Milenaria, Ciencia y Arte 33

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año 8, no. 13 julio - diciembre del 2018

A manera de editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Inmunidad innata entrenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Marisol Báez Magaña, Rafael Salgado Garciglia

y Joel Edmundo López Meza

Bacteriófagos en lugar de antibióticos . . . . . . . . . . . .6María José Martínez Gallardo

Pruebas forenses moleculares: del ADN a la identidad de la persona . . . . . . . . . . . 12

Miguel Contreras-Pérez y Gustavo Santoyo-Pizano

Una mirada al envejecimiento de los seres humanos a través de la termodinámica . . . . . . . . . .12

Rafael Francisco Márquez Caballé y Jorge Antonio Montemayor Aldrete

Donación de órganos; una predilección cívica . . . . .14Cynthia Jazmín Gonzáles Murillo,

Perla Jacaranda De Dienheim Barriguete

Obesidad infantil en México, un desafío de Salud Pública

Candy Ramírez-Hernández; Dallely Aguilar-Méndez y Magdalena Lozano-Zúñiga

Estrés, neurogénesis y tortugas marinas . . . . . . . . . 19Nancy Marisol Unda Díaz y Alma Lilia Fuentes Farías

Migración de la mariposa monarca amenazada por el cambio climático . . . . . . . . . . . . .22

Nancy Izquierdo-Calderón, Cuauhtémoc Sáenz-Romero y Eligio García-Serrano

Bacterias endófitas de plantas y su posible repercusión en la salud humana . . . . . .25

Daniel Rojas-Solis y Gustavo Santoyo Pizano

Paradigmas ambientales del desarrollo y la sustentabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Dante Ariel Ayala Ortiz

La enseñanza de la mediación en los niños como forma de resolución pacífica de conflictos . . .31

Wendy Reyes Vargas y María Elena Pineda Solorio

Lo que se desconoce sobre la participación deportiva de las mujeres y la importancia de creeren sus propias capacidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

Miriam Martínez Fuentes y María Elena Rivera Heredia

Actividades acuáticas como herramienta para el bienestar y la salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Jaqueline Pisano Báez, Liliana Gómez Pizano, y Blanca Estela Juárez Muñoz

Una dosis de risa: el clown de hospital . . . . . . . . . .39Daniel Valdovinos Fernández y Claudia Cervantes Durán

Dibujando los días . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Aspirinas para el alma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

• Enviado: junio 07, 2018 • Aceptado: agosto 06, 2018

RECORDANDO AL ENEMIGO PARA ELIMINARLO

Inmunidad innataentrenada

Marisol Báez Magaña1, Rafael Salgado Garciglia2

y Joel Edmundo López Meza1

1Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología de la Facultad deMedicina Veterinaria y Zootecnia, 2Instituto de Investigaciones Químico

Biológicas, UMSNH. Morelia, Michoacán, México.Contacto: rsalgadogarciglia@gmail.com

RESUMEN: Todos los seres vivos poseen mecanismos que lespermiten defenderse de sus enemigos, de los efectos del ambiente yen general de sustancias que les causan algún tipo de daño o estrés,es decir, tienen la capacidad de discriminar lo propio de lo extraño.A estos mecanismos en su conjunto se les conoce como el sistemainmune. Este sistema es capaz de activar dos tipos de respuestas: larespuesta inmune innata y la respuesta inmune adaptativa. Laprimera respuesta (sistema inmune innato) está presente en lamayoría de los organismos y constituye la primera barrera dedefensa. La adaptativa (sistema inmune adaptativo) se presenta enlos vertebrados, como un mecanismo de defensa complementario alsistema inmune innato, considerado más específico. Recientemente,se ha propuesto el término de “inmunidad innata entrenada” paradescribir que las células en mamíferos del sistema inmune innatotambién tienen memoria, el que puede ser entrenado para “recordaral enemigo” y eliminarlo. El objetivo de este artículo es abordar elcambio de paradigma de la inmunidad innata y los recienteshallazgos que apuntan a la demostración de una memoria inmuneinnata y su especificidad.

Palabras clave: Agentes infecciosos, defensa, epigenética,inmunidad.

Diferencias entre la respuesta inmune innata y la respuesta

inmune adaptativa

H a sta hace poco tiempo los inmunólogosconsideraban que la respuesta inmune innata erauna respuesta sencilla, rápida e inespecífica, carente

de memoria y constituida principalmente por barreras físicas,químicas. Sin embargo, con las investigaciones se hademostrado que es una respuesta compleja. En las plantasestas barreras comprenden la presencia de capas de cera,paredes celulares rígidas, enzimas antimicrobianas ymetabolitos secundarios. En los animales las barreras sonvariadas, como las conchas de los moluscos, el exoesqueletode los crustáceos e insectos, la piel, las mucosas, las enzimasantimicrobianas y la participación de células especializadascomo los macrófagos o sus equivalentes, cuya función eseliminar al agente causante del daño y regresar al organismoa la normalidad lo más pronto posible .

El sistema inmune adaptativo de los animales es máscomplejo, ya que ayuda a construir una respuestainmunológica adaptativa contra los “enemigos” a los quepreviamente se ha enfrentado, un mecanismo desarrollado

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que “los recuerda” mediante unreconocimiento que realizan loslinfocitos, células especializadasprocedentes de la médula ósea. Estemecanismo se presenta a través de lageneración de anticuerpos, tambiéndenominadas inmunoglobulinas, queproduce el sistema inmunitario de unorganismo cuando detectamicroorganismos patógenos (bacterias,hongos o virus) o elementos extrañoscomo los antígenos producidos enciertas enfermedades (Figura 1).

Recordar al enemigo para eliminarloLa respuesta inmune innata es vital

para la supervivencia de un organismo,ya que si éste tiene un encuentro con unenemigo (ej. microorganismo) y nologra montar una respuesta adecuada,puede morir. Por ello, una de lasestrategias para combatirlo esreconocerlo lo más rápido posible, y siya se tuvo un encuentro previo, la mejorestrategia es almacenar informaciónque permita recordarlo y así deshacersede él, de manera más eficiente en unencuentro futuro. Por mucho tiempo seconsideró que el sistema inmune innatono presentaba memoria, pero en laúltima década se ha demostrado que lascélulas de este sistema guardan

información de enfrentamientos con“enemigos”, permitiéndoles montaruna respuesta inmune más eficiente. Loanterior establece que un organismoque presente solo la respuesta inmuneinnata, también puede desarrollar elmecanismo de “recordar al enemigo”para eliminarlo .

Si nos enfocamos en animales, yasea que presenten ambas respuestas delsistema inmune, el sistema inmuneinnato presenta una serie de receptoresen la membrana celular conocidoscomo receptores tipo Toll o TLRs (delinglés Toll-like receptor). Estosreceptores, descritos por primera vez enla mosca de la fruta, son una especie deantena que se encuentra monitoreandoconstantemente el ambientecircundante. Cuando se detecta unaseñal de daño, inmediatamentedesencadenan señales de alarma, queconducen a la producción de un arsenalde moléculas como los péptidosantimicrobianos (una especie deantibióticos), especies reactivas deoxígeno (ej. iones de oxígeno, radicaleslibres y peróxidos) y de nitrógeno (ej.óxido nítrico y el peroxinitrito),proteínas pro- y anti- inflamatoriascomo las citocinas y quimiocinas, entre

otras, cuya función es eliminar al agenteinvasor. Los TLRs, que en humanos sehan descrito hasta once, funcionandetectando moléculas que contienen lospatógenos conocidos como patronesmoleculares asociados a patógenos omicrobios (PAMPs o MAMPs) .

Supongamos que el enemigo esEscherichia coli, una bacteria que en supared celular contiene lipopolisacárido(LPS). El LPS es un tipo de PAMPpresente en bacterias Gram negativasque es reconocido por el receptor TLR4de humanos. La detección de LPS porel TLR4 permite que la célulaestablezca una respuesta inmune innataadecuada que puede conducir a laeliminación del patógeno. Con estemecanismo, nuestro organismo detectaa la bacteria y la elimina.

Una gran ventaja de los receptoresTLR es que pueden discernir entrediferentes patógenos por elreconocimiento de los diferentesPAMPs. Así, la célula responde demanera adecuada para cada uno; perotambién, las células del sistema inmuneinnato pueden reconocer pequeñasvariaciones químicas en algún PAMPque les permiten diferenciar entrebacterias que pertenecen al mismogrupo. Por ejemplo, el LPS de E. coliestá también presente en las bacteriaspatógenas Gram negativas Salmonella,Shigella y Helicobacter, pero las célulaspueden reconocer a cada una, debido adiferencias químicas del LPS como eltamaño de la cadena del ácido graso, lacantidad de ácidos grasos y el orden enque éstos se encuentran acomodados enla molécula confiriéndole al sistemainmune innato cierto nivel deespecificidad. Las células del sistemainmune innato también tienen lacapacidad de diferenciar a unmicrorganismo patógeno de unobenéfico, es decir, diferencia a “losamigos” de “los enemigos” ymayormente ataca a estos últimos paraeliminarlos.

Entrenamiento del sistema inmuneinnato para atacar al enemigo

Un grupo de científicos lideradospor el Dr. Mihai Netea de laUniversidad Nijmegen (en Holanda)

Figura 1. Pistas de la respuesta inmune innata durante la evolución. Desde la aparición de las primerasformas de vida, se desarrollaron mecanismos de defensa que les permi�eron defenderse de otrosorganismos y de las condiciones ambientales. Esta evolución con�nua dio paso a lo que actualmenteconocemos como sistema inmune innato y adapta�vo, cuya función principal es reconocer lo propio de loextraño y regresar la homeostasis del organismo. CRISPR-Cas* es un �po de sistema inmune adquirido delas bacterias, receptores de reconocimiento de patrones (RRP), pép�dos an�microbianos (PA), receptores�po Toll (TLR), especies reac�vas de oxígeno (ROS), células asesinas naturales (células NK), células NKT(células que pertenecen al �po NK y a los linfocitos T), células Th (linfocitos T helper), células T reg (linfocitosT reguladores) y células B (linfocitos B) .

propuso el término de “inmunidadinnata entrenada” para describir que lascélulas del sistema inmune innato demamíferos tienen memoria. Con susinvestigaciones demostraron que elsistema inmune innato de losmamíferos puede ser entrenado para“recordar al enemigo” y eliminarlo.Para esto, los autores estudiaron a ungrupo de ratones a los que se lesbloqueó la respuesta inmune adaptativay se enfrentaron en el día 1 a unainfección baja de la levadura Candidaalbicans. Posteriormente (7 díasdespués), los ratones se enfrentaron auna infección letal. Los ratones querecibieron la dosis baja de levaduramostraron una tasa de supervivenciamayor que el grupo de ratones con larespuesta inmune adaptativa bloqueadatratados con solo una infección letal dela misma levadura. Lo anterior fueatribuido al entrenamiento que lesconfirió el primer reto al patógeno enlos ratones sin respuesta inmuneadaptativa (Figura 2), los que ademáspresentaron un incremento en laproducción de citocinas en losmonocitos (precursores de losmacrófagos).

A nivel molecular observaron queeste entrenamiento de la inmunidadinnata puede ser atribuido a laepigenética. La epigenética tiene quever con los cambios químicos queocurren sobre las histonas sin alterar lasecuencia del ADN y que determinanla expresión de ciertos genes quereflejan cambios en el fenotipo (lamanifestación visible de la expresión delos genes), en este caso elreconocimiento de un “enemigo” .

Los avances en la epigenética hanpermitido entender el mecanismo de larespuesta de la inmunidad innataentrenada. Cuando una célula delsistema inmune innato está en contactocon un patógeno se producen una grancantidad de cambios dentro de la célula,entre ellos los cambios epigenéticos queocurren en los ARN no codificantes,isla de metilación de ADN y lashistonas localizadas en regiones delADN donde se encuentran los genes dela respuesta inmune innata. Una vezque pasa el proceso infeccioso, estos

cambios se mantienen, permitiendo quelas células estén en un estado de alertapara atacar al patógeno invasor. Es poreso que en una segunda infección, lascélulas con memoria reconocen alenemigo y responden de manera eficaz.Ahora se sabe que estos cambiospueden heredarse de una célula madredel sistema inmune innato a su hija,manteniendo estas modificacionesdurante meses . Estos avances hanpermitido romper el dogma de lainmunidad innata, demostrando queésta puede “recordar al enemigo” paraeliminarlo (Figura 2).

La respuesta inmune innataentrenada es una respuesta muycompleja en la que aún falta una grancantidad de preguntas por responder ymecanismos por descubrir. Lasinvestigaciones en esta área podríanpermitir desarrollar nuevas terapias nosolo contra agentes infecciosos con eluso de antibióticos, sino además parapoder entender la naturaleza deenfermedades crónicas como lainflamación crónica e inclusive elcáncer.

Referencias

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Figura 2. Inmunidad innata entrenada. Durante un segundo evento de infección, la respuesta inmuneinnata ofrece una mejor respuesta, aumentando la supervivencia de los organismos, este entrenamientoes debido a los diferentes niveles de regulación epigené�ca que se man�enen durante largos periodos de�empo, aunque el es�mulo no esté presente (modificado de Netea et al., 2016).

Fi 2 I id d i d D d d i f ió l i