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Citoquinas: su detección y medición
Las citoquinas son moléculas clave de señalización celular relacionadas con enfermedades como el Alzheimer, la artritis reumatoide y el cáncer. Este artículo revisa los métodos actuales de detección y medición de citoquinas e ilustra su uso.
¿Qué son las citoquinas?
Un tipo de proteína que se produce a través de las células inmunes y no inmunes positivas y tiene un impacto en el aparato inmunológico. Algunas de estas células clave estimulan el sistema inmunitario y otras lo reducen. También pueden fabricarse en el laboratorio y utilizarse para ayudar al sistema a combatir el cáncer, las infecciones y otras enfermedades. Ejemplos de citoquinas son las interleucinas, los interferones y los factores estimulantes de colonias (filgrastim, sargramostim).
¿Por qué estudiar las citoquinas?
Desde hace tiempo se sabe que las citocinas modulan el desarrollo, la activación y la maduración de las células inmunitarias, generalmente mediante una acción autocrina (en la misma célula) o paracrina (en una célula vecina). Sin embargo, estas células también han sido implicadas en muchos estados de enfermedad, lo que las convierte en importantes moléculas para la orientación terapéutica. Además, procesos fisiológicos como el envejecimiento se asocian a la alteración de la expresión de las células, mientras que la secreción excesiva de citoquinas se ha observado recientemente como causa de muerte en la pandemia COVID-19 y en varios estudios de inmunoterapia. Por estas razones, poder detectar y medir con precisión las citocinas es fundamental para comprender su funcionamiento y mejorar la vida de los pacientes.”
Citoquinas proinflamatorias
La presencia de señales de peligro (DAMPs) o patrones patógenos (PAMPs) es percibida por las células inmunes a través de sus PRRs.
Las células presentes en el tejido infectado o lesionado, como los fagocitos mononucleares residentes (macrófagos y células dendríticas) y los mastocitos, son las primeras células que se activan por las señales de peligro. En respuesta a esta activación, liberan histamina, citoquinas proinflamatorias y otros compuestos activos que agruparemos aquí bajo el término general de mediadores inflamatorios. Las consecuencias funcionales de esta activación son la eliminación del patógeno (por ejemplo, mediante la fagocitosis) y/o la reparación de la lesión (remodelación de la matriz extracelular).
Factores de complicación
Una de las principales dificultades a la hora de analizar las citocinas es comprender su modo de acción. Mientras que algunas de ellas son redundantes (comparten la misma funcionalidad que otras células), otras son pleiotrópicas (tienen efectos diferentes sobre distintos tipos de células), sinérgicas (requieren la presencia de otras células para ejercer su función) o antagónicas (se inhiben mutuamente), lo que siempre debe tenerse en cuenta a la hora de sacar conclusiones de los datos experimentales.
Además, otras propiedades de estas células dificultan su estudio. “Las citocinas se expresan a menudo a concentraciones picomolares muy bajas, lo que requiere inmunoensayos muy sensibles para su detección”, explica la doctora Anne Sloan, científica técnica de Cell Sciences. “También son extremadamente dinámicas, tienen una vida media corta debido a la naturaleza transitoria de la mayoría de los procesos de secreción de citoquinas y pueden mostrar una señalización intracelular muy localizada”.
Establecer los niveles normales de citoquinas también puede ser problemático. “A la hora de analizar los datos, existe una gran variabilidad interindividual en los niveles de citoquinas y sus variaciones”, explica Laurence Loi, responsable de producto de inmunoensayos en Abcam.
Función de las citoquinas
Las citoquinas son mensajeros solubles que median la comunicación entre las células del sistema inmunitario. La comunicación celular puede garantizarse mediante contactos célula-célula (por ejemplo, mediante moléculas de adhesión) o mediante moléculas. Entre ellas: las citoquinas. Se trata de glicoproteínas con un bajo peso molecular y una vida media muy corta. De hecho, la actividad de una citoquina está garantizada por la presencia, en la superficie de la célula diana, de receptores específicos: éstos permiten transmitir el mensaje. Las citoquinas son, por tanto, mediadores, y su producción tiene lugar principalmente en respuesta a la presencia de un agente infeccioso, como un virus o una bacteria, o uno de sus componentes. La producción de citoquinas proinflamatorias permitirá, en particular, dirigir la respuesta inmunitaria en función de la naturaleza de la señal detectada. Estos mediadores de citoquinas pueden actuar de forma sinérgica o antagónica.
Anomalías y patologías
Las enfermedades autoinmunes son patologías que resultan de una disfunción del sistema inmunitario, que ataca los componentes normales de la célula (la diabetes de tipo 1, la esclerosis múltiple o la artritis reumatoide son ejemplos de las enfermedades autoinmunes más comunes). Y, de hecho, se ha demostrado que las enfermedades autoinmunes presentan con frecuencia un perfil de secreción de citoquinas anormal. Por ejemplo, la producción de IL-12 en ausencia de infección puede predisponer al desarrollo de enfermedades autoinmunes.
Otra posible consecuencia de la secreción anormal de citoquinas es la tormenta de células. Estas células son moléculas inflamatorias que el organismo libera cuando es atacado por un patógeno. En principio, sólo actúan a nivel local, pero a veces el sistema inmunitario se desborda y produce demasiadas citoquinas. Cuando se liberan en todo el organismo, provocan daños en los tejidos. Esta respuesta inmunitaria es inadecuada: puede provocar un shock séptico y ser mortal. Esta respuesta inmunitaria puede estar implicada en la gravedad de la enfermedad SARS-CoV-2, COVID-19, que surgió a finales de 2019 en China y que actualmente está causando una pandemia mundial.