Investigadores de Harvard descubrieron cómo el cerebro detecta la infección por gripe

Sentirse enfermo puede ser profundamente debilitante y la mayoría de las personas se enferman varias veces al año. La sensación representa una respuesta neuronal a la infección que puede proporcionar una estrategia altamente coordinada y adaptativa para promover la recuperación. Los animales infectados con varios patógenos muestran respuestas fisiológicas y de comportamiento comunes que pueden incluir fiebre, letargo, pérdida de apetito, dolor de cabeza y dolor, cambios de humor y desinterés en socializar, lo que sugiere un estado de enfermedad común que involucra circuitos neuronales compartidos.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Harvard reveló cómo el cerebro se da cuenta de que hay una infección en el cuerpo.

Además de los síntomas comunes, otras respuestas de enfermedad se adaptan al sitio de infección; por ejemplo, algunas infecciones respiratorias provocan tos, congestión y broncoconstricción, mientras que algunas infecciones intestinales provocan náuseas, diarrea y vómitos. Ahora, los científicos de Harvard pueden haber descubierto una parte clave de cómo sucede esto. Al estudiar ratones con influenza, encontraron un grupo de células nerviosas en la parte posterior de la garganta que detecta la presencia de un virus y envía señales al cerebro, desencadenando síntomas que responden a la infección.

El nuevo estudio es uno de los primeros en fijar esta respuesta en una población específica de células nerviosas. Previo a este análisis, los científicos ya sabían que sentirse mal durante una enfermedad es, en parte, el resultado de las sustancias químicas producidas por el tejido infectado. Se sabe que varios de estos compuestos, como las prostaglandinas, desencadenan conductas de enfermedad.

Los medicamentos, de hecho, como el ibuprofeno, actúan bloqueando la producción de prostaglandinas. “Pero a menudo no está claro exactamente cómo estos químicos se comunican con el cerebro. Sorprendentemente, se sabe poco sobre cómo el cerebro se da cuenta de que hay una infección en el cuerpo”, afirmó Stephen Liberles, neurocientífico molecular de la Escuela de Medicina de Harvard, uno de los especialistas a cargo de la investigación.

En el nuevo estudio, Liberles, el posdoctorado Na-Ryum Bin y sus colegas se centraron en la influenza, que infecta las vías respiratorias del cuerpo. Investigaciones anteriores insinuaron que un tipo de prostaglandina producida en respuesta a una infección viral llamada PGE2 podría viajar a través de la sangre para interactuar con las células del cerebro. Pero cuando los investigadores infectaron ratones que habían sido modificados genéticamente para que carecieran de receptores para PGE2 en el sistema nervioso central, los animales seguían actuando como si estuvieran enfermos, evitando comer y beber, y moviéndose menos de lo normal.

Esto sugirió que la PGE2, en cambio, estaba siendo detectada por el sistema nervioso periférico, que consiste en las neuronas fuera del cerebro y la médula espinal. Para reducir en qué parte del cuerpo estaba ocurriendo esta detección, el equipo combinó varias herramientas genéticas para crear cepas de ratones con conjuntos progresivamente más pequeños de receptores PGE2 desactivados. Eventualmente, se concentraron en un grupo de neuronas en la parte posterior de la garganta que conecta las vías respiratorias superiores con el cerebro. Los ratones que carecían de receptores en estas células no actuaron como si estuvieran enfermos cuando contrajeron la gripe. El equipo logró el mismo efecto en ratones normales cortando el nervio o dándoles ibuprofeno a los animales.

Los hallazgos, que acaban de publicarse en Nature, apuntan a un sistema de detección específico para infecciones respiratorias. “Este sistema podría tener varios beneficios. Las prostaglandinas son frágiles y es posible que no lleguen al cerebro a través de la sangre, por lo que hacer que las neuronas las detecten donde se producen podría ser más confiable. El sistema también proporciona al cerebro información importante sobre dónde está la infección, quizás configurando una respuesta específica del sitio, como toser” indicó Liberles.

El descubrimiento de esta vía periférica redefine la comprensión de cómo la infección por el virus de la influenza afecta el sistema nervioso para causar un comportamiento de enfermedad. Moléculas diminutas como las prostaglandinas son difíciles de estudiar, por ello este equipo requirió usar herramientas genéticas de vanguardia para ser exitosos en su trabajo. Curiosamente, el bloqueo de la vía PGE2 fue menos efectivo para eliminar el comportamiento de enfermedad durante las últimas etapas de la infección.

Esto quizás sugiere que una vía diferente hace que los ratones actúen como enfermos una vez que la enfermedad ha progresado desde las vías respiratorias superiores hasta los pulmones. El equipo también descubrió que la desactivación de las neuronas detectoras de PGE2 aumentaba las posibilidades de supervivencia de los ratones. Esto concuerda con otros estudios que muestran que bloquear la síntesis de PGE2 mejora la supervivencia en ratones con gripe, pero plantea la pregunta de por qué evolucionó tal vía en primer lugar.

Una posible explicación que sugieren los especialistas indica que, aunque el comportamiento de enfermedad hace que los ratones sean más vulnerables a la influenza, puede protegerlos contra otras infecciones. “Por ejemplo, algunos estudios muestran que los ratones con sepsis bacteriana tienen menos probabilidades de sobrevivir si comen más alimentos, probablemente porque las bacterias aprovechan el azúcar en la sangre del animal como combustible. En ese caso, la pérdida de apetito es algo bueno” sugirió el autor.

“O tal vez el comportamiento evolucionó no porque ayude directamente a los animales enfermos, sino porque protege a sus parientes de la infección al reducir la interacción social del ratón contagiado. No está claro si las células nerviosas de detección de prostaglandinas de la garganta transmiten información sobre bacterias y virus distintos de la influenza. Será muy importante explorar otros tipos de infección.” continuó.

Los investigadores planean hacer exactamente eso, así como “buscar neuronas que detecten infecciones en otras partes del cuerpo, como el intestino. Todas estas son preguntas realmente emocionantes para avanzar” concluyó Liberles. De esta investigación también participaron Sara L. Prescott, Nao Horio, Yandan Wang y Isaac M. Chiu.

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