Para defendernos adecuadamente de cualquier patógeno que pueda entrar en nuestro organismo, las células del sistema inmunitario deben estar en continuo movimiento, de manera que ejerzan una labor de vigilancia hasta en los más recónditos lugares de nuestro cuerpo. Las células de la inmunidad inespecífica (granulocitos, macrófagos, células dendríticas, células NK y mastocitos, entre otras) tienen una distribución muy dispersa, pero las células de la inmunidad específica se encuentran sobre todo en los órganos inmunitarios secundarios, en los que se va a producir la presentación del antígeno y la estimulación de los linfocitos capaces de reconocerlo.

El carácter disperso del sistema inmunitario plantea tres interesantes incógnitas muy difíciles de resolver: cuántas células inmunitarias tenemos, cuántas tenemos exactamente en cada órgano y cuánto es su peso total.

Un interesante estudio recién publicado trata de responder a estas preguntas. Como contar una a una las células es completamente imposible, los autores han usado una triple estrategia.

En primer lugar, han realizado una extensa revisión bibliográfica, recabando todos los datos disponibles referidos a la presencia de células inmunitarias en los tejidos. En concreto, trataron de recopilar las distintas densidades celulares, es decir, el número de células por gramo de tejido, además de datos histológicos.

Nuestra misión es compartir el conocimiento y enriquecer el debate.

En segundo lugar, emplearon imágenes de células en canales múltiples, una nueva tecnología que permite identificar muchos biomarcadores de manera simultánea. Eso permite reconocer tejidos y fenotipos celulares complejos.

Y, en tercer lugar, echaron mano de la de convolución basada en patrones de metilación. Aunque el nombre puede parecer rocambolesco, la de convolución celular consiste en estimar, mediante técnicas computacionales, la proporción de células que existe en un tejido concreto. Como cada célula tiene un patrón de metilación característico, la combinación de ambas técnicas permite identificar las diferentes subpoblaciones celulares presentes en una muestra.

Nuestro sistema inmune tiene 1,8 billones de células

El uso y la validación cruzada de estas tres técnicas ha permitido a los autores llegar a la conclusión de que una persona prototípica –eso sí, varón de 20-30 años, 176 cm de estatura y 73 kg de peso– tiene un total de 1,8×10¹² células. Es decir, casi dos billones (según la nomenclatura española) de células. Son muchas, especialmente si tenemos en cuenta que los tejidos muscular y adiposo constituyen el 75 % del total de la masa corporal pero que, al tratarse de células muy grandes, solo representan el 0,2 % de todas las células de nuestro organismo.

La mayoría de las células inmunitarias se ubican en dos lugares: la médula ósea y el tejido linfático. La médula ósea contiene un 40 % de esa astronómica cantidad total de células –en un 80 %, neutrófilos–. En el tejido linfático se ubica el 39 % de las células inmunes, con un importante predominio de linfocitos. La piel, los pulmones y el tracto gastrointestinal albergan, cada uno de ellos, un modesto 3 % del total.

Distribución de las células inmunitarias en el cuerpo humano. Estimaciones de las poblaciones de células inmunitarias por tipo de célula y tejido agrupadas por tejidos y sistemas primarios. GI significa tracto gastrointestinal. PNAS, CC BY-NC-ND.

Los macrófagos, que tienen una escasa representación en muchos tejidos, se acumulan en el hígado, donde representan el 70 % de las células inmunitarias de este órgano. También residen aquí un 30% de todas las células NK. De ahí se deduce que el hígado juega un importante papel en la respuesta inmunitaria, en especial en lo que se refiere a la eliminación de antígenos que han entrado por vía digestiva.

Si el sistema inmunitario fuese un órgano sólido pesaría más de un kilo

El estudio ofrece algunos descubrimientos sorprendentes. Por ejemplo, que si el sistema inmunitario fuese un órgano sólido pesaría 1.2 kg. O, lo que es lo mismo, tendría casi el mismo peso del hígado, considerado el órgano más grande y pesado.

De esos 1.2 kilos, los macrófagos, que representan apenas el 15 % del total de células inmunitarias, pesarían 600 gramos. Y las aún más escasas células dendríticas pesarían otros 100 gramos más. ¿Por qué? Pues debido al gran tamaño de estos dos tipos de células, que se contrapone al de los pequeños linfocitos, que a pesar de su elevado número solo representarían menos de 200 gramos en su conjunto. La masa de células inmunitarias contenidas en la médula ósea y el tejido linfático es la más relevante de todas (30 % y 27 % del total, respectivamente).

No obstante, la mayor sorpresa está relacionada con el tracto gastrointestinal. A diferencia de lo que se pensaba, aquí solo se ubica un 3 % del total de células inmunitarias, muchas menos de las esperadas. Y resulta también sorprendente que en el digestivo se acumulen alrededor de un 70 % de las células plasmáticas totales, que son las productoras de anticuerpos.

Mirando al futuro

Este estudio es relevante porque combina múltiples aproximaciones para resolver problemas que no permiten un abordaje directo, y que podría ser de interés para determinar el número de células pertenecientes a otros linajes.

Lo que es más importante aún, al ofrecernos una distribución global de las células del sistema inmunitario puede ayudarnos a entender mejor su organización global y, por tanto, cómo modularlo para diseñar terapias innovadoras.

Sender R, Weiss Y, Navon Y, Milo I, Azulay N, Keren L, et al.  The total mass, number, and distribution of immune cells in the human body. PNAS[Internet]2023[citado 23 oct 2023];120 (44): e2308511120. https://doi.org/10.1073/pnas.2308511120.

25 octubre 2023 | Fuente:  Conversación

Un nuevo estudio unicelular descubre diversas células inmunitarias en ratones obesos.

Un linaje de macrófagos asociados a lípidos reconfigura el paisaje espacial del tejido adiposo en la obesidad temprana

La infiltración de macrófagos del tejido adiposo (ATM) se asocia con disfunción del tejido adiposo y resistencia a la insulina en ratones y humanos. Los datos unicelulares recientes destacan una mayor heterogeneidad de ATM en la obesidad, pero no proporcionan un contexto espacial para la dinámica del fenotipo ATM. Integramos RNA-Seq unicelular, transcriptómica espacial e imágenes de tejido adiposo murino en un estudio temporal de la obesidad inducida por la dieta. En general, las células inmunes proinflamatorias predominaron en la obesidad temprana, mientras que las ATM antiinflamatorias no residentes predominaron en la obesidad crónica. Un subconjunto de estos ATM antiinflamatorios eran transcriptómicamente intermedios entre los monocitos y los macrófagos maduros asociados a lípidos (LAM) y eran consistentes con un precursor de LAM (pre-LAM). Los pre-LAM se asociaron espacialmente con estructuras en forma de corona (CLS) de obesidad temprana, que indican disfunción del tejido adiposo. Los datos espaciales mostraron colocalización de transcripciones de ligando-receptor relacionadas con la señalización de lípidos entre monocitos, pre-LAM y LAM, incluidos Apoe, Lrp1, Lpl y App. La expresión pre-LAM de estos ligandos en la obesidad temprana sugirió señalización a LAM en el microambiente CLS. Nuestros resultados perfeccionan la comprensión de la diversidad macrófagos del tejido adiposo (ATM)  y brindan información sobre la dinámica del linaje LAM durante el desarrollo de la enfermedad metabólica.

Comentarios

El tejido graso, por mucho que haya sido vilipendiado, es un órgano corporal increíblemente complejo y esencial involucrado en el almacenamiento de energía y la producción de hormonas, entre otras funciones. Sin embargo, los estilos de vida modernos han provocado una epidemia mundial de obesidad y el correspondiente aumento de afecciones relacionadas, como la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares.

Los investigadores están intentando descubrir los conceptos básicos de cómo se estructura el tejido adiposo y, específicamente, la inflamación asociada con la obesidad, con la esperanza de descubrir la conexión entre la acumulación de grasa y los malos resultados de salud.

Un nuevo estudio de Lindsey Muir, Ph.D., candidato a doctorado Cooper Stansbury y sus colegas utiliza el análisis unicelular de la expresión genética combinado con transcriptómica espacial para revelar tipos e interacciones de células inmunes no reconocidas previamente dentro del tejido adiposo. La transcriptómica espacial es una tecnología más nueva que captura toda la expresión genética en pequeños puntos en una sección delgada completa de tejido.

Estudiar la grasa es más fácil de decir que de hacer. En tejidos que están organizados en capas definidas, por ejemplo la médula espinal o el cerebro, “es más fácil hacer controles con sus datos e identificar esta o aquella capa como un tipo de célula particular y saber que debería expresar los genes X, Y y Z”, dijo Muir, profesor asistente de investigación en el Departamento de Medicina Computacional y Bioinformática.

«Con el tejido adiposo, es mucho más difícil porque los tipos de células se distribuyen uniformemente por todo el tejido, sin capas celulares definidas». En la obesidad, las células grasas o adipocitos se expanden y pueden alcanzar un límite que, en última instancia, provoca la muerte celular y conduce a la inflamación.

Para comprender mejor los tipos de células inmunitarias dentro del tejido adiposo y dónde se encuentran entre sí en la obesidad, el equipo alimentó a ratones con una dieta rica en grasas durante 14 semanas, recogió tejido graso y luego utilizó análisis espaciales y de células individuales para producir una lectura de todos los ARNm presentes en la muestra.

Utilizando un proceso computacional conocido como agrupamiento en los datos de células individuales, pudieron agrupar células cuya composición genética se parecía más entre sí que otros grupos o la muestra general.

Descubrieron algo sorprendente sobre la población de macrófagos de las muestras, una célula inmune cuyo trabajo es limpiar las células muertas y los desechos.

«Sabíamos que los macrófagos probablemente tendrían múltiples subtipos, lo que nos sorprendió fue el número que surgió, que era muy diferente entre sí y aparecía en diferentes momentos y se volvía más dominante con el tiempo».

Identificaron cinco tipos, a los que denominaron Mac1, 2, 3, 4 y 5. Los Mac1 residían en el tejido tanto en ratones delgados con una dieta normal como en ratones obesos. Mac2 y Mac3, que fueron identificados por sus genes proinflamatorios, alcanzaron su punto máximo después de 8 semanas de dieta alta en grasas.

Sin embargo, a medida que la dieta alta en grasas avanzaba hasta las 14 semanas, predominaban las células Mac4 y Mac5, que tenían una baja expresión de genes proinflamatorios, mientras que las células proinflamatorias Mac2 y Mac3 disminuían.

“La idea en el campo ha sido que el tipo de macrófagos que se acumulan en la obesidad promueven un estado inflamatorio. Según estos datos, hay mucho más en la historia”, dijo Muir.

Su hipótesis es que Mac4 y Mac5 son los macrófagos asociados a lípidos (LAM) descritos en su propio trabajo anterior y por otros investigadores y pueden ser una señal de que el cuerpo intenta sofocar un nivel dañino de inflamación proveniente de macrófagos proinflamatorios y adipocitos moribundos.

A continuación, la sección minuciosamente cuidadosa del tejido graso fresco congelado permitió el análisis mediante transcriptómica espacial. Cada punto de análisis en el método espacial tiene un código de barras único que se adhiere al ARNm en el tejido encima de ese punto, por lo que la expresión genética se puede mapear posteriormente en ubicaciones específicas del tejido utilizando los códigos de barras como coordenadas. En este método, también se obtienen imágenes de las secciones justo antes de la recolección del ARNm. El estudio examinó estas imágenes en busca de marcadores reveladores llamados estructuras en forma de corona, estructuras que están asociadas con la resistencia a la insulina.

«Una vez que aparecen estructuras en forma de corona, tardan mucho en desaparecer y su apariencia indica disfunción del tejido», señaló Muir. «Utilizando el procesamiento de imágenes, identificamos, en función de la densidad de estas regiones, lo que probablemente sería una estructura similar a una corona y luego verificamos que podíamos verlas visualmente», dijo Muir. Estas estructuras tenían expresión genética que indicaba la presencia de LAM Mac4 y Mac5.

Con más información sobre la composición celular y la organización espacial del tejido adiposo en el contexto de la obesidad, el siguiente paso, dijo Muir, es examinar los procesos de señalización y las proteínas asociadas con el desarrollo de LAM y los trastornos metabólicos.

Conclusiones

Nuestros datos revisan la comprensión actual de los cambios fenotípicos ATM en la obesidad. Identificamos hitos importantes en el desarrollo de MN-LAM y proporcionamos un contexto espacial para la señalización mieloide implicada en la disfunción metabólica. Nuestro estudio proporciona claridad sobre los tipos de células y la señalización involucradas en la formación y acumulación de estructuras en forma de corona (CLS), incluida la dinámica espacial del desarrollo de LAM en la obesidad.

Referencia

Stansbury CM, Dotson GA, Pugh H, Rehemtulla A, Rajapakse I, Muir LA. A lipid-associated macrophage lineage rewires the spatial landscape of adipose tissue in early obesity. JCI Insight [Internet].2023[citado 20 oct 2023];8(19): e171701. doi: 10.1172/jci.insight.171701.

21 octubre 2023 | Fuente: IntraMed| Tomado de Noticias médicas 

Tras un estudio dirigido por la Universidad de Queensland sobre la respuesta de las células inmunitarias al virus, se está más cerca de encontrar un tratamiento que evite la inflamación galopante en pacientes con COVID-19 grave.

La doctora Larisa Labzin y la profesora Kate Schroder, del Instituto de Biociencia Molecular de la UQ, junto con la doctora Sarah Londrigan, del Instituto Peter Doherty de Infección e Inmunidad, han descubierto que la mayoría de las células inmunitarias que contribuyen a la inflamación crónica no están infectadas por el virus SARS-CoV-2 que causa la COVID-19.

Según el Dr. Labzin, en lugar de desencadenar una respuesta protectora para eliminar el virus, estas células no infectadas llamadas macrófagos detectan daños y muerte en las células vecinas y desencadenan una fuerte respuesta inflamatoria.

«Se produce un desequilibrio en la respuesta inmunitaria porque la mayoría de los macrófagos no están infectados por el virus», explica el Dr. Labzin.

«Acabamos con demasiadas células inmunitarias que acuden al lugar de la infección y causan muchos daños colaterales: demasiada inflamación y poca lucha contra el virus».

«Es un arma de doble filo para el organismo: el sistema inmunitario que ataca una enfermedad infecciosa en una fase temprana es protector, pero cuando es prolongado o excesivo, puede provocar una inflamación crónica».

El equipo de investigación del IMB está estudiando cómo actuar selectivamente sobre los macrófagos sin comprometer la capacidad del organismo para luchar contra el virus, con el fin de reducir la incidencia de la COVID grave.

En la actualidad se administran antiinflamatorios a los pacientes hospitalizados por COVID-19 después de que el virus haya alcanzado su pico máximo, para calmar la respuesta inmunitaria hiperactiva, pero los fármacos hacen que los pacientes sean susceptibles a infecciones secundarias.

Con los nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de los macrófagos, los investigadores pretenden diseñar antiinflamatorios que puedan administrarse antes para evitar que la inflamación se descontrole.

Según la profesora Kate Schroder, conocer mejor la biología fundamental del sistema inmunitario nos ayudará a combatir mejor las infecciones.

«Tenemos vacunas y antivirales para luchar contra el COVID-19, pero el virus sigue mutando, así que ésta es una forma de prepararnos para el futuro contra nuevas variantes y también contra futuras pandemias e infecciones».

Más información: Larisa I. Labzin et al. (2023). Macrophage ACE2 is necessary for SARS-CoV-2 replication and subsequent cytokine responses that restrict continued virion release. Science Signaling. https://www.science.org/doi/10.1126/scisignal.abq1366

Mayo 3/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Immunology – Inflammatory disorders  Copyright Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network

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La inflamación es una reacción temporal a una infección o una lesión, que tiene por objetivo atraer a las células del sistema inmune para que puedan reparar el daño. Sin embargo, cuando el proceso no está bien regulado, el cuerpo continúa enviando señales de inflamación cuando la lesión ya está reparada y, entonces, se desarrolla la inflamación crónica que está relacionada con enfermedades muy prevalentes como la diabetes, enfermedades cardiovasculares, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y otras. Read more

Monocitos y macrófagos que han sido infectados por el SARS-CoV-2 estarían detrás de esta reacción, según un nuevo estudio publicado en la revista Nature. Los hallazgos del trabajo también revelan que los anticuerpos desarrollados durante el contagio podrían contribuir a dicha respuesta inflamatoria. Read more

Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Zaragoza y los centros de investigación biomédica en red (CIBER ) de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) demuestra por primera vez en modelos experimentales de ratón que BCG, la centenaria vacuna de la tuberculosis hoy en uso, es capaz de inducir memoria inmunológica en macrófagos pulmonares, otorgándoles la capacidad de proteger al individuo a largo plazo frente a diferentes tipos de infecciones respiratorias. Read more