Analizan la relación entre metales e inmunidad

En el cuerpo humano, elementos como el hierro, zinc, cobre o manganeso tienen diversas funciones, de manera particular sirven como nutrientes para el organismo, pero tienen la misma actividad para los distintos organismos patógenos que lo infectan. Elizabeth Nolan, profesora asociada al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), estudia la relación entre los metales y el sistema inmune.

La académica adscrita al Departamento de Química del MIT, de visita en el Cinvestav para ofrecer el seminario Metales e Inmunidad, explicó que su grupo de investigación se encuentra interesado en estudiar la resistencia a los antibióticos y el problema de enfermedades infecciosas, enfocado en el estudio del patrón de iones metálicos y cómo los patógenos captan sus nutrientes esenciales.

Todos los organismos requieren sustancias como el hierro o zinc que son cofactores de enzimas que catalizan metabolismos y reacciones muy importantes para la vida. Cuando un patógeno, como una bacteria, ataca a un hospedero como el ser humano, ese agente infeccioso también requiere de hacerse de nutrientes esenciales como los metales, y los tiene que obtener del organismo en que se aloja.

Para entender estos procesos, el grupo de Elizabeth Nolan estudia cómo el sistema inmune trata de impedir que esos patógenos adquieran los metales esenciales que los nutren, y lo hace mediante un mecanismo que se llama inmunidad nutricional. La estrategia se concentra en hacer que el agente infeccioso no pueda obtener nutrientes metálicos.

Existen muchas otras funciones que cumplen los metales en el sistema inmune, pero en particular la investigación de la científica estadounidense se enfoca en analizar la competencia que existe entre el hospedero, el sistema inmune del huésped y el patógeno, así como la competencia que mantienen para obtener esos nutrientes metálicos esenciales.

El grupo de investigación analiza una familia de proteínas excretadas por células del sistema inmune; cuando una célula de este tipo es reclutada a un área donde ocurre la infección, por ejemplo, los neutrófilos, que forman parte de ese sistema, segrega una serie de biomoléculas, pueden ser péptidos o proteínas, que van a atender esa infección y una fracción de ellas son proteínas con una alta afinidad por metales.

La estrategia es poner ahí proteínas que tienen alta afinidad por metales para que puedan tomar todos los disponibles en ese ambiente y así prevenir que la bacteria pueda hacerse de esos nutrientes. En particular los investigadores han estudiado proteínas como la lactoferrina y la calprotectina, que son excretadas por el sistema inmune y que tienen una alta afinidad por metales, de esa manera compiten por los nutrientes metálicos con el microbio patógeno.

Un ejemplo del uso de estas estrategias es la empleada contra la salmonela, realizada en colaboración con investigadores de la Universidad de California en San Diego, la propuesta ha sido inmunizar, de tal suerte que se produzcan anticuerpos que reconozcan a las moléculas producidas por la salmonela para obtener hierro.

La salmonela necesita mucho hierro para su metabolismo y ha desarrollado buenas estrategias para obtener este metal con moléculas llamadas sideróforos que tienen una alta afinidad por hierro. “Pensamos que si la salmonela necesita mucho hierro, vamos a hacer que la célula huésped genere anticuerpos contra estos sideróforos, para prevenir que la bacteria se haga de ese elemento a través de este mecanismo”, expuso Nolan.

La motivación científica de estos estudios es analizar los mecanismos moleculares implicados en el sistema y en la respuesta inmune a enfermedades infecciosas y en generar conocimiento a nivel básico de estos mecanismos, que pudieran servir de base para el desarrollo de medicamentos en el futuro.

Se debe aprender del sistema inmune y usar ese conocimiento para el desarrollo de nuevas estrategias contra enfermedades infecciosas, sobre todo de enfermedades causadas por bacterias, por el problema que existe de resistencia a los antibióticos; claramente hay una necesidad de encontrar nuevas estrategias contra enfermedades infecciosas, aseguró Elizabeth Nolan.