El sistema inmunológico del cuerpo es creado igual que un sistema de seguridad, cuenta con sensores en el exterior de las células que actúan como detectores de movimiento-proyectores-que hacen clic cuando hay un robo de intrusos o bacterias que parecen sospechosos. Durante más de una década, los investigadores han sabido de un grupo de sensores externos llamados receptores Toll-like que detectan cuando las bacterias están cerca.
Ahora, investigadores de la Universidad de la Escuela de Medicina de Carolina del Norte han identificado una vía de sensor dentro de las células. Estos sensores internos son como detectores de movimiento dentro de una casa, sino que activan una alarma que las señales de ayuda-una respuesta del sistema inmune. Esta investigación, publicada en el 13 de septiembre 2013 cuestión de la revista Science, indica que tanto exterior como interior sensores trabajan juntos para detectar el mismo componente de las membranas celulares bacterianas, una molécula llamada lipopolisacárido o LPS.
Al mostrar cómo el sistema inmunológico distingue entre actividades sospechosas y amenazas reales, el estudio podría conducir a nuevos tratamientos para el shock séptico, cuando el sistema inmunológico reacciona de forma exagerada a una infección bacteriana en un grado tal que puede hacer más daño que bien.
«Durante la defensa frente a una infección que usted quiere ser capaz de diferenciar entre las bacterias que se alojan en el exterior de la célula y los que obtienen en el interior», dijo el autor principal del estudio Edward A. Miao, MD, PhD, profesor asistente de microbiología e inmunología. «Se puede pensar en los sensores exteriores como la alerta amarilla, que nos dicen que las bacterias están presentes, pero estas bacterias podrían ser tanto los simples en el lugar equivocado, o los muy peligrosos que podrían causar una infección grave Los sensores interiores actúan como.. la alerta roja, que nos advierten de que hay bacterias con malas intenciones que tienen la capacidad genética para invadir y manipular nuestras células «.
El cuerpo responde a una infección bacteriana mediante el aumento de la permeabilidad del vaso sanguíneo cerca de la zona bajo ataque, lo que permite a las células del sistema inmunológicas a abandonar el torrente sanguíneo y buscan y destruyen las bacterias. El líquido también fuga en los alrededores de la infección, causando el hinchazón característico. Esto es beneficioso en la lucha contra la infección, pero cuando la infección se va de las manos y ésta respuesta inmune se produce en todo el cuerpo, la presión sanguínea cae, sobrecargar el corazón y lleva a una insuficiencia orgánica y a menudo la muerte. Este síndrome cada vez más frecuente, conocido como choque séptico, afecta a más de 750.000 personas cada año en los Estados Unidos a un costo de casi $ 17 mil millones.
Alrededor de la mitad de los casos de shock séptico son causados por bacterias que producen LPS, también conocidos como endotoxinas. De hecho, mucho de lo que se conoce sobre el choque endotóxico procede de estudios en animales inyectados con altas dosis de LPS. Por ejemplo, los estudios anteriores identificaron el papel del gen Toll-like receptor 4 (TLR4) como un sensor en el exterior de las células, los ratones sin gen que resistieron el choque endotóxico.
En un estudio publicado en enero de 2013, también en la revista Science, Miao y sus colegas mostraron que un sensor llamado caspasa-11 emite una alerta cuando las bacterias entran en una célula. Sin embargo, no está claro cuál de los miles de moléculas que componen una célula bacteriana provoca que el nuevo sensor.
En el estudio actual, Miao y sus colegas investigaron la que no se habían detectado trozos de material extraño. Se llevaron aparte y se entregan diferentes trozos de bacterias en el compartimento citoplásmico dentro de la célula. Para su sorpresa, descubrieron que el sensor de la caspasa-11 en el interior de la célula fue la detección de la misma molécula, LPS, como el sensor de TLR4 fuera de la célula. Los investigadores se preguntaron si existía una relación entre estos dos sensores.
A través de una serie de experimentos en modelos animales de sepsis, el equipo de Miao mostró que el exterior y alarmas interiores trabajan juntos a través de un mecanismo de defensa de dos pasos: LPS se ve primero en el exterior de la célula por TLR4, que establece el interior de la caspasa-11 alarma en un estado vigilante. En dosis muy altas, el LPS se cruza en el celular, el disparo de la caspasa-11 alarma. El resultado final es la generación de la señal de alerta roja, lo que hace que la célula de explotar, una forma de muerte celular llamado pyroptosis. Durante una infección, el sistema inmunitario esencialmente quema la casa hacia abajo alrededor de las bacterias invasoras, privándola de un lugar para replicar, y exponiéndolo a las defensas inmunes más potentes. Durante la sepsis, sin embargo, demasiado fuego conduce a la aparición del shock.
Miao dice que encontrar la manera de estos dos sensores se activan en respuesta a una infección bacteriana podría ayudar a los investigadores a desarrollar nuevas formas de prevención o tratamiento de shock séptico, una condición que mata a cerca de la mitad de sus víctimas.
«El shock séptico que vemos en los pacientes es probablemente mucho más complicado que lo que vemos en este sistema experimental», dijo Miao. «La siguiente pregunta que debemos hacernos es si estos mismos sensores se van fuera en personas con shock séptico, y si es así, ¿hay alguna manera de bloquearlos para que podamos mantener a los pacientes de la muerte.»
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