Estem en contacte constant amb bacteris, virus i fongs. De fet, n’hi ha que conviuen amb nosaltres formant part de la nostra microbiota. Tot i això, no tots els microorganismes són bons, també n’hi ha de patògens que causen malalties i infeccions. Quan algun d’aquests microbis entra al nostre organisme, desencadena un seguit de processos complexos que ens ajuden a combatre la infecció.
Defensa i atac. Un drama d’acció en tres actes
Des del moment en què un microorganisme infecciós entra al nostre cos, s’activen mecanismes destinats a eliminar-lo. Per aconseguir-ho, necessitem:
- Un sistema que ajudi a frenar la infecció en les etapes inicials
- Un sistema que erradiqui la infecció per complet
- Memòria per recordar quin microbi ens ha infectat i poder combatre’l més ràpidament en el futur
Acte I: Rapidesa per frenar la infecció
La primera defensa que intervé es coneix amb el nom de sistema immunitari innat. La pell, juntament amb les mucoses i les membranes que recobreixen els tractes digestiu, respiratori i genitourinari formen la nostra primera línia de defensa. A més a més, les secrecions com la saliva, les llàgrimes i el mucus contenen substàncies que destrueixen els microorganismes. Tot i així, a vegades hi ha patògens que aconsegueixen superar aquestes barreres físiques i químiques i entren al nostre cos. En aquest moment, s’activen altres components del sistema immunitari que ens ajudaran a combatre la infecció. Però, com ho fan?
En primer lloc, la cèl·lula que ha estat infectada comença a secretar unes substàncies, els interferons, que protegeixen les cèl·lules del voltant de ser infectades. D’aquesta manera les intenta protegir perquè la infecció no s’escampi. A la vegada, aquestes substàncies també fan “efecte crida” perquè les cèl·lules del sistema immunitari vagin cap al lloc de la infecció. A les capes internes de la pell i les mucoses ja trobem les primeres cèl·lules immunitàries que intentaran contenir la infecció; hi trobem cèl·lules dendrítiques i altres cèl·lules fagocítiques. Aquestes cèl·lules reconeixen estructures i proteïnes que es troben en bacteris, virus i fongs però no a les cèl·lules del nostre cos. Això els permet oferir una resposta ràpida i inespecífica, és a dir, que actuen de la mateixa manera contra tota mena de patògens, no fan distincions. Això serveix per contenir la infecció de microorganismes molt diversos. Aquesta resposta es dona durant els primers dies de la infecció, ajuda a contenir-la i dona temps a què s’activin altres mecanismes de resposta més especialitzats.
Les cèl·lules dendrítiques i les cèl·lules fagocítiques que trobem als teixits infectats són capaces de “menjar-se” el microbi causant de la infecció. Un cop l’han processat, les cèl·lules dendrítiques viatgen cap als ganglis limfàtics per activar les cèl·lules que donaran una resposta més específica per erradicar la infecció, les cèl·lules del sistema immunitari adaptatiu.
Acte II. Especificitat per erradicar la infecció
I com s’activa el sistema immunitari adaptatiu?
Les cèl·lules encarregades de disparar la resposta específica són les cèl·lules B i T (o limfòcits B i T). Quan no hi ha cap patogen, circulen per la sang de forma inactiva. Cada cèl·lula B i T porta un receptor únic, que s’ha muntat a l’atzar. Cada receptor reconeix una única molècula estranya pel cos, totalment específica. Aquestes molècules estranyes reconegudes pels receptors reben el nom d’antígens. En absència d’aquests antígens, les cèl·lules B i T continuen inactives.
Cadascun d’aquests tipus cel·lulars ocupa una zona dins el gangli. Quan la cèl·lula dendrítica hi arriba, es troba amb les cèl·lules T inactives. Les cèl·lules dendrítiques digereixen els microbis que han menjat i ensenyen els trossets de proteïnes (pèptids) a les cèl·lules T. Aquesta presentació es fa a través d’unes molècules que s’anomenen HLA. Quan alguna cèl·lula T expressa un receptor que reconeix aquell complex HLA-pèptid: bingo! La cèl·lula amb el receptor “guanyador” inicia una expansió clonal, és a dir, comença a activar-se, a dividir-se i forma un clon de limfòcits T efectors. A diferència dels limfòcits T inactius, els efectors són capaços d’activar-se per contribuir a la defensa contra la infecció.
De limfòcits T efectors n’hi ha de dues classes: els citotòxics i els col·laboradors:
- Els limfòcits T citotòxics surten dels ganglis limfàtics i viatgen a través de la sang fins al teixit infectat. Un cop hi arriben, reben uns senyals que els fan sortir dels vasos sanguinis per entrar al teixit. Allà es troben amb les cèl·lules infectades que estan presentant pèptids del virus a través de l’HLA, de la mateixa manera que ho feien les cèl·lules dendrítiques. Els limfòcits T citotòxics són capaços de reconèixer aquells pèptids i matar la cèl·lula que els presenta.
- Els limfòcits T col·laboradors que també s’han activat als ganglis, produeixen substàncies que ajuden a mantenir l’activació de les diferents cèl·lules implicades en la defensa de la infecció. Entre d’altres funcions, les T col·laboradores també ajuden a activar els limfòcits B dels ganglis.
Hem vist com s’activen i actuen les cèl·lules T, però què passa amb les B? Els limfòcits B s’activen gràcies a l’ajuda de les cèl·lules T col·laboradores del gangli. L’activació de les cèl·lules B provoca la seva diferenciació en cèl·lules plasmàtiques. Algunes d’aquestes cèl·lules viatgen per la sang fins a la medul·la òssia on es queden a “viure”. Des d’allà, produeixen anticossos que contribuiran a protegir-nos. Ens protegeixen de diverses maneres, entre elles:
- Bloquegen l’entrada dels microbis a les cèl·lules.
- “Marquen” els microbis perquè siguin menjats per les cèl·lules del sistema innat.
- “Marquen” les cèl·lules infectades perquè siguin eliminades per les cèl·lules NK, unes cèl·lules del sistema immunitari innat capaces de reconèixer anticossos.
Les cèl·lules plasmàtiques poden seguir produint anticossos fins i tot dècades després d’haver estat exposats al microbi. Passada la infecció, els segueixen secretant en quantitats baixes i fan que estiguem preparats per una nova entrada del mateix microorganisme.
Acte III. Memòria per no oblidar la infecció
Després de combatre la infecció, una petita part de les cèl·lules T i B específiques que s’han generat, queden com a cèl·lules de memòria. Les cèl·lules de memòria quedaran circulant a la sang i mantindran la seva capacitat de reconèixer l’antigen pel qual han estat seleccionades. Per tant, si detecten altre cop cèl·lules infectades pel mateix microorganisme, estaran preparades per activar-se, dividir-se i fer la seva funció de manera immediata. Això permet donar una resposta molt més ràpida i forta quan tornem a estar en contacte amb el mateix patogen.
Les vacunes permeten generar cèl·lules de memòria abans d’haver estat infectats pel microbi. S’utilitzen fragments del patogen, patògens inactivats i altres tipus de recursos per estimular el sistema immunitari a simular la resposta que donaria davant la infecció real. D’aquesta manera, s’aconsegueix generar memòria immunitària per poder respondre ràpidament en cas d’entrada del patogen real a l’organisme.
El contraatac dels microbis
Però mentre el nostre cos intenta defensar-se, els microorganismes no es queden de braços plegats! Per cada tipus d’infecció, hi ha una resposta immunitària que evolutivament s’ha adaptat a les particularitats de cada tipus de microbi. Al mateix temps, han sobreviscut els patògens que han anat trobant maneres d’escapar i evitar l’acció del sistema immunitari. Aquest és el cas d’alguns virus.
Hi ha virus que han evolucionat per passar desapercebuts i enganyar les nostres defenses impedint que reconeguin les cèl·lules infectades. Un dels mecanismes que utilitzen és provocar la disminució de l’expressió de les molècules d’HLA. Com que en disminueixen la presència a la superfície de les cèl·lules infectades, aquelles cèl·lules no poden presentar els pèptids del virus. Per tant, els limfòcits T no les reconeixen com a infectades i no les poden eliminar.
Com és que aquest tipus de virus no són més perillosos? Perquè dins el nostre sistema immunitari tenim altres mecanismes a banda dels descrits fins ara. Per exemple, tenim un tipus de limfòcits anomenats NK (Natural Killer) que tenen un paper molt important en la defensa contra les infeccions virals. Les cèl·lules NK formen part del sistema immune innat. En condicions normals, aquestes cèl·lules estan inhibides, però quan detecten que una cèl·lula no ensenya les molècules d’HLA, secreten unes substàncies que en perforen la membrana i la maten. Aquest és un exemple de com de complexa és la resposta immunitària i com s’ha adaptat evolutivament a respondre a cada tipus d’infecció.
El sistema immunitari i els microorganismes infecciosos han evolucionat conjuntament. En alguns casos, han arribat a un equilibri, en el que s’anomena infecció latent. El sistema immunitari controla la infecció, però no aconsegueix eliminar el patògen del tot i a la vegada el microbi pot sobreviure dins del cos en un estat “adormit”. Aquest és el cas, per exemple, de la infecció per citomegalovirus o la infecció causada pel bacteri de la tuberculosi.
Estudiar com ens defensem dels microorganismes infecciosos i a la vegada entendre com reacciona el microbi al nostre sistema immunitari és clau per comprendre com funcionen les infeccions i pensar quines estratègies terapèutiques podem aplicar per combatre-les. Al grup d’immunologia de la Universitat Pompeu Fabra dirigit pel Miguel López-Botet estudiem els canvis que provoca la infecció per citomegalovirus en el conjunt de cèl·lules NK i cèl·lules T. A la vegada, també estudiem quins mecanismes de defensa tenen aquests dos grups de cèl·lules davant la infecció viral.
