Las células madre, famosas por reponer las reservas del cuerpo de otros tipos de células a lo largo de la vida, pueden tener una capacidad adicional e imprevista para almacenar recuerdos de heridas e inflamaciones pasadas. Nuevos estudios realizados en la piel, el intestino y las vías respiratorias sugieren que las células madre, a menudo asociadas con el sistema inmunológico, pueden usar estos recuerdos para mejorar las respuestas de los tejidos a las lesiones pasadas y a las agresiones patógenas.
“Lo que estamos empezando a darnos cuenta es que estas células no solo están ahí para reponer el tejido dañado. En realidad, tienen otros roles de comportamiento”, dijo Shruti Naik, una inmunóloga de la Universidad de Nueva York que ha estudiado este efecto de la memoria en la piel y otros tejidos. Las células madre, dijo, “tienen una habilidad exquisita para ‘sentir’ su entorno y responder”.
Pero cuando esas respuestas van mal, pueden contribuir o causar una variedad de problemas de salud que incluyen inflamación crónica, como alergias graves y trastornos autoinflamatorios.
La mayoría de los tejidos en el cuerpo contienen pequeños reservorios de células madre, que pueden dividirse y especializarse en innumerables tipos de células según sea necesario. Una célula madre en la piel, por ejemplo, se puede dividir y dar origen a linajes de células que producen pigmento o queratina, células que forman las glándulas sudoríparas o incluso las células de barrera flexible que permiten que la piel se estire cuando el cuerpo se mueve. Servir como “fábricas en miniatura” para otros tipos de células parecía ser la función principal de las células madre, y debido a que deben ser versátiles, una suposición subyacente ha sido que tienen que ser “hojas en blanco”. Pero ahora empieza a emerger una nueva función.
En agosto, un artículo de Nature ofreció nueva evidencia de un tipo de ‘memoria’ en las células madre, y una de las primeras evidencias vista en humanos. El equipo, liderado por el pionero en la secuenciación de células individuales Alex Shalek, y el inmunólogo José Ordovas-Montañes, ambos del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y la inmunóloga Nora Barrett del Brigham and Women’s Hospital,quienes se propusieron entender el por qué algunas personas sufren alergias crónicas debilitantes al polvo en el aire, el polen y otras sustancias. La mayoría de las personas experimentan a lo sumo un ataque pasajero de síntomas parecidos al resfrío debido a estos irritantes, pero aproximadamente el 12% de la población tiene una reacción severa que persiste todo el año.
El trabajo es el primer paso en la búsqueda más amplia del equipo para comprender las enfermedades inflamatorias crónicas, como el asma y la enfermedad inflamatoria intestinal, en las que el sistema inmunitario continúa lanzando ataques innecesarios incluso después de que finaliza el daño inicial. Estos tipos de trastornos autoinflamatorios han sido durante mucho tiempo atribuidos al sistema inmunológico, que se cree que reacciona de forma exagerada ante una amenaza percibida. Pero el equipo de investigadores sospechó que podría haber una causa en el tejido mismo.
Comenzaron tomando células de las cavidades nasales inflamadas de personas con sinusitis crónica y comparándolas con células de sujetos ‘control’ sanos. Después de recolectar alrededor de 60,000 células de 20 personas diferentes, secuenciaron las moléculas de ARN tomadas de las células individuales y se procedió a determinar qué genes estaban activos en ellas. En las células madre de los pacientes con sinusitis, vieron que muchos de los genes activos estaban asociados con la inflamación alérgica; en particular, los genes eran objetivos de dos mediadores inmunitarios llamados interleucina 4 (IL-4) e interleucina 13 (IL-13). Estas son pequeñas moléculas que las células inmunitarias como los linfocitos T y B suelen utilizar para comunicarse entre sí.
El hecho de que éstos genes en las células madre estaban activos significaba que las células madre aparentemente estaban en comunicación directa con el sistema inmunológico. El presentimiento de que esta comunicación podría tener un efecto en la naturaleza crónica de la enfermedad llevó a los investigadores a una serie adicional de experimentos…
Extrajeron células de las vías respiratorias de los pacientes alérgicos, las cultivaron durante aproximadamente cinco semanas y luego hicieron un perfil de su actividad genética. Encontraron que los genes implicados en la inflamación alérgica aún estaban activos, a pesar de que la amenaza alérgica del polvo y el polen había desaparecido. Además, los investigadores describieron muchas de las células como “atascadas” en un estado inferior al estado completo de madurez.
Para Shalek, este resultado indica “que las células madre pueden transferir ‘memorias’ a las futuras generaciones de células y esto puede causar cambios casi permanentes en el tejido que reponen”. Este proceso invita a las comparaciones con el sistema inmunológico: las células B y las células T guaran sus experiencias de sus infecciones previas, como si se hubieran ‘preparado’ para luchar contra otras nuevas de manera más efectiva. De manera similar, las células madre pueden retener un registro de ataques pasados para agudizar sus respuestas la próxima vez. Pero en el caso de los pacientes alérgicos, ese recuerdo aparentemente no se ajusta a la situación, como si hiciera que las células madre indiquen permanentemente al sistema inmunitario que un atacante está allí, creando un ciclo de retroalimentación que promueve la inflamación y crecimiento de pólipos.
De hecho, según Shalek, en su artículo pudieron probar los efectos de un anticuerpo que bloquea IL-4 e IL-13 en las células madre y secretoras de un pólipo nasal individual. Y notaron una restauración sustancial de la expresión génica asociada con el tejido sano, un paso prometedor hacia el desarrollo de futuras terapias.
“Los inmunólogos están empezando a comprender que las reacciones inmunitarias tienen lugar en los tejidos, y la forma en que los tejidos responden a esto es a nivel de las células madre”, dijo Naik.
Se desconoce cómo las células madre almacenan estos recuerdos. Tanto en la alergia como en los estudios de curación de heridas, el mecanismo parece implicar alguna modificación del ADN que hace que ciertos genes sean más o menos accesibles a la activación. Naik descubrió que el ADN en las células madre de la piel de los ratones con doble herida contenía muchas regiones que estaban menos compactadas, lo que generalmente indica actividad genética, y algunas de esas regiones abiertas se retuvieron mucho después de que la inflamación terminó.
Como Naik y sus colegas discutieron recientemente en un artículo de revisión para Cell, las células madre en una amplia gama de tejidos se involucran en un “diálogo” químico con el sistema inmunológico, en ambos sentidos, y potencialmente con muchos otros tipos de células, combinando su información para enfrentar la situación de forma más eficaz dependiendo de las condiciones cambiantes. Cualesquiera que sean los detalles de esas conversaciones, toda la evidencia apunta a que las células madre desempeñan un papel central para ayudar a que los tejidos sean más adaptables al conservar algún registro de su historia.
“Tiene más sentido que un tejido simplemente aprenda de su experiencia”, dijo Naik. “De esa manera puede optimizar el tiempo para reparar daños”.
Fuente: Quanta Magazine