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Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco

Una visión panorámica de la batalla entre nuestro sistema de defensa y Mycobacterium tuberculosis: cómo mejorar el diagnóstico de la enfermedad

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Dr. Mario Alberto Flores Valdez

Biotecnología Médica y Farmacéutica, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y diseño del Estado de Jalisco (CIATEJ), Guadalajara, Mexico

La tuberculosis (TB) es una enfermedad contagiosa que puede ser transmitida por una persona que tiene la bacteria Mycobacterium tuberculosis dentro de los pulmones y que expulsa tales bacterias después de toser y puede en consecuencia, infectar a las personas susceptibles. La TB puede afectar básicamente a cualquier persona, desde niños hasta ancianos, y es en estas personas, que a menudo se disemina a órganos diferentes de los pulmones, incluso a todo el cuerpo. Hoy en día, la forma más común de determinar (diagnosticar) la TB es coloreando (tiñendo) las bacterias presentes en las muestras de esputo. Sin embargo, en los casos en que las bacterias se encuentran fuera de los pulmones, esta estrategia no es efectiva. Además, en algunos casos donde se puede obtener esputo, éste podría contener muy pocas bacterias y dar como resultado que la búsqueda implique mucho tiempo bajo un microscopio y no necesariamente dar lugar al hallazgo. Además, hay personas que pueden detener (al menos temporalmente) la infección, donde M. tuberculosis permanece “latente” u oculta, sin causar problemas, pero que al debilitarse el sistema inmunitario (defensa), la bacteria “despierta” y causa enfermedad. Debido a estas complicaciones, algunas nuevas estrategias se basan en el uso de muestras distintas del esputo para tratar de detectar la TB.

¿Quién puede contraer la tuberculosis?

Aunque Mycobacterium tuberculosis entra en contacto básicamente con cualquier persona, desde niños hasta ancianos, es cierto que la gran mayoría de los individuos que reciben a estas bacterias las eliminarán a través de defensas innatas (inmunidad innata). A pesar de este éxito de la humanidad como un todo para lidiar con Mycobacterium tuberculosis, esta bacteria utiliza una serie de “debilidades” en nuestro sistema inmunológico, como una especie de puerta de entrada, para invadir a las personas consideradas “susceptibles”. Se estima que esto ocurre a cerca de 10 de cada 100 seres humanos en el mundo. Sin embargo, después de la infección, alrededor de 90 de cada 100 personas que contrajeron la infección podrán mantener a las bacterias “dormidas” y no aparecerá ninguna evidencia de la enfermedad, a menos que se desarrolle una complicación importante en su sistema inmune. A pesar de la aparente “democracia” de Mycobacterium tuberculosis para infectar a casi cualquier persona, el hecho es que solo hay unos pocos países donde vive la mayoría de las personas con TB, que se ven afectadas por la sobrepoblación y/o el hambre, o donde otras enfermedades como el VIH / SIDA o la diabetes mellitus son muy frecuentes, ya que debilitan al sistema inmune y en consecuencia facilitan la TB.

¿Cómo reacciona nuestro cuerpo a la tuberculosis?

Como ya se mencionó arriba, nuestra primera línea de defensa es a través de la inmunidad innata, que combatirá el intento de Mycobacterium tuberculosis de establecer una infección activa. Esto comienza por el reconocimiento de los componentes presentes en la superficie bacteriana, lo que desencadena la producción de varios compuestos tóxicos, incluidas especies reactivas de oxígeno, especies reactivas de nitrógeno, péptidos antimicrobianos y moléculas que atraen células de defensa a sitios que están siendo invadidos por un microbio. entre otros. Los componentes reconocidos por el sistema inmune innato son comunes (conservados) entre varios microbios. En personas “resistentes”, la inmunidad innata dará lugar a la eliminación de Mycobacterium tuberculosis. Por el contrario, en aquellos “susceptibles”, la respuesta inmune adaptativa tendrá lugar, en un esfuerzo por contener la infección y, de manera óptima, erradicarla en esta etapa. La respuesta inmune adaptativa implica el reclutamiento de una cantidad de glóbulos blancos, principalmente células dendríticas, macrófagos, linfocitos T y B, que producirán citocinas y anticuerpos para reclutar más células y activarlas para luchar contra el microbio. En contraste con la inmunidad innata, la respuesta adaptativa se basa en el reconocimiento de componentes particulares y únicos de un patógeno invasor.

¿Cómo se puede usar nuestra respuesta a la infección para diagnosticar la tuberculosis?

Cada persona reaccionará de forma ligeramente distinta a Mycobacterium tuberculosis, debido a las diferencias inherentes en nuestros genomas. Tales diferencias pueden dar como resultado una variada capacidad para producir citocinas o anticuerpos en respuesta a la infección. A medida que crecemos y envejecemos, pueden ocurrir diferencias adicionales debido a la “maduración” o “decaimiento” de nuestro sistema inmunológico, que son consecuencias naturales de nuestro desarrollo. Sin embargo, pueden ocurrir alteraciones adicionales como consecuencia de diversas situaciones, incluida la malnutrición o la diabetes mellitus, por mencionar solo 2 ejemplos. Estas diferencias pueden complicar la capacidad de los médicos para asegurarse de que la TB, y no otra enfermedad, de hecho, está presente en una persona determinada. Aprovechando la capacidad actual para producir todo el conjunto de proteínas potencialmente producidas por Mycobacterium tuberculosis, Song y colaboradores (Song et al., 2017) utilizaron muestras de suero obtenidas de voluntarios estadounidenses y sudafricanos, como fuente de anticuerpos, y pudieron discriminar si las personas tenían TB, en dependencia del país de origen, o si un paciente con TB también tenía o no infección por VIH / SIDA. Su éxito abre la oportunidad de utilizar estrategias similares para observar qué componentes específicos de Mycobacterium tuberculosis son reconocidos por anticuerpos producidos por niños, pacientes diabéticos o ancianos, para mencionar a las personas que son más propensas a padecer TB. Actualmente, en CIATEJ, A.C., estamos trabajando con este grupo de Arizona para utilizar la misma estrategia, con el objetivo de facilitar la detección temprana de la tuberculosis en pacientes con diabetes mellitus. Por supuesto, es posible que se necesiten desarrollar estrategias alternativas para explorar el otro brazo de la respuesta inmune adaptativa, donde la citocina interferón gama se usa actualmente en algunos ensayos comerciales o experimentales, para diagnosticar TB.

 

Glosario

Esputo: una mezcla de saliva y mucosidad escupida desde las vías respiratorias.

Tinción: uso de diferentes tintes que se unen a los componentes presentes en las células, lo que facilita su visualización bajo un microscopio.

Inmunidad innata. La primera línea de defensa contra los patógenos invasores, también conocido como sistema inmune no específico o sistema de inmunidad innato.

Sistema inmune. La red de células, tejidos y órganos que trabajan juntos para proteger el cuerpo.

Especies reactivas de oxígeno / nitrógeno. Las formas modificadas de oxígeno o nitrógeno que dañan diferentes componentes de una célula, incluyendo ADN, ARN y proteínas, y que pueden causar la muerte celular. Formas comúnmente conocidas son el peróxido de hidrógeno y el peroxinitrato.

Péptidos antimicrobianos. Combinaciones cortas de aminoácidos que pueden matar directamente a los microbios o activar indirectamente las células inmunes para destruirlos.

Respuesta inmune adaptativa. También conocido como el sistema inmune adquirido, compuesto por células y procesos sistémicos altamente especializados que eliminan los patógenos o evitan su crecimiento.

Citocinas. Pequeñas cadenas de aminoácidos que permiten la comunicación de célula a célula, para reclutar o activar células de defensa para combatir una infección.

Anticuerpos. Proteínas grandes, en forma de Y, producidas principalmente por linfocitos B que el sistema inmunitario usa para neutralizar patógenos y que reconocen componentes específicos de un microbio.

Genoma. La suma de todo el material genético de un organismo, que puede estar compuesto de ADN o ARN, y tanto la información utilizada para producir un producto (secuencia codificante) como la utilizada para controlar la producción de un producto (secuencia no codificante).

VIH / SIDA: Infección y enfermedad producida por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) que produce el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), una afección grave que reduce la capacidad de combatir los microbios.

Diabetes mellitus: una afección crónica en la que los niveles anormalmente altos de azúcar (glucosa) están presentes en la sangre, que, entre otros efectos, reduce la capacidad de las células inmunes para combatir los microbios.

Suero: plasma (la parte líquida de la sangre) del cual se han eliminado las proteínas de la coagulación.

 

Referencia:

Song, L.S., Wallstrom, G., Yu, X.B., Hopper, M., Van Duine, J., Steel, J., Park, J., Wiktor, P., Kahn, P., Brunner, A., Wilson, D., Jenny-Avital, E.R., Qiu, J., Labaer, J., Magee, D.M., and Achkar, J.M. (2017). Identification of Antibody Targets for Tuberculosis Serology using High-Density Nucleic Acid Programmable Protein Arrays. Molecular & Cellular Proteomics 16, S277-S289.


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