPublicado por Jonah Alanko et al. Inmunología

un resumen

CCR7 actúa como sensor y sumidero para que CCL19 coordine la migración colectiva de leucocitos

Las respuestas inmunes dependen de la migración rápida y coordinada de los leucocitos. Si bien está bien establecido que la migración de células individuales a menudo está guiada por gradientes de sustancias químicas y otros atrayentes químicos, aún no se comprende bien cómo se generan, mantienen y modifican estos gradientes.

Combinando datos experimentales y la teoría de la quimiotaxis de leucocitos guiada por el receptor de proteína G (GPCR) CCR7, demostramos que además de su papel como receptor sensorial que dirige la migración, CCR7 también actúa como generador y modulador de gradientes químicos. .

Tras la exposición al ligando CCR7 CCL19, las células dendríticas (DC) internalizan activamente el receptor y el ligando como parte de una respuesta básica de desensibilización del GPCR.

Hemos demostrado que la internalización de CCR7 también actúa como un sumidero eficiente del quimioatrayente, dando forma dinámicamente a la distribución espaciotemporal de la quimiocina.

Este mecanismo impulsa patrones complejos de migración masiva, lo que permite a los países en desarrollo establecer o agudizar gradientes químicos.

También mostramos que estos gradientes autogenerados pueden mantener la orientación de largo alcance de los países en desarrollo, adaptar los patrones de migración colectiva al tamaño y la geometría del entorno y proporcionar una señal de dirección a otras células compañeras.

Esta doble función del CCR7 como GPCR que detecta y consume sus dos ligandos podría proporcionar un método novedoso para la autorregulación celular.