Células asesinas del sistema inmunológico controladas por ritmos circadianos
Los macrófagos, las células asesinas de nuestro sistema inmunológico, están controladas por ritmos circadianos, pero el momento parece depender de una influencia inesperada. Crédito: Instituto Politécnico Rensselaer
Un análisis de un conjunto de datos exhaustivo sobre células esenciales para el sistema inmunológico de los mamíferos muestra que nuestra capacidad para combatir enfermedades puede depender más de los ciclos circadianos diarios de lo que se suponía anteriormente.
Las disfunciones en los ritmos circadianos, el proceso que mantiene nuestros cuerpos en sintonía con los ciclos día/noche, se asocian cada vez más con la diabetes, el cáncer, la enfermedad de Alzheimer y muchas otras enfermedades. Una investigación publicada hoy en Genome Research muestra que la actividad de las células macrófagas dentro de nosotros que buscan y destruyen a los intrusos como las bacterias puede cronometrar los cambios diarios en sus respuestas a los patógenos y al estrés a través del control circadiano del metabolismo.
En este estudio, Jennifer Hurley, profesora asistente de desarrollo profesional de ciencias biológicas en el Instituto Politécnico Rensselaer de Richard Baruch MD y autora principal de este estudio, y su equipo investigaron cómo cambian los niveles de ARN y proteínas en los macrófagos durante dos días. «Hemos demostrado que hay una cantidad increíble de sincronización circadiana del comportamiento de los macrófagos, pero el reloj sincroniza a los macrófagos de formas inesperadas», dijo Hurley.
El sistema circadiano se compone de un conjunto de proteínas de reloj central que anticipan el ciclo día/noche provocando oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y hormonas y, en última instancia, afectando parámetros fisiológicos como la temperatura corporal y la respuesta inmunitaria. Este reloj molecular marca el tiempo a través de un ciclo autorregulador de producción y descomposición de proteínas. Las proteínas del elemento «positivo» del reloj desencadenan la producción de proteínas del elemento «negativo», que a su vez bloquean la producción de proteínas del elemento positivo hasta que las proteínas del elemento negativo se descomponen, creando así un ciclo de retroalimentación negativa que ocurre una vez cada 24 horas.
Las proteínas de elementos positivos también regulan las fluctuaciones en un número sustancial de productos génicos, conocidos como ARN mensajero o ARNm. Las instrucciones genéticas se transcriben de ADN a ARNm, que luego se utilizan como receta para ensamblar proteínas, los componentes básicos funcionales de la célula. Durante mucho tiempo se supuso que los niveles de cada paso subsiguiente podrían predecirse a partir del anterior. Si ese fuera el caso, el ARNm oscilante se correspondería con niveles oscilantes de proteínas celulares y, por lo tanto, si uno pudiera rastrear el ARNm, sabría qué proteínas controla el reloj circadiano en la célula.
Sin embargo, esta investigación mostró que este paradigma puede no ser siempre cierto. El análisis del conjunto de datos de macrófagos reveló que había un desajuste sustancial entre las proteínas y los ARNm que están controlados por el reloj circadiano. Estos datos coincidieron con la investigación publicada en Cell Systems en 2018 por el laboratorio de Hurley, que muestra que aproximadamente el 40 % de las proteínas oscilantes en el hongo y el sistema modelo circadiano, Neurospora crassa, no tenían ARNm oscilante correspondiente.
«Pero el La escala de la diferencia en los macrófagos realmente nos sorprendió», dijo Hurley. «El ochenta por ciento de las proteínas que oscilan no tienen un ARNm oscilante asociado en los macrófagos. Eso significa que realmente nos estábamos perdiendo cómo el reloj cronometraba la inmunidad».
El equipo de Hurley, en colaboración con el laboratorio de Annie Curtis en el Real Colegio de Cirujanos de Irlanda (RCSI), fue capaz de predecir y luego demostrar que el reloj regulaba el metabolismo para cronometrar funciones inmunitarias clave en los macrófagos. Para hacerlo, los investigadores de RCSI rastrearon las mitocondrias generadoras de energía de los macrófagos, mostrando el ritmo con el que los orgánulos se separan para generar energía y volver a unirse en una etapa de reposo. Luego, el laboratorio de Hurley pudo demostrar que el momento de los procesos inmunológicos clave estaba controlado por los cambios en la producción de energía que resultaron de la división y fusión de las mitocondrias.
«Nuestros datos apuntan a la necesidad de rastrear ritmos en un nivel completamente nuevo», dijo Curtis, profesor titular de RCSI. «También significa que nuestros cuerpos están cronometrados por nuestros relojes circadianos más de lo que pensábamos». Este calendario circadiano del sistema inmunitario tiene implicaciones para la salud humana, el tratamiento de enfermedades y la eficacia de las vacunas.
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La investigación se centra en una nueva frontera en los ritmos circadianos Más información: «Regulación circadiana postranscripcional en macrófagos organiza estados inmunometabólicos temporalmente distintos» Genome Research (2021). doi: 10.1101/gr.263814.120 , pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33436377/ Información de la revista: Genome Research , Cell Systems
Proporcionado por Rensselaer Polytechnic Institute Cita: Células asesinas del sistema inmunológico controladas por ritmos circadianos (12 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-immune-killer-cells-circadian-rhythms.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.