Las células inmunes cruzan la barrera hematoencefálica en la esclerosis múltiple

Los investigadores que investigan los mecanismos del daño del tejido nervioso en la esclerosis múltiple han identificado dos formas en que los glóbulos blancos superan la barrera hematoencefálica para causar estragos en el entorno altamente protegido del cerebro y la médula espinal.
¿Cómo los glóbulos blancos penetran en la barrera hematoencefálica en la EM? Un nuevo estudio investiga.

En un artículo publicado en la revista Informes de células, la primera autora del estudio Sarah Lutz, profesora asistente de anatomía y biología celular en la Universidad de Illinois en Chicago, y sus colegas describen cómo estudiaron los mecanismos de ataque inmune en el sistema nervioso central (SNC) en un modelo de esclerosis múltiple (MS) en ratones .

El Prof. Lutz explica que en la EM, las células inmunitarias pueden causar daño porque pueden obtener la entrada al cerebro y la médula espinal del torrente sanguíneo. "Una mejor comprensión de cómo estas células cruzan la barrera hematoencefálica", agrega, "ayudará a nuestros esfuerzos para desarrollar terapias específicas para mantenerlos fuera".

La corriente sanguínea transporta nutrientes esenciales, oxígeno, células y otras sustancias a todas las partes del cuerpo, incluido el SNC, que comprende el cerebro, la médula espinal y los nervios ópticos.

La barrera hematoencefálica y las "uniones estrechas"

Sin embargo, debido a las delicadas operaciones que se llevan a cabo en el SNC, como el disparo de neuronas y el paso de señales eléctricas que controlan el movimiento y el habla y transmiten información de los sentidos, tiene un mayor nivel de protección que el resto del cuerpo .

Una característica que puede ayudar a la barrera hematoencefálica a restringir el movimiento de las células, las células y los iones de la sangre hacia y desde el SNC es el empaquetado cercano de las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos que sirven al SNC.

Este empaquetado estrecho, que hace que los vasos sanguíneos que suministran al SNC sean virtualmente impermeables, comprende "uniones estrechas" de complejos proteicos que atornillan las células endoteliales.

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Por el contrario, las uniones entre las células endoteliales en los vasos sanguíneos que suministran otros órganos y tejidos son más flexibles y también se pueden ajustar para permitir el paso de un rango menos restringido de células y otros materiales.

Una enfermedad autoinmune del SNC

La EM es una enfermedad autoinmune persistente en la que las células del sistema inmune atacan la capa grasa del tejido que rodea las fibras nerviosas, o axones, en el SNC, confundiéndolo con un agente patógeno u otra amenaza.

La capa de tejido graso se conoce como mielina y protege los impulsos eléctricos que transportan mensajes entre el SNC y otras partes del cuerpo, como los músculos del movimiento y los sentidos. En la EM, sin embargo, el sistema inmune no solo degrada la mielina sino que también puede dañar los axones expuestos.

El daño de la mielina ocurre en varios lugares del SNC. Estas se convierten en lesiones que se endurecen en tejido cicatricial o esclerosis, de ahí el nombre de la enfermedad.

La EM tiene muchos síntomas diferentes según qué partes del SNC se vean afectadas. Incluyen, pero no se limitan a: visión deteriorada; ceguera; dificultad para recordar y concentrarse; Coordinacion pobre; problemas con el equilibrio; fatiga extrema; temblores; habla arrastrada; entumecimiento; y parálisis.

Los síntomas pueden estallar, desaparecer y luego regresar, o pueden quedarse y empeorar progresivamente.

La enfermedad se diagnostica comúnmente en personas de 20 a 50 años, pero puede afectar a cualquier persona de cualquier edad. En los Estados Unidos, se cree que hay alrededor de 1 millón de personas que viven con EM.

Dañadas 'uniones estrechas'

Los científicos que están buscando las causas de la EM han descubierto que dos tipos de glóbulos blancos, los linfocitos Th1 y Th17, están involucrados en la destrucción de la vaina de mielina que protege a los axones del SNC. Pero hasta ahora, no estaba claro cómo estas células inmunes lograron pasar la barrera hematoencefálica al SNC.

Para su investigación, el Prof. Lutz y sus colegas estudiaron la barrera hematoencefálica de ratones sanos y ratones con encefalomielitis autoinmune (EAE). Los ratones con EAE a menudo se utilizan como modelos animales en el estudio de la EM.

Para descubrir cómo las células inmunitarias Th1 y Th17 atraviesan la barrera hematoencefálica en la EM, el equipo etiquetó genéticamente las uniones estrechas en los vasos sanguíneos utilizando una proteína fluorescente.

Los científicos descubrieron que las uniones estrechas en la barrera hematoencefálica de los ratones con EM estaban mucho más dañadas cuando las células Th17 estaban presentes, y que este daño parecía ocurrir en las primeras etapas de la enfermedad.

Viajando a través de las células endoteliales

Alrededor de 3 días después de observar el daño que ocurrió en presencia de las células inmunitarias Th17, los investigadores vieron que las células Th1 estaban atacando a la mielina y dañando las neuronas.

Sin embargo, estas células no obtuvieron acceso al SNC a través de las uniones estrechas dañadas, pero lo hicieron a través de otro mecanismo que involucraba el paso a través de las propias células endoteliales.

Parecía que las células Th1 podían usar pequeños hoyos, o "cuevas", llamadas "caveolae". Estos se encuentran en las superficies de las células, incluidas las endoteliales, que se utilizan para transportar materiales hacia y desde las células.

Los investigadores confirmaron sus hallazgos reproduciendo ratones MS sin caveolae; apenas encontraron células inmunitarias Th1 en el SNC de estos ratones.

Llegaron a la conclusión de que las células inmunitarias Th1 necesitan las caveolas de las células endoteliales en los vasos sanguíneos que sirven al SNC para cruzar la barrera hematoencefálica.

Profe.Lutz explica que esta era la primera vez que habían visto los diferentes mecanismos mediante los cuales los dos tipos de células inmunes atravesaban la barrera hematoencefálica para alcanzar la mielina y los axones "en animales vivos en tiempo real".

"Ahora que sabemos cómo estas células llegan a las neuronas, se pueden diseñar fármacos o moléculas pequeñas que interfieren o bloquean cada uno de estos procesos para ayudar a tratar y posiblemente prevenir la esclerosis múltiple".

Prof. Sarah Lutz