La interacción entre células del sistema inmune recuerda a la que existe entre neuronas. De ahí que se haya acuñado el término sinapsis inmunitaria (sinapsis es una palabra que quiere decir «unir y sujetar»). Estudiar la disposición de las moléculas de membrana que usan las células del sistema inmune para hablar entre sí ayuda a comprender cómo luchamos contra la enfermedad.

El avance que ha permitido este descubrimiento es un logro tecnológico: nuevas formas de microscopía y nuevo software para interpretar los datos obtenidos. Hoy no es posible un gran salto de conocimiento en biología sin la ayuda de físicos, químicos, matemáticos, ingenieros, programadores, etc. Por eso ellos también deben saber biología.

Las protagonistas de esta historia son las citocinas. Como ya te conté en «Un fallo es un acierto«, las citocinas son proteínas que sirven para que las células se comuniquen, especialmente las del sistema inmune. Muchas de ellas son secretadas. Es decir, son emitidas al espacio intercelular y viajan hasta otra célula. Actúan, pues, como hormonas. Y muchas otras no. Muchas otras se quedan en casa, en la membrana de la célula que las fabricó. Y sólo funcionan cuando llega otra célula y conecta con esa membrana.

Las células del sistema inmune patrullan el cuerpo contactando fugazmente con miles, decenas de miles de células. Se unen a ellas poco tiempo. El suficiente para saber si todo está bien, si la célula es mía, si no tiene daños. Un error en la identificación haría que algo extraño no fuera reconocido como tal (¡malo!) o que algo mío y sano se interpretara como ajeno o enfermo (¡también malo!). El resultado, no matar cuando tocaba o matar cuando no tocaba. Las citocinas de membrana son las que orquestan la decisión. De ellas depende el acierto y mucho de la salud.

Por cierto, que esa es una diferencia entre la sinapsis nerviosa y la sinapsis inmune. La nerviosa suele ser más o menos duradera, mientras que la inmune es fugaz. Apenas algún minuto. Muchas veces, ni eso.

La sinapsis inmunitaria consiste en la agrupación de citocinas en el punto de contacto de una célula del sistema inmune con otra célula (a lo mejor también del sistema inmune, a lo mejor no). Las citocinas son moléculas que están dispersas por la membrana, esperando el contacto desde cualquier ángulo. Pero cuando éste se produce se mueven hacia ese punto desde cualquier lugar. Allí forman una estructura en forma de diana, con bandas concéntricas. Y esa estructura es interpretada por la célula como una señal de activación. A esta agrupación de moléculas en el punto de contacto se le ha llamado «complejo supramolecular de activación».

Si le diéramos un corte y miráramos por un lado veríamos algo así.

Pero si miráramos desde arriba veríamos algo así.

A diferencia de la sinapsis nerviosa, la sinapsis inmune es muy dinámica. Las proteínas van cambiando de lugar conforme la comunicación entre las células progresa. Así, al principio, lo que hay es un grupo de moléculas de adhesión celular en el centro (las citocinas). Luego, conforme la unión se estabiliza, esas moléculas de adhesión se van desplazando hacia la periferia, dejando hueco para nuevas moléculas en la región central. Esas nuevas moléculas son receptores de antígeno de las células inmunes, capaces de reconocer moléculas de la membrana de la otra célula. Y promover una acción (dividirse, secretar sustancias líticas capaces de romper las estructuras de la célula contactada, etc; depende del tipo de célula inmune que sea). Así, las citocinas preparan el terreno para los receptores de antígeno.

El director de todo este baile de moléculas en el punto de contacto es el citoesqueleto.

Pero como puedes comprobar en esta imagen más detallada, todo está muy lejos de ser sencillo.

Resulta muy interesante cómo usan este mecanismo un tipo de células del sistema inmune, las asesinas naturales, para comprobar la salud del los tejidos del cuerpo. Resulta que las células enfermas pierden capacidad de fabricar ciertas proteínas de superficie membranal. Cuando una célula asesina natural establece una unión con otra que está revisando, dependiendo de cuántas de esas proteínas creará sinapsis con una u otra morfología. Dependiendo de la forma que adopte la sinapsis, atacará o no, destruyendo nuestra célula porque la considere enferma.

También resulta interesante que hay virus que parecen apropiarse de este mecanismo de comunicación celular para engañar a células, obligarlas a contactar con la infectada y facilitar así el paso a otra sana.

Desde el punto de vista evolutivo, puede que la sinapsis nerviosa y la inmune tengan mucho que ver. Ambas son comunicaciones celulares. En ambas hay un sistema de proteínas de adhesión celular que forma entramados circulares (más estable en el caso de neuronas, más fugaz en el caso de células de la defensa). En ambas, ese entramado deja una región central en la que la célula ejecuta su acción (neurotransmisión para el nervioso, reconocimiento-activación-lisis para el inmune). Además, hay proteínas que están presentes en ambos casos (agrina, neurolipina-1). Con frecuencia, la sinapsis inmune forma largos tubos entre dos células; recuerdan a axones. Podrían servir para comunicar a larga distancia. Incluso se ha visto virus pasando a través de estos tubos.

Si conociéramos mejor el lenguaje que usan las células de la defensa para leer la enfermedad se nos abriría un panorama inmenso para mejorar nuestra capacidad de resistir los daños causados por microorganismos patógenos. También sabríamos cómo controlar a un sistema inmune descontrolado que está causando enfermedad donde no la había.

Todo esto lo aprendí leyendo un artículo de Investigación y Ciencia escrito por Dan Davis y éste sobre los trabajos de Michael Dustin. Para saber más también vale este artículo.