Sistema neuroinmune
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Sistema neuroinmune
Glial ntox review.jpg
Este diagrama muestra los mecanismos neuroinmunitarios que median la neurodegeneración inducida por metanfetamina en el cerebro humano. [1] La respuesta neuroinmune mediada por NF-κB al uso de metanfetamina que da como resultado un aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica surge a través de su unión y activación de los receptores sigma-1 , el aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), especies reactivas de nitrógeno (RNS) y moléculas de patrón molecular asociadas al daño (DAMP), la desregulación de los transportadores de glutamato (específicamente, EAAT1 y EAAT2 ) yel metabolismo de la glucosa y la entrada excesiva de calcio en las células gliales y las neuronas dopaminérgicas . [1] [2] [3]
Detalles
SistemaNeuroinmune
Identificadores
MallaD015213
Terminología anatómica

El sistema neuroinmune es un sistema de estructuras y procesos que involucran las interacciones bioquímicas y electrofisiológicas entre el sistema nervioso y el sistema inmunológico que protegen a las neuronas de los patógenos . Sirve para proteger a las neuronas contra enfermedades manteniendo barreras selectivamente permeables (p. Ej., La barrera hematoencefálica y la barrera hematoencefálica y la barrera hematoencefálica ), mediando la neuroinflamación y la cicatrización de heridas en las neuronas dañadas y movilizando las defensas del huésped contra patógenos. [2] [4] [5]

El sistema neuroinmune y el sistema inmunológico periférico son estructuralmente distintos. A diferencia del sistema periférico, el sistema neuroinmunitario está compuesto principalmente por células gliales ; [1] [5] entre todas las células hematopoyéticas del sistema inmunológico, normalmente sólo los mastocitos están presentes en el sistema neuroinmunitario. [6] Sin embargo, durante una respuesta neuroinmune, ciertas células inmunes periféricas son capaces de cruzar varias barreras sanguíneas o de líquido-cerebro para responder a los patógenos que han ingresado al cerebro. [2] Por ejemplo, existe evidencia de que después de una lesión, los macrófagos y las células T del sistema inmunológico migran a la médula espinal.[7] También se ha documentado que laproducción de células inmunitarias del sistema del complemento se crea directamente en el sistema nervioso central. [8]

Estructura

Los componentes celulares clave del sistema neuroinmunitario son las células gliales , incluidos los astrocitos , la microglía y los oligodendrocitos . [1] [2] [5] A diferencia de otras células hematopoyéticas del sistema inmunológico periférico, los mastocitos ocurren naturalmente en el cerebro donde median las interacciones entre los microbios intestinales, el sistema inmunológico y el sistema nervioso central como parte de la microbiota intestinal –Eje cerebral . [6]

Los receptores acoplados a proteína G que están presentes tanto en el SNC como en los tipos de células inmunes y que son responsables de un proceso de señalización neuroinmune incluyen: [4]

  • Receptores de quimiocinas : CXCR4
  • Receptores cannabinoides : CB1 , CB2 , GPR55
  • Receptores de trazas asociados a aminas : TAAR1
  • Receptores μ-opioides : todos los subtipos

Fisiología celular

El sistema neuroinmune, y el estudio de, comprende una comprensión de los sistemas inmunológico y neurológico y los impactos de regulación cruzada de sus funciones. [9] Las citocinas regulan las respuestas inmunitarias, posiblemente mediante la activación del eje hipotalámico-pituitario-adrenal (HPA). [ cita médica necesaria ] Las citocinas también se han implicado en la coordinación entre los sistemas nervioso e inmunológico. [10] Se han documentado casos de unión de citocinas a receptores neuronales entre la célula inmunitaria liberadora de citocinas IL-1 β y el receptor neuronal IL-1R . [10] Esta unión da como resultado un impulso eléctrico que crea la sensación de dolor. [10]La creciente evidencia sugiere que las células T autoinmunes están involucradas en la neurogénesis. Los estudios han demostrado que durante los momentos de respuesta del sistema inmunológico adaptativo, aumenta la neurogénesis del hipocampo y, a la inversa, que las células T autoinmunes y la microglía son importantes para la neurogénesis (y, por lo tanto, la memoria y el aprendizaje) en adultos sanos. [11]

El sistema neuroinmune utiliza procesos complementarios de neuronas sensoriales y células inmunes para detectar y responder a estímulos nocivos o dañinos. [10] Por ejemplo, las bacterias invasoras pueden activar simultáneamente los inflamasomas , que procesan las interleucinas ( IL-1 β ) y despolarizan las neuronas sensoriales mediante la secreción de hemolisinas . [10] [12] Las hemolisinas crean poros que provocan una liberación despolarizante de iones de potasio desde el interior de la célula eucariota y un influjo de iones de calcio. [10] En conjunto, esto da como resultado un potencial de acción en las neuronas sensoriales y la activación de inflamasomas. [10]

La lesión y la necrosis también provocan una respuesta neuroinmune. La liberación de trifosfato de adenosina (ATP) de las células dañadas se une y activa tanto los receptores P2X7 en los macrófagos del sistema inmunológico como los receptores P2X3 de los nociceptores del sistema nervioso. [10] Esto causa la respuesta combinada de un potencial de acción resultante debido a la despolarización creada por la entrada de iones de calcio y potasio, y la activación de inflamasomas. [10] El potencial de acción producido también es responsable de la sensación de dolor, y el sistema inmunológico produce IL-1 β como resultado de la unión al receptor ATP P2X7. [10]

Aunque generalmente se piensa que la inflamación es una respuesta inmune, existe una orquestación de procesos neurales involucrados con el proceso inflamatorio del sistema inmune. Después de una lesión o infección, hay una cascada de respuestas inflamatorias como la secreción de citocinas y quimiocinas que se combinan con la secreción de neuropéptidos (como la sustancia P ) y neurotransmisores (como la serotonina ). [7] [10] [12] En conjunto, esta respuesta neuroinmune acoplada tiene un efecto amplificador sobre la inflamación. [10]

Respuestas neuroinmunes

Interacción neurona-células gliales

Diferentes tipos de células gliales que incluyen microglia, astroglia y oligodendrocitos.

Las neuronas y las células gliales trabajan en conjunto para combatir los patógenos intrusos y las lesiones. Las quimiocinas desempeñan un papel destacado como mediadoras entre la comunicación entre neuronas y células gliales, ya que ambos tipos de células expresan receptores de quimiocinas. [7] Por ejemplo, la quimiocina fractalcina ha sido implicada en la comunicación entre la microglía y las neuronas del ganglio de la raíz dorsal (DRG) en la médula espinal. [13] La fractalquina se ha asociado con hipersensibilidad al dolor cuando se inyecta in vivo y se ha descubierto que regula al alza las moléculas mediadoras de la inflamación. [13]Las células gliales pueden reconocer eficazmente patógenos tanto en el sistema nervioso central como en los tejidos periféricos. [14] Cuando las células gliales reconocen patógenos extraños mediante el uso de señales de citocinas y quimiocinas, pueden transmitir esta información al SNC. [14] El resultado es un aumento de los síntomas depresivos. [14] Sin embargo, la activación crónica de las células gliales conduce a la neurodegeneración y la neuroinflamación . [14]

Las células microgliales son de los tipos más prominentes de células gliales en el cerebro. Una de sus funciones principales es fagocitar los desechos celulares después de la apoptosis neuronal . [14] Después de la apoptosis, las neuronas muertas secretan señales químicas que se unen a las células microgliales y las hacen devorar los desechos dañinos del tejido nervioso circundante. [14] La microglía y el sistema del complemento también están asociados con la poda sináptica, ya que sus secreciones de citocinas, factores de crecimiento y otros complementos ayudan a eliminar las sinapsis obsoletas. [14]

Los astrocitos son otro tipo de células gliales que, entre otras funciones, modulan la entrada de células inmunes al SNC a través de la barrera hematoencefálica (BHE). [14] Los astrocitos también liberan varias citocinas y neurotrofinas que permiten la entrada de células inmunes al SNC; estas células inmunes reclutadas se dirigen tanto a patógenos como al tejido nervioso dañado. [14]

Reflejos

Reflejo de retirada

Reflejo de retirada

El reflejo de abstinencia es un reflejo que protege al organismo de los estímulos dañinos. [12] Este reflejo ocurre cuando los estímulos nocivos activan los nociceptores que envían un potencial de acción a los nervios de la columna, que luego inervan los músculos efectores y provocan una sacudida repentina para alejar al organismo de los estímulos peligrosos. [10] El reflejo de abstinencia involucra tanto al sistema nervioso como al inmunológico. [10] Cuando el potencial de acción regresa por la red del nervio espinal, otro impulso viaja a las neuronas sensoriales periféricas que secretan aminoácidos y neuropéptidos como el péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) yLa sustancia P . [10] [12] Estas sustancias químicas actúan aumentando el enrojecimiento, la inflamación de los tejidos dañados y la unión de las células inmunitarias al tejido endotelial , aumentando así la permeabilidad de las células inmunitarias a través de los capilares . [10] [12]

Respuesta refleja a patógenos y toxinas.

Las interacciones neuroinmunes también ocurren cuando patógenos , alérgenos o toxinas invaden un organismo. [10] El nervio vago se conecta al intestino y las vías respiratorias y provoca impulsos nerviosos al tronco del encéfalo en respuesta a la detección de toxinas y patógenos. [10] Este impulso eléctrico que viaja hacia abajo desde el tallo cerebral viaja a las células de la mucosa y estimula la secreción de moco; este impulso también puede provocar la expulsión de la toxina por contracciones musculares que provocan vómitos o diarrea. [10]

Respuesta refleja a los parásitos

El sistema neuroinmunitario participa en los reflejos asociados con las invasiones parasitarias de los huéspedes. Los nociceptores también están asociados con los reflejos del cuerpo a los patógenos, ya que se encuentran en ubicaciones estratégicas, como las vías respiratorias y los tejidos intestinales, para inducir contracciones musculares que causan rascado, vómitos y tos. [10] Todos estos reflejos están diseñados para expulsar patógenos del cuerpo. Por ejemplo, el rascado es inducido por pruritógenos que estimulan los nociceptores en los tejidos epidérmicos. [10] Estos pruritógenos, como la histamina , también hacen que otras células inmunes secreten más pruritógenos en un esfuerzo por causar más picazón para eliminar físicamente a los invasores parásitos. [10]En términos de parásitos intestinales y bronquiales, los vómitos, la tos y la diarrea también pueden ser causados ​​por la estimulación de los nociceptores en los tejidos infectados y los impulsos nerviosos que se originan en el tallo cerebral que inervan los respectivos músculos lisos . [10]

Los eosinófilos en respuesta a la capsaicina pueden desencadenar una mayor sensibilización sensorial a la molécula. [15] Los pacientes con tos crónica también tienen un mejor reflejo de la tos a los patógenos incluso si el patógeno ha sido expulsado. [15] En ambos casos, la liberación de eosinófilos y otras moléculas inmunitarias provocan una hipersensibilización de las neuronas sensoriales en las vías respiratorias bronquiales que producen un aumento de los síntomas. [10] [15] También se informó que el aumento de las secreciones de neurotrofinas de las células inmunitarias en respuesta a contaminantes e irritantes puede reestructurar la red periférica de nervios en las vías respiratorias para permitir un estado más preparado para las neuronas sensoriales. [10]

Significación clínica

Se ha demostrado que el estrés psicológico prolongado podría estar relacionado con un mayor riesgo de infección a través de una infección respiratoria viral. Los estudios en animales indican que el estrés psicológico aumenta los niveles de glucocorticoides y, finalmente, un aumento de la susceptibilidad a las infecciones cutáneas por estreptococos. [dieciséis]

El sistema neuroinmune juega un papel en la enfermedad de Alzheimer . En particular, la microglía puede ser protectora al promover la fagocitosis y la eliminación de los depósitos de amiloide-β (Aβ), pero también se vuelve disfuncional a medida que avanza la enfermedad, produciendo neurotoxinas , dejando de eliminar los depósitos de Aβ y produciendo citocinas que promueven aún más la deposición de Aβ. [17] Se ha demostrado que en la enfermedad de Alzheimer, el β-amiloide activa directamente la microglía y otros monocitos para producir neurotoxinas . [18]

Los astrocitos también se han relacionado con la esclerosis múltiple (EM). Los astrocitos son responsables de la desmielinización y la destrucción de oligodendrocitos que se asocia con la enfermedad. [14] Este efecto desmielinizante es el resultado de la secreción de citocinas y metaloproteinasas de matriz (MMP) de las células de astrocitos activadas a las neuronas vecinas. [14] Los astrocitos que permanecen en un estado activado forman cicatrices gliales que también impiden la remielinización de las neuronas, ya que son un impedimento físico para las células progenitoras de oligodendrocitos (OPC). [19]

El sistema neuroinmune también está involucrado en el asma y la tos crónica , ya que ambos son el resultado del estado de hipersensibilización de las neuronas sensoriales debido a la liberación de moléculas inmunes y mecanismos de retroalimentación positiva. [15]

Los estudios preclínicos y clínicos han demostrado que las respuestas neuroinmunes celulares (microglia / macrófagos, leucocitos, astrocitos y mastocitos, etc.) y moleculares contribuyen a la lesión cerebral secundaria después de una hemorragia intracerebral. [20] [21]

Ver también

  • Sistema nervioso central
  • Sistema inmune
  • Inmunología
  • Neurología

Referencias

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    " Figura 7.1: Mecanismos neuroinmunitarios de la toxicidad del SNC inducida por metanfetamina "
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    El papel clave de los MC en la inflamación [34] y en la alteración de la BHE [41-43] sugiere áreas de importancia para la investigación de terapias novedosas. Cada vez hay más pruebas que indican que los MC participan directamente en la neuroinflamación [44-46] ya través de la estimulación de la microglía [47], lo que contribuye a la patogenia de afecciones como dolores de cabeza, [48] autismo [49] y síndrome de fatiga crónica [50]. De hecho, una revisión reciente indicó que los estímulos inflamatorios periféricos pueden causar la activación de la microglía [51], por lo que posiblemente involucren MC fuera del cerebro.
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Otras lecturas

  • Ikezu, Tsuneya; Gendelman, Howard E. (21 de marzo de 2008). Farmacología neuroinmune . Springer Science & Business Media. ISBN 9780387725734.

enlaces externos

  • Figura 7.1: Mecanismos neuroinmunitarios de la toxicidad del SNC inducida por metanfetamina
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