Nuestro reloj biológico regula el funcionamiento del sistema inmune

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Los ritmos circadianos son los encargados de regular los cambios en las manifestaciones físicas y mentales que ocurren en el transcurso de un día. Por su parte, el reloj biológico de nuestro organismo-  que se encuentra en una región del cerebro llamada hipotálamo– controla la mayoría de los ritmos circadianos, actuando como medios automáticos para ajustar los mecanismos biológicos, como son el hambre y la necesidad de dormir.

Esta regulación es fundamental para adaptarse al ambiente conforme suceden los ritmos naturales, como es el caso del ciclo día-noche y las estaciones del año. Los relojes corporales también regulan otros mecanismos de conducción autónoma, como la respiración, la frecuencia cardíaca, la actividad secretoria hormonal y la temperatura corporal.

Estos ritmos circadianos son mecanismos regulatorios comunes a todos los mamíferos, donde las señales químicas del hipotálamo viajan a diferentes regiones del cerebro que responden a la luz, como es la glándula pineal. 

Si bien los investigadores saben que los ritmos circadianos son generados por los “genes del reloj“, que influyen en muchos aspectos diferentes de nuestros mecanismos internos y en la mayoría de nuestros órganos y células- incluido el sistema inmune- todavía desconocen en qué medida estos “relojes” ayudan a determinar nuestro bienestar.

Se han descrito variaciones circadianas de varios aspectos del sistema inmune. Sin embargo, su influencia en las células T ha sido relativamente inexplorado. 

En investigaciones anteriores, un equipo de científicos había demostrado que las células T reaccionan con distinta intensidad al ingreso de un cuerpo extraño de acuerdo con la hora del día. Además habían observado la hora del día que era más propicia para la proliferación de las células inmunes, incluidas las células T. Sin embargo, no quedó claro si este resultado fue debido la interferencia del ritmo circadiano o a algún factor desconocido, por lo que su mecanismo sigue siendo desconocido.

Reloj biológico y respuesta de células T

Para continuar con la investigación con respecto al papel de los relojes circadianos en la regulación de la respuesta inmune, un equipo estudió a las células T CD8 y la presentación del antígeno por parte de las células dendríticas (DC), centrando sus experimentos en grupos de ratones.

El equipo de científicos fue dirigido por Nicolas Cermakian del Centro de Investigación Douglas y Nathalie Labrecque, del Centro de Investigación del Hospital Maisonneuve-Rosemont Université de Montréal en Canadá. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Los investigadores trabajaron con dos grupos de ratones: diseñaron genéticamente el primero, al cual le “apagaron” genes específicos encargados de regular los ritmos circadianos; mientras que en el segundo grupo- de control- dejaron los genes con su actividad natural. El equipo administró una vacuna a los roedores de ambos grupos- en base a un antígeno peptídico- con el objetivo de desencadenar una respuesta inmune.

Tres días después de la inmunización, el equipo encontró marcadores de activación de células T más altos- y las vías de señalización asociadas- después de una vacuna realizada al medio día, en comparación con la aplicada a la media noche. 

A través de este estudio, los científicos descubrieron que las células inmunes  T CD8- que son las que el organismo emplea para combatir agentes patógenos y tumores cancerígenos- funcionan con diversos grados de eficiencia en diferentes momentos del día, puesto que los ritmos circadianos podrían controlar el alcance de la respuesta de las células T CD8 a la presentación de antígeno por parte de las células dendríticas, como explica el profesor Nicolas Cermakian:

Utilizando un modelo de vacuna de ratón, observamos que después de la vacunación, la fuerza de la respuesta de las células T CD8 varía según la hora del día. Por el contrario, en ratones cuyas células T CD8 eran deficientes para el gen del reloj, este ritmo circadiano fue abolido y la respuesta a la vacuna disminuyó durante el día.”

Al trabajar en paralelo con ratones genéticamente modificados y con ratones normales, los investigadores pudieron determinar que los relojes corporales desempeñan un papel en la modulación de la efectividad de las respuestas inmunes, pero siguen sin conocer el mecanismo a través del cual se regula esta respuesta, como indica la coautora Prof. Nathalie Labrecque:

Nuestro estudio muestra que las células T son más propensas a activarse en ciertos momentos del día. Identificar los mecanismos a través de los cuales el reloj biológico modula la respuesta de las células T nos ayudará a comprender mejor los procesos que regulan las respuestas óptimas de las células T“.

Este estudio y los posteriores, podría permitir a los científicos desarrollar un enfoque de vacunación que tenga en cuenta la hora del día para maximizar la potencia de la vacuna:

Este conocimiento contribuirá a mejorar las estrategias de vacunación y las terapias inmunitarias contra el cáncer“, señala Labrecque.