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¿El jabón mata las células humanas?

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Veo muchos productos, particularmente jabón de manos y productos de limpieza, que afirman matar el 99,9% o más de las bacterias.

Esto me hace preguntarme, si los químicos son lo suficientemente potentes como para descomponer las membranas celulares bacterianas, ¿pueden también descomponer las células humanas? ¿Si no, porque no?


Salamandra tiene razón en que el triclosán es el ingrediente activo del jabón antibacteriano, pero la razón por la que no mata las células humanas no tiene nada que ver con la piel. De la misma fuente de salamandra:

Una vez que están en las células microbianas, el triclosán envenena una enzima específica (las enzimas son proteínas que tienen funciones particulares, piense en ellas como maquinaria celular) que se utiliza para fabricar membranas celulares microbianas. Los seres humanos no tenemos esta enzima, por lo que el triclosán no nos envenena.

La enzima en cuestión se llama Enoil-acil proteína transportadora reductasa (ENR) y es utilizada por las bacterias como parte de su síntesis de ácidos grasos. Los eucariotas usan un conjunto diferente de enzimas para la síntesis de ácidos grasos, por lo que esta actividad del triclosán no nos afecta.

Para obtener más detalles sobre la interacción del triclosán y ENR, podemos convertir un estudio sobre el mecanismo antibacteriano del triclosán que se realizó poco después de que el triclosán se cristalizara por primera vez. en el lugar con su enzima objetivo.

De Heath, et al (1999):

El triclosán es un agente antibacteriano de amplio espectro que inhibe la síntesis de ácidos grasos bacterianos en el paso de la proteína transportadora enoil-acil reductasa (FabI) ​​... La presencia ubicua de los sistemas de ácidos grasos sintasa de tipo II en las bacterias y la naturaleza esencial de la reacción FabI hacen que esta enzima un objetivo atractivo para los fármacos antibacterianos. En consecuencia, el triclosán es eficaz contra un amplio espectro de bacterias, incluido el Staphylococcus aureus resistente a múltiples fármacos.


El jabón antibacteriano comúnmente usa triclosán, que puede atravesar la bicapa de fosfolípidos de las bacterias e interrumpir la producción de enzimas esenciales, matando a las bacterias (fuente). Este triclosán haría mata las células del cuerpo humano de la misma manera que lo hace con las bacterias; sin embargo, tenemos una capa de células muertas de la piel de 1-1,5 mm de espesor (llamada Stratum corneum) que existe para proteger nuestra epidermis de sustancias químicas como el jabón antibacteriano.

EDITAR: Estaba absolutamente equivocado acerca de que el triclosán mata células humanas. De hecho, es imposible que el triclosán mate las células humanas, porque la enzima que el triclosán destruye en las bacterias no existe en el cuerpo humano.


Lo que le hace el coronavirus a su cuerpo que lo hace tan mortal

Benjamin Neuman no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe fondos de ninguna empresa u organización que se beneficie de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.

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COVID-19 es causado por un coronavirus llamado SARS-CoV-2. Los coronavirus pertenecen a un grupo de virus que infectan a los animales, desde pavos reales hasta ballenas. Se llaman así por los picos con punta de bulbo que se proyectan desde la superficie del virus y dan la apariencia de una corona que lo rodea.

Una infección por coronavirus generalmente se manifiesta de dos maneras: como una infección en los pulmones que incluye algunos casos de lo que la gente llamaría resfriado común, o como una infección en el intestino que causa diarrea. COVID-19 comienza en los pulmones como los coronavirus del resfriado común, pero luego causa estragos en el sistema inmunológico que pueden provocar daño pulmonar a largo plazo o la muerte.

El SARS-CoV-2 es genéticamente muy similar a otros coronavirus respiratorios humanos, incluidos el SARS-CoV y el MERS-CoV. Sin embargo, las sutiles diferencias genéticas se traducen en diferencias significativas en la facilidad con la que un coronavirus infecta a las personas y cómo las enferma.

El SARS-CoV-2 tiene el mismo equipo genético que el SARS-CoV original, que provocó un brote global en 2003, pero con alrededor de 6.000 mutaciones esparcidas en los lugares habituales donde cambian los coronavirus. Piense en la leche entera versus la leche desnatada.

En comparación con otros coronavirus humanos como MERS-CoV, que surgió en el Medio Oriente en 2012, el nuevo virus tiene versiones personalizadas del mismo equipo general para invadir células y copiarse a sí mismo. Sin embargo, el SARS-CoV-2 tiene un conjunto de genes totalmente diferente llamados accesorios, que le dan a este nuevo virus una pequeña ventaja en situaciones específicas. Por ejemplo, MERS tiene una proteína particular que apaga la capacidad de una célula para hacer sonar la alarma sobre un intruso viral. El SARS-CoV-2 tiene un gen no relacionado con una función aún desconocida en esa posición en su genoma. Piense en la leche de vaca frente a la leche de almendras.


Biología 171

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar la necesidad de la fijación de nitrógeno y cómo se logra.
  • Describir los efectos beneficiosos de las bacterias que colonizan nuestra piel y tracto digestivo.
  • Identificar procariotas utilizados durante el procesamiento de alimentos.
  • Describir el uso de procariotas en la biorremediación.

Afortunadamente, ¡solo unas pocas especies de procariotas son patógenas! Los procariotas también interactúan con los seres humanos y otros organismos de diversas formas que son beneficiosas. Por ejemplo, los procariotas son los principales participantes en los ciclos del carbono y el nitrógeno. Producen o procesan nutrientes en el tracto digestivo de humanos y otros animales. Los procariotas se utilizan en la producción de algunos alimentos para humanos y también se han reclutado para la degradación de materiales peligrosos. De hecho, ¡nuestra vida no sería posible sin los procariotas!

Cooperación entre bacterias y eucariotas: fijación de nitrógeno

El nitrógeno es un elemento muy importante para los seres vivos, porque forma parte de los nucleótidos y aminoácidos que son los componentes básicos de los ácidos nucleicos y las proteínas, respectivamente. El nitrógeno suele ser el elemento más limitante en los ecosistemas terrestres, con nitrógeno atmosférico, N2, proporcionando la mayor reserva de nitrógeno disponible. Sin embargo, los eucariotas no pueden usar nitrógeno gaseoso atmosférico para sintetizar macromoléculas. Afortunadamente, el nitrógeno se puede "fijar", lo que significa que se convierte en una forma más accesible: el amoníaco (NH3) —Ya sea biológica o abióticamente.

La fijación de nitrógeno abiótico ocurre como resultado de procesos físicos como rayos o por procesos industriales. La fijación biológica de nitrógeno (BNF) es realizada exclusivamente por procariotas: bacterias del suelo, cianobacterias y Frankia spp. (bacterias filamentosas que interactúan con plantas actinoríticas como el aliso, el laurel y el helecho dulce). Después de la fotosíntesis, el BNF es el proceso biológico más importante de la Tierra. La ecuación general de fijación de nitrógeno a continuación representa una serie de reacciones redox (Pi significa fosfato inorgánico).

El nitrógeno fijo total a través del BNF es de aproximadamente 100 a 180 millones de toneladas métricas por año, lo que aporta aproximadamente el 65 por ciento del nitrógeno utilizado en la agricultura.

Las cianobacterias son los fijadores de nitrógeno más importantes en los medios acuáticos. En el suelo, miembros de los géneros Clostridium y Azotobacter son ejemplos de bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre. Otras bacterias viven simbióticamente con las plantas leguminosas, proporcionando la fuente más importante de nitrógeno fijo. Los simbiontes pueden fijar más nitrógeno en el suelo que los organismos de vida libre en un factor de 10. Las bacterias del suelo, llamadas colectivamente rizobios, pueden interactuar simbióticamente con las leguminosas para formar nódulos, estructuras especializadas donde se produce la fijación de nitrógeno ((Figura)). Nitrogenasa, la enzima que fija el nitrógeno, es inactivada por el oxígeno, por lo que el nódulo proporciona un área libre de oxígeno para que tenga lugar la fijación de nitrógeno. El oxígeno es secuestrado por una forma de hemoglobina vegetal llamada leghemoglobina, que protege el nitrogenasa, pero libera suficiente oxígeno para mantener la actividad respiratoria.

La fijación simbiótica de nitrógeno proporciona un fertilizante natural y económico para las plantas: reduce el nitrógeno atmosférico a amoníaco, que las plantas pueden utilizar fácilmente. El uso de leguminosas es una excelente alternativa a la fertilización química y es de especial interés para Agricultura sostenible, que busca minimizar el uso de químicos y conservar los recursos naturales. A través de la fijación simbiótica de nitrógeno, la planta se beneficia del uso de una fuente inagotable de nitrógeno: la atmósfera. Las bacterias se benefician del uso de fotosintatos (carbohidratos producidos durante la fotosíntesis) de la planta y tienen un nicho protegido. Además, el suelo se beneficia de la fertilización natural. Por tanto, el uso de rizobios como biofertilizantes es una práctica sostenible.

¿Por qué son tan importantes las legumbres? Algunos, como la soja, son fuentes clave de proteína agrícola. Algunas de las legumbres más importantes consumidas por los seres humanos son la soja, el maní, los guisantes, los garbanzos y los frijoles. Otras legumbres, como la alfalfa, se utilizan para alimentar al ganado.

Las bacterias comensales que habitan en nuestra piel y tracto gastrointestinal hacen muchas cosas buenas por nosotros. Nos protegen de los patógenos, nos ayudan a digerir nuestros alimentos y producen algunas de nuestras vitaminas y otros nutrientes. Estas actividades se conocen desde hace mucho tiempo. Más recientemente, los científicos han reunido evidencia de que estas bacterias también pueden ayudar a regular nuestro estado de ánimo, influir en nuestros niveles de actividad e incluso ayudar a controlar el peso al afectar nuestras elecciones de alimentos y patrones de absorción. El Proyecto del Microbioma Humano ha comenzado el proceso de catalogar nuestras bacterias normales (y arqueas) para que podamos comprender mejor estas funciones.

Un ejemplo particularmente fascinante de nuestra flora normal se relaciona con nuestro sistema digestivo. Las personas que toman altas dosis de antibióticos tienden a perder muchas de sus bacterias intestinales normales, lo que permite una especie naturalmente resistente a los antibióticos llamada Clostridium difficile crecer demasiado y causar problemas gástricos graves, especialmente diarrea crónica ((Figura)). Obviamente, tratar de tratar este problema con antibióticos solo lo empeora. Sin embargo, se ha tratado con éxito dando a los pacientes trasplantes fecales de donantes sanos para restablecer la comunidad microbiana intestinal normal. Se están realizando ensayos clínicos para garantizar la seguridad y eficacia de esta técnica.

Los científicos también están descubriendo que la ausencia de ciertos microbios clave en nuestro tracto intestinal puede prepararnos para una variedad de problemas. Esto parece ser particularmente cierto con respecto al funcionamiento adecuado del sistema inmunológico. Hay hallazgos interesantes que sugieren que la ausencia de estos microbios es un factor importante que contribuye al desarrollo de alergias y algunos trastornos autoinmunes. Actualmente se están realizando investigaciones para probar si agregar ciertos microbios a nuestro ecosistema interno puede ayudar en el tratamiento de estos problemas, así como en el tratamiento de algunas formas de autismo.

Biotecnología temprana: queso, pan, vino, cerveza y yogur

Según la Convención de las Naciones Unidas sobre la Diversidad Biológica, la biotecnología es “cualquier aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos, organismos vivos o sus derivados, para fabricar o modificar productos o procesos para un uso específico. & # 8221 1 El concepto de“ uso específico ” implica algún tipo de aplicación comercial. La ingeniería genética, la selección artificial, la producción de antibióticos y el cultivo celular son temas actuales de estudio en biotecnología y se describirán en capítulos posteriores. Sin embargo, los seres humanos estaban usando procariotas antes de que se acuñara el término biotecnología. Algunos de los productos de esta biotecnología temprana son tan familiares como el queso, el pan, el vino, la cerveza y el yogur, que emplean tanto bacterias como otros microbios, como la levadura, un hongo ((Figura)).

La producción de queso comenzó hace unos 4.000 a 7.000 años cuando los humanos comenzaron a criar animales y procesar su leche. La fermentación en este caso conserva los nutrientes: la leche se echa a perder con relativa rapidez, pero cuando se procesa como queso, es más estable. En cuanto a la cerveza, los registros más antiguos de elaboración de cerveza tienen alrededor de 6.000 años y fueron una parte integral de la cultura sumeria. La evidencia indica que los sumerios descubrieron la fermentación por casualidad. El vino se ha producido durante unos 4.500 años y la evidencia sugiere que los productos lácteos cultivados, como el yogur, han existido durante al menos 4.000 años.

Uso de procariotas para limpiar nuestro planeta: biorremediación

La biorremediación microbiana es el uso de procariotas (o metabolismo microbiano) para eliminar contaminantes. La biorremediación se ha utilizado para eliminar los productos químicos agrícolas (por ejemplo, pesticidas, fertilizantes) que se filtran del suelo al agua subterránea y al subsuelo. Ciertos metales y óxidos tóxicos, como los compuestos de selenio y arsénico, también pueden eliminarse del agua mediante biorremediación. La reducción de SeO4 -2 a SeO3 -2 y Se 0 (selenio metálico) es un método utilizado para eliminar los iones de selenio del agua. El mercurio (Hg) es un ejemplo de un metal tóxico que puede eliminarse de un medio ambiente mediante biorremediación. Como ingrediente activo de algunos pesticidas, el mercurio se usa en la industria y también es un subproducto de ciertos procesos, como la producción de baterías. El metilmercurio suele estar presente en concentraciones muy bajas en entornos naturales, pero es muy tóxico porque se acumula en los tejidos vivos. Varias especies de bacterias pueden llevar a cabo la biotransformación del mercurio tóxico en formas no tóxicas. Estas bacterias, como Pseudomonas aeruginosa, puede convertir Hg +2 en Hg 0, que no es tóxico para los humanos.

Uno de los ejemplos más útiles e interesantes del uso de procariotas con fines de biorremediación es la limpieza de derrames de petróleo. La importancia de los procariotas para la biorremediación del petróleo se ha demostrado en varios derrames de petróleo en los últimos años, como el derrame del Exxon Valdez en Alaska (1989) ((Figura)), el derrame de petróleo del Prestige en España (2002), el derrame en el Mediterráneo de una central eléctrica del Líbano (2006), y más recientemente, el derrame de petróleo de BP en el Golfo de México (2010). En el caso de derrames de petróleo en el océano, tiende a ocurrir una biorremediación natural en curso, ya que hay bacterias consumidoras de petróleo en el océano antes del derrame. Además de estas bacterias que degradan el aceite de origen natural, los seres humanos seleccionan y diseñan bacterias que poseen la misma capacidad con mayor eficacia y espectro de compuestos de hidrocarburos que pueden procesarse. La biorremediación se ve reforzada por la adición de nutrientes inorgánicos que ayudan a que las bacterias crezcan.

Algunas bacterias que degradan los hidrocarburos se alimentan de los hidrocarburos de la gota de aceite, descomponiendo los hidrocarburos en subunidades más pequeñas. Algunas especies, como Alcanivorax borkumensis, producen tensioactivos que solubilizar el aceite (haciéndolo soluble en agua), mientras que otras bacterias degradan el aceite en dióxido de carbono. En condiciones ideales, se ha informado que hasta el 80 por ciento de los componentes no volátiles del aceite pueden degradarse dentro de un año del derrame. Otras fracciones de aceite que contienen cadenas de hidrocarburos aromáticos y altamente ramificadas son más difíciles de eliminar y permanecen en el medio ambiente durante períodos de tiempo más prolongados.

Resumen de la sección

Los patógenos son solo un pequeño porcentaje de todos los procariotas. De hecho, los procariotas brindan servicios esenciales a los humanos y otros organismos. El nitrógeno, que los eucariotas no pueden utilizar en su abundante forma atmosférica, se puede "fijar" o convertir en amoníaco (NH3) biológica o abióticamente. La fijación biológica de nitrógeno (BNF) es realizada exclusivamente por procariotas y constituye el segundo proceso biológico más importante de la Tierra. Aunque algo de nitrógeno terrestre es fijado por bacterias de vida libre, la mayor parte del BNF proviene de la interacción simbiótica entre los rizobios del suelo y las raíces de las plantas leguminosas.

La vida humana solo es posible gracias a la acción de los microbios, tanto los del medio ambiente como las especies que nos llaman hogar. Internamente, nos ayudan a digerir nuestros alimentos, producir nutrientes vitales para nosotros, protegernos de microbios patógenos y ayudar a entrenar nuestro sistema inmunológico para que funcione correctamente.

La biorremediación microbiana es el uso del metabolismo microbiano para eliminar contaminantes. La biorremediación se ha utilizado para eliminar los productos químicos agrícolas que se filtran del suelo al agua subterránea y al subsuelo. Los metales y óxidos tóxicos, como los compuestos de selenio y arsénico, también pueden eliminarse mediante biorremediación. Probablemente uno de los ejemplos más útiles e interesantes del uso de procariotas con fines de biorremediación es la limpieza de derrames de petróleo.

Respuesta libre

Tu amigo cree que los procariotas siempre son perjudiciales y patógenos. ¿Cómo les explicaría que están equivocados?

Recuérdeles el papel importante que desempeñan los procariotas en la descomposición y la liberación de nutrientes en los ciclos biogeoquímicos. Recuérdeles los muchos procariotas que no son patógenos humanos y que llenan nichos muy especializados. Además, nuestros simbiontes bacterianos normales son cruciales para nuestra digestión y para protegernos de los patógenos.

Mucha gente usa jabón antimicrobiano para matar las bacterias en sus manos. Sin embargo, el uso excesivo puede aumentar el riesgo de infección. ¿Cómo pudo ocurrir esto?

El jabón mata indiscriminadamente las bacterias de la piel. Esto mata las bacterias dañinas, pero también puede eliminar las bacterias "buenas" de la piel. Cuando se eliminan las bacterias no patógenas, las bacterias patógenas pueden colonizar la superficie vacía.

Notas al pie

Glosario


Se ha descubierto que un agente tópico mata el virus del papiloma

HERSHEY, PA - Un surfactante y detergente común que se encuentra en muchos champús y pastas dentales es el primer agente microbicida tópico que se ha demostrado que mata el virus del papiloma humano y animal, según un investigador de Penn State. Se encontró dodecil sulfato de sodio (SDS) en cultivos celulares y pruebas en animales para inactivar virus de transmisión sexual, incluidos el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el virus del herpes simple tipo 2 (HSV-2) y los virus del papiloma humano (VPH). Estos virus causan SIDA, herpes genital y verrugas genitales, respectivamente.

"Este es un paso importante hacia nuestro objetivo de producir un producto práctico, no tóxico, económico y discreto que las mujeres pueden aplicar tópicamente en la vagina antes de la relación sexual, un producto que las protegería de la infección por VPH incluso durante los encuentros con parejas infectadas. ", explica Mary K. Howett, Ph.D., profesora de microbiología e inmunología en la Facultad de Medicina de Penn State. "En el caso de mujeres previamente infectadas, este agente podría evitar que transmitan el virus a sus parejas. Además, este agente podría usarse solo o con otros microbicidas o espermicidas actualmente disponibles para prevenir la transmisión del VHS-2 y el VIH".

El trabajo de Howett y sus colegas titulado "Un microbicida de amplio espectro con actividad virucida contra los virus de transmisión sexual" se publica en la edición de febrero de la revista Antimicrobial Agents and Chemotherapy.

Howett dice que pasarán al menos varios años antes de que dichos productos se produzcan para su uso en humanos. Sin embargo, agrega que estos productos podrían reducir en gran medida el cáncer de cuello uterino.

La protección contra los virus de las verrugas genitales es importante para la salud pública porque las lesiones causadas por estos virus pueden progresar a cáncer, sobre todo cáncer de cuello uterino. Este cáncer causa 5,000 muertes por año en mujeres en los EE. UU. En el mundo en desarrollo, el cáncer de cuello uterino es la causa número uno de muertes relacionadas con el cáncer en las mujeres. En todo el mundo, 250.000 mujeres mueren anualmente a causa de esta forma de cáncer. La prevención de la infección por VPH podría prevenir la mayoría de estos cánceres. La infección por VPH también puede provocar otros cánceres en el tracto ano-genital de mujeres y hombres. El VPH se asocia con frecuencia con cánceres de vulva y ano. La prevención de la transmisión también podría proteger a hombres y mujeres del desarrollo de estos cánceres.

Se cree que aproximadamente una de cada cuatro mujeres está infectada por estos virus en el tracto genital, y entre el 1 y el 3 por ciento de las mujeres muestran signos evidentes de infección clínica en el examen ginecológico. Aunque la mayoría de las personas infectadas no desarrollan cáncer, las personas con VPH se preocupan por infectar a sus parejas, sufren repercusiones físicas, incluida la posible pérdida de fertilidad y temen el desarrollo de cáncer. Muchas personas con infección por VPH no saben que están infectadas. Las infecciones por VPH ocurren comúnmente en adolescentes y personas durante sus años reproductivos. Las lesiones causadas por estos virus son peores en personas inmunodeprimidas como las que tienen SIDA.

Howett y sus colegas están buscando socios para desarrollar productos que incorporen estos agentes anti-papilomavirus, solos o en combinación con otros microbicidas. Una de esas asociaciones se ha establecido con Dan Malamud, Ph.D., e investigadores de Biosyn, Inc. en Filadelfia para incluir SDS en productos que contienen C31G, otro potente microbicida que Biosyn está desarrollando.

Los hallazgos presentados en este documento son el resultado de los esfuerzos de investigación conjuntos de investigadores de los Departamentos de Microbiología e Inmunología y Patología y del Instituto de Investigación del Cáncer Jake Gittlen en el Centro Médico Milton S. Hershey de la Facultad de Medicina de Penn State en Hershey, Pensilvania y investigadores del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania y de Biosyn, Inc. en Filadelfia, Pensilvania.

El trabajo se realizó a través de fondos proporcionados por una subvención para proyectos de programa que fue otorgada a Penn State, la Universidad de Pensilvania, Biosyn, Inc. y la Universidad de Carolina del Norte por el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, y del apoyo brindado por el Instituto de Investigación del Cáncer Jake Gittlen.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Penn State. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Un importante nuevo fondo indexado debería poner nerviosos a los directores ejecutivos escépticos con el clima

Una calamidad viscosa se arrastra por el mar

Los animales azules son diferentes a todos los demás

Paola Picotti, la biofísica que dirigió el estudio, explicó que los experimentos surgieron de una vieja y espinosa pregunta: ¿Por qué algunas células sobreviven a altas temperaturas mientras que otras mueren? La bacteria Thermus thermophilus vive feliz en aguas termales e incluso en calentadores de agua domésticos, mientras E. coli se marchita por encima de los 40 grados Celsius (104 grados Fahrenheit). Hay pruebas contundentes que implican que hay diferencias en la estabilidad de las proteínas de cada organismo. Pero observar el comportamiento de una proteína mientras aún está en su célula viva, la forma ideal de entenderla, no es fácil. Y aislar una proteína en un tubo de ensayo solo da respuestas parciales, porque dentro del organismo, las proteínas se anidan juntas, alterando la química de las otras o manteniéndose mutuamente en la forma correcta. Para comprender qué se está desmoronando y por qué, debe observar las proteínas mientras todavía se influyen entre sí.


(Lucy Reading-Ikkanda / Revista Quanta)

Para abordar este problema, el equipo ideó un flujo de trabajo automatizado en expansión en el que dividieron las células abiertas y calentaron su contenido en etapas, liberando enzimas de corte de proteínas en las mezclas en cada etapa. Estas enzimas son particularmente buenas para cortar proteínas que se han desdoblado, por lo que los investigadores pudieron saber al observar los fragmentos qué proteínas se desintegraron en cada aumento de temperatura. De esta manera, graficaron una curva de despliegue o desnaturalización para cada una de las miles de proteínas que estudiaron, mostrando su arco a medida que pasaba de una estructura intacta a temperaturas agradables a un estado desnaturalizado a medida que aumentaban los grados. Para ver cómo estas curvas diferían entre especies, realizaron el proceso en células de cuatro especies: humanos, E. coli, T. thermophilus y levadura. “Este es un estudio hermoso”, dijo Allan Drummond, biólogo de la Universidad de Chicago, enfatizando tanto la escala como la delicadeza del proceso.

Una de las observaciones más claras fue que en cada especie, las proteínas no se desplegaron en masa con un aumento de temperatura. En cambio, "vimos que solo un pequeño subconjunto de proteínas colapsa muy temprano", dijo Picotti, "y estas son proteínas clave". En un diagrama de estilo de red de las interrelaciones de las proteínas, estas frágiles pocas están a menudo muy conectadas, lo que significa que influyen en numerosos procesos en la célula. "Sin estos, la célula no puede funcionar", dijo Picotti. "Cuando se acaben, lo más probable es que toda la red colapse". Y con él, evidentemente, la vida de la célula.

Esta paradoja —que algunas de las proteínas más importantes parecen ser las más delicadas— puede reflejar cómo la evolución las ha moldeado para hacer su trabajo. Si una proteína tiene muchas funciones que desempeñar, podría obtener la ventaja de ser algo inestable y propensa a desplegarse y replegarse, ya que esto podría permitirle asumir varias formas apropiadas para cualquiera que sea su próximo objetivo. “Muchas de estas proteínas [clave] tienen una alta flexibilidad, lo que las hace más inestables”, pero puede darles la versatilidad para unirse a una variedad de moléculas diana en la célula, explicó Picotti. “Así es como pueden realizar su función, muy probablemente. ... Es una compensación ".

Mirando más de cerca E. coli, para lo cual tenían los datos más limpios, los investigadores también encontraron una relación entre la abundancia de una proteína (cuántas copias de ella están flotando alrededor de la célula) y su estabilidad. Cuantas más copias hiciera la célula, informaron, más calor se necesitó para descomponer una proteína. (Cabe señalar que la abundancia no se correlaciona necesariamente con ser esencial para la vida: algunas proteínas raras son cruciales). Esta conexión entre abundancia y solidez respalda una idea que Drummond propuso hace aproximadamente una década, con respecto a la proteína celular: haciendo que la maquinaria tenga tendencia a cometer errores ocasionales. Un error suele desestabilizar una proteína. Si esa proteína resulta ser común, producida por cientos o miles en una célula diariamente, entonces las copias mal dobladas hechas en grandes cantidades podrían obstruir fatalmente la célula. Sería conveniente que un organismo desarrollara versiones de proteínas comunes con estabilidad adicional incorporada, y los datos del equipo de Picotti parecen reflejar esto.

Para explorar qué cualidades hacen que una proteína sea estable al calor, los investigadores compararon los datos de E. coli y T. thermophilus. E. coli las proteínas comenzaron a desmoronarse a los 40 grados Celsius y en su mayoría se habían degradado a 70 grados Celsius. Pero a esa temperatura T. thermophilus las proteínas estaban empezando a volverse incómodas: algunas de ellas continuaban manteniendo su forma hasta al menos 90 grados centígrados. El equipo descubrió que el T. thermophilus las proteínas tendían a ser más cortas y ciertos tipos de formas y componentes aparecían con mayor frecuencia en las proteínas más estables.


Lucy Reading-Ikkanda / Revista Quanta

Estos hallazgos podrían ayudar a los investigadores a diseñar proteínas con estabilidades ajustadas cuidadosamente a sus necesidades. En muchos procesos industriales que involucran bacterias, por ejemplo, el aumento de la temperatura aumenta el rendimiento, pero en poco tiempo las bacterias mueren por el trauma del calor. Será interesante ver si podemos estabilizar una bacteria haciendo que esas pocas proteínas que se desintegran temprano sean más resistentes a la temperatura, dijo Picotti.

Sin embargo, más allá de todas estas observaciones, la gran cantidad de información del grupo sobre la facilidad con la que se desarrolla cada proteína tiene a algunos biólogos especialmente entusiasmados. La estabilidad de una proteína es una medida directa de la probabilidad de que se formen agregados: grupos de proteínas desplegadas que se adhieren entre sí. Los agregados, a menudo una pesadilla para la célula, pueden interferir con tareas esenciales. Por ejemplo, están implicados en algunas afecciones neurológicas graves, como la enfermedad de Alzheimer, en la que placas de proteínas desnaturalizadas se adhieren al cerebro.

Paola Picotti, biofísica de ETH Zurich, descubrió que las células mueren cuando el calor deshace solo una pequeña cantidad de proteínas.
(Katrien Nowak)

Pero eso no significa que la agregación se produzca solo en personas que padecen estas afecciones. Por el contrario, los investigadores se están dando cuenta de que puede estar sucediendo todo el tiempo, sin factores estresantes obvios, y que una célula sana tiene formas de lidiar con eso. "Creo que esto se reconoce cada vez más como un fenómeno muy común", dijo Michele Vendruscolo, bioquímica de la Universidad de Cambridge. “La mayoría de las proteínas en realidad se pliegan mal y se agregan en el entorno celular. La información más fundamental obtenida por Picotti es sobre la fracción de tiempo en la que una proteína determinada se encuentra en su estado desplegado. Esta fracción determina el grado en que se agregará ". Algunas proteínas casi nunca se despliegan y agregan, otras lo hacen solo en ciertas situaciones y otras lo hacen constantemente. La información detallada del nuevo documento hará que sea mucho más fácil estudiar por qué existen estas diferencias y qué significan, dijo. Algunas de las curvas de desnaturalización incluso muestran patrones que sugieren que las proteínas se estaban agregando después de que se desplegaron. "Han podido monitorear ambos pasos, tanto el despliegue como las agregaciones posteriores", dijo Vendruscolo. "Esa es la emoción de este estudio".

Si bien muchos científicos están interesados ​​en los agregados debido al daño que causan, algunos están pensando en el fenómeno desde otro ángulo. Drummond dijo que ha quedado claro que algunos agregados no son solo montones de basura flotando alrededor de la célula, sino que contienen proteínas activas que continúan haciendo su trabajo.

Imagina que desde la distancia ves humo saliendo de un edificio, dijo. A su alrededor hay formas que tomas por cuerpos, sacados de los escombros. Pero si se acerca, puede encontrar que en realidad son personas vivas, que escaparon del edificio en llamas y están esperando que pase la emergencia. Eso es lo que está sucediendo en el estudio de los agregados, dijo Drummond: los investigadores están descubriendo que en lugar de ser víctimas, las proteínas en los agregados a veces pueden ser sobrevivientes. "De hecho, hay todo un campo que ahora está explotando", dijo.

En lugar de ser solo un signo de daño, la aglomeración puede servir como una forma para que las proteínas conserven su función cuando las cosas se ponen difíciles. Podría ayudar a protegerlos del medio ambiente circundante, por ejemplo. Y cuando las condiciones mejoran, las proteínas pueden dejar los agregados y replegarse. “Tienen cambios [de forma] sensibles a la temperatura que, si no se miran demasiado de cerca, se ven como un plegado incorrecto”, dijo Drummond. "Pero hay algo más en juego". En un 2015 Celda En su artículo, él y sus colaboradores identificaron 177 proteínas de levadura que parecen recuperar su función después de ser enclaustradas en agregados. En un artículo que apareció el pasado mes de marzo, su equipo descubrió que alterar una de estas proteínas para que no pudiera agregarse en realidad causaba serios problemas a la célula.

Con todo, este trabajo sugiere que las proteínas son estructuras curiosamente dinámicas. Al principio pueden parecer máquinas rígidas, trabajando en tareas fijas para las que les conviene una forma específica. Pero, de hecho, las proteínas pueden transformarse en varias formas diferentes en el curso de su función normal. Y en momentos de necesidad, sus formas pueden alterarse tan radicalmente que parece que están expirando, cuando en realidad se están fortaleciendo. A nivel molecular, la vida puede consistir en unirse y desmoronarse constantemente.


Cómo el calor mata las células

Por encima de cierta temperatura, una célula colapsará y morirá. Una de las explicaciones más sencillas de esta falta de resistencia al calor es que las proteínas esenciales para la vida (las que extraen energía de los alimentos o la luz solar, ahuyentan a los invasores, destruyen los productos de desecho, etc.) a menudo tienen formas hermosamente precisas. Comienzan como hebras largas, luego se pliegan en hélices, horquillas y otras configuraciones, según lo dicta la secuencia de sus componentes. Estas formas juegan un papel muy importante en lo que hacen. Sin embargo, cuando las cosas comienzan a calentarse, los enlaces que mantienen unidas las estructuras de las proteínas se rompen: primero los más débiles y luego, a medida que aumenta la temperatura, los más fuertes. Tiene sentido que una pérdida generalizada de la estructura de la proteína sea letal, pero hasta hace poco, se desconocían los detalles de cómo, o si, esto mata las células sobrecalentadas.

Ahora, sin embargo, en un verdadero tour de force, los biofísicos de ETH Zurich en Suiza han examinado el comportamiento de cada proteína en las células de cuatro organismos diferentes a medida que aumenta el calor. Este estudio y su rico depósito de datos, publicado recientemente en Ciencias, revelan que a la temperatura a la que muere una célula, ya sea una célula humana o una de Escherichia coli - solo un puñado de proteínas clave se desmorona. Además, la abundancia de una proteína en una célula parece mostrar una relación intrigante con la estabilidad de la proteína. Los estudios ofrecen un vistazo a las reglas fundamentales que gobiernan el orden y el desorden de las proteínas, reglas que, según los investigadores, tienen implicaciones mucho más allá de la cuestión de por qué el calor mata.

Paola Picotti, la biofísica que dirigió el estudio, explicó que los experimentos surgieron de una vieja y espinosa pregunta: ¿Por qué algunas células sobreviven a altas temperaturas mientras que otras mueren? La bacteria Thermus thermophilus vive feliz en aguas termales e incluso en calentadores de agua domésticos, mientras E. coli se marchita por encima de los 40 grados Celsius (104 grados Fahrenheit). Hay pruebas contundentes que implican que hay diferencias en la estabilidad de las proteínas de cada organismo. Pero observar el comportamiento de una proteína mientras aún está en su célula viva, la forma ideal de entenderla, no es fácil. Y aislar una proteína en un tubo de ensayo solo da respuestas parciales, porque dentro del organismo, las proteínas se anidan juntas, alterando la química de las otras o manteniéndose mutuamente en la forma correcta. Para comprender qué se está desmoronando y por qué, debe observar las proteínas mientras todavía se influyen entre sí.

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Lucy Reading-Ikkanda / Revista Quanta

Para abordar este problema, el equipo ideó un flujo de trabajo automatizado en expansión en el que dividieron las células abiertas y calentaron su contenido en etapas, liberando enzimas de corte de proteínas en las mezclas en cada etapa. Estas enzimas son particularmente buenas para cortar proteínas que se han desdoblado, por lo que los investigadores pudieron saber al observar los fragmentos qué proteínas se desintegraron en cada aumento de temperatura. De esta manera, graficaron una curva de despliegue o desnaturalización para cada una de las miles de proteínas que estudiaron, mostrando su arco a medida que pasaba de una estructura intacta a temperaturas agradables a un estado desnaturalizado a medida que aumentaban los grados. Para ver cómo estas curvas diferían entre especies, realizaron el proceso en células de cuatro especies: humanos, E. coli, T. thermophilus y levadura. “Este es un estudio hermoso”, dijo Allan Drummond, biólogo de la Universidad de Chicago, enfatizando tanto la escala como la delicadeza del proceso.

Una de las observaciones más claras fue que en cada especie, las proteínas no se desplegaron en masa con un aumento de temperatura. En cambio, "vimos que solo un pequeño subconjunto de proteínas colapsa muy temprano", dijo Picotti, "y estas son proteínas clave". En un diagrama de estilo de red de las interrelaciones de las proteínas, estas frágiles pocas están a menudo muy conectadas, lo que significa que influyen en numerosos procesos en la célula. "Sin estos, la célula no puede funcionar", dijo Picotti. "Cuando se acaben, lo más probable es que toda la red colapse". Y con él, evidentemente, la vida de la célula.

Esta paradoja, que algunas de las proteínas más importantes parecen ser las más delicadas, puede reflejar cómo la evolución las ha moldeado para hacer su trabajo. Si una proteína tiene muchas funciones que desempeñar, podría obtener la ventaja de ser algo inestable y propensa a desplegarse y replegarse, ya que esto podría permitirle asumir varias formas apropiadas para cualquiera que sea su próximo objetivo. “Muchas de estas proteínas [clave] tienen una alta flexibilidad, lo que las hace más inestables”, pero puede darles la versatilidad para unirse a una variedad de moléculas diana en la célula, explicó Picotti. “Así es como pueden realizar su función, muy probablemente. & # 8230 Es una compensación ".

Mirando más de cerca E. coli, para lo cual tenían los datos más limpios, los investigadores también encontraron una relación entre la abundancia de una proteína (cuántas copias de ella están flotando alrededor de la célula) y su estabilidad. Cuantas más copias hiciera la célula, informaron, más calor se necesitó para descomponer una proteína. (Cabe señalar que la abundancia no se correlaciona necesariamente con ser esencial para la vida: algunas proteínas raras son cruciales). Esta conexión entre abundancia y solidez respalda una idea que Drummond propuso hace aproximadamente una década, con respecto a la proteína celular: haciendo que la maquinaria tenga tendencia a cometer errores ocasionales. Un error suele desestabilizar una proteína. Si esa proteína resulta ser común, producida por cientos o miles en una célula diariamente, entonces las copias mal dobladas hechas en grandes cantidades podrían obstruir fatalmente la célula. Sería conveniente que un organismo desarrollara versiones de proteínas comunes con estabilidad adicional incorporada, y los datos del equipo de Picotti parecen reflejar esto.

Para explorar qué cualidades hacen que una proteína sea estable al calor, los investigadores compararon los datos de E. coli y T. thermophilus. E. coli las proteínas comenzaron a desmoronarse a los 40 grados Celsius y en su mayoría se habían degradado a 70 grados Celsius. Pero a esa temperatura T. thermophilus las proteínas estaban empezando a volverse incómodas: algunas de ellas continuaban manteniendo su forma hasta por lo menos 90 grados centígrados. El equipo descubrió que el T. thermophilus las proteínas tendían a ser más cortas y ciertos tipos de formas y componentes aparecían con mayor frecuencia en las proteínas más estables.

Lucy Reading-Ikkanda / Revista Quanta

Estos hallazgos podrían ayudar a los investigadores a diseñar proteínas con estabilidades ajustadas cuidadosamente a sus necesidades. En muchos procesos industriales que involucran bacterias, por ejemplo, el aumento de la temperatura aumenta el rendimiento, pero en poco tiempo las bacterias mueren por el trauma del calor. Será interesante ver si podemos estabilizar una bacteria haciendo que esas pocas proteínas que se desintegran temprano sean más resistentes a la temperatura, dijo Picotti.

Sin embargo, más allá de todas estas observaciones, la gran cantidad de información del grupo sobre la facilidad con la que se desarrolla cada proteína tiene a algunos biólogos especialmente entusiasmados. La estabilidad de una proteína es una medida directa de la probabilidad de que se formen agregados: grupos de proteínas desplegadas que se adhieren entre sí. Los agregados, a menudo una pesadilla para la célula, pueden interferir con tareas esenciales. Por ejemplo, están implicados en algunas afecciones neurológicas graves, como la enfermedad de Alzheimer, en la que placas de proteínas desnaturalizadas se adhieren al cerebro.

Pero eso no significa que la agregación se produzca solo en personas que padecen estas afecciones. Por el contrario, los investigadores se están dando cuenta de que puede estar sucediendo todo el tiempo, sin factores estresantes obvios, y que una célula sana tiene formas de lidiar con eso. "Creo que esto se reconoce cada vez más como un fenómeno muy común", dijo Michele Vendruscolo, bioquímica de la Universidad de Cambridge. “La mayoría de las proteínas en realidad se pliegan mal y se agregan en el entorno celular. La información más fundamental obtenida por Picotti es sobre la fracción de tiempo en la que una proteína determinada se encuentra en su estado desplegado. Esta fracción determina el grado en que se agregará ". Algunas proteínas casi nunca se despliegan y agregan, otras lo hacen solo en ciertas situaciones y otras lo hacen constantemente. La información detallada del nuevo documento hará que sea mucho más fácil estudiar por qué existen estas diferencias y qué significan, dijo. Algunas de las curvas de desnaturalización incluso muestran patrones que sugieren que las proteínas se estaban agregando después de que se desplegaron. "Han podido monitorear ambos pasos, tanto el despliegue como las agregaciones posteriores", dijo Vendruscolo. "Esa es la emoción de este estudio".

Si bien muchos científicos están interesados ​​en los agregados debido al daño que causan, algunos están pensando en el fenómeno desde otro ángulo. Drummond dijo que ha quedado claro que algunos agregados no son solo montones de basura flotando alrededor de la célula, sino que contienen proteínas activas que continúan haciendo su trabajo.

Imagina que desde la distancia ves humo saliendo de un edificio, dijo. A su alrededor hay formas que tomas por cuerpos, sacados de los escombros. Pero si se acerca, puede encontrar que en realidad son personas vivas, que escaparon del edificio en llamas y están esperando que pase la emergencia. Eso es lo que está sucediendo en el estudio de los agregados, dijo Drummond: los investigadores están descubriendo que en lugar de ser víctimas, las proteínas en los agregados a veces pueden ser sobrevivientes. "De hecho, hay todo un campo que ahora está explotando", dijo.

En lugar de ser solo un signo de daño, la aglomeración puede servir como una forma para que las proteínas conserven su función cuando las cosas se ponen difíciles. Podría ayudar a protegerlos del medio ambiente circundante, por ejemplo. Y cuando las condiciones mejoran, las proteínas pueden dejar los agregados y replegarse. “Tienen cambios [de forma] sensibles a la temperatura que, si no se miran demasiado de cerca, se ven como un plegado incorrecto”, dijo Drummond. "Pero hay algo más en juego". En un 2015 Celda En su artículo, él y sus colaboradores identificaron 177 proteínas de levadura que parecen recuperar su función después de ser enclaustradas en agregados. En un artículo que apareció el pasado mes de marzo, su equipo descubrió que alterar una de estas proteínas para que no pudiera agregarse en realidad causaba serios problemas a la célula.

Con todo, este trabajo sugiere que las proteínas son estructuras curiosamente dinámicas. Al principio pueden parecer máquinas rígidas, trabajando en tareas fijas para las que les conviene una forma específica. Pero, de hecho, las proteínas pueden transformarse en varias formas diferentes en el curso de su función normal. Y en momentos de necesidad, sus formas pueden alterarse tan radicalmente que parece que están expirando, cuando en realidad se están fortaleciendo. A nivel molecular, la vida puede consistir en unirse y desmoronarse constantemente.


Contenido

En los primeros experimentos sobre la citotoxicidad mediada por células contra las células diana tumorales, tanto en pacientes con cáncer como en modelos animales, los investigadores observaron consistentemente lo que se denominó una reactividad "natural", es decir, una determinada población de células parecía ser capaz de lisar células tumorales sin tener previamente sensibilizado a ellos. El primer estudio publicado para afirmar que las células linfoides no tratadas podían conferir una inmunidad natural a los tumores fue realizado por el Dr. Henry Smith de la Facultad de Medicina de la Universidad de Leeds en 1966, [10] lo que llevó a la conclusión de que el "fenómeno aparece [ ed] para ser una expresión de los mecanismos de defensa del crecimiento tumoral presentes en ratones normales ". Otros investigadores también habían hecho observaciones similares, pero como estos descubrimientos eran inconsistentes con el modelo establecido en ese momento, muchos inicialmente consideraron que estas observaciones eran artefactos. [11]

En 1973, la actividad de "destrucción natural" se estableció en una amplia variedad de especies, y se postuló la existencia de un linaje separado de células que poseían esta capacidad. El descubrimiento de que un tipo único de linfocito era responsable de la citotoxicidad "natural" o espontánea fue realizado a principios de la década de 1970 por el estudiante de doctorado Rolf Kiessling y el becario postdoctoral Hugh Pross, en el ratón, [12] y por Hugh Pross y el estudiante de doctorado Mikael Jondal en el humano. [13] [14] El trabajo con ratones y humanos se llevó a cabo bajo la supervisión de los profesores Eva Klein y Hans Wigzell, respectivamente, del Instituto Karolinska de Estocolmo. La investigación de Kiessling involucró la capacidad bien caracterizada de los linfocitos T para lisar las células tumorales contra las que habían sido inmunizados previamente. Pross y Jondal estaban estudiando la citotoxicidad mediada por células en sangre humana normal y el efecto de la eliminación de varias células portadoras de receptores sobre esta citotoxicidad. Más tarde ese mismo año, Ronald Herberman publicó datos similares con respecto a la naturaleza única de la célula efectora del ratón. [15] Los datos humanos fueron confirmados, en su mayor parte, por West et al. [16] utilizando técnicas similares y la misma línea celular diana eritroleucémica, K562. K562 es muy sensible a la lisis por células NK humanas y, a lo largo de las décadas, el ensayo de liberación de cromo K562 51 se ha convertido en el ensayo más utilizado para detectar la actividad funcional NK humana. [17] Su uso casi universal ha significado que los datos experimentales pueden ser comparados fácilmente por diferentes laboratorios alrededor del mundo.

Usando centrifugación de densidad discontinua y más tarde anticuerpos monoclonales, la capacidad de destrucción natural se mapeó en el subconjunto de linfocitos granulares grandes conocidos hoy como células NK. La demostración de que los linfocitos granulares grandes aislados en gradiente de densidad eran responsables de la actividad NK humana, realizada por Timonen y Saksela en 1980, [18] fue la primera vez que las células NK se visualizaron microscópicamente y supuso un gran avance en este campo.

Las células NK se pueden clasificar como CD56 brillante o CD56 tenue. [19] [20] [3] Las células NK brillantes CD56 son similares a las células T auxiliares al ejercer su influencia al liberar citocinas. [20] Las células NK brillantes CD56 constituyen la mayoría de las células NK y se encuentran en la médula ósea, el tejido linfoide secundario, el hígado y la piel. [3] Las células CD56 dim NK se encuentran principalmente en la sangre periférica, [3] y se caracterizan por su capacidad de matar células. [20] Los linfocitos NK CD56 dim siempre son positivos para CD16 (CD16 es el mediador clave de la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC). [20] CD56 bright puede pasar a CD56 dim al adquirir CD16. [3]

Las células NK pueden eliminar las células infectadas por virus a través de ADCC mediada por CD16. [21] Todos los pacientes con enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) muestran células NK brillantes CD56 agotadas, pero CD56 dim solo se agota en pacientes con COVID-19 grave. [21]

Los receptores de células NK también se pueden diferenciar en función de su función. Los receptores de citotoxicidad naturales inducen directamente la apoptosis (muerte celular) después de unirse al ligando Fas que indica directamente la infección de una célula. Los receptores independientes de MHC (descritos anteriormente) utilizan una vía alternativa para inducir la apoptosis en las células infectadas. La activación de las células asesinas naturales está determinada por el equilibrio de la estimulación del receptor inhibidor y activador. Por ejemplo, si la señalización del receptor inhibidor es más prominente, entonces la actividad de las células NK se inhibirá de manera similar, si la señal de activación es dominante, se producirá la activación de las células NK. [22]

Los tipos de receptores de células NK (con inhibidores, así como algunos miembros activadores) se diferencian por estructura, con algunos ejemplos a continuación:

Activar receptores Editar

  • Ly49(homodímeros), receptores de la familia de lectina de tipo C relativamente antiguos, tienen presencia multigénica en ratones, mientras que los seres humanos tienen solo un Ly49 pseudogénico, el receptor de moléculas MHC I clásicas (polimórficas).
  • NCR (receptores de citotoxicidad natural), proteínas transmembrana de tipo 1 de la superfamilia de inmunoglobulinas, tras la estimulación median la destrucción de NK y la liberación de IFNγ. Se unen a ligandos virales como hemaglutininas y neuraminidasas de hemaglutinina, algunos ligandos bacterianos y ligandos celulares relacionados con el crecimiento tumoral como el PCNA.
  • CD16 (FcγIIIA) desempeña un papel en la citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos, en particular, se unen a la inmunoglobulina G.

Receptores inhibidores Editar

    (KIR) pertenecen a una familia multigénica de receptores de dominio extracelular similares a Ig de evolución más reciente; están presentes en primates no humanos y son los principales receptores tanto para el MHC I clásico (HLA-A, HLA-B, HLA-C) como para el no clásico Mamu-G (HLA-G) en primates. Algunos KIR son específicos para ciertos subtipos de HLA. La mayoría de los KIR son inhibidores y dominantes. Las células regulares expresan MHC de clase 1, por lo que son reconocidas por los receptores KIR y se inhibe la muerte de las células NK. [5]
  • CD94 / NKG2 (heterodímeros), un receptor de la familia de lectinas de tipo C, se conserva tanto en roedores como en primates e identifica moléculas de MHC I no clásicas (también no polimórficas) como el HLA-E. La expresión de HLA-E en la superficie celular depende de la presencia de un epítopo de péptido no mérico derivado de la secuencia señal de moléculas clásicas del MHC de clase I, que se genera mediante la acción secuencial del péptido señal peptidasa y el proteasoma. Aunque indirecta, esta es una forma de examinar los niveles de moléculas HLA clásicas (polimórficas).
  • ILT o LIR (receptor similar a inmunoglobulina): son miembros recientemente descubiertos de la familia de receptores de Ig.
  • Ly49 (homodímeros) tienen isoformas tanto activantes como inhibidoras. Son altamente polimórficos a nivel de población, aunque estructuralmente no están relacionados con los KIR, son los homólogos funcionales de los KIR en ratones, incluido el patrón de expresión. Los Ly49 son receptores de moléculas MHC I clásicas (polimórficas).

Apoptosis celular mediada por gránulos citolíticos Editar

Las células NK son pequeños gránulos citotóxicos que en su citoplasma contienen proteínas como perforina y proteasas conocidas como granzimas. Tras su liberación en las proximidades de una célula programada para la muerte, la perforina forma poros en la membrana celular de la célula diana, creando un canal acuoso a través del cual pueden entrar las granzimas y moléculas asociadas, induciendo apoptosis o lisis celular osmótica. La distinción entre apoptosis y lisis celular es importante en inmunología: la lisis de una célula infectada por virus podría liberar potencialmente los viriones, mientras que la apoptosis conduce a la destrucción del virus en su interior. Las α-defensinas, moléculas antimicrobianas, también son secretadas por las células NK y matan directamente a las bacterias al alterar sus paredes celulares de una manera análoga a la de los neutrófilos. [5]

Citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos (ADCC) Editar

Las células infectadas se opsonizan de forma rutinaria con anticuerpos para su detección por parte de las células inmunitarias. Los anticuerpos que se unen a los antígenos pueden ser reconocidos por los receptores FcγRIII (CD16) expresados ​​en las células NK, lo que da como resultado la activación de las NK, la liberación de gránulos citolíticos y la consiguiente apoptosis celular. Este es un mecanismo de muerte importante de algunos anticuerpos monoclonales como rituximab (Rituxan), ofatumumab (Azzera) y otros. La contribución de la citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos a la muerte de las células tumorales se puede medir con una prueba específica que utiliza NK-92, una línea inmortal de células similares a NK con licencia de NantKwest, Inc .: la respuesta de las células NK-92 que se han transfectado con un receptor Fc de alta afinidad se comparan con el del NK-92 "de tipo salvaje" que no expresa el receptor Fc. [23]

Activación de linfocitos T citotóxicos (CTL) y NK inducida por citocinas Editar

Las citocinas juegan un papel crucial en la activación de las células NK. Como estas son moléculas de estrés liberadas por las células tras una infección viral, sirven para señalar a las células NK la presencia de patógenos virales en el área afectada. Las citocinas involucradas en la activación de NK incluyen IL-12, IL-15, IL-18, IL-2 y CCL5. Las células NK se activan en respuesta a interferones o citocinas derivadas de macrófagos. Sirven para contener infecciones virales, mientras que la respuesta inmune adaptativa genera células T citotóxicas específicas de antígeno que pueden eliminar la infección. Las células NK actúan para controlar las infecciones virales secretando IFNγ y TNFα. El IFNγ activa los macrófagos para la fagocitosis y la lisis, y el TNFα actúa para promover la muerte directa de las células tumorales NK. Los pacientes con deficiencia de células NK demuestran ser muy susceptibles a las primeras fases de la infección por el virus del herpes.

Falta la hipótesis del 'yo' Editar

Para que las células NK defiendan al cuerpo contra virus y otros patógenos, necesitan mecanismos que permitan determinar si una célula está infectada o no. Los mecanismos exactos siguen siendo objeto de investigación actual, pero se cree que está involucrado el reconocimiento de un estado del "yo alterado". Para controlar su actividad citotóxica, las células NK poseen dos tipos de receptores de superficie: receptores activadores y receptores inhibidores, incluidos los receptores similares a las inmunoglobulinas de células asesinas. La mayoría de estos receptores no son exclusivos de las células NK y también pueden estar presentes en algunos subconjuntos de células T.

Los receptores inhibidores reconocen los alelos del MHC de clase I, lo que podría explicar por qué las células NK matan preferentemente a las células que poseen niveles bajos de moléculas del MHC de clase I. Este modo de interacción con el objetivo de las células NK se conoce como "autorreconocimiento perdido", un término acuñado por Klas Kärre y sus colaboradores a finales de los noventa. Las moléculas de MHC de clase I son el mecanismo principal por el cual las células muestran antígenos virales o tumorales a las células T citotóxicas. Una adaptación evolutiva común a esto se observa tanto en microbios intracelulares como en tumores: la regulación negativa crónica de las moléculas MHC I, que hace que las células afectadas sean invisibles para las células T, lo que les permite evadir la inmunidad mediada por células T. Las células NK aparentemente evolucionaron como una respuesta evolutiva a esta adaptación (la pérdida del MHC elimina la acción de CD4 / CD8, por lo que otra célula inmunitaria evolucionó para cumplir la función). [24]

Vigilancia de células tumorales Editar

Las células asesinas naturales a menudo carecen de receptores de superficie celular específicos de antígeno, por lo que son parte de la inmunidad innata. es decir. capaz de reaccionar inmediatamente sin exposición previa al patógeno. Tanto en ratones como en humanos, se puede ver que las NK desempeñan un papel en la inmunovigilancia tumoral al inducir directamente la muerte de las células tumorales (las NK actúan como linfocitos efectores citolíticos), incluso en ausencia de moléculas de adhesión a la superficie y péptidos antigénicos. Este papel de las células NK es fundamental para el éxito inmunológico, en particular porque las células T son incapaces de reconocer patógenos en ausencia de antígenos de superficie. [2] La detección de células tumorales da como resultado la activación de las células NK y la consiguiente producción y liberación de citocinas.

Si las células tumorales no causan inflamación, también se considerarán propias y no inducirán una respuesta de las células T. Las NK producen varias citocinas, incluido el factor de necrosis tumoral α (TNFα), IFNγ e interleucina (IL-10). El TNFα y la IL-10 actúan como proinflamatorios e inmunosupresores, respectivamente. La activación de las células NK y la producción subsiguiente de células efectoras citolíticas impacta en los macrófagos, las células dendríticas y los neutrófilos, lo que posteriormente permite respuestas de células T y B específicas de antígeno. En lugar de actuar a través de receptores específicos de antígeno, la lisis de las células tumorales por las células NK está mediada por receptores alternativos, incluidos NKG2D, NKp44, NKp46, NKp30 y DNAM. [22] NKG2D es un homodímero unido por disulfuro que reconoce varios ligandos, incluidos ULBP y MICA, que normalmente se expresan en células tumorales. El papel de la interfase entre las células dendríticas y las células NK en inmunobiología ha sido estudiado y definido como crítico para la comprensión del sistema inmunológico complejo. [ cita necesaria ]

Las células NK, junto con los macrófagos y varios otros tipos de células, expresan la molécula del receptor Fc (FcR) (FC-gamma-RIII = CD16), un receptor bioquímico activador que se une a la porción Fc de los anticuerpos de clase IgG. Esto permite que las células NK se dirijan a las células contra las que ha pasado una respuesta humoral y lisar las células a través de la citotoxicidad dependiente de anticuerpos (ADCC). Esta respuesta depende de la afinidad del receptor Fc expresado en las células NK, que pueden tener una afinidad alta, intermedia y baja por la porción Fc del anticuerpo. Esta afinidad está determinada por el aminoácido en la posición 158 de la proteína, que puede ser fenilalanina (alelo F) o valina (alelo V). Los individuos con FcRgammRIII de alta afinidad (alelo 158 V / V) responden mejor a la terapia con anticuerpos. Esto se ha demostrado en pacientes con linfoma que recibieron el anticuerpo Rituxan. Los pacientes que expresan el alelo 158 V / V tuvieron una mejor respuesta antitumoral. Sólo el 15-25% de la población expresa el alelo 158 V / V. Para determinar la contribución de los anticuerpos monoclonales a la ADCC, se han transfectado células NK-92 (una línea celular NK "pura") con el gen del FcR de alta afinidad.

Eliminación de células senescentes Editar

Las células asesinas naturales (células NK) y los macrófagos desempeñan un papel importante en la eliminación de las células senescentes. [25] Las células asesinas naturales matan directamente a las células senescentes y producen citocinas que activan los macrófagos que eliminan las células senescentes. [25]

Las células asesinas naturales pueden usar receptores NKG2D para detectar células senescentes y matar esas células usando la proteína citolítica formadora de poros de perforina. [26] Los linfocitos T citotóxicos CD8 + también usan receptores NKG2D para detectar células senescentes y promover la muerte de manera similar a las células NK. [26]

Características adaptativas de las células NK: células NK "similares a la memoria", "adaptativas" y de memoria Editar

La capacidad de generar células de memoria después de una infección primaria y la consiguiente rápida activación inmunitaria y respuesta a infecciones sucesivas por el mismo antígeno es fundamental para el papel que desempeñan las células T y B en la respuesta inmunitaria adaptativa.Durante muchos años, se ha considerado que las células NK forman parte del sistema inmunológico innato. Sin embargo, la evidencia cada vez mayor sugiere que las células NK pueden mostrar varias características que generalmente se atribuyen a las células inmunitarias adaptativas (por ejemplo, respuestas de las células T), como la expansión y contracción dinámica de subconjuntos, una mayor longevidad y una forma de memoria inmunológica, caracterizada por un comportamiento más potente. respuesta tras la exposición secundaria con el mismo antígeno. [27] [28] En ratones, la mayor parte de la investigación se llevó a cabo con citomegalovirus murino (MCMV) y en modelos de reacciones de hipersensibilidad al hapteno. Especialmente, en el modelo MCMV, se descubrieron funciones protectoras de memoria de células NK inducidas por MCMV [29] y se demostró que el reconocimiento directo del ligando MCMV m157 por el receptor Ly49 era crucial para la generación de respuestas adaptativas de células NK. [29] En humanos, la mayoría de los estudios se han centrado en la expansión de un subconjunto de células NK que llevan el receptor activador NKG2C (KLRC2). Estas expansiones se observaron principalmente en respuesta al citomegalovirus humano (HCMV), [30] pero también en otras infecciones como el hantavirus, el virus Chikungunya, el VIH o la hepatitis viral. Sin embargo, si estas infecciones por virus desencadenan la expansión de las células NK NKG2C + adaptativas o si otras infecciones dan como resultado la reactivación del HCMV latente (como se sugiere para la hepatitis [31]), sigue siendo un campo de estudio. En particular, investigaciones recientes sugieren que las células NK adaptativas pueden usar el receptor de activación NKG2C (KLRC2) para unirse directamente a antígenos peptídicos derivados del citomegalovirus humano y responder al reconocimiento de péptidos con activación, expansión y diferenciación, [32] un mecanismo de respuesta al virus. infecciones que anteriormente solo se conocían por las células T del sistema inmunológico adaptativo.

Función de las células NK en el embarazo Editar

Como la mayoría de los embarazos involucran a dos padres que no tienen el mismo tejido, un embarazo exitoso requiere que se suprima el sistema inmunológico de la madre. Se cree que las células NK son un tipo de célula importante en este proceso. [33] Estas células se conocen como "células NK uterinas" (células uNK) y se diferencian de las células NK periféricas. Están en el subconjunto de células NK brillantes CD56, potentes en la secreción de citocinas, pero con baja capacidad citotóxica y relativamente similares a las células NK brillantes CD56 periféricas, con un perfil de receptor ligeramente diferente. [33] Estas células uNK son los leucocitos más abundantes presentes en el útero al principio del embarazo, representa aproximadamente el 70% de los leucocitos aquí, pero de dónde se originan sigue siendo controvertido. [34]

Estas células NK tienen la capacidad de provocar citotoxicidad celular. in vitro, pero a un nivel más bajo que las células NK periféricas, a pesar de contener perforina. [35] Falta de citotoxicidad en vivo puede deberse a la presencia de ligandos para sus receptores inhibidores. Las células trofoblásticas regulan negativamente HLA-A y HLA-B para defenderse de la muerte mediada por células T citotóxicas. Esto normalmente desencadenaría las células NK al faltar el reconocimiento de sí mismo, sin embargo, estas células sobreviven. Se cree que la retención selectiva de HLA-E (que es un ligando para el receptor inhibidor de células NK NKG2A) y HLA-G (que es un ligando para el receptor inhibidor de células NK KIR2DL4) por el trofoblasto lo defiende contra la muerte mediada por células NK. [33]

Las células NK uterinas no han mostrado diferencias significativas en las mujeres con aborto espontáneo recurrente en comparación con los controles. Sin embargo, se producen porcentajes más altos de células NK periféricas en mujeres con abortos espontáneos recurrentes que en los grupos de control. [36]

Las células NK secretan un alto nivel de citocinas que ayudan a mediar su función. Las células NK interactúan con HLA-C para producir citocinas necesarias para la proliferación trofoblástica. Algunas citocinas importantes que secretan incluyen TNF-α, IL-10, IFN-γ, GM-CSF y TGF-β, entre otras. [33] Por ejemplo, el IFN-γ dilata y adelgaza las paredes de las arterias espirales maternas para mejorar el flujo sanguíneo al sitio de implantación. [37]

Evasión de células NK por células tumorales Editar

Al deshacerse de los ligandos solubles NKG2D señuelo, las células tumorales pueden evitar las respuestas inmunes. Estos ligandos NKG2D solubles se unen a los receptores NKG2D de las células NK, activando una respuesta NK falsa y, en consecuencia, creando competencia por el sitio del receptor. [2] Este método de evasión ocurre en el cáncer de próstata. Además, los tumores de cáncer de próstata pueden evadir el reconocimiento de las células CD8 debido a su capacidad para regular a la baja la expresión de moléculas de MHC de clase 1. Este ejemplo de evasión inmune realmente resalta la importancia de las células NK en la vigilancia y respuesta tumoral, ya que las células CD8, en consecuencia, solo pueden actuar sobre las células tumorales en respuesta a la producción de citocinas iniciada por NK (respuesta inmune adaptativa). [38]

Células NK excesivas Editar

Los tratamientos experimentales con células NK han provocado una producción excesiva de citocinas e incluso un shock séptico. El agotamiento de la citoquina inflamatoria interferón gamma revirtió el efecto. [ cita necesaria ]

Terapia contra el cáncer Editar

Dado que las células NK reconocen las células diana cuando expresan antígenos HLA no propios (pero no propios), las infusiones de células NK autólogas (propias del paciente) no han mostrado ningún efecto antitumoral. En cambio, los investigadores están trabajando en el uso de células alogénicas de sangre periférica, lo que requiere que se eliminen todas las células T antes de la infusión en los pacientes para eliminar el riesgo de enfermedad de injerto contra huésped, que puede ser fatal. Esto se puede lograr utilizando una columna inmunomagnética (CliniMACS). Además, debido al número limitado de células NK en la sangre (solo el 10% de los linfocitos son células NK), su número debe expandirse en cultivo. Esto puede llevar algunas semanas y el rendimiento depende del donante. Una forma más sencilla de obtener un gran número de células NK puras es expandir las células NK-92 cuyas células crecen continuamente en cultivo y se pueden expandir a números de grado clínico en bolsas o biorreactores. [39] Los estudios clínicos han demostrado que se tolera bien y se han observado algunas respuestas antitumorales en pacientes con cáncer de pulmón, melanoma y linfoma. [40] [41] Sin embargo, existen limitaciones significativas asociadas con la inmunoterapia NK-92, ya que la línea celular se derivó de un paciente con linfoma no Hodgkin y, por lo tanto, debe irradiarse antes de la infusión, lo que limita la persistencia en vivo. Además, las células NK-92 carecen de CD-16, lo que las hace incapaces de realizar ADCC, lo que impide que esta terapia se use en combinación con terapias con anticuerpos monoclonales. [42] Sin embargo, pueden diseñarse para incluir CD16, lo que permite la función ADCC y amplía su potencial utilidad terapéutica.

Las infusiones de células T diseñadas para expresar un receptor de antígeno quimérico (CAR) que reconoce una molécula de antígeno en las células leucémicas podrían inducir remisiones en pacientes con leucemia avanzada. Existen desafíos logísticos para la expansión de las células T y los investigadores están trabajando para aplicar la misma tecnología a las células NK de sangre periférica y NK-92. Las células NK-92 se pueden diseñar para incluir tanto CD16 como CAR para permitirles realizar tanto la destrucción mediada por ADCC a través de anticuerpos IgG1 como la destrucción mediada por CAR de la misma célula. Una de estas líneas celulares derivadas de NK-92 llamada t-haNK se ha diseñado tanto con CD16 como con un CAR anti-PD-L1 y actualmente se encuentra en desarrollo clínico para indicaciones oncológicas. NK-92.

En un estudio realizado en el Boston Children's Hospital, en coordinación con el Dana-Farber Cancer Institute, en el que ratones inmunodeprimidos habían contraído linfomas por infección por VEB, se fusionó un receptor activador de NK llamado NKG2D con una porción Fc estimulante del anticuerpo del VEB. La fusión NKG2D-Fc demostró ser capaz de reducir el crecimiento tumoral y prolongar la supervivencia de los receptores. En un modelo de trasplante de linfomas alimentados con LMP1, la fusión NKG2D-Fc demostró ser capaz de reducir el crecimiento tumoral y prolongar la supervivencia de los receptores.

En el linfoma de Hodgkin, en el que las células malignas de Hodgkin Reed-Sternberg son típicamente deficientes en HLA de clase I, la evasión inmunitaria está mediada en parte por un sesgo hacia un fenotipo de células NK PD-1hi agotado, y la reactivación de estas células NK parece ser una mecanismo de acción inducido por bloqueo de puntos de control. [43]

Resistencia innata al VIH Editar

Investigaciones recientes sugieren que las interacciones genéticas específicas de KIR-MHC de clase I podrían controlar la resistencia genética innata a ciertas infecciones virales, incluido el VIH y su consecuente desarrollo de SIDA. [5] Se ha encontrado que ciertos alotipos de HLA determinan la progresión del VIH al SIDA; un ejemplo son los alelos HLA-B57 y HLA-B27, que se ha descubierto que retrasan la progresión del VIH al SIDA. Esto es evidente porque se observa que los pacientes que expresan estos alelos HLA tienen cargas virales más bajas y una disminución más gradual en el número de células T CD4 +. A pesar de la considerable investigación y la recopilación de datos que miden la correlación genética de los alelos HLA y los alotipos KIR, aún no se ha llegado a una conclusión firme sobre qué combinación proporciona una menor susceptibilidad al VIH y al SIDA.

Las células NK pueden imponer una presión inmunitaria sobre el VIH, que se había descrito anteriormente solo para las células T y los anticuerpos. [44] El VIH muta para evitar la detección de células NK. [44]

Células NK residentes en tejidos Editar

La mayor parte de nuestro conocimiento actual se deriva de investigaciones de células NK de sangre periférica humana y esplénica de ratón. Sin embargo, en los últimos años se han descrito poblaciones de células NK residentes en tejidos. [45] [46] Estas células NK residentes en tejidos comparten una similitud transcripcional con las células T de memoria residentes en tejidos descritas anteriormente. Sin embargo, las células NK residentes en tejido no son necesariamente del fenotipo de memoria y, de hecho, la mayoría de las células NK residentes en tejido son funcionalmente inmaduras. [47] Estos subconjuntos especializados de células NK pueden desempeñar un papel en la homeostasis de los órganos. Por ejemplo, las células NK se enriquecen en el hígado humano con un fenotipo específico y participan en el control de la fibrosis hepática. [48] ​​[49] También se han identificado células NK residentes en tejidos en sitios como la médula ósea, el bazo y, más recientemente, en los pulmones, los intestinos y los ganglios linfáticos. En estos sitios, las células NK residentes en tejidos pueden actuar como reservorios para mantener las células NK inmaduras en los seres humanos durante toda la vida. [47]


El coronavirus no es rival para el jabón simple y viejo: aquí está la ciencia detrás de él

Así es como el jabón elimina la suciedad y las bacterias de la piel.

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¿Por qué el jabón funciona tan bien con el nuevo coronavirus y, de hecho, con la mayoría de los virus? Porque es una nanopartícula autoensamblada en la que el eslabón más débil es la bicapa lipídica (grasa).

Eso suena científico. Dejame explicar.

El jabón disuelve la membrana de grasa y el virus se desmorona como un castillo de naipes y "muere", o más bien, se vuelve inactivo porque los virus no están realmente vivos. Los virus pueden estar activos fuera del cuerpo durante horas, incluso días.

Los desinfectantes o líquidos, toallitas, geles y cremas que contienen alcohol (y jabón) tienen un efecto similar pero no son tan buenos como el jabón común. Aparte del alcohol y el jabón, los agentes antibacterianos en esos productos no afectan mucho la estructura del virus. En consecuencia, muchos productos antibacterianos son básicamente una versión cara del jabón en cuanto a cómo actúan sobre los virus. El jabón es lo mejor, pero las toallitas con alcohol son buenas cuando el jabón no es práctico o útil, por ejemplo, en las áreas de recepción de oficinas.

& ldquo Soap supera las interacciones entre el virus y la superficie de la piel, y el virus se desprende y se desmorona como un castillo de naipes. & rdquo

Química supramolecular

Pero, ¿por qué, exactamente, el jabón es tan bueno? Para explicarlo, lo llevaré a través de un viaje de química supramolecular, nanociencia y virología. Intentaré explicar esto en términos genéricos, lo que significa dejar de lado los términos químicos especiales. (Debo señalar que, si bien soy experto en química supramolecular y ensamblaje de nanopartículas, no soy virólogo).

Siempre me han fascinado los virus, ya que los veo como uno de los ejemplos más espectaculares de cómo convergen la química supramolecular y la nanociencia.

La mayoría de los virus constan de tres bloques de construcción clave: ARN, proteínas y lípidos. El ARN es el material genético viral, es similar al ADN. Las proteínas tienen varias funciones, incluida la penetración en la célula objetivo, ayudar con la replicación del virus y, básicamente, ser un bloque de construcción clave (como un ladrillo en una casa) en la estructura del virus.

Luego, los lípidos forman una capa alrededor del virus, tanto para protegerlo como para ayudar con su propagación e invasión celular. El ARN, las proteínas y los lípidos se autoensamblan para formar el virus. Fundamentalmente, no existen fuertes enlaces “covalentes” que mantengan unidas estas unidades.

En cambio, el autoensamblaje viral se basa en interacciones débiles "no covalentes" entre las proteínas, el ARN y los lípidos. Juntos, actúan juntos como Velcro, por lo que es difícil romper la partícula viral autoensamblada. Aún así, podemos hacerlo, ¡con jabón!

La mayoría de los virus, incluido el coronavirus, tienen entre 50 y 200 nanómetros, por lo que realmente son nanopartículas. Las nanopartículas tienen interacciones complejas con las superficies en las que se encuentran, lo mismo ocurre con los virus. Piel, acero, madera, tela, pintura y porcelana son superficies muy diferentes.

Cuando un virus invade una célula, el ARN "secuestra" la maquinaria celular como un virus informático y obliga a la célula a hacer copias frescas de su propio ARN y de las diversas proteínas que componen el virus.

Estas nuevas moléculas de ARN y proteínas se autoensamblan con lípidos (fácilmente presentes en la célula) para formar nuevas copias del virus. Es decir, el virus no se fotocopia a sí mismo, hace copias de los componentes básicos, que luego se autoensamblan en nuevos virus.

Todos esos nuevos virus eventualmente abruman a la célula y muere o explota, liberando virus que luego infectan más células. En los pulmones, los virus terminan en las vías respiratorias y las membranas mucosas.

Cuando tose, o especialmente cuando estornuda, pequeñas gotas de las vías respiratorias pueden volar hasta 30 pies. Se cree que los más grandes son los principales portadores del coronavirus y pueden medir al menos 7 pies. Así que, ¡cúbrete al toser y estornudar!

La piel es una superficie ideal para los virus.

Estas pequeñas gotas terminan en las superficies y se secan rápidamente. Pero los virus siguen activos. Lo que sucede a continuación tiene que ver con la química supramolecular y cómo las nanopartículas autoensambladas (como los virus) interactúan con su entorno.

Ahora es el momento de introducir un poderoso concepto de química supramolecular que dice efectivamente: Las moléculas similares parecen interactuar con más fuerza entre sí que las diferentes. La madera, la tela y la piel interactúan bastante fuertemente con los virus.

Compare esto con el acero, la porcelana y al menos algunos plásticos, como el teflón. La estructura de la superficie también importa. Cuanto más plana sea la superficie, menos se “pegará” el virus a la superficie. Las superficies más ásperas pueden realmente separar el virus.

Entonces, ¿por qué las superficies son diferentes? El virus se mantiene unido por una combinación de enlaces de hidrógeno (como los del agua) e interacciones hidrófilas o "parecidas a grasas". La superficie de las fibras o la madera, por ejemplo, puede formar muchos enlaces de hidrógeno con el virus.

Por el contrario, el acero, la porcelana o el teflón no forman mucho enlace de hidrógeno con el virus. Por lo tanto, el virus no está fuertemente unido a esas superficies y es bastante estable.

¿Cuánto tiempo permanece activo el virus? Eso depende. Se cree que el nuevo coronavirus permanece activo en superficies favorables durante horas, posiblemente un día. ¿Qué hace que el virus sea menos estable? Humedad ("disuelve"), luz solar (luz ultravioleta) y calor (movimientos moleculares).

La piel es una superficie ideal para un virus. Es orgánico, por supuesto, y las proteínas y los ácidos grasos de las células muertas en la superficie interactúan con el virus a través de enlaces de hidrógeno y de interacciones hidrófilas "similares a las grasas".

Entonces, cuando toca una superficie de acero con una partícula de virus, se adherirá a su piel y, por lo tanto, se transferirá a sus manos. Pero no está (todavía) infectado. Sin embargo, si se toca la cara, el virus puede transferirse.

Y ahora el virus está peligrosamente cerca de las vías respiratorias y las membranas mucosas dentro y alrededor de la boca y los ojos. Entonces el virus puede entrar y - ¡voilá! - está infectado. Es decir, a menos que su sistema inmunológico elimine el virus.

Si el virus está en sus manos, puede transmitirlo estrechando la mano de otra persona. Besos, bueno, eso es bastante obvio. No hace falta decir que si alguien te estornuda en la cara, estás atascado.

Entonces, ¿con qué frecuencia te tocas la cara? Resulta que la mayoría de las personas se tocan la cara una vez cada dos a cinco minutos. Por lo tanto, corre un alto riesgo una vez que el virus entra en sus manos, a menos que se lave el virus activo.

Intentemos lavarlo con agua corriente. Podría funcionar. Pero el agua "solo" compite con las fuertes interacciones "similares a pegamento" entre la piel y el virus a través de enlaces de hidrógeno. El virus es pegajoso y es posible que no se mueva. El agua no es suficiente.

El jabón disuelve la estructura de un virus

El agua con jabón es totalmente diferente. El jabón contiene sustancias parecidas a grasas conocidas como anfífilos, algunas estructuralmente similares a los lípidos de la membrana del virus. Las moléculas de jabón "compiten" con los lípidos en la membrana del virus. Así es más o menos cómo el jabón también elimina la suciedad normal de la piel (vea el gráfico en la parte superior de este artículo).

Las moléculas de jabón también compiten con muchos otros enlaces no covalentes que ayudan a que las proteínas, el ARN y los lípidos se unan. El jabón "disuelve" efectivamente el pegamento que mantiene unido al virus. Agregue a eso toda el agua.

El jabón también supera las interacciones entre el virus y la superficie de la piel. Pronto, el virus se desprende y se desmorona como un castillo de naipes debido a la acción combinada del agua y el jabón. ¡Boom, el virus se ha ido!

La piel es áspera y arrugada, por lo que necesita frotar y remojar bastante para asegurarse de que el jabón llegue a todos los rincones de la superficie de la piel que podrían estar ocultando virus activos.

Los productos a base de alcohol incluyen todos los productos "desinfectantes" y "antibacterianos" que contienen una alta proporción de solución de alcohol, típicamente 60% -80% de etanol, a veces con un poco de isopropanol, agua y un poco de jabón.

El etanol y otros tipos de alcohol no solo forman fácilmente enlaces de hidrógeno con el material del virus, sino que, como disolvente, son más lipofílicos que el agua. Por tanto, el alcohol disuelve la membrana lipídica y altera otras interacciones supramoleculares en el virus.

Sin embargo, necesita una concentración bastante alta (quizás más del 60%) de alcohol para obtener una rápida disolución del virus. El vodka o el whisky (generalmente etanol al 40%) no disolverán el virus tan rápido. En general, el alcohol no es tan bueno como el jabón en esta tarea.

Casi todos los productos antibacterianos contienen alcohol y algo de jabón, y eso ayuda a matar los virus. Pero algunos también incluyen agentes destructores de bacterias "activos", como el triclosán. Esos, sin embargo, básicamente no le hacen nada al virus.

El alcohol funciona, hasta cierto punto

En resumen, los virus son casi como nanopartículas de grasa. Pueden permanecer activos durante muchas horas en superficies y luego ser recogidos al tacto. Luego llegan a nuestra cara y nos infectan porque la mayoría de nosotros nos tocamos la cara con frecuencia.

El agua no es eficaz por sí sola para eliminar el virus de nuestras manos. Los productos a base de alcohol funcionan mejor. Pero nada es mejor que el jabón: el virus se desprende de la piel y se deshace fácilmente en agua jabonosa.

La química supramolecular y la nanociencia nos dicen no solo mucho sobre cómo el virus se autoensambla en una amenaza activa y funcional, sino también cómo podemos vencer a los virus con algo tan simple como el jabón.

Palli Thordarson es profesora de la Escuela de Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sydney. Síguelo en Twitter y Facebook.


¿Cómo matan los linfocitos citotóxicos las células cancerosas?

En los últimos años, la inmunoterapia contra el cáncer ha surgido como una alternativa segura y eficaz para el tratamiento de cánceres que no responden a los tratamientos clásicos, incluidos los tipos de alta agresividad. Nuevos inmunomoduladores, como citocinas, bloqueadores de CTLA-4 (proteína 4 asociada a linfocitos T citotóxicos) y PD-1 (proteína de muerte celular programada 1) / PD-L1 (ligando de muerte programada 1), y la interacción o adopción terapia celular, se han desarrollado y aprobado para tratar carcinomas sólidos y hematológicos. En estos escenarios, los linfocitos citotóxicos (CL), principalmente las células T citotóxicas (Tc) y las células asesinas naturales (NK), son en última instancia responsables de matar las células cancerosas y erradicar el tumor. Se han realizado estudios extensos para evaluar cómo las células Tc y NK se activan y reconocen la célula cancerosa. Por el contrario, pocos estudios se han centrado en las moléculas efectoras utilizadas por las CL para destruir las células cancerosas durante la inmunovigilancia e inmunoterapia del cáncer. En este artículo, se presentan brevemente las dos vías principales implicadas en la muerte de células tumorales mediada por CL, exocitosis de gránulos (perforina y granzimas) y ligandos de muerte, seguidas de una discusión crítica de las moléculas implicadas en la muerte celular durante la inmunovigilancia e inmunoterapia del cáncer. Esta discusión también cubre las consecuencias inesperadas de los efectos proinflamatorios y de supervivencia de las granzimas y los ligandos de muerte y la evidencia experimental reciente que indica que la perforina y las granzimas de las CL pueden activar vías no apoptóticas de muerte celular, superando los defectos de apoptosis y la quimiorresistencia. También se discuten brevemente las consecuencias de la apoptosis frente a otras modalidades de muerte celular para un tratamiento eficaz del cáncer mediante la modulación del sistema inmunológico del paciente. Vea todos los artículos en esta sección de CCR Focus, "Muerte celular y terapia contra el cáncer".


Mostrar / ocultar palabras para saber

Anticuerpo: una molécula producida por células B para atrapar partículas extrañas y microbios. más

Antígeno: una molécula que puede ser reconocida por el sistema inmunológico. más

Bacterias: Organismos microscópicos unicelulares que crecen y se multiplican en todas partes de la Tierra. Pueden ser útiles o perjudiciales para los animales. más

Citocina: una sustancia química liberada por las células del sistema inmunológico que ayuda a coordinar una respuesta inmunitaria al enviar mensajes a células específicas. más

Sistema inmune: todas las células, tejidos y órganos involucrados en la lucha contra infecciones o enfermedades en el cuerpo. más

Microbio: un ser vivo tan pequeño que necesitarías un microscopio para verlo. más

Receptor: una molécula en la superficie de una célula que responde a moléculas específicas y recibe señales químicas enviadas por otras células.

¿Amigo o enemigo? Identificación de invasores y bandidos

El cuerpo humano tiene la capacidad de reconocer millones de enemigos diferentes. Nuestra "fuerza de defensa" incorporada se llama sistema inmunológico. Diferentes partes del sistema pueden producir células y sustancias químicas poderosas llamadas citocinas. Estas células y citocinas coinciden con las bacterias y otros invasores y las destruyen. Millones y millones de células del sistema inmunológico están organizadas en conjuntos y subconjuntos. Estos grupos de células pasan información de un lado a otro.

Las sustancias químicas producidas por estas células funcionan como un sistema de alarma interno. Su mensaje es simple: “Los gérmenes están aquí. Mata los gérmenes ".

El sistema inmunológico hace mucho más que simplemente protegernos de las infecciones. Puede distinguir entre las células del propio cuerpo y las que pertenecen a los invasores. Las células del sistema inmunológico pueden diferenciar entre lo "propio" y lo "no propio".

Todas y cada una de las células de nuestro cuerpo llevan moléculas marcadoras especiales. Estos marcadores también se denominan antígenos. Se anuncian a sí mismos. Piense en una celda típica como una naranja cubierta con mondadientes nudosos y pequeñas banderas de colores.

En una célula real, estos palillos y banderas son trozos de proteína y otras moléculas especiales. Uno o más de estos trozos de proteína le dicen a las células cazadoras y asesinas del sistema inmunológico que todo está bien. La alarma suena cuando los defensores inmunes se encuentran con una célula o microbio que no tiene un marcador "propio". El sistema entra en acción para hacer frente a la amenaza de enfermedad.

Memoria a largo plazo

Las células del sistema inmunológico pueden recordar luchas pasadas con virus y bacterias que causan enfermedades. El sistema mantiene un registro químico de cómo reconoció a cada invasor. Estas moléculas de proteínas especiales se denominan anticuerpos. Los anticuerpos son moléculas en forma de Y. Encajan en un antígeno específico de forma muy similar a como encaja una llave en una cerradura. Cualquier célula u organismo que activa la acción del sistema inmunológico se denomina antígeno (y generalmente es un antígeno no propio). Los antígenos pueden ser gérmenes como virus o bacterias. O pueden ser fragmentos de esos gérmenes.

Los anticuerpos se fijan en un antígeno. Sirven como la bandera que marca al invasor para su destrucción. Más tarde, cuando un microbio similar invade nuevamente, el cuerpo lo reconoce como un invasor. El sistema inmunológico entra en acción. El objetivo es destruir el antígeno o microbio invasor antes de que pueda convertirse en una nueva infección.

Es por eso que la mayoría de las personas contraen varicela u otras enfermedades infantiles solo una vez. El sistema inmunológico luchó una vez contra estos gérmenes invasores. Las vacunas funcionan de la misma manera. Exponen su cuerpo a pedazos o versiones debilitadas de los gérmenes, y su cuerpo aprende a combatirlos. Las vacunas contra el sarampión y las paperas ayudan a los niños a evitar la enfermedad en absoluto. Su cuerpo mantiene un registro químico y lo protege de contraer esas enfermedades.