Biociencias : aspectos básicos y aplicaciones E-Book

Rafael Jiménez Mejía

• Herausgeber: Bonilla Artigas Editores
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 440

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

A lo largo de nuestra historia, nos hemos interesado en el estudio de la vida desde diversos puntos de vista. Las ciencias biológicas o biociencias comprenden todo un abanico de áreas de estudio de los procesos que ocurren en el interior y exterior de la célula, la cual representa la unidad funcional y estructural de todos los organismos. ¿Alguna vez te has preguntado cómo es que estos organismos reconocen sus propios componentes moleculares de los que no lo son? ¿Puedes imaginar qué pueden hacer las biociencias para contribuir al rescate de plantas en peligro de extinción o en la búsqueda de nuevos fármacos? ¿Acaso existe comunicación entre plantas y otros organismos como las bacterias? ¿Es posible seguir controlando plagas agrícolas de manera amigable o rescatar ecosistemas contaminados? ¿Debemos preocuparnos por las bacterias virulentas y resistentes a los antibióticos?, algunas respuestas a éstas y otras interesantes preguntas se presentan en este libro. Para ello, diversos especialistas desarrollan temas igualmente variados, derivados de disciplinas científicas como inmunología, bioquímica, ecología microbiana, agronomía, tecnología de los alimentos, biotecnología, nanobiotecnología, epigenética y microbiología, entre otras. Buscando despertar el interés de los lectores, la presentación de los temas se hace en un lenguaje sencillo y ameno para el público en general, así como para estudiantes del nivel medio superior y superior. ¡Esperamos que lo disfruten!

Leseprobe

Los derechos exclusivos de la edición quedan reservados para todos los países de habla hispana. Prohibida la reproducción parcial o total, por cualquier medio conocido o por conocerse, sin el consentimiento por escrito de su legítimo titular de derechos.

Biociencias: aspectos básicos y aplicaciones

Primera edición impresa: 2024

Edición ePub: octubre 2024

D. R. © 2024, a cada autor por su texto

D. R. © 2024, Bonilla Distribución y Edición, S.A. de C.V.

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59103, Sahuayo de Morelos, Michoacán

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Bonilla Artigas Editores

ISBN: 978-607-8956-84-5 (impreso)

ISBN: 978-607-8956-85-2 (ePub)

ISBN: 978-607-8956-83-8 (pdf)

UCEMICH

ISBN: 978-607-69762-3-4 (impreso)

ISBN: 978-607-69762-4-1 (ePub)

ISBN: 978-607-69762-2-7 (pdf)

Coordinación editorial: Bonilla Artigas Editores

Diseño editorial y de portada: d.c.g. Jocelyn G. Medina

Realización ePub: javierelo

Hecho en México

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Contenido

Prólogo

Inmunología

Inmunidad innata entrenada

Marisol Báez Magaña, Alejandra Ochoa Zarzosa, Joel Edmundo López Meza

Redes mortales en la naturaleza

María Guadalupe Ramírez Ledesma, Patricia Nayeli Alva Murillo

Fitoquímica y biotecnología vegetal

Micropropagación y conservación in vitro de árboles en riesgo de extinción

Alejandra Hernández García, Hebert Jair Barrales Cureño, Rafael Salgado Garciglia

Búsqueda de ingredientes activos en plantas para su aplicación en fármacos

Jeanette Guadalupe Cárdenas Valdovinos, María Valentina Angoa Pérez, Hortencia Gabriela Mena Violante

Ecología y biotecnología microbiana

Diálogos moleculares entre plantas y microorganismos

Luzmaria R. Morales Cedeño, Paulina Guzmán Guzmán, Ma. del Carmen Orozco Mosqueda, Gustavo Santoyo Pizano

Las bacterias que mueven el nitrógeno en la agricultura

Luis Enrique Flores Pantoja

Ética, producción de cianobacterias y el espacio: las biociencias en acción

Héctor Avalos Flores

Uso biotecnológico de bacterias aisladas de sitios contaminados con metales pesados

Mauricio Nahuam Chávez Avilés , Lenin Sánchez Calderón, César Díaz Pérez

Bioquímica y tecnología de alimentos

Trehalosa: una dulce aplicación en procesos agroalimentarios

Ma. del Carmen Orozco-Mosqueda, Sandra Herrera-Pérez, Francisco J. Pérez-Pinal, Gustavo Santoyo

El yogurt y sus probióticos

Estefanía Mendoza Gómez, José Antonio Aguilar López

Biociencias agrícolas y acuícolas

Enemigos naturales de las plagas, amigos naturales de las plantas

Isaac Zepeda Jazo

Interacciones entre baculovirus, depredadores y plagas: la elucidación de su potencial rumbo a la sostenibilidad agrícola

Oscar Giovanni Gutiérrez-Cárdenas, Hipolito Cortez-Madrigal, Ángeles Adán, Agustín Garzón

La aportación de alimentos por la acuicultura

Miriam Arroyo Damián, Carlos Escalera Gallardo

Nanotecnología, Biotecnología y Fisiología

La bionanotecnología al rescate del medio ambiente

Martha Isabel González Domínguez, Gloria Janneth López Mercado, Martha Salinas Sandoval

Nanoplásticos y microplásticos: una amenaza inevitable a la salud del ser humano

Patricia Castro Moreno, Dante Rubén Vargas Reséndiz

Impacto de la biotecnología y la nanotecnología en la obtención de biocombustibles

Luis Alberto Bretado Aragón, Yvain de los Ángeles Salinas Delgado, Gabriela Guadalupe Esquivel Barajas

Bacteriología

La epigenética bacteriana y su impacto en el funcionamiento de las bacterias

Mónica Guadalupe Sánchez-Ceja, Samir Samah, Ricardo Iván Medina-Estrada

Biopelículas bacterianas: de la formación a las aplicaciones

Rafael Jiménez Mejía

Superbacterias resistentes a antibióticos: una amenaza mundial

Pedro Damián Loeza-Lara

Sobre los coordinadores

Prólogo

La idea de escribir un libro de divulgación de las biociencias surgió por dos razones: la primera y más importante, es que los libros en español disponibles para estudiantes de preparatoria, licenciatura y público en general, que hablan sobre la enorme contribución que han tenido algunas biociencias en la generación de conocimientos básicos y aplicados, son muy pocos, lo cual justifica considerablemente su publicación. La segunda razón es que el presente libro es pensado y escrito en la coyuntura del nacimiento y puesta en marcha de la Maestría en Biociencias, un posgrado de excelencia académica ofertado por la Universidad de La Ciénega del Estado de Michoacán de Ocampo (ucemich), cuyos objetivos primordiales son la preparación de recursos humanos de alta calidad en investigación y contribuir en la generación de conocimientos básicos y aplicados.

El término biociencias se utiliza para designar distintas áreas científicas de las ciencias biológicas. Dentro de las biociencias podemos encontrar a la bioquímica, microbiología, biotecnología, biomedicina, bionanotecnología, química, agricultura, entre muchas otras. Además de integrar distintas áreas de investigación científica que contribuyen a la generación de conocimientos básicos y aplicados, se considera que las aplicaciones de las biociencias contribuyen al desarrollo económico de los países.

La Organización de las Naciones Unidas (onu) plantea diversos desafíos globales que deberá enfrentar la humanidad hacia el 2050, entre los que destacan problemáticas ambientales, alimentarias y de salud. En este sentido, las biociencias jugarán un papel fundamental en la atención de estas problemáticas, ya que, por ejemplo, contribuyen al aprovechamiento y mejora de la calidad del agua al hacerla disponible de forma segura y en cantidades suficientes para atender las necesidades de la población. También, diversas áreas de estudio de las biociencias impactan en la producción segura y suficiente de alimentos, así como en la producción de energías limpias provenientes de fuentes renovables. Asimismo, las mayores contribuciones de las biociencias incluyen aquellas relacionadas con la promoción y protección de la salud humana. De igual forma, en épocas más recientes, diversas áreas se han enfocado en comprender el origen del cambio climático y proponer soluciones a sus efectos, lo que impacta en prácticamente todos los aspectos de la vida en el planeta.

De esta manera, el propósito de este libro es brindar al público general, tanto especializado como no especializado, un panorama de la importancia de algunas biociencias, mediante la exposición de sus contribuciones en la generación de conocimientos básicos, algunos de los cuales han tenido aplicaciones exitosas que se han visto reflejadas en la solución de problemáticas sociales. Para ello, el libro se divide en secciones temáticas que incluyen temas de inmunología, en donde se habla de la inmunidad innata como una respuesta de defensa presente en todos los organismos, por ejemplo, las trampas extracelulares, importantes para la defensa innata de los seres vivos. Igualmente, se incluyen temas de fitoquímica y biotecnología vegetal, con temas de cultivo y conservación in vitro de plantas amenazadas, así como la búsqueda de compuestos con actividad biológica. También, en el libro se aborda la ecología y la biotecnología microbiana en las que se plasman los conceptos de las interacciones entre microorganismos y plantas, la aportación de nutrientes de las bacterias a los vegetales, así como las posibles aplicaciones que podrían tener diversas bacterias en el saneamiento de ecosistemas contaminados con metales tóxicos.

Otras secciones incluidas en el libro son la bioquímica y tecnología de alimentos, en donde se describe la aplicación de carbohidratos en procesos agroalimentarios y las características e importancia del yogurt y sus probióticos en la salud humana. A la par, se incluye una sección agrícola y acuícola, cuyos capítulos describen el uso de enemigos naturales de las plagas agrícolas y virus para su control, así como el impacto de la acuicultura en la producción de alimentos. Otra de las áreas que está teniendo gran impacto en el ecosistema es la nanobiotecnología, en ella se abordan las futuras aplicaciones que podría tener en la solución de problemas ambientales, así como en la producción de biocombustibles. No obstante, también se abordan, desde el punto de vista fisiológico, los riesgos que representan algunas nanopartículas de plástico para la salud humana. Por último, el libro incluye la sección de bacteriología, en la que se describe a la epigenética bacteriana y las implicaciones que ésta tiene para comprender la fisiología de las bacterias, así como las características y aplicaciones actuales y potenciales de las biopelículas bacterianas y los avances más actuales descritos para el manejo sustentable de la resistencia bacteriana, así como de los antibióticos convencionales.

Los coordinadores de este libro agradecemos a los autores de los capítulos el esfuerzo realizado por cumplir en tiempo y forma con el envío de sus manuscritos, además del ímpetu que mostraron por compartir sus experiencias científicas con nuestros lectores. En este sentido, esperamos que quienes lean este libro o alguno de los capítulos, lo encuentren particularmente interesante y que se sientan atraídos por adentrarse en este mundo maravilloso de las biociencias.

Rafael Jiménez Mejía y Pedro Damián Loeza Lara

Inmunología

Inmunidad innata entrenada

Marisol Báez Magaña Alejandra Ochoa Zarzosa Joel Edmundo López Meza

Introducción

Todos los organismos vivos requieren de un sistema que les permita reconocer lo propio de lo ajeno. Desde el punto de vista evolutivo, estos mecanismos se han desarrollado y adaptado con la finalidad de asegurar la supervivencia de los organismos. El estudio de estos mecanismos lo lleva a cabo la inmunología (Kaufmann, 2019).

Los inicios de la inmunología se remontan hasta el siglo xv con los primeros registros de inoculaciones realizadas en China. Un avance notorio en esta área se registró a mediados del siglo xviii, cuando el granjero Benjamin Jesty y el médico Edward Jenner observaron que las mujeres que ordeñaban las vacas presentaban síntomas leves de viruela y que las muertes de personas dedicadas a esta labor eran menores que en el resto de la población, lo cual se asoció al contacto que tenían con las lesiones de la viruela en los bovinos. Con base en ello, Jenner fabricó la primera vacuna usando la supuración de una ampolla de una mujer enferma de viruela, con la cual inoculó a las personas mediante lo que se reconocería después como inmunización o vacunación. Posteriormente, Louis Pasteur desarrolló nuevas vacunas y la innovación de métodos para la cura y el tratamiento de enfermedades infecciosas (Boylston, 2012). Otro hecho importante en el desarrollo de la inmunología fue el aporte realizado por Elie Metchnikoff y Paul Ehrlich, quienes en 1908 recibieron el premio Nobel por sus trabajos sobre la fagocitosis y la inmunidad (Kaufmann, 2019).

En este capítulo se describen los conceptos básicos del sistema inmune o inmunológico; además de sus características en los diferentes organismos desde bacterias, plantas, hongos, insectos y animales vertebrados e invertebrados. Así mismo, se aborda el cambio de paradigma de los conceptos de inmunidad innata, inmunidad entrenada y memoria innata. Finalmente, se analizan las implicaciones de la inmunidad entrenada sobre el desarrollo de nuevos tratamientos con la finalidad de mejorar la salud humana y animal.

Mecanismos inmunes en bacterias

Desde la aparición de las primeras células, los organismos han desarrollado mecanismos que aseguran su integridad celular y preservación. Las bacterias son constantemente atacadas por bacteriófagos (virus que infectan bacterias), por lo que necesitan de mecanismos que les permitan eliminarlos. Actualmente, los expertos en el área consideran que las bacterias cuentan con mecanismos de defensa inmune innatos y adaptativos, los cuales les confiere protección contra el ataque de los bacteriófagos (Bikard y Marraffini, 2012).

El primer mecanismo de defensa involucra la modificación de los elementos de la superficie celular que sirven como receptores para los fagos, lo cual previene la infección. El segundo mecanismo contiene un sistema de restricción/modificación que permite destruir el genoma del fago y, a su vez, proteger al ADN bacteriano de la digestión enzimática. Ambos mecanismos son considerados parte de una respuesta inmune innata. Existe un tercer mecanismo conocido como repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente inter espaciadas (CRISPR o RPCARI), el cual es considerado un sistema adaptativo. El mecanismo RPCARI consiste de una secuencia de ADN corta (40 pares de nucleótidos, aproximadamente) repetida, separada por secuencias igualmente cortas derivadas de ADN de fagos y plásmidos. Estas secuencias, asociadas con la enzima Cas, le permite a la bacteria incorporar fragmentos de ADN del fago que le provee la capacidad de reconocerlo en el futuro a través de una “memoria genética” y de esta manera montar los mecanismos adecuados para evitar que se lleve a cabo una futura infección, es por ello por lo que este mecanismo es reconocido como un tipo de inmunidad adaptativa (Bikard y Marraffini, 2012).

Mecanismos inmunes en hongos

Los hongos son organismos que están en constante interacción con todas las formas de vida de la tierra: bacterias, protistas, plantas y animales, por lo que requieren diferenciar lo propio de lo extraño. En el caso de los hongos, éstos están equipados con un tipo de receptores citosólicos conocidos como dominio de oligomerización de nucleótido (don o nod), este receptor es muy similar a los receptores DON que se encuentran en plantas y animales (Cuadro 1). En el hongo, estos receptores le permiten monitorear su ambiente, es decir, puede identificar si está interaccionando con una planta o con un animal (Uehling et al., 2017).

Otros mecanismos que le permiten al hongo discriminar lo propio de lo extraño es a través de los genes het o vic, loque da lugar a la incompatibilidad vegetativa (VI). Este mecanismo le permite al hongo mantener la integridad del micelio, evitando así la diseminación de los micovirus. Al igual que en plantas y animales, la respuesta inmune de los hongos a través de la VI desencadena cascadas de señalización que conducen a una respuesta rápida de muerte celular y a la producción de moléculas antimicrobianas, aunque las rutas son poco conocidas. Sin embargo, en hongos no existen estudios que permitan elucidar si existe algún tipo de memoria inmune o entrenamiento inmune (Uehling et al., 2017).

Mecanismos inmunes en plantas

A pesar de que las plantas no poseen mecanismos en los que células inmunes se muevan a lo largo de la planta para eliminar a los patógenos, como ocurre en los animales, éstas tienen estrategias sofisticadas que les permiten reconocer a los patógenos y eliminarlos. Incluso se ha considerado que al igual que los animales, las plantas, en cierto modo, también presentan una especie de “memoria inmune”.

La primera barrera de defensa con la que se encuentran los patógenos de plantas es la pared celular. La pared celular está formada de celulosa, polisacáridos y está reforzada por polímeros de glucano, los cuales participan en la activación de los mecanismos de defensa. Similar a los animales, las plantas poseen receptores RRP y sitios de unión a nucleótidos (SUN), encargados de sensar a PMAMs (Cuadro 1), los cuales poseen dominios repetidos ricos en leucina (RRL). Estos receptores son responsables del reconocimiento de genes de avirulencia del patógeno (AVR). Aunque estos receptores comparten similitudes con los receptores en animales, se considera que éstos surgieron por evolución convergente en lugar de evolución divergente (Spoel y Dong, 2012). La respuesta inmune en las plantas está asociada a la activación de una cascada de señales que conducen a una muerte celular programada de las células que han sido infectadas, así como a la producción de moléculas de defensa, como son péptidos antimicrobianos, especies reactivas de oxígeno (ERO) y nitrógeno (ERN) y la producción de enzimas hidrolíticas, como quitinasas y glucanasas (Hou et al., 2019).

Cuando las células logran detectar señales de “avirulencia” de los patógenos se activa una respuesta hipersensible, la cual aísla y previene el crecimiento de patógenos. Estas señales son detectadas por la proteína R de resistencia de la planta. Esta respuesta hipersensible (inmunización) protege a las plantas de futuras infecciones, fenómeno conocido como sistema de resistencia adquirida (SAR o SRA). El SRA se puede considerar como un sistema análogo al transporte de células inmunes y proteínas secretadas de los animales. La diferencia es que en las plantas no hay células que se transporten; sin embargo, el SRA se caracteriza por la acumulación y transporte de hormonas como el ácido salicílico, el ácido metilsalicílico y el ácido azelaico, que son requeridos para generar las señales inmunes y son transportados a través del floema hacia el sitio de la infección (Spoel y Dong, 2012).

A pesar de que las plantas no cuentan con un sistema inmune adaptativo, como ocurre en animales vertebrados, éstas tienen un sistema que les permite reconocer infecciones pasadas, es decir, las plantas también presentan una “memoria inmune”. Esta memoria inmune es un fenómeno que se presenta después de la primera exposición a un patógeno, generando un nivel de sensibilidad a largo plazo que le permite a la planta intensificar la respuesta ante un segundo ataque. Al igual que la memoria inmune innata en animales, en las plantas también se ha observado que después de un primer ataque se presentan modificaciones epigenéticas (Cuadro 2) (Jaskiewicz et al., 2011). Los cambios en la metilación y acetilación en histonas ubicadas en genes relacionados a la respuesta inmune de las plantas pudieran estar relacionadas con la memoria inmune.

Inmunidad innata

En el último siglo, los estudios del sistema inmune se centraban mayormente en animales vertebrados. Para facilitar su comprensión, los inmunólogos dividieron al sistema inmune en dos categorías: 1) respuesta inmune innata (RII), y 2) respuesta inmune adaptativa. La característica más relevante que se atribuyó a la RII era que no presentaba los mecanismos para discriminar entre los diferentes patógenos, era considerada una respuesta inespecífica y que no presentaba memoria; sin embargo, este paradigma ha cambiado en los últimos años. Por otro lado, la respuesta inmune adaptativa se caracteriza por depender de la producción de anticuerpos, los cuales presentan una alta especificidad en el reconocimiento de las estructuras moleculares presentes en los patógenos, de esta manera se puede mantener una memoria que puede durar años a través de la memoria adquirida (Janeway y Medzhitov, 1988).

El proceso de fagocitosis es clave en la eliminación de patógenos, hace más de 100 años el científico Elie Metchnikoff hizo una gran contribución al desarrollo de la inmunología. Metchnikoff observó que algunas células especiales eran capaces de moverse e ingerir partículas grandes, proceso al que se le llamó fagocitosis y a las células que cumplen con esta función se les llamó fagocitos. Estas observaciones montaron las bases de la inmunología moderna. El proceso de fagocitosis es muy común en organismos invertebrados marinos para la obtención de alimentos y la eliminación de patógenos. En las células inmunes, la fagocitosis tiene un papel esencial en la eliminación de los patógenos y de células que necesitan ser sustituidas o renovadas por un proceso llamado apoptosis, así como en el mantenimiento de la homeostasis del organismo (Gordon, 2016).

En animales, las células que participan en la RII se dividen en fagocitos profesionales, que incluyen a los monocitos, macrófagos, neutrófilos, células dendríticas, osteoclastos, eosinófilos y la microglía, involucrados en la eliminación de los patógenos y la presentación de antígenos a las células de la respuesta adaptativa. Por otra parte, están los fagocitos no profesionales como los fibroblastos, las células epiteliales y endoteliales, cuya función es la eliminación de cuerpos apoptóticos. El proceso de fagocitosis es la primera evidencia de las funciones conservadas dentro de los diferentes dominios de la vida relacionadas con la eliminación de los enemigos naturales (Rosales y Uribe-Querol, 2017).

Posteriormente, en 1998 se describen a los receptores tipo Toll o RTT, proporcionando una gran cantidad de información sobre el funcionamiento de la RII. Los receptores RTT son un tipo de RRPs que reconocen PMAPs o PMADs (Cuadro 1). Con este descubrimiento, la idea de que la RII era un mecanismo poco sofisticado cambió totalmente, por lo que representó un parteaguas en el estudio de la inmunología, además de que estos análisis dieron lugar al descubrimiento de otras familias de receptores, así como sus mecanismos de acción (O’Neill et al., 2013).

Los RTT forman una gran familia de receptores conservados evolutivamente. Hasta el 2021 se habían descrito 222 tipos de RTT en organismos invertebrados y 28 en organismos vertebrados, de los cuales 13 se encuentran en mamíferos (Sameer y Nissar, 2021). Dependiendo de su localización se clasifican en: 1) receptores membranales, ubicados en la superficie de la membrana de la célula, y 2) receptores intracelulares, localizados en organelos intracelulares. Los RTT reconocen diferentes estructuras químicas de los organismos (ligandos), es decir, pueden diferenciar a los diferentes patógenos, por lo que el concepto de que la RII no reconoce entre los diferentes patógenos ha cambiado. Además, la unión entre el ligando y el receptor desencadena diferentes cascadas de señalización que resultan en una respuesta adecuada para la defensa del hospedero (Sameer y Nissar, 2021).

Inmunidad innata en invertebrados

Los invertebrados se caracterizan por no tener una médula ósea, carecen de una respuesta inmune adaptativa y solo poseen la inmunidad innata. Los elementos de la inmunidad innata son eficientes incluso en los organismos más primitivos (Kurtz, 2005). La fagocitosis es un mecanismo presente en los organismos más primitivos unicelulares, como las amibas, y multicelulares como las esponjas, medusas y anémonas. La fagocitosis, en algunos casos, sirve para la adquisición de alimento, así como para la eliminación de patógenos e incluso el intercambio genético. Se ha observado que los anélidos, artrópodos, moluscos, equinodermos, cefalocordados, urocordados, gusanos e insectos tienen uno o más grupos celulares con función fagocítica y estas células son transportadas a través de sus respectivos sistemas vasculares (Buchmann, 2014).

Los receptores celulares son las estructuras encargadas de reconocer a los patógenos, hasta las primitivas esponjas de mar son capaces de interactuar con el LPS de bacterias y el betaglucano de los hongos a través de los receptores RTT. Además, los receptores RTT se han encontrado en cnidarios, gusanos de tierra, moluscos, crustáceos e insectos. También se ha reportado que estos organismos primitivos tienen receptores tipo DON (Cuadro 1). Una característica que demuestra la sofisticación de este sistema es la variedad de moléculas que permiten el reconocimiento, unión y eliminación de los patógenos. Un grupo de moléculas con actividad antimicrobiana son las ERO y ERN. Estas moléculas matan a los patógenos por medio de una muerte oxidativa. Otras de las moléculas que se producen con la finalidad de eliminar patógenos son de tipo proteico, en donde entran enzimas (lisozimas, hemolisinas, transferrinas, lectinas y factores de complemento, entre otras) y péptidos antimicrobianos, que participan directamente en la eliminación del patógeno (Mushegian y Medzhitov, 2001).

Las citocinas son un tipo de proteínas de señalización, las cuales tienen la función de atraer más células efectoras al sitio del daño. En gusanos, moluscos e insectos se ha observado que las citocinas TNF-alfa, INF-gamma e IL-8 incrementan o regulan el proceso de fagocitosis. En cambio, otras citocinas como TGF-beta, tienen funciones de reparación, disminuyen la respuesta inmune y el proceso inflamatorio. En nemátodos, moluscos, equinodermos e insectos; sin embargo, los mecanismos precisos aún no se han elucidado (Mushegian y Medzhitov, 2001).

La melanización es también parte de la respuesta inmune innata de invertebrados. Es un proceso en la que la molécula melanina se utiliza para encapsular a los patógenos e inactivarlos para su posterior eliminación. Además, esta molécula protege de los daños físicos causados por los rayos de luz y la ionización (Buchmann, 2014).

Insectos

En el campo de la inmunología, el estudio de los insectos ha aportado grandes avances en la compresión de la inmunidad innata. Los insectos son organismos que durante su ciclo de vida pasan por diferentes estadios morfológicos, durante los cuales se enfrentan con diferentes tipos de patógenos, siendo el periodo de muda cuando se encuentran más susceptibles al ataque por parásitos. Por lo anterior, los insectos han adaptado sus mecanismos de defensa durante sus diferentes estadios morfológicos. Considerando que muchos elementos de la RII se han conservado en los diferentes reinos y que el ciclo de vida de los insectos es corto, además de la facilidad de criarlos y mantenerlos en el laboratorio, los convierte en un modelo interesante para estudiar esta respuesta (Contreras-Garduño et al., 2016).

En los insectos, la respuesta celular inmune innata es realizada por los hemocitos que se encuentran en la hemolinfa, similar a las células de la sangre. Los hemocitos se clasifican en lamelocitos, células cristal y plasmocitos, estos últimos cumplen con el proceso de fagocitosis, además de la producción de otros elementos importantes en la RII. Fue en Drosophila o mosca de la fruta, en donde se describió el primer receptor RTT al estudiar el desarrollo embrionario. Además, fue en insectos donde se describió que la RII desencadena respuestas precisas ante diferentes infecciones. Por ejemplo, cuando un insecto es atacado por un hongo filamentoso se induce la producción de péptidos antimicrobianos específicos como son la drosomicina y metchnikovina, pero si el insecto es infectado por una bacteria Gram negativa entonces incrementará la producción de diptericina, drosocina, cecropina y attacina; y en el caso de una bacteria Gram positiva se producirán defensinas. Cabe resaltar que estas respuestas no son altamente específicas como ocurre con la respuesta inmune adaptativa; sin embargo, es la prueba que demuestra que la RII discrimina entre los diferentes patógenos y monta una respuesta particular (Kojour et al., 2020).

Otro fenómeno interesante descrito en insectos es la impronta inmunológica o “immune priming” en inglés. Ésta se refiere a una mejor protección del hospedero después de un segundo encuentro con el mismo parásito o patógeno. Este fenómeno es similar al de la inmunidad adaptativa en vertebrados (Cuadro 3). Esta respuesta inmunológica se presenta después de un primer encuentro con el patógeno o elementos relacionados a éste. El primer encuentro desencadena mecanismos que conducen a cambios en la célula generando una especie de memoria inmune innata y una resistencia ante un segundo ataque del patógeno y, como consecuencia, una mayor tasa de supervivencia en los insectos (Contreras-Garduño et al., 2016).

Memoria inmune innata, impronta inmune y tolerancia

Con el descubrimiento de los receptores celulares en células inmunes innatas, los mecanismos evolutivamente conservados y las respuestas dirigidas hacia diferentes patógenos, el concepto de la inmunidad innata ha cambiado, por lo que han surgido nuevos conceptos para tratar de describir algunos fenómenos.

El sistema inmune innato está presente en organismos invertebrados y vertebrados, pero fue en los organismos invertebrados en los que se observó que, aunque carecen de una respuesta inmune adaptativa, éstos presentaban una especie de memoria, la que se denominó memoria inmune innata. Esta memoria permite almacenar información obtenida de un primer encuentro o reto y se almacena a través de marcas epigenéticas (Cuadro 2), las cuales se mantienen largos periodos de tiempo y en algunos casos pueden ser heredadas. Se considera que esta memoria no es altamente específica y los mecanismos que la establecen son de origen evolutivo diferente al del sistema inmune adaptativo.

Cuando se presenta un segundo reto, la respuesta es más poderosa que la obtenida por un estímulo similar o la obtenida en un primer reto (Figura 1) (Kurtz, 2005). Aún no está claro por qué algunos patógenos logran inducir una memoria y otros no. Así mismo, esta memoria puede ser heredada, los padres pueden pasar la información para proteger a los hijos de patógenos, pero es efectiva solo si el segundo reto (reto en los hijos) es similar al primero (reto en padres) (Contreras-Garduño et al., 2016).

En la impronta inmune se retan por primera vez las células y tras un periodo de tiempo se da un segundo reto similar al primero y la respuesta ante el segundo reto es más intensa de lo normal, por lo que la supervivencia del organismo es mayor (Figura 1). Para que se lleve a cabo la impronta inmune, los fagocitos son muy importantes, ya que, sin estas células, la protección conferida por la impronta no es efectiva, fenómeno observado en insectos. Así mismo, la impronta incrementa la producción de diferentes moléculas como los péptidos antimicrobianos, ERO y la melanización.

En el segundo reto, la cantidad de moléculas producidas puede ser la misma que en el primer reto, la diferencia en la respuesta puede estar dada por la combinación de diferentes péptidos antimicrobianos o péptidos con ERO, etc., las cuales pueden ser más efectivas para combatir la segunda infección, generando una respuesta más intensa o incluso incrementar la capacidad de supervivencia. Las células que presentan la impronta se encuentran activas y por ello cuando se presenta el segundo reto la respuesta es mayor. Por otra parte, la impronta inmune puede tener un costo al comprometer los procesos de desarrollo y reproducción en los insectos, y el papel que juega el padre o la madre en la herencia de la impronta a la descendencia (Contreras-Garduño et al., 2016; Divangahi et al., 2021).

El mejoramiento inmunológico en insectos se caracteriza porque el primer reto se realiza con el patógeno A y después de un periodo de descanso el segundo reto es con un patógeno B (reto heterólogo) y la respuesta inmunológica que se obtiene es mayor al primer reto, por lo que se considera que hay incremento o mejoramiento. Sin embargo, la respuesta es menor si se compara a la obtenida con un segundo reto con el patógeno A (Figura 1).

En el 2011 se acuñó el término inmunidad innata entrenada para describir una impronta en células del sistema inmune innato en organismos vertebrados generada por retos ocurridos en el pasado. El término inmunidad innata entrenada en vertebrados también se utiliza para describir una memoria inmune innata en células de la RII, similar a la que se ha observado en insectos y otros organismos invertebrados (Netea et al., 2011). Previamente, se tenía la sospecha que la vacuna de Bacillus Calmette-Guérinn (BCG), una vacuna contra Mycobacterium tuberculosis (bacteria causante de la tuberculosis), confería protección cruzada contra otras infecciones por un mecanismo diferente a la protección generada por anticuerpos. Este fenómeno se reportó por primera vez en ratones a los cuales se les bloqueó la producción de linfocitos T y B por lo que la respuesta inmune adaptativa estaba bloqueada y los resultados observados serían atribuidos a la RII.

El experimento se planteó de la siguiente manera: al día 0 los ratones se enfrentaron al primer reto (se les administró la vacuna BCG), después de 7 días fueron infectados con Candida, los resultados demostraron la existencia de un efecto protector. Además, se observó que los fagocitos mononucleares fueron los responsables de incrementar la respuesta ante un estímulo secundario. Este entrenamiento generado por la vacuna BCG también incrementó la respuesta inmune contra otras bacterias o PMAPs, incluso contra virus (Quintin et al., 2012). Sin embargo, también se ha observado que, ante el segundo reto, la respuesta puede ser menor o incluso no cambia, a este fenómeno se le denomina tolerancia inmune o tolerancia entrenada (Figura 1) (Divangahi et al., 2021).

Mecanismos de la inmunidad innata entrenada

En humanos y roedores se han estudiado más a fondo los mecanismos detrás de la inmunidad innata entrenada. Las primeras células en las que se describió esta respuesta fueron en células fagocíticas profesionales (macrófagos, células dendríticas y asesinas naturales, natural killer o NK). Recientemente, algunos hallazgos han demostrado que otras células de la RII, consideradas como una barrera de defensa física (por ejemplo, células epiteliales), también mantienen un nivel de memoria que les permite mejorar la capacidad para sanar las heridas de la piel dañada y la protección de las vías aéreas. Por lo que la inmunidad innata entrenada no solo se restringe a células fagocitas profesionales (Balloy et al., 2020). Las células que presentan una RII entrenada ponen en marcha una sofisticada maquinaria que induce cambios en el metabolismo celular, la expresión de genes y la producción de diversas moléculas. Cuando se presenta el primer reto, la célula responde ante el estímulo, pero aún no se puede hablar de memoria, entrenamiento o tolerancia. Sin embargo, si este primer reto induce la generación de marcas epigenéticas, cuando se presente el segundo reto se generará una respuesta que se puede clasificar como memoria inmune innata o tolerancia entrenada, dependiendo del tipo de respuesta (Figura 1).

Al inicio del capítulo se describió cómo se lleva a cabo el primer encuentro con el patógeno. Una vez que el patógeno o el PMAP es reconocido por los RRPs, se activa una cascada de señalización que termina en la activación de los llamados factores transcripcionales. Éstos tienen la función de regular la expresión de diversos genes de la RII, entre ellos los responsables de la producción de las citocinas. En humanos y ratones se han descrito más a detalle los mecanismos involucrados en el marcaje o impronta; sin embargo, aún existen muchos detalles que se desconocen (Bekkering et al., 2021). A continuación, se abordarán de forma global los mecanismos que se activan en las células inmunes innatas en el primer encuentro.

Marcaje epigenético. Cuando se da un primer encuentro con un PMAP, se activan proteínas encargadas de regular las marcas epigenéticas. Este marcaje es importante para que las regiones de ADN en donde se encuentra codificada la información para producir moléculas de defensa se relajen o compacten, lo que regula que el gen se exprese o no. Una característica importante del marcaje epigenético es que una vez que desaparece el estímulo, la marca también desaparece, es decir, estas marcas no son permanentes. Sin embargo, en las células inmune innatas, algunas marcas epigenéticas no desaparecen cuando ya no está presente el estímulo, manteniéndose por periodos prolongados. Se ha observado que cuando ocurre el entrenamiento se incrementan las marcas epigenéticas en la histona 3 en los genes de las citocinas IL-6, IL-1 beta y TNF- alfa asociadas con la protección contra infecciones. De esta manera, las células guardan la memoria o se entrenan para responder a las infecciones futuras (Bekkering et al., 2021).

Metabolismo. Otro mecanismo que se ha reportado en células que han sido entrenadas es el cambio en su metabolismo. En macrófagos que no han sido entrenados, los requerimientos de energía son los normales y se obtienen de la oxidación de carbohidratos y ácidos grasos por la vía aerobia. En cambio, los macrófagos que han sido entrenados requieren de más energía, la cual obtienen al activar otra vía llamada glicólisis aerobia. Por lo tanto, los macrófagos entrenados tienen sobrereguladas la fosforilación oxidativa y la glicólisis aerobia (Domínguez-Andrés et al., 2019). En humanos, el entrenamiento inmune se ha observado en pacientes que recibieron la vacuna BCG y después de un año se observó un efecto protector hacia otras infecciones e incluso en estos pacientes se observó una reducción del 68 % en el riesgo de desarrollo de COVID-19 (Ochando et al., 2023).

El entrenamiento de la RII no siempre se puede considerar como un fenómeno positivo. Se ha reportado que, en trasplantes de órganos, los monocitos y macrófagos entrenados juegan un papel importante en el rechazo de órganos trasplantados. Estas observaciones se han realizado en experimentos de trasplantes de riñones y corazón en ratón. El impacto de estos descubrimientos solo abre la puerta a más investigaciones para comprender los mecanismos relacionados a la inmunidad innata entrenada y el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas (Ochando et al., 2023).

Aplicaciones terapéuticas

La inmunidad innata entrenada es un campo nuevo con el que se pueden comprender mejor diferentes enfermedades y desarrollar nuevas estrategias de tratamientos a través de un nuevo enfoque. Hasta el momento, las investigaciones en la medicina humana se han dirigido a buscar estrategias que mejoren la respuesta inmune contra bacterias u otros patógenos. Una de estas estrategias es buscar vacunas que cubran un amplio espectro de infecciones o nuevas formulaciones que combinen la capacidad de inducir la inmunidad adquirida con moléculas capaces de inducir la inmunidad innata entrenada (Domínguez-Andrés et al., 2020). El enfoque terapéutico no solo está dirigido hacia las infecciones, sino que también se ha reportado que la inmunidad innata entrenada tiene participación en enfermedades autoinmunes o inflamatorias como el cáncer, diabetes, obesidad o el rechazo de implantes, a través de la inhibición de este entrenamiento.

Las terapias o moléculas que regulen el entrenamiento de las células inmunes innatas pueden actuar desde diferentes niveles. Un primer nivel sería regulando la interacción del receptor y el ligando, ya sea potenciando estas uniones o inhibiéndolas. Otro nivel es la regulación del metabolismo y la regulación epigenética. Por lo anterior, se puede pensar en diferentes estrategias y moléculas, con lo que se abre una nueva ventana para el tratamiento de muchas enfermedades en humanos.

Estas estrategias no solo se restringen a la salud humana. En el caso de invertebrados, también existen terapias con este enfoque; por ejemplo, en camarones, se desarrolló una vacuna que mejora la respuesta inmune a través de la impronta inmunológica, lo cual puede disminuir el uso de antimicrobianos en la producción comercial del crustáceo (Chang et al., 2018). Así mismo, el análisis de la inmunidad innata en el sector veterinario, sobre todo en animales de importancia productiva, ha tomado relevancia. Hasta el momento las investigaciones se han dirigido a animales como las vacas, ovejas, cabras, cerdos, aves de corral y peces, con la finalidad de entender mejor las enfermedades que los afectan; además de buscar nuevas estrategias de tratamientos que mejoren la calidad y producción de los alimentos, así como disminuir el uso de antimicrobianos en el campo agropecuario. Así mismo, en animales de compañía, como perros y gatos, también se empiezan a realizar los primeros análisis con este enfoque (Byrne et al., 2020).

Conclusión

La inmunidad innata es una respuesta conservada en los diferentes dominios de la vida cuya finalidad es reconocer lo propio de lo extraño y eliminar a los enemigos naturales. Los descubrimientos científicos de los últimos años ponen en evidencia que la RII es más sofisticada de lo que se pensaba, lo que podría explicar su éxito evolutivo. El cambio de paradigma está relacionado con el hecho de que las células de la RII son capaces de identificar si el patógeno con el que se enfrentan pertenece al mismo grupo y con ello montar una respuesta apropiada. Esta “memoria”, “entrenamiento” o “impronta”, se produce gracias a que después del primer reto o encuentro con el patógeno, las células conservan algunas marcas epigenéticas que le permiten responder rápidamente o producir una mayor cantidad de moléculas de defensa cuando se presenta el segundo reto. En algunos casos, estas marcas solo duran poco tiempo por lo que la respuesta al segundo reto no es tan intensa o no se presenta. En los insectos, esta memoria innata se hereda a los hijos. Sin embargo, aún no están claros los parámetros que se deben cumplir para asignar los términos “Memoria inmune innata”, “Inmunidad innata entrenada” o “Impronta inmune”, por lo que se requiere que la comunidad científica experta llegue a un consenso. La inmunidad innata entrenada abre las puertas a la generación de nuevo conocimiento en el área de la inmunología, así como a la comprensión de los mecanismos detrás de las diferentes enfermedades y la búsqueda de nuevas estrategias de tratamientos en la medicina humana, veterinaria y en la seguridad alimentaria.

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Redes mortales en la naturaleza 

María Guadalupe Ramírez Ledesma Patricia Nayeli Alva Murillo 

Introducción

Todos los organismos que habitan el planeta Tierra buscan protegerse de cualquier agente que perturbe su equilibrio y esto lo realizan a través del sistema inmune o inmunológico. Estos agentes pueden ser bióticos o abióticos, tales como los patógenos (virus, bacterias, hongos, parásitos) que causan enfermedades infecciosas. En vertebrados, el sistema inmunológico está compuesto por dos tipos de defensa: la inmunidad innata y la adquirida (Smith et al., 2019). La inmunidad innata es la primera línea de defensa, es de acción rápida y semi-específica; protege al organismo desde que nace y contribuye a la activación de la inmunidad adquirida. Está conformada por: i) barreras físicas, como la piel y mucosas, ii) moléculas (por ejemplo, especies reactivas de oxígeno o ERO, péptidos antimicrobianos, enzimas), y iii) células de la inmunidad innata. Éstas ejecutan mecanismos para controlar infecciones, entre ellos la inflamación, fagocitosis (engullir y destruir una partícula extraña), desgranulación (liberación de gránulos que contienen enzimas y moléculas antimicrobianas) y trogocitosis (proceso por el cual una célula adquiere fragmentos de la membrana de otra célula, como si la mordiera). Si el equilibrio en el organismo no es recuperado, se activa la inmunidad adaptativa, que es específica contra patógenos y desarrolla memoria inmunológica para proteger al organismo en caso de una reinfección.

Los invertebrados solo poseen inmunidad innata que les provee la defensa; ésta incluye barreras físicas (por ejemplo, la cutícula y el exoesqueleto), químicas (por ejemplo, péptidos antimicrobianos y ERO) y células llamadas hemocitos, los cuales generan mecanismos como la fagocitosis, encapsulación (múltiples hemocitos se unen a patógenos grandes como protozoarios), y nodulación (muchos hemocitos se adhieren a agregaciones de bacterias, hongos o protozoarios) (Coates et al., 2022).

Las plantas se defienden mediante barreras físicas (cutícula, cera, etc.) y señales moleculares (por ejemplo, fitohormonas y ERO), que activan respuestas locales como el reforzamiento de la pared celular, la producción de proteínas antimicrobianas y fitoalexinas, y la muerte celular programada o respuesta hipersensible. También pueden activar una respuesta sistémica que implica la producción de moléculas que se propagan en la planta para inducir la defensa en células distantes (Muthamilarasan y Prasad, 2013).

Aún cuando la forma de defenderse varía según el organismo, en este capítulo nos enfocaremos en uno de los mecanismos de la defensa innata que se conserva en vertebrados, invertebrados y plantas, y que incluso se ha reportado en protozoarios: las trampas extracelulares (TE). Explicaremos qué son, su origen, cómo y en qué organismos se generan y cuál es su papel en la protección de quienes las utilizan.

¿Qué son las TE?

Brinkmann et al. (2004) reportaron por primera vez la formación de TE en neutrófilos humanos que estaban en interacción con bacterias y componentes propios del sistema inmunológico. Pero, ¿qué son las trampas extracelulares? Son redes de ADN que tienen asociadas a ellas moléculas diferentes, por lo que asemejan redes de pesca que atrapan y destruyen microorganismos, que amenazan al organismo que las genera. Aunque inicialmente solo se describieron en neutrófilos humanos, en la actualidad se conoce una gran variedad de células que las forman.

Tejiendo las redes: ¿Cómo se forman las TE?

Las células del sistema inmune innato monitorean, a través de receptores, la presencia de patógenos, generando diversos mecanismos simultáneos, uno de ellos es el “estallido respiratorio”. En éste se consume el oxígeno del medio celular y posteriormente se generan formas inestables de oxígeno altamente reactivas, ERO (Parker et al., 2012), que dañan las membranas de las células, incluida la del núcleo.

En el núcleo de las células está contenido el ADN, molécula con carga negativa, que contiene la información genética que nos caracteriza; se considera que el ADN humano extendido mide dos metros de largo. No obstante, éste se superenrolla de tal manera que cabe en el núcleo, el cual mide apenas cinco micrómetros (un micrómetro es la millonésima parte de un metro). Lo anterior es posible gracias a la ayuda de las histonas, proteínas con carga positiva, que atraen al ADN y lo empaquetan, de manera similar a un hilo que se enreda en un tubo para formar una madeja (Alberts et al., 2017). Cuando la membrana nuclear se daña, las ERO y enzimas entran al núcleo, modifican las histonas haciéndolas menos positivas y comienzan a soltar al ADN hasta que se desenreda. Esto genera tal presión en el núcleo que lo lleva a estallar, mezclándose con el contenido del citoplasma. También, por la presión, la célula explota y se libera una red de ADN, que tendrá asociadas histonas y otras moléculas cargadas positivamente procedentes de la célula (Li et al., 2010). La Figura 1 ilustra el mecanismo de formación de trampas extracelulares en neutrófilos.

Se consideraba que al formarse las TE se causaba la muerte de las células que las producían, pero en el año 2010 se descubrió que algunos estímulos inducen la formación de TE con el ADN de la mitocondria; aunque este es 100 000 veces menos abundante que el ADN nuclear, a este tipo de trampas se les conoce como “TE vitales”, ya que aún perdiendo algunas mitocondrias las células pueden seguir funcionales (Pilsczek et al., 2010).

Atrapa y elimina: mecanismo de acción de las TE

Las TE atrapan microorganismos enredándolos, de esta manera impiden su diseminación y crecimiento. Además, como las redes tienen asociadas moléculas cargadas positivamente y los microorganismos, generalmente, tienen carga negativa en su membrana, se atraen electrostáticamente y la membrana de los microorganismos se desestabiliza y forma poros, permitiendo la fuga del contenido citoplasmático, lo que produce la muerte del patógeno. Es así como las células tienen una doble acción: atrapan y matan al microorganismo (Brinkmann y Zychlinsky, 2012).

Redes mortales producidas por células humanas

En los humanos, las células del sistema inmune innato pueden generar TE como parte de sus mecanismos de defensa. Inicialmente, este mecanismo se describió en neutrófilos y, posteriormente, en eosinófilos, mastocitos, basófilos, monocitos y macrófagos (Figura 2).

Trampas extracelulares de neutrófilos (TEN)

Los neutrófilos son las células más abundantes en la circulación sanguínea y son los primeros en llegar al sitio de infección. Poseen un núcleo dividido en lóbulos y contienen gránulos (pequeñas vesículas cargadas de moléculas con actividad microbicida), como los péptidos antimicrobianos (PAM) y, por ello, también se les conoce como granulocitos (Amulic et al., 2012).

Las TEN son altamente eficientes, ya que tienen asociadas más de 30 moléculas como PAM, enzimas hidrolíticas e histonas, con acción microbicida y actúan por la interacción electrostática con la membrana de los patógenos, causando su muerte (Urban et al., 2009). Estas redes se forman 3 a 8 horas después del estímulo inicial. Adicionalmente, los neutrófilos pueden formar TEN vitales, aunque es importante señalar que los granulocitos son particularmente pobres en mitocondrias, por lo que estas redes son muy pequeñas comparadas con las formadas por el ADN del núcleo (Pilsczek et al., 2010).

Las TEN han sido las más estudiadas, se ha reportado que pueden atrapar y eliminar una gran variedad de bacterias como Escherichia coli (Grinberg et al., 2008), Mycobacterium tuberculosis (Ramos-Kichik et al., 2009), Staphylococcus aureus (Fuchs et al., 2007); virus como el de la inmunodeficiencia humana (VIH) (Saitoh et al., 2012); hongos como Candida albicans (Urban et al., 2006) y parásitos de gran tamaño como Trichomonas vaginalis (Ramírez-Ledesma et al., 2022) y Entamoeba histolytica (Ávila et al., 2016). En la Figura 3 se muestran TEN humanos estimulados por el parásito T. vaginalis.

Trampas extracelulares de eosinófilos (TEE)

Los eosinófilos son células de la inmunidad innata que contienen gránulos y participan en la defensa contra parásitos y en reacciones alérgicas, podría decirse que son primos de los neutrófilos. Se encuentran en baja frecuencia en la sangre (1-5 % de los leucocitos circulantes) y en pulmones, tracto gastrointestinal, timo, tejido adiposo y órganos linfoides secundarios. Los eosinófilos se desgranulan y liberan una gran cantidad de moléculas como citocinas, quimiocinas, proteína catiónica eosinófila, una peroxidasa, histamina y fosfolipasa D (Davoine y Lacy, 2014; Hogan et al., 2008), que son tóxicas para el patógeno y el hospedero.

En el 2008, se descubrió que los eosinófilos también son capaces de formar TE (Yousefi et al., 2008), conocidas como TEE, las cuales se forman de manera similar que en los neutrófilos, aunque éstas se producen mucho más rápido, en comparación con las TEN (Dworski et al., 2011). Los eosinófilos son capaces de formar trampas vitales, es decir, liberan el ADN de las mitocondrias (Yousefi et al., 2008). Las TEE no solo actúan contra parásitos, también contra bacterias (Gevaert et al., 2017) y hongos (Ueki et al., 2013); además, se han encontrado en esputo de pacientes con asma, en rinosinusitis, esofagitis eosinofílica, aspergilosis broncopulmonar alérgica y otitis media eosinofílica (Conceição-Silva et al., 2021).

Trampas extracelulares de mastocitos (TEM)

Los mastocitos son células centinelas que se encuentran en la piel, las mucosas del tracto digestivo y respiratorio; tienen un núcleo monolobulado y gránulos con moléculas efectoras (histamina, heparina, triptasa y quimasa), que son liberadas al desgranularse. Están involucrados, principalmente, en enfermedades alérgicas, inflamatorias e infecciosas, así como en la reparación del tejido y la regulación de la angiogénesis (formación de vasos sanguíneos) (Conceição-Silva et al., 2021).

Las TEM también se descubrieron en 2008, están compuestas por ADN, triptasa, histonas y el péptido antimicrobiano LL-37 (Von Köckritz-Blickwede et al., 2008). Estas redes producidas por los mastocitos poseen actividad microbicida contra Streptococcus pyogenes (Von Köckritz-Blickwede et al., 2008), Enterococcus faecalis (Scheb-Wetzel et al., 2014), sobre parásitos como Leishmania donovani (Naqvi et al., 2017) y pueden atrapar el hongo C. albicans aunque no lo matan (Lopes et al., 2015). Hasta el momento no se sabe si los mastocitos producen TEM vitales.

Trampas extracelulares de basófilos (TEB)

Los basófilos son células que participan en la respuesta proinflamatoria y en la inmunorregulación, así como en enfermedades alérgicas y parasitarias. Poseen un núcleo irregular característico y escasos gránulos, pero grandes, cargados de enzimas hidrolíticas, quimiocinas (atraen a neutrófilos y eosinófilos), heparina e histamina. Los basófilos liberan el contenido de sus gránulos después de reconocer al alergeno a través de receptores, lo que genera desórdenes vasculares como la hipersensibilidad y anafilaxis (Conceição-Silva et al., 2021).

En el 2012 se descubrió que los basófilos producen TEB (Schorn et al., 2012), después de pocos minutos de ser estimulados con quimiocinas, citocinas, mediadores lipídicos, entre otros. Las TEB son originadas por ADN mitocondrial y no contienen histonas (Morshed et al., 2014). A través de las TEB, los basófilos atrapan y matan bacterias como E. coli y S. aureus (Karasuyama et al., 2018). Aún existe poca información de los mecanismos e implicaciones de estas redes en los basófilos.

Trampas extracelulares en monocitos/macrófagos

Los monocitos son células de la defensa que se encuentran en circulación sanguínea, aunque pueden ser reclutados al sitio de infección y ahí diferenciarse a macrófagos. Éstos participan como efectores de la respuesta inflamatoria eliminando patógenos a través de la producción de ERO, óxido nítrico, mieloperoxidasa y citocinas proinflamatorias (Serbina et al., 2008). Los macrófagos poseen citoplasma abundante, están especializados en la fagocitosis y la neutralización de restos celulares y agentes peligrosos (Varol et al., 2015).

Los monocitos y los macrófagos tienen la capacidad de producir trampas extracelulares conocidas como TEM, en un mecanismo similar a los neutrófilos que se forman muy rápido (menos de 30 minutos) y se caracterizan por tener ADN nuclear, histonas, elastasa, mieloperoxidasa y metaloproteinasa, que las hacen letales para muchos microorganismos (Halder et al., 2016). Las TEM pueden tener actividad microbicida contra bacterias, hongos como C. albicans, aunque la eficiencia en disminuir el crecimiento de los microorganismos de las TEM es mucho menor que en las TEN.

TE en otros vertebrados e invertebrados

El principal objetivo del sistema inmunológico es reconocer lo propio de lo extraño y protegerse de ello, manteniendo la homeostasis de los organismos. Enfocándonos en las células de la defensa innata de los vertebrados e invertebrados, éstas comparten mecanismos de acción, uno de ellos es la formación de TE.

Los neutrófilos de roedores, bovinos, ovinos, pinnípedos, caninos, felinos, cerdos y peces cebra forman TE, algunas de estas especies contienen neutrófilo elastasa, histonas y mieloperoxidasa (Jo et al., 2021; Palić et al., 2007; Wardini etal., 2010; Wei et al