La rigidez de los tejidos probablemente impulsa las respuestas inmunitarias en muchas enfermedades crónicas
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La rigidez de los tejidos provoca tensión en las células. La investigación del Instituto Buck, la Red de Salud Universitaria (Universidad de Toronto), la Universidad de Stanford y la Universidad de Alberta muestra que la rigidez afecta el sistema inmunitario innato al aumentar su metabolismo. Los hallazgos sugieren que la tensión celular probablemente desencadena un ciclo inflamatorio que contribuye al desarrollo de enfermedades crónicas del envejecimiento. Al publicar en Cell Reports, el profesor asociado de Buck, Dan Winer, MD, y sus colegas presentan una forma emergente de ver cómo funciona el sistema inmunitario, las posibilidades de nuevas inmunoterapias y un llamado a los científicos para que reconsideren la forma en que investigan.
Si bien la rigidez es un factor reconocido en las infecciones agudas (piense en los ganglios linfáticos inflamados o la hinchazón después de un corte), Winer se centra especialmente en cómo la rigidez que surge del entorno afecta a las células inmunitarias. «Si bien los virus y las bacterias son actores clave para desencadenar una respuesta inmunitaria, creemos que las fuerzas en el entorno que rodea a las células son una parte extremadamente importante del rompecabezas que influye en la inmunidad», dijo. «La rigidez en nuestros tejidos y los cambios de tensión celular resultantes en la mayoría de las enfermedades, así como en el envejecimiento mismo», dijo Winer. «Este trabajo brinda apoyo a una nueva forma de pensar sobre cómo funciona el sistema inmunitario, lo que sugiere que la fuerza mecánica prepara y probablemente controla la inmunología durante enfermedades agudas y crónicas porque prepara al sistema inmunitario frente al peligro».
Winer y su equipo, dirigido por Mainak Chakraborty, MSc, asistente de investigación en University Health Network en Toronto y Sue Tsai, ex becaria postdoctoral en el laboratorio, ahora profesora asistente en la Universidad de Alberta, cultivaron células dendríticas (DC), un componente del sistema inmunitario innato que orquesta una respuesta inmunitaria, a partir de la médula ósea y el bazo de ratón en diferentes grados de rigidez fisiológica. «Las CD cultivadas con rigidez fisiológica en reposo mostraron una proliferación, activación y producción de citoquinas reducidas en comparación con las células cultivadas con una rigidez alta que imitaba la enfermedad fibroinflamatoria», dijo Chakraborty. «Los DC desarrollados con alta rigidez mostraron una mayor activación y flujo en las principales vías metabólicas de la glucosa», agregó Tsai. «En modelos de diabetes autoinmune e inmunoterapia tumoral, la tensión celular preparó a las CD para provocar una respuesta del sistema inmunitario adaptativo, que se activa específica y secundariamente después de una infección o lesión». Los hallazgos no se limitaron a las CD de ratón, ya que las CD humanas también mostraron marcadores mejorados de actividad bajo tensión más alta.
Los investigadores identificaron la molécula de señalización de hipopótamos, TAZ, como un factor importante que afecta el metabolismo y la función de las CD bajo tensión. en la respuesta inmune innata. Winer dice que el hallazgo es significativo, dado que un laboratorio de la Universidad de California en Los Ángeles mostró recientemente que la misma vía facilitó los efectos de la tensión en el sistema inmunitario adaptativo. «Esta parece ser una vía crítica para detectar la fuerza ambiental en ambos brazos del sistema inmunológico», dijo Winer. «La mecanoinmunología aún ha sido poco estudiada. Esperamos que nuestro trabajo haga avanzar este campo emergente y conduzca al desarrollo de nuevas inmunoterapias dirigidas a la fuerza que permitirían que el sistema inmunitario funcione normalmente en las muchas condiciones que alteran la rigidez de los tejidos».
Grandes implicaciones para las enfermedades mortales y las enfermedades crónicas del envejecimiento
Winer dice que hay una serie de enfermedades que se predice que estarán influenciadas por el impacto de la rigidez del tejido en el sistema inmunológico. «La enfermedad cardíaca, el cáncer y la enfermedad pulmonar inferior se encuentran entre las principales causas de muerte en los EE. UU.», dijo. «Algoritmos de computadora de nuestro estudio muestran que todas estas condiciones están fuertemente moduladas por genes o interacciones de proteínas que son inducidas por la tensión en el sistema inmunitario. Aquellos que estudian estas enfermedades deberían considerar este hallazgo».
Observar que el tejido la rigidez es un fenómeno bien conocido asociado con el envejecimiento (por ejemplo, los pulmones y sus vasos sanguíneos pueden duplicar su rigidez con la edad), Winer dice que es probable que la interacción con el sistema inmunitario contribuya a la inflamación crónica de bajo grado que alimenta a muchos de las enfermedades del envejecimiento. «La tensión de la rigidez promueve el metabolismo y la producción de citoquinas en las CD, lo que podría contribuir potencialmente a lo que ahora se conoce como inflamación». Winer dice que su laboratorio planea observar la mecanoinmunología en ratones envejecidos y en el contexto de enfermedades específicas.
Winer dice que los genes que se activan a través de la tensión celular son objetivos potenciales para la inmunoterapia, que es otro enfoque en su laboratorio. . Él dice que ahora existen técnicas (a través de un complemento de imágenes de resonancia magnética o ultrasonido) que permiten el mapeo de la tensión en tejidos y órganos específicos. Winer dice que la capacidad de rastrear la tensión podría proporcionar un biomarcador del envejecimiento y facilitar la prueba de nuevos medicamentos.
Una nota final para los investigadores: ¡Tengan cuidado con el cultivo en plástico!
Casi tan importante como los hallazgos de este estudio, Winer insta a los investigadores a considerar cambiar la forma en que cultivan las células inmunitarias. Él dice que durante décadas la gran mayoría de los científicos han estado usando placas de plástico para hacer crecer sus células, lo que ejerce una tensión miles de veces mayor que la que siente una célula en el cuerpo. «Muchas células inmunitarias necesitan anclarse en la placa y la rigidez del plástico imparte una fuerza suprafisiológica a las células», dijo. El equipo de Winer cultiva células inmunitarias en geles de silicona blanda que han sido tratados para imitar de cerca la fisiología interna del cuerpo. «Creemos que la adopción de nuevas técnicas de cultivo de investigación en inmunología podría imitar mejor la fisiología dentro del cuerpo».
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La insulina da un impulso adicional al sistema inmunitario Más información: La rigidez mecánica controla el metabolismo y la función de las células dendríticas, Cell Reports (2021). DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108609 Información de la revista: Cell Reports
Proporcionado por Buck Institute for Research on Aging Cita: Es probable que la rigidez del tejido impulse respuestas inmunitarias en muchos enfermedades crónicas (2021, 12 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-tissue-stiffness-immune-responses-chronic.html Este documento está 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.