El interruptor de emergencia epigenético mejora la defensa contra las infecciones

Durante las infecciones, el sistema hematopoyético cambia de modo normal a modo de emergencia. Esto mejora la defensa contra los patógenos. Los científicos del Centro Alemán de Investigación del Cáncer han encontrado ahora un cambio epigenético en las células madre sanguíneas y las células progenitoras de ratones que pueden desencadenar el cambio de un modo a otro.

Si el programa de emergencia de hematopoyesis se inicia en el cuerpo, esto indica un estado de alarma del sistema inmunitario y tiene dos propósitos diferentes: en comparación con la hematopoyesis en «modo normal», el programa de emergencia da como resultado una mayor reposición de células inmunitarias que se consumen durante infecciones o inflamaciones. Además, el programa de emergencia pone todo el sistema inmunitario en una preactivación que ayuda a eliminar las infecciones más rápidamente.

Las características del programa de emergencia son, por ejemplo, una mayor tasa de división de las células madre sanguíneas y un cambio en el equilibrio de los glóbulos blancos maduros a favor de las células mieloides (macrófagos y granulocitos). Normalmente, el programa de emergencia se desencadena por componentes moleculares típicos de patógenos o por sustancias mensajeras proinflamatorias como ciertos interferones.

Pero, ¿qué sucede en las células madre sanguíneas y en las células progenitoras? ¿Hay un interruptor celular que active el programa de emergencia? Los científicos dirigidos por Nikolaus Dietlein y Hans-Reimer Rodewald del Centro Alemán de Investigación del Cáncer se enfocaron en una modificación epigenética específica, abreviada como H2Bub1.

Participa en la activación de genes que son activados por el interferón como resultado de una infección viral y que son importantes para la defensa contra la infección. La modificación, que se adhiere a las proteínas de empaquetamiento del ADN, las histonas, es eliminada nuevamente por la enzima USP22.

¿Podrían ser H2Bub1 y USP22 el interruptor buscado que active el programa de emergencia en la célula madre sanguínea? Los investigadores dirigidos por Rodewald investigaron esto en ratones en cuyas células madre sanguíneas USP22 estaba genéticamente desactivado. En estos animales, el programa de emergencia de hematopoyesis con todas sus funciones clave se ejecutó sin ninguna infección detectable ni aumento de los niveles de interferón.

Los animales modificados genéticamente fueron más capaces de combatir la infección con la bacteria Listeria monocytogenes que los ratones normales. Además, importantes células carroñeras en su sangre, los granulocitos de neutrófilos, tuvieron más éxito en engullir bacterias.

Como era de esperar, el material genético en las células sanguíneas de los animales modificados genéticamente también tenía significativamente más modificaciones epigenéticas H2Bub1. «El aumento del nivel de H2Bub1 parece ser el botón de alarma que pone al sistema inmunitario en modo de espera. En particular, esto pone la defensa inmunitaria innata, que es especialmente importante durante el contacto inicial con un patógeno, en alerta de defensa intensificada», dice Nikolaus Dietlein, primer autor de la presente publicación. USP22, que elimina la modificación H2Bub1, finaliza la alerta en animales normales.

H2Bub1 y USP22 también se encuentran en células humanas y, según investigaciones actuales, realizan funciones comparables a las de los ratones.

Hans-Reimer Rodewald dice: «En ratones, pudimos demostrar que una modificación epigenética mejora la defensa contra la infección. Sin embargo, todavía se desconoce cómo la pérdida de USP22 afecta a las células madre y progenitoras hematopoyéticas humanas y ahora debe investigarse. La inhibición de USP22 por medicamentos podría algún día ayudar a mejorar la defensa inmunológica contra los patógenos. Sin embargo, hasta ahora, esto aún no se ha probado y debe probarse en estudios adicionales».

Los hallazgos se publican en la revista ciencia inmunología.