La dopamina, la “hormona de la felicidad”, controla las defensas inmunitarias

Investigadores del HZI simulan mecanismo de comunicación en procesos de infección

Cuando una sustancia extraña invade nuestro cuerpo, el cuerpo produce  anticuerpos que reconocen y combaten al intruso. En regiones especializadas de los ganglios linfáticos, los llamados centros germinales, estos  anticuerpos  se optimizan con respecto a la respuesta inmune más específica contra  patógenos , y se seleccionan los anticuerpos más adecuados   . Un grupo internacional de investigadores que incluye a Michael Meyer-Hermann del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones y el Centro Integrado de Biología de Sistemas de Braunschweig descubrió y simuló recientemente un mecanismo en los centros germinales humanos que está controlado por el neurotransmisor dopamina. Detectaron una influencia promotora de la dopamina, ya que encontraron la formación de  anticuerpos ocurrir antes y ser más pronunciado. Es una ventaja decisiva que la formación de anticuerpos en los centros germinales humanos en el curso de reacciones inmunitarias contra  patógenos que proliferan rápidamente  esté regulada por un neurotransmisor. Sorprendentemente, este mecanismo recién descubierto no existe en ratones. El estudio se publica en Nature.

Sólo gracias a su  sistema inmunológico , nuestro cuerpo es capaz de sobrevivir en un ambiente lleno de  patógenos . Además de nuestra  inmunidad innata , tenemos un sistema adaptativo que se forma solo después del nacimiento en una interacción afinada con nuestro entorno. En respuesta a la entrada de una sustancia extraña en nuestro cuerpo, las células de defensa especializadas, los linfocitos B , también llamados células B, producen moléculas de anticuerpos. Estos  anticuerpos  reconocen al invasor por sus características estructurales, es decir, los  antígenos  , en un esfuerzo por controlarlos. Cuando una célula B se une a un antígeno por medio de su  receptor, la célula B produce directamente un anticuerpo coincidente o participa en la formación de un centro germinal, en el que estos  anticuerpos  se desarrollan aún más y luego se producen en masa.

“Los centros germinales son particularmente interesantes para  la investigación de infecciones  . Son básicamente las instalaciones de entrenamiento para  anticuerpos ”, dice el profesor Michael Meyer-Hermann. “Se desarrollan en el curso de una respuesta inmunitaria en los ganglios linfáticos a los que migran varios tipos de células inmunitarias”. Meyer-Hermann dirige el departamento de “Inmunología de sistemas” en el Centro Integrado de Biología de Sistemas de Braunschweig (BRICS), un centro de investigación conjunto del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) y la Technische Universität Braunschweig.

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Dentro del centro germinal se produce una cooperación entre las células B y otro tipo de células inmunitarias, los llamados linfocitos T  (o células T): “Las células B activadas proliferan y diversifican sus  anticuerpos  mediante mutaciones. La afinidad de los  anticuerpos  por sus  antígenos  aumenta por selección en interacción con las células T. Solo quedan los más efectivos. Este proceso evolutivo también se denomina maduración por afinidad”, dice Meyer-Hermann. “La célula B es la única célula conocida hasta la fecha que muta activamente y, al hacerlo, facilita un proceso evolutivo dentro de un organismo que se desencadena con cada  vacunación ”.

Mientras que los linfocitos B  producen  anticuerpos  que se dirigen específicamente contra ciertos  patógenos  o sustancias nocivas, las células T reconocen fragmentos del antígeno que se unieron y se presentaron en la superficie de las células B. Los investigadores se centraron en la estrecha interacción de estas células T y B en el centro germinal. “Cuando las células B y las células T se ponen en contacto, forman una estructura llamada ‘sinapsis inmunológica’ donde las membranas de las células se tocan”, dice Meyer-Hermann, y “la analogía con las sinapsis entre las células nerviosas ha fascinado muchos investigadores. Ambas sinapsis tienen que ver con la transmisión de información”. A partir de estudios anteriores, se supo que existen moléculas que tienen diferentes funciones en el cerebro y en el sistema inmunológico La dopamina es uno de los principales neurotransmisores del sistema nervioso central.

En el marco de un proyecto parcialmente financiado por Human Frontier Science Program (HFSP)*, Carola Vinuesa (Canberra, Australia), Michael Dustin (Oxford, Reino Unido) y Michael Meyer-Hermann (Braunschweig, Alemania) en colaboración con Claudio Doglioni ( Milán, Italia) investigó la influencia del neurotransmisor dopamina en la reacción del centro germinal en las amígdalas humanas. Pudieron demostrar en su estudio que las células T en los centros germinales humanos liberan dopamina, lo que conduce a una regulación positiva más rápida de las señales requeridas para la selección de células B. La cascada de señales inducida por la dopamina dura solo 30 minutos en las células B de los centros germinales humanos. En comparación, la misma cascada de señales tarda más de cuatro horas en ratones que carecen de esta vía de señalización dependiente de la dopamina. “Dado que no es posible estudiar los impactos en los humanos, investigamos ciertas preguntas por medio de simulaciones por computadora”, dice Meyer-Hermann. El objetivo de este estudio fue determinar cómo se modifica la maduración de la afinidad de las células B en el centro germinal por la vía de señalización adicional dependiente de la dopamina.

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Para la simulación de una reacción del centro germinal, Sebastian Binder y Philippe Robert del equipo de Meyer-Hermann utilizaron un modelo matemático que fue validado por una gran cantidad de datos experimentales. Los centros germinales se simularon con y sin la vía de señalización dependiente de dopamina según los hallazgos disponibles. “Para nuestra sorpresa, descubrimos que la dopamina no tiene influencia en la maduración de la afinidad. Sin embargo, se confirmó nuestra suposición intuitiva de que  los anticuerpos  se producirían antes”, dice Meyer-Hermann. “El efecto inesperado y más pronunciado del proceso controlado por dopamina fue que una cantidad claramente mayor de  anticuerpos fue producido.” El resultado del modelo matemático de los investigadores fue que la cascada de señalización más rápida en las células B puede acelerar la salida del centro germinal en 24 horas y puede aumentar claramente la cantidad total de anticuerpos producidos.

“Es fascinante que toda la vía de señalización para el control de la respuesta inmune por medio del neurotransmisor dopamina exista en humanos, pero no en ratones”, dice Meyer-Hermann. Esto podría ser de interés no solo para la mejora de las respuestas inmunitarias tras  la vacunación  en la población anciana. El uso de una vía de señalización dependiente de la dopamina en la sinapsis inmunológica de las células T y B en los ganglios linfáticos podría ser una ventaja evolutiva durante una  infección . Esto es equivalente a una ventaja de supervivencia durante una  infección por virus, toxinas u otras  sustancias  infecciosas que se  desarrollan rápidamente y  que pueden ser detenidas por grandes cantidades de anticuerpos altamente selectivos.. “Para ciertas enfermedades, es muy importante tener los  anticuerpos  disponibles un poco antes y en mayores cantidades”, dice Meyer-Hermann. “Especialmente para  los pacientes  con ébola , la producción de anticuerpos  en un momento anterior es extremadamente relevante. Hace la diferencia entre la vida y la muerte del paciente”.

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*Proyecto “Estrategia de cooperación y procesamiento de información en y entre reacciones de centros germinales” (RGP0033/2015)

PUBLICACIÓN ORIGINAL:

I. Papa, M. Ponzoni, D. Saliba, PF Canete, P. Gonzalez-Figueroa, S. Bustamante, M. Grimbaldeston, RA Sweet, H. Vohra, M. Meyer-Hermann, ML Dustin, C. Doglioni, CG Vinuesa: la dopamina derivada de TFH acelera las sinapsis T:B productivas en los centros germinales humanos. Naturaleza , 2017, DOI: 10.1038/naturaleza23013

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