#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos),  hemos seguido el inicio de la enfermedad COVID19 y cómo nos defendemos de él mediante una respuesta inespecífica y mediante anticuerpos. Hoy veremos que aún hay otro nivel de coordinación y defensa inmune que nos ayuda a protegernos y a recordar a los patógenos: la inmunidad celular.

En la médula de los huesos, las células-madre de la rama linfoide no sólo producen los linfocitos B cuya misión (fabricar anticuerpos) vimos el otro día. También producen linfocitos T, unas células especializadas en la detección y destrucción selectiva de células infectadas y en la coordinación de la respuesta inmune.

La vida de los linfocitos T es complicada. Mientras que sus hermanos, los linfocitos B, se quedan en la médula ósea para madurar, los linfocitos T emigran siendo aún niños a un lugar extraño del que todo el mundo habla pero que casi nadie ha visto: el timo, su nuevo hogar donde se llamarán timocitos. El timo es un lugar peculiar en los humanos: cuando nacemos, es un órgano que se puede distinguir del paisaje que lo rodea como una fina capa de tejido de color gris con toques rosados del tamaño de una pequeña caja de cerillas, situado detrás del esternón y delante del corazón, en una región llamada mediastino. Sin embargo, al crecer, el timo comienza a disminuir de tamaño y muchas de sus células son reemplazadas por células grasas de forma que, en personas adultas, parece que termina por desaparecer. En esa academia oculta tras el frondoso bosque de tejido adiposo, sin embargo, tiene lugar uno de los procesos más importantes para nuestra supervivencia: la maduración de los linfocitos T.

Los linfocitos T pueden ser de dos tipos: los Tc citotóxicos (también conocidos por su tarjeta de identidad: CD8+) y los TH cooperadores (helper, con tarjeta de identidad CD4+). Al alcanzar su madurez, ambos tipos de linfocitos abandonan la academia tímica y comienzan a patrullar por los sistemas circulatorio y linfático escrutando cada célula que encuentran en su camino para detectar la menor señal de invasores del organismo.

Los Tc van de célula en célula, de casa en casa, y comprueban, como hacen sus parientes lejanos, las células NK, qué hay dentro de las células revisando qué muestran en su exterior. De esta forma, se aseguran de que las células de nuestro organismo estén sanas, ya que, si una está infectada por un virus o muestra otro tipo de anomalía, presentará en su exterior algún signo de su situación que será reconocido por un linfocito Tc, que, entonces, liberará sustancias que la matarán destruyendo, a la vez, al invasor. Siendo esta actividad muy parecida a la de las células NK, es, sin embargo, mucho más selectiva: las células NK son inespecíficas, mientras que los linfocitos Tc son absolutamente selectivos  y cada uno destruye únicamente un tipo de células infectadas por un agente extraño determinado. De esta forma, los linfocitos Tc destruyen los virus que se han quedado agazapados en el interior de nuestras células y no son neutralizables por los anticuerpos producidos por los linfocitos B.

Los TH desarrollan una aún más esencial y compleja. Estos linfocitos no revisan las células normales de nuestro cuerpo, sino que se centran en interrogar a las células-barrenderas (los macrófagos) que encuentran en su camino. Les preguntan qué han recogido, qué han comido en su tarea de limpieza. Si el macrófago muestra que ha recogido/comido algo extraño que no proviene de tu propio organismo, el linfocito TH que detecta esta anomalía da la voz de alarma produciendo una gran cantidad de señales químicas (interleucinas) que activan otros linfocitos T y B para que comiencen a dividirse aumentando su número para hacer frente a la infección. Algunos de estos linfocitos TH se conservarán, más tarde, como células de memoria inmune viviendo muchos meses o años inactivos en nuestro cuerpo en guardia frente a una nueva  infección por el patógeno que los activó.

Los linfocitos TH son los verdaderos coordinadores de la respuesta inmune. Son el centro de llamadas que recibe las alertas y coordina las respuestas. Estos linfocitos son especialmente sensibles a algunos virus, como el VIH que, al destruirlos, destruye la coordinación del sistema inmune, causando la severa inmunosupresión, que es el origen del sida.

De esta forma, en el centro del gabinete de la crisis infecciosa, los linfocitos TH reciben la información que les aportan los fantasmales macrófagos que traen, entre sus pseudópodos, restos de los virus que eliminaron y coordinan la respuesta que permitirá el envío de más linfocitos B productores de anticuerpos y linfocitos citotóxicos a las zonas de crisis para eliminar los invasores que circulen entre los tejidos y los que se queden agazapados dentro de las células que infectan.

Linfocitos

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Ya es tarde. Hemos revisado cómo se produce las respuestas inmunitarias humoral (de anticuerpos) y celular (de linfocitos T) a la infección. Sin embargo…, espera un momento: ¿qué pasa en el caso de la infección por el coronavirus SARS-CoV-2? ¿Por qué falla este sistema tan finamente regulado y se expande el virus por todo el organismo sin que podamos detenerlo? En un próximo capítulo, veremos cómo escapa el virus en ocasiones de la caza de nuestro sistema inmune agravando de manera súbita el curso de la enfermedad.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula (presente artículo)

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto el inicio de la enfermedad COVID19 y cómo nos defendíamos de forma inespecífica contra el patógeno. Hoy veremos cómo se crea una defensa inmune específica contra el virus y cómo aprendemos a defendernos de él en el futuro.

En el Centro de Mando de nuestro sistema inmune cunde la sospecha de que lo que está pasando es grave. Las unidades de respuesta inmune inespecífica, las células NK y los monocitos/macrófagos que, en la gran mayoría de los casos, consiguen controlar las invasiones por sujetos extraños y los desórdenes celulares en los tejidos/barrios del cuerpo, no parece que puedan controlar la infección. Es más, la tormenta de citoquinas que se ha disparado está causando un daño enorme en el organismo. Hay amplias zonas de tejido destruido, las bacterias oportunistas pueden aprovechar la situación y hacer el daño aún mayor. Es necesario refinar el combate contra el virus: hay que desarrollar una lucha selectiva basada en la inteligencia, en conocer al enemigo y en destruirlo sin daños colaterales.

En el interior de los huesos, en su médula, hay unas células-madre que producen diferentes tipos de células sanguíneas especializadas. Son madres prolíficas de grandes familias dedicadas al transporte de oxígeno y a la defensa. En una de estas familias, la linfoide encargada de la respuesta inmune específica, hay unas células dedicadas a la producción de armas (anticuerpos) cuidadosamente diseñadas para combatir a cada tipo de invasor: los linfocitos B. Hay muchísimos aprendices de linfocitos B que tienen, cada uno de ellos, una pequeña diferencia con sus hermanos que les permite, a cada uno de ellos, reconocer una molécula extraña diferente. En conjunto, esa enorme multitud de linfocitos B juveniles es capaz de reconocer cualquier indicio de célula o virus ajeno a nuestro cuerpo. Cuando, a través del sistema sanguíneo o del sistema linfático (que es otro sistema circulatorio paralelo que tiene nuestro cuerpo) llega un fragmento de algo extraño y lo reconoce un linfocito B juvenil, éste, estimulado por algunas de las señales químicas de las que hablamos el otro día, madura y comienza a dividirse rápidamente hasta alcanzar un gran número. En su maduración, además, perfecciona la precisión del anticuerpo que produce hasta lograr que sea un arma extraordinariamente eficiente.

Los linfocitos B maduros específicos se revisten de su traje de células plasmáticas  e inician su tarea de producir masivamente las armas selectivas contra el invasor que han reconocido. Estas armas son los anticuerpos, proteínas que secretan en la sangre para que, distribuidos por todo el cuerpo a través de ella, pesquen como redes selectivas los agentes extraños detectados. Al principio de la pesca, las necesidades son urgentes y se producen unas redes, anticuerpos, muy grandes. Son las llamadas inmunoglobulinas M (IgM) capaces de atrapar simultáneamente varios virus. Más tarde, conforme los linfocitos B específicos van mejorando la precisión de sus armas, se producen otros anticuerpos, mucho más numerosos, llamados inmunoglobulinas G (IgG) que, como pequeños cazamariposas, continuarán su tarea de pesca selectiva de los virus invasores que circulan por el cuerpo. Las IgM nos avisan de una infección reciente, las IgG de una infección más antigua.

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Los anticuerpos comienzan a acumularse a partir de los cinco a diez días de la aparición de los síntomas y alcanzan sus valores máximos en torno a una semana después. Al principio, se acumulan IgM y, después de la segunda semana, empiezan a predominar las IgG. A partir de en ese momento, la cantidad de virus que circula disminuye de forma acusada hasta llegar a desaparecer. Las IgM tienen una vida media de unos pocos días y, hacia las 12 semanas de la infección, los linfocitos B transformados en células plasmáticas dejan de producirlas y estos anticuerpos desaparecen. Las IgG, sin embargo, tienen una vida media unas cuatro veces mayor y las células plasmáticas siguen produciéndolas durante más tiempo, hasta dos años en el caso del SARS-CoV-1. Al final de la batalla, algunas células plasmáticas se retirarán a la medula ósea para conservar durante mucho, mucho tiempo la memoria de cómo combatir el enemigo al que derrotaron. De esta forma, se asegura parte de la memoria inmune que nos protegerá de futuras infecciones por este virus.

¿Qué hacen los anticuerpos? Muchos de ellos se unen a las espinas que usa el virus para infectar una nueva célula y, de esta forma, lo neutralizan y detienen el progreso de la infección. Otros anticuerpos se unen a las proteínas de la membrana o de la caja proteica que guarda el ARN viral.  Los virus inactivados cubiertos por anticuerpos son, entonces, eliminados por células barrenderas que los sacan de circulación. Son eliminadas por los macrófagos que, literalmente, se los comen.

Ya es tarde. Hemos visto cómo el sistema inmune específico es capaz de pescar y destruir los virus que circulan por nuestro cuerpo; sin embargo, hay otros que están todavía dentro de las células y escapan a la acción de los anticuerpos. En un próximo capítulo, veremos cómo nos defiende nuestro sistema inmune de estos virus agazapados en sus escondrijos celulares.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus? (presente artículo)

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto cómo nos infectaba el virus SARS-CoV-2, cómo se defiende nuestro sistema inmune inespecífico y cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad. Hoy veremos cómo se produce la neumonía de la Covid-19.

La infección avanza. El sistema inmune inespecífico (células NK, neutrófilos y monocitos/macrófagos) no consigue controlar el virus, que ha ido tomando nuevas posiciones y avanzando hasta el interior de los pulmones donde ataca las torres de los neumocitos de tipo II. El número de virus aumenta y los daños celulares, también. Las células del sistema inmune inespecífico, especialmente los macrófagos, emiten señales que, a la vez, piden refuerzos y destruyen células infectadas: producen y emiten más citoquinas. Una de entre ellas, la Interleucina 6 (IL6), desempeña un papel especialmente importante en la inflamación y la destrucción del tejido alveolar infectado en los pulmones. Cuando la IL6 llega a una célula alveolar, pone en marcha en esta un proceso de suicidio programado llamado apoptosis. De esta manera, si la célula está infectada por un virus, al suicidarse, eliminará el virus. Si la célula no está infectada, morirá también. En vano.

La IL6 viaja por la sangre hasta al hipotálamo cerebral que responde ordenando un aumento de la temperatura corporal (fiebre) y a otros órganos donde puede causar daños adicionales (el riñón, por ejemplo). La IL6 también es una señal que pone en marcha la respuesta inmune específica que veremos más adelante. La liberación masiva, como una tormenta, de la citoquina IL6 desata un proceso inflamatorio generalizado. Irónicamente, la violencia con la que se defiende nuestro organismo del coronavirus puede ser la causa de nuestra perdición al provocar más daños de los que son consecuencia directa del propio virus. Porque la destrucción de células no se limita a las infectadas, sino, también, a las adyacentes sanas e incluso a las más lejanas en otros órganos. La destrucción masiva de los neumocitos de un tejido tan sutil e imprescindible como el de los alveolos pulmonares, donde se produce el intercambio de gases en que consiste la respiración, produce la grave insuficiencia respiratoria asociada a los casos más graves de Covid-19. De hecho, hay evidencia de que niveles más altos de IL-6 están asociados con una mayor gravedad de las lesiones pulmonares.  La producción de IL6 aumenta con la edad. En personas de edad más avanzada, su sistema inmune más debilitado controla peor la infección por el virus, los daños causados son mayores, los macrófagos producen más IL6 y la respuesta inflamatoria generalizada es mayor, lo que agrava la enfermedad. Por otra parte, los niños presentan unos niveles de IL-6 menores y su respuesta inmune innata es más efectiva, lo que puede explicar la menor gravedad de la enfermedad en ellos. Los niveles altos de IL-6 duran, al menos, dos semanas después de iniciada la infección y son un buen marcador del progreso de la enfermedad.

Tormenta de citoquinas

Ilustración: Manuel Álvarez García.

La inflamación es un mecanismo de respuesta inmune inespecífica, junto con las células NK, los macrófagos, la fiebre, el interferón y las citoquinas. Como en el caso de la fiebre, parecería que la evolución nos ha dotado de un sistema que nos perjudica más que nos beneficia; sin embargo, esto tampoco es así en este caso. La inflamación es un mecanismo efectivo para controlar localmente los patógenos e impedir que expandan a otros lugares del cuerpo. También ayuda a eliminar tejidos dañados por otras causas. Todo esto es útil si la inflamación está localizada: la pequeña inflamación que se produce al hacerse una herida en la mano, la inflamación de un flemón o la hinchazón causada por un golpe accidental. En la inflamación, se emiten señales químicas inflamatorias que atraen células-limpiadoras y células-policía. En la inflamación local, como todo estudiante de ciencias de la salud recuerda, se produce tumor, dolor, rubor y calor:  hinchazón, dolor, enrojecimiento de la piel y aumento local de la temperatura. Esto facilita la destrucción de las células infectadas o dañadas, la limpieza del escenario y el final del proceso. El problema es cuando las señales inflamatorias se desbordan y expanden por todo el cuerpo, o cuando las señales se producen de forma descontrolada: la destrucción puede ser masiva. Y, en este caso, lo es.

Y así, en las grandes llanuras alveolares cubiertas por extensos neumocitos de tipo I y torres de los neumocitos de tipo II infectados por coronavirus, se produce un intenso bombardeo de citoquinas, una tormenta de fuego de señales destructoras lanzada por células del sistema inmune inespecífico, que arrasa las células-torre infectadas, eliminando virus y los frágiles neumocitos respiratorios. Mientras tanto, algunas bacterias, desalmados patógenos oportunistas, se frotan las manos esperando su oportunidad para adueñarse del territorio arrasado.

Ya es tarde. Hemos visto cómo se producen los síntomas de la enfermedad al intentar defendernos de la invasión de una forma inespecífica. Es necesaria una respuesta defensiva más selectiva y eficiente. En un próximo capítulo, veremos cómo se organiza esta respuesta.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus (presente artículo)

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto cómo entraba en nuestro cuerpo el virus SARS-CoV2 y cómo comienza nuestro sistema inmune inespecífico a luchar contra el invasor. Hoy veremos cómo se producen algunos síntomas de la enfermedad covid-19.

El avance de los coronavirus ha continuado. Las células infectadas producen copias del virus mientras las del sistema inmune inespecífico (células NK y monocitos) tratan de destruirlas para detener la infección. Si el número de células infectadas es reducido, si el de virus que entraron en el cuerpo es bajo, si las células NK y los monocitos consiguen destruir las células secuestradas antes de que estas liberen demasiados virus, la enfermedad será controlada y no habrá síntomas. La infección pasará desapercibida. Si, por el contrario, el número de virus es mayor o si la batalla con las células NK no se inclina a favor de estas rápidamente, la enfermedad progresará y surgirán los primeros síntomas.

Al ir avanzando por nuestras vías respiratorias, la destrucción de células epiteliales por las del sistema inmune inespecífico se generaliza. Los monocitos y las células NK son muy efectivas y resuelven la mayoría de las infecciones. Sin embargo, su acción no es selectiva: destruyen las células infectadas y las que están en sus alrededores, aunque estén sanas. De esa manera, se establece un perímetro de seguridad para detener la infección. Ahora bien, si la infección progresa, los daños de estas primeras batallas son extensos. Las señales que emiten las células infectadas y las que emiten las propias células del sistema inmune, las llamadas citoquinas, avivan el combate y se producen cada vez más daños colaterales. Cada vez hay más tejido destruido. Las células de limpieza (los monocitos que se ponen el traje de campaña y se transforman en macrófagos) limpian el campo de batalla y eliminan virus; pero no es suficiente.

A lo largo las vías respiratorias, hay detectores que se activan por las señales químicas de alarma que se van acumulando. Estos receptores no se comunican con el sistema inmune, sino con el nervioso que transmite señales eléctricas a través de diversos nervios a un centro de nuestra médula espinal que coordina una respuesta mecánica refleja. Ese centro es el centro de la tos. Del centro de la tos saldrán las señales que moverán diafragma, tórax, tráquea y glotis para producir corrientes de aire destinadas a expulsar el material destruido y los objetos extraños: se producen las primeras explosiones de tos.

La tos es muy efectiva para eliminar objetos extraños en la gran mayoría de los casos; pero, en este, hace más mal que bien.  Los virus que han escapado de las células en las que se han formado son ahora arrastrados al exterior del cuerpo por una rápida corriente de aire. El ambiente exterior es duro para el coronavirus; pero no viaja solo: lo hace en pequeñas gotitas de agua, de unas cinco milésimas de milímetro, que expulsamos al toser. En esas gotitas, volarán algunos metros hasta caer al suelo, o a un mueble, o a la mano puesta para taparse la boca al toser. En esas superficies, el virus puede mantenerse activo hasta que vuelva a encontrar una nueva célula a la que infectar. Si no lo hace en unas horas, el virus se degradará e inactivará; pero si lo hace, se habrá producido un contagio.

Contagio

Ilustración: Manuel Álvarez García.

En la lucha de células del sistema inespecífico con las células infectadas por virus, se produce un segundo tipo de señales químicas, que llegan al centro de nuestro cerebro transportadas por la sangre. Llegan al hipotálamo donde se controla la temperatura corporal. Del hipotálamo se emitirán las órdenes para que aumente la temperatura de nuestro cuerpo y se produzca la fiebre. Para que se produzca el fuego de la batalla.

La fiebre es un mecanismo de defensa muy incomprendido. En cuanto tenemos fiebre, tomamos un antipirético para reducirla y la consideremos más un enemigo que un aliado. Sin embargo, la evolución la ha desarrollado como un mecanismo para poner a nuestros invasores en una situación límite de temperatura de forma que nuestras propias células tengan más posibilidades de triunfar en el combate. Entonces, ¿por qué luchamos contra la fiebre? Lo hacemos porque ahora tenemos métodos médicos y farmacológicos para combatir las infecciones que nos permiten evitar el riesgo que supone la fiebre; pero, a lo largo de la historia de la humanidad, a lo largo de la historia de nuestra especie, la fiebre nos ha ayudado a sobrevivir a muchísimas infecciones.

Ya es tarde. Dejamos este diario de la resistencia en el su día número dos. Hemos visto cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad al intentar defendernos de la invasión de una forma inespecífica. En un siguiente artículo, veremos cómo se inicia la respuesta específica a la infección.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla (presente artículo)

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

En episodios anteriores (ver más abajo la serie de artículos), hemos visto como el SARS-CoV2 infectaba una célula y como se multiplicaba en ella. Hoy empezaremos a ver como se defienden la célula y el organismo de la infección.

En Nápoles, la Vía Toledo recorre la ciudad hacia el sur hasta desembocar en la Plaza del Plebiscito, donde se encuentra el Palacio Real en el que reinó por un tiempo quien llegaría a ser el rey Carlos III de España. Bajando hacia la plaza, al lado derecho de la calle, se encuentra el Barrio de los Españoles, de calles estrechas y oscuras. En los balcones de las casas, la ropa tendida para secarse revela el contenido de las viviendas: sábanas, vestidos, camisas, ropa interior. El transeúnte puede hacerse una idea de la vida de la familia viendo su ropa colgada.

Como si fueran napolitanas, nuestras células también sacan al exterior fragmentos de su interior. No los sacan para secarlos, sino para informar a las células-policía que se encargan de vigilar la seguridad del organismo; sobre lo que ocurre en su interior. El tendedero en el que nuestras células exhiben su interior está formado por las proteínas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC, por sus siglas en inglés). Las proteínas del MHC son diferentes para cada uno de nosotros, son la causa de las reacciones de rechazo en los trasplantes de órganos y, en lo que nos interesa en este momento, son responsables de la presentación de antígenos (fragmentos de proteínas) al exterior de la célula. En resumen: las proteínas MHC exhiben en exterior trozos de proteínas intracelulares: trozos de las proteínas normales de la célula y, también, trozos de las proteínas del virus que ha infectado la célula.

Patrullando por las callejuelas de nuestro cuerpo, podemos encontrar células del sistema inmune cuya misión es vigilar que todos los habitantes de los barrios que son nuestros tejidos sean los habituales y se comporten adecuadamente. Para ello, estas células-policía revisan los tendederos de las proteínas MHC en todas las células: si lo que hay colgado son fragmentos de proteínas normales, todo va bien; pero si lo que detectan son fragmentos de proteínas extrañas, de proteínas que no son normales para esa célula, de proteínas, en fin, del virus invasor, dan la voz de alarma para activar el sistema inmune. Así, de la misma forma que un vecino puede deducir que hay un nuevo inquilino al otro lado de la calle viendo la ropa colgada, las células-policía deducen que una célula ha sido infectada por un virus, porque exhibe proteínas extrañas.

¿Cómo se da la voz de alarma? ¿Cómo llaman las células al combate contra el invasor? Las células-policía emiten unas señales químicas llamadas citoquinas que se envían a través de la sangre como señal de llamada de emergencia. La respuesta de otras células del sistema inmune es rápida y se ponen en camino hacia el foco de la infección. Entonces, se establece una carrera entre el virus que se replica dentro de la célula que han invadido y escapa de ella, y las células del sistema inmune acudiendo a controlar la célula infectada. Porque, debemos decir, esta primera respuesta inmune no es muy selectiva. Nuestro sistema inmune todavía no conoce al invasor; sólo sabe que una célula ha sido invadida. Y, la mejor forma que tiene, en este primer momento, de detener la invasión, de detener la infección, es usar la sabiduría popular reflejada en el refrán que dice “muerto el perro, se acabó la rabia”: las primeras células del sistema inmune destruirán la célula infectada para detener la infección. Los virus deben escapar antes de que eso ocurra o serán destruidos con la célula. Se establece una carrera: el invasor debe escapar antes de que llegue el cuerpo de policía.

Células NK

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Las primeras células del sistema inmune en llegar pertenecen al grupo de la llamada Respuesta Inmune Inespecífica (recordemos que no conocemos todavía a nuestro enemigo, sólo sabemos que hay un enemigo). Tiene nombres de película de acción: las células NK, iniciales de Natural Killers, células asesinas que matan las células infectadas destruyendo sus membranas y haciendo que el contenido celular se desparrame ya muerto en las calles del barrio. Sin embargo, estas células NK no son muy selectivas y también destruyen células sanas del vecindario. También llegan leucocitos neutrófilos, los glóbulos blancos más abundantes de nuestra sangre, que se meten en el interior del tejido infectado para limpiarlo y facilitar la entrada de otras células más especializadas en el combate frente al invasor.

Ya es tarde. Dejamos este diario de la resistencia en su día número uno. Hemos empezado a reaccionar; pero, lamentablemente, el virus es más rápido que nosotros y nuestra respuesta no es muy selectiva. Necesitamos combatientes más específicos y eficientes. En un siguiente artículo, seguiremos el desarrollo del combate que se establece célula a célula.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada? Diario de la resistencia. Día 1 (presente artículo)

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En episodios anteriores (ver más abajo las entradas precedentes), hemos visto cómo el SARS-CoV2 utilizaba la espina de su corona para unirse a la proteína ACE2 de las células de nuestras vías respiratorias e invadirlas. Hoy veremos qué ocurre cuando el virus entra dentro de una célula.

Como vimos en el capítulo anterior, el coronavirus fusiona su envoltura con la membrana de la célula que va a infectar para entrar en el citoplasma celular. En ese momento, comienza un proceso que culminará, al final, en la producción de muchas, muchas más partículas virales. En primer lugar, la caja de proteínas que forma el virus se desmonta dejando libre su material genético: una única y larga molécula de ARN de más de 29.000 bases: de más de 29.000 cuentas de cuatro colores ordenadas de una manera determinada que leerán los ribosomas para fabricar las diez proteínas necesarias para la multiplicación del virus. Esto quizá requiera una breve explicación: la información genética codificada en el ARN está escrita en un lenguaje (lenguaje de ácido nucleico, permítaseme decir) diferente del lenguaje en el que están fabricadas las herramientas que van a hacer funciones concretas en las células o van a formar las cajas de los nuevos virus (que están escritas en lenguaje de proteínas, siga permitiéndoseme decir). Para pasar de un lenguaje a otro, son necesarias máquinas de traducción: los ribosomas. Pues bien, los ribosomas de nuestras células son capaces de leer y traducir directamente las instrucciones del virus escritas en el ARN que ha quedado libre en el interior de la célula (en el citoplasma) cuando la caja que portaba el material genético del virus invasor se desmontó.

Dentro de la celula

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Y ¿qué órdenes del virus se ejecutan? ¿Qué proteínas del virus se sintetizan? El genoma del SARS-CoV2 codifica diez proteínas. El primer gen del coronavirus en expresarse es el mayor de todos y codifica la primera proteína en fabricarse: la replicasa. Esta es, en realidad, una proteína muy grande que se corta ella misma, en seis proteínas más pequeñas que desempeñan distintas funciones. Es decir, la replicasa del coronavirus contiene una pieza que actúa como proteasa que sirve para autocortarse (perdón por la palabra). Esto es importante, porque estas autoproteasas pueden ser una diana para fármacos antivirales. La función de las otras proteínas de la replicasa es hacer muchas copias del ARN viral para poder fabricar muchas copias nuevas del virus. También estas proteínas son especiales porque copian ARN para fabricar ARN y eso es infrecuente. Las cosas infrecuentes hacen a muchos virus especiales; pero también son sus talones de Aquiles a los que apuntar los dardos de nuestros antivirales.

Leyendo el genoma del virus, después de la replicasa vienen, y se expresan por orden, los genes que codifican las proteínas que van a formar la espina (la proteína S que ya conocemos), la proteína de la envoltura (proteína E, que ayuda al virus a ensamblarse en la célula que ha secuestrado), la proteína de la membrana (proteína M, que es la más abundante e importante para formar el nuevo virus y que se une a una membrana interna de la célula infectada para formar la capa que envolverá y dará forma al nuevo virus que está por nacer) y la proteína de la nucleocápsida (proteína N, que sirve para empaquetar el ARN del nuevo virus en su caja).

Las proteínas M y E se insertan en una membrana interna de la célula y, juntas, empiezan a formar, dentro de la célula, una especie de ampolla (una vesícula) a la que se incorporarán, por la parte externa, la proteína S y, por la interna, la proteína N que, a su vez, ha ido formando un ovillo con las nuevas moléculas de ARN viral que la replicasa ha sintetizado. Todas las proteínas del invasor trabajan coordinadamente para fabricar un nuevo virus. Cuando la caja formada por la proteína N unida al ARN está dentro de la vesícula de membrana formada por las proteínas M, E y S, la nueva partícula viral se ha formado y saldrá de la célula usando una vía similar a la que usa la célula para expulsar cosas al exterior: la llamada vía de la exocitosis. Y, de esta forma, nace un nuevo coronavirus listo para infectar otra célula. Y esto, que inicialmente no es muy dañino para la célula, se repetirá miles de veces, lo que sí es dañino para la célula.

Ya es tarde. Dejamos el citoplasma de nuestra célula donde, bajo el sol azul del núcleo y la mirada lejana de una mitocondria, el ARN viral liberado por el desmembramiento del virus entra, como una serpiente, en un ribosoma que leerá sus instrucciones para fabricar las proteínas que construirán nuevos virus y, finalmente, terminarán por llevar la célula a la destrucción.  En un siguiente artículo, veremos qué hace la célula cuando todo esto ocurre en su interior.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula? (presente artículo)

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Cómo nos invade el coronavirus? El primer encuentro del virus con nuestras células

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

En episodios anteriores (ver más abajo las entradas precedentes), hemos visto qué son los virus, cómo es el SARS-CoV2 y cómo son las células a la que va a infectar. Hoy vamos a ver qué ocurre en el primer encuentro del virus con nuestras células.

Como sabemos, el coronavirus SARS-CoV2, causante de la enfermedad que llamamos COVID19, utiliza la proteína S de su corona, la espina, para unirse a la proteína ACE2 de la superficie de las células que va a infectar. El virus puede entrar en nuestro cuerpo por varias vías: por inhalación de microgotas del aire portadoras del patógeno o porque ponemos el virus nosotros mismos en la nariz o en la boca al tocárnoslas con la mano contaminada por el virus. ¿Cómo ocurre la infección? ¿Cómo nos invade el virus?

Supongamos que nos llevamos la mano a la boca y que, antes, hemos tocado algo contaminado con el virus. Se ha comprobado que las células que recubren el interior de la boca y la superficie de la lengua expresan el gen de ACE2 que produce la proteína receptora del virus. Esta expresión es especialmente alta en las células de la lengua. Es decir: al pasar la lengua por los labios que hemos podido contaminar con el virus, le damos a este la oportunidad de infectar las primeras células de nuestro cuerpo. Desde estas primeras células, el virus seguirá progresando hasta alcanzar otros territorios aún más favorables para su multiplicación. Si en vez de tocarnos la cara lo que ocurre es que inhalamos el virus, este llegará a nuestras vías respiratorias superiores (fosas nasales, faringe, tráquea) donde entre el 50 y el 80% de las células son del tipo llamado de células ciliadas que también tienen en su superficie la proteína ACE2 que usa el virus para invadir. Por tanto, en ambos casos, a través de la boca o a través de la nariz, el virus puede encontrar células con la proteína ACE2 en sus superficies. Proteína a la que se agarrará la espina del virus para infectarla y dar así inicio a la enfermedad.

No está muy claro cuántos virus es necesario inhalar o ponerse en las mucosas de la nariz o de la boca para que se ponga en marcha la enfermedad; pero, teniendo en cuenta estudios realizados en virus similares (como el que causó la epidemia del SARS en 2003), se estima que, con unos pocos cientos de virus, se puede desencadenar la enfermedad. Estos virus pioneros lograrán infectar solo unas pocas células susceptibles; pero, a partir de ahí, se producirán más virus que, cuando salgan de la célula que infectaron en primer lugar, invadirán las células vecinas o viajarán en la corriente que lleva el aire hacia el interior de nuestras vías respiratorias. Hasta llegar a los alveolos.

Tampoco se conoce el tiempo necesario para que una célula infectada produzca las copias del SARS-CoV2; pero, teniendo en cuenta lo que se sabe de su virus hermano que produjo la epidemia de SARS en 2003, podemos estimar que necesita entre 12 y 24 horas de trabajo de la célula invadida y secuestrada. Cada célula infectada puede producir millones de virus antes de morir. Por esto, la infección progresará de forma explosiva a partir del momento inicial, si no la detiene nadie.

Entrada del virus a la célula

Ilustración: Manuel Álvarez García.

¿Cómo entra el virus en la primera célula? Una de las imágenes más usadas en biología al hablar de la interacción entre dos proteínas es la de la llave y la cerradura: la llave que tiene el coronavirus (la espina de la que ya hemos hablado varias veces) debe encajar en la cerradura de la célula (la proteína ACE2 de su superficie) para poder entrar en su interior. De esta forma, cuando la espina se une a la proteína ACE2 se dispara el proceso de entrada: la célula rompe entonces la espina usando una proteasa (esto es, otra proteína que funciona como una tijera para cortar proteínas). Esta rotura lleva al virus a tocar la célula y, entonces, a que se funda su membrana (recuerden que lleva una gabardina sustraída de la célula donde nació) con la de la célula que va a infectar como se funden dos gotas de agua que escurren lentamente por la ventana en un día de lluvia para formar una gota mayor. Esta fusión permite la entrada del virus en el interior de la célula.

La verdad es que la idea de romper la espina le sale cara a la célula. Si no la rompiera, el virus no entraría. ¿Qué proteína es esa que rompe la espina con buena voluntad, pero tan mal resultado? Voy a ahorrarles el nombre; sin embargo, vamos a decir que es una proteína que no tenemos muy claro para qué sirve (si se elimina en los ratones usados en un sistema experimental modelo, no pasa nada relevante). Sin embargo, es una proteína que suele aparecer cuando no debe: también participa en activar la infección por otros virus, incluyendo el virus de la gripe, y aparece unida a otra proteína en tumores de próstata (donde tampoco se sabe qué hace). Por último,  y para sembrar más confusión, su expresión, su abundancia, responde a hormonas masculinas. En realidad, sabemos muy poco de lo que pasa en nuestras células…

Ya es tarde. En un siguiente artículo, veremos qué pasa cuando el virus entra dentro de la célula que infecta.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4. ¿Cómo nos invade el virus? El primer encuentro del virus con nuestras células (presente artículo)

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En capítulos anteriores (ver más abajo las entradas precedentes), hemos visto qué son los virus y cómo es el malo de nuestra historia: el SARS-CoV2. Hoy vamos a volver nuestra mirada hacia las víctimas iniciales de su ataque.

Cuando el aire que inspiramos al respirar llega al final de la tráquea, entra en un sistema de tubos que se divide cada vez más y más para formar el árbol bronquial. El tubo por el que va pasando el aire se hace progresivamente más estrecho desde el centímetro de diámetro de los bronquios en su origen al dividirse la tráquea en dos partes (una para cada pulmón) a los 0,5 milímetros de los bronquiolos. Cada pulmón tiene más de 30.000 bronquiolos que terminan en más de 300 millones de pequeños saquitos denominados alveolos pulmonares, donde se produce el intercambio del oxígeno que inspiramos por el CO2 que expiramos en cada respiración. La superficie de todos estos alveolos es enorme: llega los 75 m2, más que la superficie de algunos departamentos en las grandes ciudades.

Todas las superficies de nuestro cuerpo están recubiertas por células que sirven de barrera protectora. Estas células se llaman epiteliales y forman los tejidos que llamamos epitelios (la piel, en el exterior y las mucosas, en el interior de nuestro cuerpo). Pues bien, todo el entramado de tubos descrito en el párrafo anterior está forrado en su interior por una capa de epitelio cuyas células, en el caso de los alveolos, se llaman de una forma muy descriptiva: neumocitos, células del pulmón. Hay dos tipos de neumocitos llamados de tipo I y tipo II. Los de tipo I son menos abundantes que los de tipo II; pero ocupan el 95% de la superficie de los alveolos (más de 70 m2 en el interior de nuestros pulmones). Estas células son las responsables del intercambio de gases de la respiración y, para ello, forman una capa que en algunas zonas es muy, pero que muy delgada: 25 nanómetros (25 millonésimas de milímetro). Estos neumocitos tan esenciales no se pueden dividir y son muy sensibles a muchos agentes que los pueden destruir. Entonces, entran en acción los otros neumocitos, los de tipo II, que están dispersos entre los de tipo I y pueden dividirse para formar nuevos neumocitos de tipo I que reemplazarán a los destruidos. Estos neumocitos de tipo II son mucho más numerosos y de mayor volumen (tiene unas 9 µm de diámetro) que los de tipo I, aunque cubren un área mucho menor que ellos en los alveolos. Los neumocitos de tipo II tienen otra función esencial: segregar una substancia mocosa que recubre el interior de los alveolos en su interior para facilitar el intercambio de gases. Por último, hay un tercer tipo de células moviéndose por los alveolos: los macrófagos alveolares que son unos barrenderos-policía que eliminan restos celulares, bacterias o polvo que pueda llegar a los alveolos y avisan cuando hay problemas graves.

Los neumocitos de tipo II tienen en su superficie una proteína de la que hemos hablado en capítulos anteriores: la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) a la que se une la espina del coronavirus como agarre para su entrada en la célula. Por tanto, estos neumocitos de tipo II son las principales víctimas del virus, las células cuya destrucción causará los graves problemas asociados a esta enfermedad.

Cuando se supo que la vía de entrada del coronavirus es la proteína ACE2, se estudió en qué otros epitelios (tejidos) del cuerpo se encuentra y se descubrió que el gen que la codifica se expresa en muchos otros tejidos de nuestro cuerpo (en un estudio se detectó en 72 tipos de tejidos diferentes); aunque, de entre todos ellos, solo lo hace de manera significativa en epitelio del intestino delgado y, menos abundante, en otras células del sistema respiratorio tales como los neumocitos de tipo I, y células que cubren las vías respiratorias superiores e inferiores (las llamadas células ciliadas). De los demás órganos estudiados, solo en corazón, riñón y testículos, se encontraron señales de esta proteína a la que se une el virus para infectar. Quizá sería interesante saber qué hace esta proteína por tantos sitios diferentes.

Alveolos

Ilustración: Manuel Álvarez García.

En resumen: el coronavirus SARS-Cov2 (nombre oficial de lo que conocemos por COVID-19) puede infectar muy eficientemente las células de los alveolos (neumocitos de tipo II) que tienen mucha ACE2 en su superficie y, con menos eficiencia, otras células respiratorias e intestinales (que tienen menos ACE2).

Y así, en las grandes llanuras alveolares cubiertas por extensos neumocitos de tipo I, se yerguen vigilantes las torres de los neumocitos de tipo II que enarbolan, orgullosos, su proteína ACE2 sin sospechar que ese estandarte que ondean será el reclamo que permitirá al ejército de coronavirus conquistar la fortaleza de los pulmones.

Ya es tarde. En un siguiente artículo, veremos cómo llega el coronavirus hasta los alveolos y qué pasa entonces.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus? (presente artículo)

4. ¿Cómo nos invade el coronavirus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

En el capítulo anterior, hemos visto qué son los virus y cómo buscan, y encuentran, células a las que atacar y esclavizar. Hoy vamos a conocer un poco más al malo de nuestra historia: el SARS-CoV2, el nuevo coronavirus que nos trae por tan mal traer.

Los virus se pueden agrupar en familias que comparten, como las familias humanas, rasgos físicos y hábitos comunes. Igual que las diferentes familias mafiosas se pueden distinguir por cómo van vestidas y puedes predecir cómo van a intentar asaltarte, saber a qué familia pertenece un virus es importante para entender cómo te va a atacar y conocer sus fortalezas y debilidades. Saber qué puede pasar es bueno si tú eres la víctima. Quizá te puedas defender.

Los miembros de la familia de los coronavirus infectan animales vertebrados de sangre caliente (mamíferos y aves). Son virus cuyo material genético es ARN, uno de los dos tipos de moléculas en las que se codifica la información genética de un organismo (la otra es más popular: es el ADN). Podemos imaginar el ADN como un libro con todas las instrucciones necesarias para fabricar un organismo y el ARN como las fotocopias de algunas de esas instrucciones. Como la información del ADN es tan valiosa, se encuentra en el núcleo de nuestras células y, si es necesario ejecutar alguna instrucción, esta se fotocopia en una molécula de ARN que sale del núcleo y va al citoplasma donde será ejecutada. Siguiendo con este ejemplo, el genoma del coronavirus es similar a una serie de fotocopias de instrucciones grapadas juntas: las fotocopias de las instrucciones para fabricar nuevos virus. En el caso del nuevo coronavirus, su genoma está escrito como una lista de 29.903 letras (bases del ARN) que codifica las instrucciones para fabricar las 10 proteínas que tomarán el control de la célula.

El material genético del nuevo coronavirus está empaquetado en una pequeña esfera de unas 0,12 micras de diámetro. Es decir, de unas 0,12 milésimas de milímetro. Podríamos poner 8.300 coronavirus uno detrás de otro en un milímetro. Es fácil reconocer los coronavirus al microscopio electrónico, porque están rodeados por una especie de corona formada por una de sus proteínas que se llama “proteína S” por ser la S la primera letra de la palabra espina en inglés. La proteína S, la espina, es la mano que usará el nuevo coronavirus para agarrarse a una de las proteínas del exterior de la célula que va a infectar, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), de la que hablaremos otro día. Como muchos otros malos de película, los coronavirus usan una gabardina, una capa que, como no sorprenderá a nadie, robaron de la membrana de la célula que los fabricó. Esa envoltura y la corona de espinas dan a los coronavirus su aspecto característico.

Coronavirus

Ilustración: Manuel Álvarez García.

Los miembros de la familia de los coronavirus nunca han sido buenos chicos para los humanos. Hasta hace poco tiempo, tenía seis miembros; en 2019 nació el séptimo: el SARS-CoV2. Cuatro de estos siete hermanos no producen enfermedades generalmente graves. Son responsables de muchos catarros invernales. Sin embargo, los otros tres son mucho peores y producen enfermedades respiratorias graves conocidas como los Síndromes Respiratorio de Oriente Medio (MERS) y los Agudos y Severos (SARS) de la epidemia de 2003 y el actual de 2009.

Los virus de esta familia circulan, se multiplican y producen enfermedades en animales de granja como los cerdos y los pollos y en otros animales domésticos como los camellos. Sin embargo, el origen de todos ellos posiblemente esté en los murciélagos. A la enfermedades que se producen en animales y se transmiten, después, a los humanos las llamamos zoonosis. Muchas de nuestras enfermedades infecciosas son zoonosis; pero no es el momento de detenernos en eso ahora. Lo veremos más adelante.

¿Cómo puede un coronavirus que vive en un murciélago terminar infectando a un humano? El caso es que los virus ARN, como los coronavirus, tienden a experimentar pequeños cambios en sus proteínas como consecuencia de errores que se producen en la multiplicación del ARN necesaria para la fabricación de nuevos virus. Como consecuencia de estos cambios al azar, puede ocurrir que la espina, la mano que sujeta la célula a la que infectar, sufra pequeños cambios que le permiten empiece a unirse a la proteína ACE2 de otro organismo diferente. El cambio de una letra transforma la palabra ROMA en ROMO. De forma análoga, el cambio en una letra puede cambiar la espina y permitir que un virus que infectaba murciélagos pueda infectar cerdos. Como hay miles de miles de millones de virus, con que uno tenga el cambio adecuado, si tiene la suerte de encontrar la célula a la que puede agarrarse, lo hará, se multiplicará y tendremos un nuevo virus capaz de colonizar un nuevo organismo.

Ya es tarde. En un siguiente artículo, veremos cómo son las células a las que este nuevo malo de película va a infectar.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus?

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película? (presente artículo)

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4.  ¿Cómo nos invade el coronavirus? El primer encuentro del virus con nuestras células

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué es el coronavirus?

Responde: Antonio G. Pisabarro De Lucas, catedrático de Microbiología en el Departamento de Ciencias de la Salud y director del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

Los virus son moléculas de material genético que invaden células y, tomando su control, las ponen a su servicio para multiplicarse y empezar un nuevo ciclo de infección. Se trata de un verdadero secuestro biológico: las células infectadas ya no funcionan normalmente, sino que se transforman en factorías de ensamblaje de nuevos virus. En realidad, no podemos decir que los virus sean seres vivos, ya que no desarrollan actividad metabólica de ningún tipo mientras están fuera de la célula a la que infectan; y, cuando están dentro de ella, es la célula la que funciona siguiendo las órdenes del virus que la ha abducido. Los virus tampoco son capaces de multiplicarse fuera de las células (son siempre parásitos), ni tienen capacidad de movimiento. Como los virus no son seres vivos, en realidad no podemos matarlos: podemos destruirlos físicamente o podemos inactivarlos como se inactiva una bomba. Nuestra lucha contra los virus cuando nos invaden se basa en las dos armas que tenemos: una natural, la respuesta inmune que desarrollaremos o induciremos mediante la vacunación; otra artificial, mediante el uso de compuestos antivirales que destruyan de forma selectiva estos invasores.

Los virus que se ven en las fotografías son esas moléculas de material genético envasadas en cápsulas formadas por proteínas y, en ocasiones, envueltas por una capa tomada de la membrana de la célula en la que se ensambló. Aunque hay virus extremadamente pequeños, como el de la polio, y otros muy grandes, caso del de la viruela, la mayoría de ellos son tan pequeños que sólo pueden verse usando microscopios electrónicos. Al observarlos con estos microscopios, se ven algunos con formas alargadas (como el virus Ébola) o, más frecuentemente, con apariencia esférica. En muchos casos, como ocurre en el que nos ocupa estos días, la forma del virus y algunas estructuras características nos permite saber a qué grupo pertenece y tener una primera idea de sus características y del tipo de patología que pude causar, en su caso.

Coronavirus

En la naturaleza hay muchísimas más partículas víricas que células de cualquier tipo. Se estima que en un mililitro de agua de mar hay en torno a diez millones de partículas víricas. Todos los virus son parásitos. Hay virus que son parásitos de células animales, otros de células vegetales, también de bacterias (los llamados bacteriófagos) e, incluso, hay virus que funcionan como polizones de otros virus. En conjunto, son parásitos de todo lo que se puede parasitar en este mundo. Sin embargo, son parásitos muy selectivos. Cada tipo de virus sólo es capaz de infectar a un tipo específico de células: los virus bacterianos sólo infectan bacterias; los de plantas, sólo vegetales, y los animales, sólo células animales. Es más: dentro de los virus animales, los virus de unas especies tienen muy difícil infectar otras especies diferentes. Esta selectividad de células a las que parasitar llega a distinguir distintas células dentro del cuerpo. Así, por ejemplo, los virus que infectan las células del hígado y producen hepatitis, no infectan células pulmonares para producir una neumonía; y tampoco ocurre al revés. Cada virus tiene su tipo de célula víctima específico.

¿A qué se debe esta especificidad? Se debe a que los virus necesitan agarrarse a la célula que van a infectar para poder entrar en su interior y dominarla. Para hacerlo, para unirse a su víctima, los virus tienen en el exterior proteínas o estructuras que les permiten asirse de forma específica a un tipo de molécula determinada (una proteína o un azúcar, por ejemplo) que esté en la superficie de la célula. Así, si un virus determinado encuentra la estructura a la que asirse, lo hará e infectará dicha célula. Si no la encuentra, pasará de largo sin infectarla. Por esto, sólo un número muy pequeño de la enorme diversidad de virus existente puede interaccionar con nosotros y causarnos, en su caso, enfermedades. Sólo nos infectarán los virus para los que algún tipo de células de nuestro cuerpo tenga un asidero, tenga un receptor.

En el caso del nuevo coronavirus, el asidero para el virus es una proteína, ACE2, que se encuentra en el exterior de las células que recubren interiormente los pulmones, arterias, corazón, riñones e intestinos. Por esto, cuando se inhala un coronavirus y llega al interior de los pulmones, puede unirse a las células que recubren los alveolos pulmones y, a partir de ese momento, se produce la infección, se produce la enfermedad.

En un siguiente artículo, veremos cómo se produce la infección y la enfermedad.

Mientras tanto, cuídense.

 

Nota 1: listado de artículos del catedrático Antonio G. Pisabarro De Lucas sobre el coronavirus.

1. ¿Qué es el coronavirus? (presente artículo)

2. Coronavirus: ¿cómo es el “malo” de esta película?

3. ¿Quiénes son las primeras víctimas del ataque del coronavirus?

4.  ¿Cómo nos invade el coronavirus? El primer encuentro del virus con nuestras células?

5. ¿Cómo secuestra el coronavirus la célula?

6. ¿Cómo sabe el sistema inmune que una célula está infectada por el coronavirus? Diario de la resistencia. Día 1

7. ¿Cómo se producen los primeros síntomas de la enfermedad covid-19? Fuego y explosiones en el inicio de la batalla

8. ¿Qué es la tormenta de citoquinas? Diario de resistencia ante el coronavirus

9. ¿Cómo se producen los anticuerpos contra el coronavirus?

10. ¿Qué son los linfocitos T y cómo luchan contra las células infectadas? Los linfocitos responsables de la lucha célula a célula

11. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma diferente a distintas personas? Preguntas esperando respuestas

12. ¿Por qué afecta el coronavirus de forma tan grave a las personas más mayores? Preguntas esperando respuestas

13 y siguientes. Se pueden localizar con el buscador de la parte superior derecha.

Nota 2: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun.