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La Guerra de las Células

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La Guerra de las Células

El sistema inmune contra los invasores: esta es una guerra que se lleva a cabo en todo cuerpo humano saludable. Cuando los combatientes viajan al espacio, dicen los científicos de laNASA, ocurren cosas curiosas...
NASA
ver leyendaEnero 22, 2002: Cuando usted se despierta, quizás bosteza, apaga el reloj despertador, y escucha el borboteo de la cafetera automática -- la rutina de una mañana normal en la Tierra.

Pero si estuviera en órbita, lo primero que haría sería tomar una pequeña bola de algodón, agitarlo en el interior de la boca, y  luego ponerlo dentro de un tubo lleno de preservativo. El algodón recoge los virus, y el objetivo de este ritual de buenos días es ayudar a determinar por qué la saliva de los astronautas contiene mayor cantidad de virus en el espacio que en la Tierra.

Arriba: Representación artística de pequeñas bacterias con forma de cápsula siendo "engullidas" por la  viscosa membrana externa de una célula del sistema inmune. Créditos y derechos reservados: Scott Barrows.

Ésta no es una pregunta frívola.

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Nuestros cuerpos están llenos de pequeños invasores: bacterias, virus, protozoarios. Por millones, habitan nuestro intestino, colándose a través de la comida y del aire que respiramos. Usualmente no son un problema. En realidad, algunos son inclusive beneficiosos -- y los que no lo son, son controlados por medio de nuestro poderoso sistema inmune, el cual reconoce y destruye los patógenos antes de que éstos estén fuera de control. Sin el sistema inmune, los seres humanos morirían.

Pero nuestro sistema inmune funciona de manera diferente en el espacio. Este complejo sistema está compuesto, esencialmente, por células que combaten enfermedades, y que pueden viajar a través de todo el cuerpo. Aunque  existen muchos tipos de células en el sistema inmune, éstas están típicamente divididas en dos categorías: las células B, las cuales producen anticuerpos -- proteínas que  se adhieren a los gérmenes u otros invasores, marcándolos para ser destruidos -- y células T, los soldados del sistema que físicamente atacan y destruyen a los patógenos.

En el espacio, estas células no funcionan de la manera como lo hacen en la Tierra. Las células T, por ejemplo, no se multiplican adecuadamente; no hay tantas como debería haber. No se pueden desplazar muy bien. No se comunican unas con otras tan eficientemente. En general, parecen ser menos capaces de destruir a los gérmenes invasores.

Abajo: Sobre la Tierra, una pequeña célula T (flecha) ataca y mata a una célula mucho más grande infectada con el virus de la influenza. Vea la  película y aprenda más de CellsAlive.com.

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Aquí en la Tierra, los médicos han aprendido que el estrés puede anular al sistema inmune provocando que el cuerpo libere hormonas que afectan el comportamiento de las células T. De la misma manera, el estrés psicológico y físico tan usual en los vuelos espaciales (el despegue y el aterrizaje, por ejemplo), podría ocacionar alteraciones hormonales del sistema inmune. Otra posibilidad es que algo propio del ambiente espacial -- ingravidez, quizás, y no las hormonas -- pueda afectar directamente a las células del sistema inmune.

Para ayudar a resolver este misterio, los investigadores están utilizando un "bioreactor rotativo" desarrollado por la NASA, el cual ofrece condiciones razonables de microgravedad aquí en la Tierra. Neal Pellis, jefe de la Oficina de Sistemas Biológicos (Biological Systems Office) del Centro Espacial Johnson  (Johnson Space Center), explica: El centro del bioreactor es del tamaño de una lata de sopa y gira lentamente a una velocidad de 14 rpm. Ésto permite que las células permanezcan suspendidas por meses seguidos en caída libre continua. En su ambiente fluido, las células caen hacia la Tierra tan rápido como pueden -- igual que lo harían si estuvieran en órbita alrededor de la Tiera. ver leyenda

Mediante el uso del bioreactor, los investigadores pueden separar al sistema inmune de sus controles hormonales. En lugar de estudiar al sistema inmune humano como a un todo, Pellis y sus colegas pueden examinar los posibles efectos de la baja gravedad en células individuales.

Derecha: El corazón del bioreactor es un recipiente cerrado giratorio, aquí mostrado sin el equipo de sostén. [más información]

En el interior del bioreactor, dice Pellis, las células comienzan a cambiar dentro de los primeros 15 minutos. Una de las alteraciones iniciales que observan los investigadores podría, de hecho, desencadenar todos los otros efectos: las células T se ven forzadas de alguna manera, a conservar su forma esférica.

Éste es un cambio importante. En la Tierra estas células pueden alterar su forma. Son capaces de extender algunas partes de su membrana -- una propiedad que les permite moverse, tal como lo hacen las amebas. Y necesitan trasladarse para hacer su trabajo: Viajan a los sitios infectados, donde combaten gérmenes. Se mueven a las regiones tumorales. Entran y salen de los órganos del sistema inmune, tales como el apéndice y las amígdalas, donde otras células T comparten muestras de patógenos invasores.

Pero no sólo la habilidad de traslado se ve afectada por su forma esférica. Este simple cambio hace que la comunicación entre células también se vea afectada. Las células redondas, explica Pellis, tienen mayor dificultad para tocarse unas con otras. Su habilidad para interactuar se reduce.

Abajo: Esta animación ilustra las interacciones básicas entre células que llevan a la producción de anticuerpos. Las células T deben moverse y comunicarse con sus células primas para poner en marcha el mecanismo de defensa. [más información]

Imagine dos globos, dice. "Si los pusiera uno junto al otro, y los apretara, la superficie de contacto podría ser bastante grande". Pero, apunta, si usted tiene dos bolas de boliche, no importa cuanto las apriete, sólo una pequeña fracción de ambas superficies estará en contacto. En estas circunstancias, las células tendrán menor habilidad  para intercambiar las señales químicas que las activan para cumplir con su función.

Aún no está claro qué es lo que estas observaciones significan para la salud de los viajeros espaciales. Es un hecho que los astronautas muestran mayores cantidades de virus. Por ejemplo, hace notar Duane Pierson, director de microbiología del Centro Espacial Johnson; cuando los astronautas tosen o estornudan,  las gotitas liberadas contienen de 8 a 10 veces mayor cantidad del común virus de Epstein-Barr (el cual causa mononucleosis infecciosa), que los estornudos normales en la Tierra. Aunque esta es una indicación de inmunosupresión, los mismos astronautas no han presentado síntoma alguno.

Tampoco está claro qué es lo que  mantiene la forma redonda de las células T. Sin el efecto normal de la gravedad, explica Pellis, otras fuerzas -- quizás fuerzas intermoleculares o submoleculares, tales como los puentes de hidrógeno -- deben jugar un rol importante, de manera que en microgravedad, estas fuerzas controlan la forma que tomará la célula. "Pero exactamente qué fuerzas están haciendo qué a quién,  dónde y cómo, no creo que alguien lo sepa". ver leyenda

Descubrir ésto es importante... y no sólo para los astronautas. Esta investigación también podría ayudar a la gente en la Tierra.

Las células T nos protegen de todo tipo de problemas, dice Pellis, pero no siempre se comportan de la manera que quisieramos. "Hay momentos en los cuales no queremos que invandan  -- en transplantes , por ejemplo. Y hay casos en los que queremos que actúen  vigorosamente, como en los tumores".

El entender cómo las fuerzas físicas afectan a las células T podría eventualmente permitir a los científicos controlarlas -- "domesticándolas" para que nos ayuden, como se suponen que lo hagan, pero de maneras mucho más efectivas.

Arriba: Los elementos del sistema inmune humano. Conozca más de los Institutos Nacionales de Salud (National Institutes of Health).

Enlaces a la Red La Oficina de Investigación Física y Biológica (Office of Biological and Physical Research) patrocina estudios del cuerpo humano en el espacio.

Cursillos sobre el Sistema Inmune: Entendiendo el Sistema Inmune (básico); Sistema Inmune (intermedio); El Sistema Inmune (intermedio)

Linfocitos: las células blancas de la sangre son elementos claves del sistema inmune. Las dos clases principales de linfocitos son las células B y las células T.

CellsAlive.com: Animaciones e imágenes de las células humanas. Una excelente fuente de información para principiantes.

La investigación espacial sobre el sistema inmune humano comenzó en la época de las misiones deApolo cuando muestras de sangre de los astronautas (recogidas en órbita y analizadas en Tierra) revelaron una cantidad de linfocitos menor de lo normal. Desde entonces, estudios sobre el sistema inmune han sido llevados a cabo también en Skylab, en el Trasbordador espacial y en la estación  espacial rusa Mir -- y también serán realizados en la Estación Espacial Internacional. Siga estos enlaces en la red para aprender más:

El Centro de Soporte de Biotecnología Espacial y el Grupo de Biología Espacial en Zurich, Suiza, han llevado a cabo muchos experimentos sobre el sistema inmune a bordo de la estación espacial Mir, del Trasbordador espacial  de la NASA, cohetes y globos estratosféricos. Como elementos sobresalientes se incluyen la primer activación in vitro de linfocitos en el espacio en 1983, durante la misión Spacelab 1 STS-9, y pruebas de piel realizadas a un cosmonauta, las cuales miden la manera como el cuerpo responde enérgicamente a los patógenos.

Dos experimentos del sistema inmune viajaron recientemente al espacio a bordo del Trasbordador espacial Endeavour (ST108): "Reactivación del Virus Epstein-Barr Inducida por el Vuelo Espacial" y "Vuelo Espacial y Función Inmune". Conozca más sobre la sección de experimentos del comunicado de prensa de ST108: archivo .pdf de 2 MB.

Experimentos Transbordador-Mir de Inmunología Humana -- (SpaceFlight.NASA.gov). El programa Trasbordador-Mir incluyó varios experimentos inmunológicos que fueron diseñados para entender los cambios que ocurren en los componentes del sistema inmune durante estadías prolongadas en el espacio.

IMMUNE.2 -- en 1995 el Trasbordador espacial Discovery (STSS63) transportó al espacio una docena de ratas macho para estudiar los efectos del vuelo espacial sobre su sistema inmune. INMUNE.2 abarcó un experimento similar llamado IMMUNE.1, el cual voló al espacio a bordo de STS-60 en 1994.

El experimento STS-55 está enfocado a la activación de linfocitos -- Un estudio Germano-Americano enfocado al estudio del comportamiento de las células B en el espacio.

Bioreactor expande la investigación de Salud -- (Science@NASA) Este instrumento de NASA ofrece una nueva dimensión a las ciencias de las células.

Bioreactor vuela a bordo de STS-90 para investigar al sistema inmune -- comunicado de prensa de NASA en 1998.

Inmunología,  Infección y Hematología -- investigación en curso en el Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute), incluye una nota sobre los beneficios de la Tierra.
 


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Créditos y Contactos

Autor: Karen Miller
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls



Relaciones con los Medios: Steve Roy
Traducción al Español: Gonzalo EstavilloTraducción de Gráficas: Boris G. Simmonds
Editor en Español: Hector Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye  a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión