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El papel complejo de los anticuerpos en las infecciones

Examinando cómo los anticuerpos pueden proteger y hacer daño durante las infecciones virales.

― 7 minilectura


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Los anticuerpos son una parte clave de nuestro sistema inmunológico. Nos protegen contra infecciones al unirse a gérmenes dañinos como virus y bacterias. Este proceso ayuda a detener estos gérmenes de causar enfermedades y ayuda a eliminarlos de nuestro cuerpo. En muchos casos, tener un nivel más alto de anticuerpos se asocia con una mejor protección contra infecciones.

Sin embargo, en algunas situaciones, tener anticuerpos puede empeorar las infecciones. Este efecto confuso se llama a menudo aumento dependiente de anticuerpos (ADE). Se ha observado en varias infecciones virales, incluyendo el dengue. En estos casos, los anticuerpos pueden ayudar a un virus a infectar células más fácilmente en lugar de bloquearlo.

¿Qué es el Aumento Dependiente de Anticuerpos (ADE)?

El aumento dependiente de anticuerpos ocurre cuando los anticuerpos se unen a un virus y aumentan su capacidad para infectar ciertas células. Esto significa que la presencia de anticuerpos, en lugar de proporcionar protección, puede llevar a un mayor crecimiento viral. Por ejemplo, cuando una persona se infecta con un virus como el dengue, su sistema inmunológico produce anticuerpos contra él. Si se infecta de nuevo, estos anticuerpos a veces pueden ayudar al virus a infectar más células, lo que lleva a un peor resultado de la enfermedad.

Un ejemplo específico se observa en las infecciones por dengue. El dengue es causado por cuatro cepas diferentes del virus. Si una persona se infecta con una cepa y luego más tarde con otra, los anticuerpos creados por la primera infección a veces pueden empeorar la segunda infección, causando síntomas más severos.

El Concepto de Memoria Cruzada

La memoria cruzada se refiere a los anticuerpos producidos por un virus que pueden responder a virus similares. En el caso del dengue, si alguien ha tenido una cepa del virus, su sistema inmunológico puede crear anticuerpos que pueden no ser lo suficientemente fuertes, pero que aún pueden unirse a otra cepa del virus. Esto puede aumentar el riesgo de una enfermedad más severa durante una segunda infección.

Los investigadores estudiaron este concepto usando modelos para entender cómo la memoria cruzada puede ayudar o dificultar la capacidad del cuerpo para responder a una nueva infección. Querían ver si tener memoria de infecciones pasadas podría llevar a peores resultados, especialmente cuando se enfrenta a un virus diferente pero similar.

El Papel de la Memoria Humoral

La memoria humoral es la capacidad del sistema inmunológico para recordar infecciones pasadas y responder de manera más efectiva a ellas en el futuro. Cuando un germen infecta el cuerpo, el sistema inmunológico crea anticuerpos para combatirlo. Si el mismo germen intenta invadir nuevamente, el cuerpo puede producir rápidamente esos anticuerpos para defenderse.

Sin embargo, en algunas situaciones, esta memoria humoral no proporciona la protección esperada. En su lugar, puede llevar a una mayor carga de infección, lo que significa que más del virus puede propagarse por el cuerpo. Esto puede suceder si los anticuerpos de memoria no son lo suficientemente efectivos o si compiten con anticuerpos más efectivos producidos durante una nueva infección.

Diferentes Escenarios de Mejora de la Infección

Los investigadores consideraron diferentes formas en que la memoria humoral puede contribuir a infecciones aumentadas. Desarrollaron algunos modelos para investigar esto:

  1. Modelo de Aumento Dependiente de Anticuerpos: En este modelo, el enfoque está en cómo los anticuerpos que se unen a un virus pueden ayudarlo a infectar más células en lugar de prevenir infecciones. Esto podría ocurrir a ciertos niveles de presencia de anticuerpos que no ofrecen protección.

  2. Influencia de la Memoria Cruzada: Aquí, exploraron cómo las infecciones pasadas pueden crear una respuesta de memoria que podría bloquear la capacidad del cuerpo para generar una mejor reacción inmune durante una nueva infección. Esto puede suceder si los anticuerpos cruzados son menos efectivos que la respuesta innata del cuerpo.

  3. Efecto de Memoria Supresora: Esta situación ocurre cuando la respuesta de memoria dificulta directamente la creación de nuevos anticuerpos, lo que puede resultar en niveles más altos de infección.

Investigando los Mecanismos

Los modelos han mostrado que la dinámica de cómo interactúan los anticuerpos y los virus es compleja. Por ejemplo, en experimentos de laboratorio, los investigadores pudieron simular cómo diferentes niveles de anticuerpos afectan el crecimiento viral. Encontraron que a ciertas concentraciones de anticuerpos, el virus podía crecer más fácilmente, apoyando la idea del ADE.

Hallazgos Clave de los Estudios

A través de su investigación, los científicos encontraron varios puntos clave sobre la relación entre la memoria humoral y las infecciones:

  • Niveles Intermedios de Anticuerpos: En muchos casos, tener un nivel moderado de anticuerpos se vinculó a tasas de infección aumentadas. Este nivel a veces se llama el nivel "Goldilocks" -donde no es demasiado alto, ni demasiado bajo, pero justo correcto para mejorar la infección.

  • Respuestas Cruzadas: Cuando la memoria inmune de infecciones pasadas es demasiado fuerte, puede suprimir la capacidad del cuerpo para combatir una nueva infección de manera efectiva. Esto puede llevar a una mayor carga de infección.

  • Importancia de las Respuestas No Anticuerpos: Incluir respuestas inmunitarias no relacionadas con anticuerpos, como las células T, puede cambiar significativamente cómo progresan las infecciones, potencialmente llevando a mejores resultados incluso cuando los anticuerpos no están funcionando correctamente.

Implicaciones para el Dengue y Otras Infecciones Virales

Esta investigación tiene implicaciones importantes para entender cómo el cuerpo responde a infecciones como el dengue. En particular, los hallazgos pueden ayudar a explicar por qué algunas personas experimentan formas severas de dengue, especialmente durante infecciones secundarias.

Estudios experimentales en monos mostraron que los anticuerpos maternos pasados a los bebés podrían empeorar la gravedad de la enfermedad cuando los bebés se infectaron con dengue. Estos hallazgos sugieren que los niveles de anticuerpos pueden ser una espada de doble filo, donde protegen en algunos casos y causan daño en otros.

La Complejidad de las Respuestas Inmunitarias

El sistema inmunológico es increíblemente complejo, y la interacción entre sus diferentes partes puede llevar a resultados inesperados. En ciertas situaciones, tener infecciones previas puede dificultar la efectividad del sistema inmunológico durante infecciones posteriores. Esto significa que la respuesta general no siempre puede alinearse con lo que se espera típicamente.

Para complicar aún más las cosas, los investigadores señalaron que la dinámica de cómo funcionan los anticuerpos al principio de una infección puede diferir de sus efectos más adelante. En algunos casos, la presencia temprana de anticuerpos podría llevar a un crecimiento viral aumentado, mientras que en otros, ayuda a acelerar la generación de anticuerpos protectores.

Direcciones Futuras para la Investigación

Entender estas interacciones inmunitarias puede ayudar en el desarrollo de mejores vacunas y estrategias terapéuticas para infecciones virales. Los investigadores buscan maneras de mejorar las respuestas inmunitarias protectoras mientras minimizan los riesgos asociados con el ADE y las respuestas cruzadas.

Al desarrollar vacunas más específicas, los científicos esperan evitar las complicaciones que pueden surgir de infecciones previas. Esto puede involucrar la creación de vacunas que promuevan una respuesta protectora más fuerte sin llevar a efectos perjudiciales de anticuerpos preexistentes.

Conclusiones

En conclusión, la relación entre la memoria humoral y el aumento de la infección está llena de complejidades. Mientras que los anticuerpos tienen la tarea principal de protegernos de infecciones, sus acciones pueden tener consecuencias no deseadas bajo ciertos escenarios.

Entender los mecanismos en juego puede ayudar a mejorar nuestro conocimiento de las infecciones virales y apoyar los esfuerzos futuros en el desarrollo de vacunas. Al considerar cuidadosamente estas dinámicas, los funcionarios de salud pública y los investigadores pueden trabajar para gestionar mejor enfermedades como el dengue y otras que implican respuestas inmunitarias similares.

La investigación continua en esta área es vital para desentrañar las complejidades de nuestro sistema inmunológico y asegurar que las intervenciones médicas puedan maximizar la protección mientras se reducen los riesgos asociados con infecciones virales.

Fuente original

Título: When does humoral memory enhance infection?

Resumen: Antibodies and humoral memory are key components of the adaptive immune system. We consider and computationally model mechanisms by which humoral memory present at baseline might instead increase infection load; we refer to this effect as EI-HM (enhancement of infection by humoral memory). We first consider antibody dependent enhancement (ADE) in which antibody enhances the growth of the pathogen, typically a virus, and typically at intermediate "Goldilocks" levels of antibody. Our ADE model reproduces ADE in vitro and enhancement of infection in vivo from passive antibody transfer. But notably the simplest implementation of our ADE model never results in EI-HM. Adding complexity, by making the cross-reactive antibody much less neutralizing than the de novo generated antibody or by including a sufficiently strong non-antibody immune response, allows for ADE-mediated EI-HM. We next consider the possibility that cross-reactive memory causes EI-HM by crowding out a possibly superior de novo immune response. We show that, even without ADE, EI-HM can occur when the cross-reactive response is both less potent and "directly" (i.e. independently of infection load) suppressive with regard to the de novo response. In this case adding a non-antibody immune response to our computational model greatly reduces or completely eliminates EI-HM, which suggests that "crowding out" is unlikely to cause substantial EI-HM. Hence, our results provide examples in which simple models give qualitatively opposite results compared to models with plausible complexity. Our results may be helpful in interpreting and reconciling disparate experimental findings, especially from dengue, and for vaccination.

Autores: Ariel Nikas, Hasan Ahmed, Mia R. Moore, Veronika I. Zarnitsyna, Rustom Antia

Última actualización: 2023-02-08 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2302.04340

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2302.04340

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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