Una puerta trasera permite que el sistema inmunológico controle el cerebro

Hace cien años, el científico japonés Y. Shirai publicó un hallazgo misterioso: cuando Shirai trasplantó tejido tumoral en el cuerpo de un ratón, el tejido fue destruido por su sistema inmunológico. Pero cuando los tumores se injertaron en varios lugares del cerebro del ratón, crecieron. Los tumores parecían poder esconderse de manera segura en el cerebro, escapando al conocimiento del sistema inmunológico. Pronto se acumularon resultados similares y el consenso científico aceptó que el cerebro tenía "privilegios inmunitarios", una especie de separación del sistema inmunológico.

Esta noción tenía algún sentido. Las células inmunes, en el curso de la lucha contra las infecciones, pueden dañar o destruir el tejido sano. Proteger las neuronas de este daño es más crucial que proteger células como las del hígado o la piel, porque las neuronas normalmente no se pueden regenerar. "Si mueren, mueren", dijo Justin Rustenhoven, inmunólogo de la Universidad de Washington en St. Louis. "Tenemos una capacidad muy pobre para reemplazarlos".

Sin embargo, en las últimas dos décadas, la idea del privilegio inmunológico se ha marchitado ante la creciente evidencia de que el cerebro y el sistema inmunológico interactúan. Los investigadores han rastreado las células inmunes pasando del torrente sanguíneo al sistema nervioso en animales con enfermedades cerebrales, por ejemplo, y han déficits cognitivos observados en ratones que carecen de determinadas células inmunitarias.

Ahora, Rustenhoven y sus colaboradores han identificado cómo la evolución logra un acto de equilibrio, limitando los peligros de las respuestas inmunes en el sistema nervioso central al mismo tiempo que brinda protección contra las enfermedades. Los investigadores reportado recientemente en la revista Celular que el sistema inmunológico opera desde la distancia para inspeccionar constantemente el cerebro en busca de signos de problemas. Las células inmunes, en lugar de sentirse como en casa en todo el cerebro mismo, patrullan las líneas laterales hasta que detectan una amenaza.

“Se lleva a cabo una vigilancia inmunológica del cerebro. Es absolutamente normal, como en cualquier otro tejido ”, dijo un coautor, jonathan kipnis, en cuyo laboratorio de la Universidad de Washington se llevó a cabo la investigación. "La única excepción es que en lugar de que esto suceda dentro del tejido, el cerebro empujó toda su actividad inmunológica a sus fronteras".

Utilizando varios tipos de imágenes y rastreo, los investigadores rastrearon la coreografía celular que forma este sistema de vigilancia. Vieron que los antígenos (sustancias extrañas, como fragmentos de patógenos) se lavaban del cerebro en un flujo de líquido cefalorraquídeo. Este fluido fluyó a través de un red de embarcaciones que El laboratorio de Kipnis identificó hace unos años y barrió los antígenos para que se acumularan en la parte posterior del cerebro. Aquí, en el área alrededor de los senos durales, canales en el borde del cerebro que drenan el líquido hacia el cuerpo, los antígenos se acercaron mucho a las células inmunes. "En realidad, todo está muy concentrado en ese sitio en particular", dijo Rustenhoven.

Estos vasos que se curvan alrededor de la parte posterior del cerebro demostraron ser un centro de actividad del sistema inmunológico. Los investigadores rastrearon antígenos y otras sustancias que cruzaban la barrera aracnoidea, un obstáculo que es conocido por su impermeabilidad pero que, según encontraron, tiene fugas en esta área en particular. Las células inmunes están esperando allí. Cuando estas células encuentran un antígeno preocupante, como uno que sugiere una enfermedad, inician una reacción en cadena que crea una respuesta inmune.

"Desafía el dogma que se sostenía anteriormente", dijo Samantha Dando, profesor de microbiología clínica en el Instituto de Tecnología de Queensland en Australia. El laboratorio de Kipnis está lejos de ser el primero en cuestionar el privilegio inmunológico, pero Dando dijo que el nuevo artículo fue mucho más allá al ilustrar cómo el sistema inmunológico realmente monitorea el cerebro. El trabajo ha llenado un vacío de conocimiento de larga data en el campo, dijo.

La idea original del privilegio inmunológico no estaba completamente equivocada, dijo Michal Schwartz, profesor de neuroinmunología en el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel. La definición del término necesitaba una revisión. El sistema inmunológico maneja el cerebro de manera diferente a otros tejidos, pero aún lo vigila.

Ahora que sabemos que el cerebro no está completamente aislado del sistema inmunológico, surgen nuevas preguntas, dijo Schwartz. Las enfermedades neurológicas pueden ser causadas por fallas en la comunicación entre el cerebro y el sistema inmunológico, más que por problemas dentro del cerebro. Según Rustenhoven, los senos durales ofrecen tanto una ubicación para estudiar enfermedades como la esclerosis múltiple o incluso la enfermedad de Alzheimer como un objetivo potencial para los tratamientos.

Es decir, si todo esto es cierto en los humanos. Al igual que Shirai y muchos investigadores de neuroinmunología, el equipo de la Universidad de Washington realizó sus experimentos en ratones. Pero los investigadores confirmaron varios de sus hallazgos clave en tejido humano post mortem. Y notaron que la estructura que canaliza el líquido cefalorraquídeo fuera del cerebro en humanos es muy similar a la estructura en ratones. scott mueller, microbiólogo e inmunólogo de la Universidad de Melbourne, estuvo de acuerdo en que los movimientos y las funciones de los tipos de células inmunitarias generalmente se alinean en los dos mamíferos.

Los nuevos hallazgos ayudan a aclarar un detalle del estudio con ratones de 1921 de Shirai que nunca encajó bien con la noción ingenua de privilegio inmunológico. Shirai descubrió que los tumores sobrevivían y crecían cuando se implantaban en algunos lugares del cerebro de los ratones. Pero cuando Shirai colocó tumores justo al lado de los ventrículos, ahora conocidos por ser los lugares donde el cerebro produce el líquido que barre los antígenos hacia las células inmunes, los tumores no sobrevivieron. El nuevo estudio ayuda a explicar por qué: los tumores cercanos a los ventrículos expulsaron muchos antígenos a los bordes del cerebro, lo que provocó una fuerte respuesta inmunitaria. Los tumores más distantes eliminaron menos antígenos, lo que provocó una respuesta inmune débil, una que el tumor pudo superar.

En otras palabras, la vigilancia del cerebro por parte del sistema inmunológico es un poco irregular, una desventaja del acto de equilibrio que ha logrado la evolución. "Quizás este sea un compromiso necesario", dijo Rustenhoven.

Fuente: https://www.quantamagazine.org/how-the-immune-system-protects-the-brain-20210428/