Microbiología

Identifican cómo se protege el cerebro de las infecciones virales transmitidas por el aire.

Investigadores del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS), una parte de los Institutos Nacionales de Salud, han identificado una defensa específica de primera línea que limita la infección al bulbo olfatorio y protege las neuronas del bulbo olfatorio del daño. debido a la infección Las neuronas en la nariz responden a los olores inhalados y envían esta información a una región del cerebro conocida como bulbo olfativo. 

Aunque la ubicación de las neuronas nasales y su exposición al ambiente exterior las convierten en un blanco fácil para la infección por virus transmitidos por el aire, las infecciones respiratorias virales rara vez llegan del bulbo olfatorio al resto del cerebro, donde podrían causar encefalitis potencialmente mortal. El estudio fue publicado en Science Immunology.

Aprovechando los virus especiales que pueden rastrearse con microscopía fluorescente, los investigadores dirigidos por Dorian McGavern, Ph.D., investigador principal de NINDS, descubrieron que una infección viral que comenzó en la nariz se detuvo justo antes de que pudiera extenderse desde la olfativa. bulbo al resto del sistema nervioso central.

«Los virus en el aire desafían nuestro sistema inmunológico todo el tiempo, pero rara vez vemos infecciones virales que conducen a afecciones neurológicas», dijo el Dr. McGavern. «Esto significa que el sistema inmune dentro de esta área tiene que ser notablemente bueno para proteger el cerebro».

Experimentos adicionales mostraron que la microglia, las células inmunes dentro del sistema nervioso central, asumieron un papel subestimado de ayudar al sistema inmunitario a reconocer el virus y lo hicieron de una manera que limitó el daño a las neuronas mismas. Este ahorro de neuronas es crítico, porque a diferencia de las células en la mayoría de los otros tejidos, la mayoría de las poblaciones neuronales no regresan.

Debido a esto, el sistema nervioso central ha evolucionado para incluir varios mecanismos de defensa diseñados para mantener a los patógenos fuera. Sin embargo, cuando se inhalan virus en el aire, viajan a través de las fosas nasales e interactúan con un tejido llamado epitelio olfativo, que es responsable de nuestro sentido del olfato. 

Las neuronas en el borde del sistema olfativo extienden pequeñas proyecciones a través del hueso que recubre la cavidad nasal. Estas proyecciones ingresan al cerebro, dándole acceso a los olores presentes en el aire. Las neuronas en el epitelio olfativo también ofrecen una manera fácil para que los virus eviten las barreras tradicionales del sistema nervioso central al proporcionar una vía directa al cerebro. 

«Si un virus infecta los procesos de las neuronas que cuelgan dentro de las vías respiratorias, existe la posibilidad de que este virus ingrese al cerebro y, en última instancia, cause encefalitis o meningitis», dijo el Dr. McGavern. «Estamos interesados ​​en comprender las respuestas inmunes que se desarrollan en la interfaz entre las neuronas olfativas nasales, que terminan en el bulbo olfatorio, y el resto del cerebro».

El equipo del Dr. McGavern pudo demostrar que las células T CD8, que son parte del sistema inmune responsable de controlar los virus, son muy importantes para proteger el cerebro después de la infección del tejido nasal. Mediante microscopía avanzada, su grupo observó en tiempo real cómo las células T CD8 protegían al cerebro de una infección por virus nasal.

Curiosamente, las células T CD8 no parecían interactuar directamente con las neuronas, la población celular predominantemente infectada. En cambio, se dedicaron a la microglia, que son células inmunes del sistema nervioso central que actúan un poco como recolectores de basura al eliminar los desechos celulares y el material de las células muertas. Cuando ocurre una infección viral, la microglia parece tomar material del virus del ambiente circundante y presentarlo al sistema inmune como si se hubiera infectado.

De esta manera, las neuronas olfativas infectadas pueden «transferir» partículas de virus a la microglia, que luego fueron detectadas por las células T. Luego, las células T responden liberando moléculas antivirales que eliminan el virus de las neuronas de una manera que no mata las células. Debido a que las microglias son un tipo de célula renovable, este tipo de interacción tiene sentido desde un punto de vista evolutivo.

«El sistema inmune ha desarrollado estrategias para favorecer la preservación de las neuronas a toda costa», dijo el Dr. McGavern. «Aquí, mostramos que la microglia puede ‘recibir el golpe’ de las neuronas al involucrar a las células T, lo que permite que el programa antiviral se desarrolle».

Se ha prestado considerable atención a las infecciones virales respiratorias en los últimos tiempos debido a la actual pandemia de COVID-19. El Dr. McGavern señaló que, si bien ese virus no se estudió en estos experimentos, algunos de los síntomas que produce sugieren que el mismo mecanismo descrito aquí podría estar en juego.

“Uno de los síntomas interesantes asociados con la infección por el nuevo coronavirus es que muchas personas pierden su sentido del olfato y el gusto. Esto sugiere que el virus no solo es un patógeno respiratorio, sino que probablemente también ataca o altera las neuronas sensoriales olfativas «.

Es importante tener en cuenta que la infección generalizada de las neuronas sensoriales olfativas, ya sea por el nuevo coronavirus, el virus utilizado en este estudio o cualquier otro virus similar, probablemente alterará nuestro sentido del olfato. Sin embargo, a diferencia de otras neuronas en el sistema nervioso central, estas neuronas sensoriales que comienzan en la nariz y terminan en el cerebro son capaces de regenerarse después de que se elimina una infección.

«La respuesta inmune que describimos no protege las neuronas sensoriales olfativas ni el sentido del olfato», explicó el Dr. McGavern. “Esto no es necesariamente un problema a largo plazo, porque esas neuronas sensoriales pueden reemplazarse una vez que se trata el virus. Lo fundamental es proteger el cerebro y el sistema nervioso central de la encefalitis o la meningitis; nuestro sentido del olfato a menudo puede repararse con el tiempo”.

El Dr. McGavern continuó diciendo que, dada la importancia de la microglia para estimular la respuesta antiviral, los factores que pueden conducir a su agotamiento o pérdida de función podrían aumentar la susceptibilidad a la infección del sistema nervioso central.

Fuente: National Institutes of Health.

Mayor information: E. Ashley Moseman, Alexa C. Blanchard, Debasis Nayak and Dorian B. McGavern. «T cell engagement of cross-presenting microglia protects the brain from a nasal virus infection». Science Immunology, Published: 05 jun 2020.

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