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Científicos del CNIC detectan cambios en el metabolismo mitocondrial para adaptar la respuesta inmune ante infecciones

Un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) han observado cambios en el metabolismo mitocondrial que permitirían adaptar la respuesta del sistema inmune ante infecciones causadas por bacterias, vivas o muertas, lo que podrá facilitar el diseño de nuevas vacunas.
El sistema inmunológico contiene los mecanismos necesarios para adaptarse ante el ataque de bacterias y una de las claves de que se produzca esta reacción tan eficiente radica en los cambios que se desencadenan en el metabolismo mitocondrial, según señalan los autores de este trabajo que publica la revista 'Nature Immunology'.
Los microorganismos poseen ciertas moléculas que son detectadas como señales de peligro por las células del sistema inmune. Además, en los últimos años se ha visto que el reconocimiento de estas moléculas asociadas a los microbios permite que las células del sistema inmune lleven a cabo los cambios metabólicos necesarios para desencadenar una respuesta más eficaz ante los patógenos.
Así sucede, por ejemplo, con la detección del lipopolisacárido de ciertos tipos de bacterias, que promueve un aumento de la glicólisis --la vía metabólica encargada de degradar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula-- que "permite la generación de manera rápida de la energía y los metabolitos necesarios para la síntesis de nuevas moléculas requeridas para eliminar los patógenos", ha explicado David Sánchez, uno de los autores.
En este caso, vieron cómo la detección de las bacterias vivas por las células inmunitarias denominadas macrófagos induce cambios estructurales profundos en la organización de la cadena de transporte electrónico (cadena respiratoria) mitocondrial de esas células, lo que hace posible "redirigir las rutas metabólicas del macrófago para lograr un metabolismo más eficiente", ha añadido Rebeca Acín-Pérez, también autora del estudio.
La cadena respiratoria mitocondrial es la encargada de producir energía a partir de los nutrientes ingeridos, para lo que recibe los electrones procedentes de las moléculas que se oxidan durante el metabolismo celular, en su mayor parte azúcares y ácidos grasos.
En concreto, está compuesta de cuatro complejos multiproteicos (I a IV) y se organiza en supercomplejos que asocian el complejo I con el III y el IV para mayor eficiencia del sistema. Ahora se ha visto que la detección de bacterias vivas produce una "reducción transitoria del complejo I y sus supercomplejos en las mitocondrias de los macrófagos".
Sin embargo, los investigadores han comprobado que la actividad respiratoria aumentaba durante las primeras horas tras la infección debido a que se potencia la respiración a través de vías accesorias.
DEPENDE DE LA SEÑALIZACIÓN RELACIONADA CON RECEPTORES INNATOS
El trabajo también ha posibilitado descifrar cómo dicho cambio en la utilización de los complejos mitocondriales tras reconocer a las bacterias vivas, pero no a las muertas, depende de las vías de señalización relacionadas con los receptores innatos y con el inflamasoma.
Y para que este proceso ocurra, los expertos del CNIC han visto que también es necesaria la activación de la generación de moléculas oxidativas que modulan la actividad del complejo II mitocondrial. En cambio, añaden, la actividad del complejo II es necesaria para la generación de señales (citoquinas y metabolitos) que favorecen la respuesta inmune anti-bacteriana.
El estudio identifica al ARN bacteriano como un factor asociado a las bacterias vivas que desencadena los cambios en la organización de la cadena respiratoria mitocondrial de los macrófagos. Debido a que muchas vacunas en la actualidad son sintéticas o utilizan microorganismos inactivados, concluye Johan Garaude, de modo que "la identificación de cambios funcionales en las células inmunes asociados a la viabilidad de los microbios tiene gran interés para la generación de vacunas más eficientes".
En el trabajo los investigadores han contado con la colaboración del Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica de Francia (INSERM, en sus siglas en inglés) el Charité Hospital de Berlín en Alemania, el Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA), el Instituto de Investigación Sanitaria de Navarra (IdiSNA) y el complejo hospitalario, de Navarra, y el Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria (IMIB-Arrixaca).