Representación de virus encapsulados en burbujas aislantes en referencia a la acción del sistema inmunológico y las citoquinas sobre los patógenos extraños que entran al organismo,
Vía ShutterStock.

Debido a la pandemia del coronavirus que azota el mundo, este particular grupo de proteínas ha estado en boca de todos. Ya sea para explicar los efectos adversos de la enfermedad o para ejemplificar cómo un tratamiento podría contrarrestarlos, las citoquinas siempre están presentes. En otras palabras, las también llamadas citocinas juegan un papel vital en el desempeño del sistema inmunológico. Algo que, cabe destacar, lleva su alcance mucho más allá del COVID-19.

Acá nos daremos un paseo por lo que son estas importantes defensoras de nuestro organismo, así como por los procesos y tareas que ellas regulan dentro de este.

Entendiendo el sistema inmunológico: la labor de las citocinas

Como mencionamos, las citocinas son un grupo de proteínas asociado con el sistema inmunológico de nuestro organismo. Dichas estructuras de bajo peso molecular se desempeñan como mediadoras de variadas interacciones dentro del cuerpo. Entre ellas, se destacan los intercambios complejos entre células linfoides, células inflamatorias y células hematopoyéticas –todas con una labor distinta en los procesos de respuesta inmune–.

Con este primer punto, se evidencia una de sus funciones principales, que es la de facilitar la comunicación entre las células del sistema inmunológico. Sin embargo, esta no es la única de sus responsabilidades.

De hecho, las citocinas también colaboran en la diferenciación y maduración de dichas células desde sus etapas iniciales. En pocas palabras, colaboran con el desarrollo de las defensas con las que cuenta el sistema inmunológico. Por si fuera poco, también una variedad de esta, conocida como ‘quimiocinas’ actúan como indicadores que señalan a las células inmunes al lugar al que deben ir cuando un patógeno maligno ataca el cuerpo.

Finalmente, como último punto resaltante de su accionar, cabe destacar que en ocasiones las citocinas también llegan a actuar como efectoras directas. En otras palabras, las citoquinas también pueden jugar un rol activo en la respuesta inmune del organismo al desempeñarse ellas mismas como sus protectoras directas. Sin embargo, esto último suele suceder solo bajo condiciones muy específicas.

Los múltiples orígenes de las citoquinas

Según una revisión de la literatura de investigación científica sobre la citocinas realizada en el 2014 por Guillermo Arango Duque y Albert Descoteaux, estas pequeñas moléculas pueden originarse a partir de diferentes células.

Específicamente, en el review publicado en el Frontiers in Immunology se habla de que estas pueden originarse a partir de células variadas células inmunológicas. Entre ellas nos encontramos con algunas como los neutrófilos, los mastocitos, los macrófagos, las células B y las células T.

De entre ellos, se destacan los dos primeros y el último. Por su parte, los neutrófilos son unas de las primeras células que se activan cuando se detecta un patógeno desconocido en el organismo. Luego, los mastocitos quedan a cargo de la reacción inflamatoria, diseñada para confinar al virus, bacteria o parásito en un solo lugar. Finalmente, las células T asesinas han llegado a ser señaladas como uno de los actores más eficientes y agresivos contra los virus (incluso más que los propios anticuerpos).

Igualmente, otras células como las endoteliales y las epiteliales también pueden producir citoquinas. Esto debido a que casi todos los órganos de nuestro cuerpo tienen receptores de estas moléculas y dependen de sus capacidades de transporte de información para poder mantener “bien informado” al cuerpo sobre lo que pasa en cada una de sus áreas.

Entonces… ¿cómo se desempeñan las citocinas en el sistema inmunológico?

Con lo anterior, podemos entender con claridad lo importante que es su existencia en nuestro organismo. Ahora, con eso claro, podemos pasar a profundizar un poco más sobre la forma específica en la que dichas moléculas interactúan con nuestro cuerpo y rigen diversos procesos.

Básicamente, cuando las citocinas hacen presencia, se está enviando un claro mensaje al resto del organismo: hay un intruso no deseado y hay que eliminarlo. Es solo luego de que las citoquinas envían esta clara señal que la respuesta inmunológica puede comenzar.

Por lo general, en el caso de las citocinas, dicha respuesta viene de la mano con la inflamación de los tejidos y un proceso que transforma momentáneamente a los vasos sanguíneos en estructuras porosas. Gracias a esto, las células inmunes pueden llegar al área señalada por la inflamación y atacar más rápido a los patógenos a través de la sangre que se filtra desde las venas hasta el tejido comprometido.

¿Defensa innata o adaptativa?

Como sabemos, los seres humanos contamos con un sistema inmunológico dividido en dos: el innato (con el que nacemos) y el adaptativo (el que desarrollamos de acuerdo al ambiente). Cuando hablamos de citocinas – que pueden ser segregadas tanto por células inmunes como por células regulares– nos encontramos entonces con una dualidad.

Dependiendo del tipo de respuesta que sistema inmunológico requiera: una general, pero rápida (innata) o una específica, pero retardada (adaptativa) las citocinas siempre estarán presentes. Esto debido a que ellas actúan como las conductoras de los mensajes de alerta y, como tal, estos son necesarios para la activación de ambos procesos. En resumen, las citocinas son un “puente” que une las funciones de ambos sistemas inmunológicos y que puede activar cualquiera de los dos, dependiendo de lo que requiera la infección.

¿Entonces… todas las citocinas cumplen la misma función?

No exactamente, así como las quimiocinas se encargan de señalar a las células inmunes el camino que deben seguir, las citocinas segregadas por el sistema inmunológico innato y el adaptativo también cumplen funciones diferentes a través de un mismo proceso. En ambos casos, las moléculas ponen en alerta al organismo, pero de formas distintas.

Por un lado, el sistema inmunológico innato liberará citocinas que desencadenarán una respuesta general y rápida en todo el cuerpo causando dolores de cabeza, fiebre, fatiga y hasta molestias en las articulaciones. Esto según lo reportado en el 2007 por la publicación de Jun-Ming Zhang y Jianxiong An en la revista International Anesthesiology Clinics.

Por el otro, tenemos lo resaltado por David D. Chaplin en un review publicado en Journal of Allergy and Clinical Immunology durante el 2010. En este, se proyecta que el adaptativo libera citocinas especializadas que activan particularmente a las células T asesinas para que ataquen directamente al virus invasor.

No todo es perfecto, el peligro de las tormentas de citoquinas

A pesar de que las citocinas son necesarias para el correcto funcionamiento del sistema inmunológico, esto no implica que se presencia no desate otros peligros. De hecho, las citoquinas pueden llegar a ser tan beneficiosas como peligrosas.

Por lo general, estas se encuentran en una cantidad moderada dentro del organismo. Gracias a esto pueden actuar como puentes comunicacionales con facilidad o simplemente responder rápidamente ante patógenos desconocidos. Hasta acá, todo indica un funcionamiento normal del sistema inmunológico.

Sin embargo, si la cantidad de citocinas aumenta desmedidamente rebasa el estándar, entonces las personas son propensas a sufrir una mortal ‘tormenta de citoquinas’. Básicamente, a las tormentas de citocinas se las define como una respuesta inmune exagerada del organismo que lleva a cuadros inflamatorios severos y que puede causar complicaciones en el funcionamiento de los órganos. Esto se reflejó recientemente en una editorial de la revista JAMA Internal Medicine desarrollada por Pratik Sinha, Michael A. Matthay y Carolyn S. Calfee.

Según una revisión publicada en la revista Psychiatry de Matrix Medical Communications este 2009, las tormentas de citoquinas pueden ocasionar síntomas como dolor de cabeza, migraña, falta de apetito, somnolencia y fatiga severa. Asimismo, los autores Atmaram Yarlagadda, Elizabeth Alfson y Anita H. Clayton destacan que, por su pequeño tamaño, las moléculas de citocina incluso podrían traspasar la barrera hematoencefálica, llegar al cerebro y desencadenar peligrosos cuadros inflamatorios allí.

Sin embargo, el peligro real detrás de dichas tormentas se debe a su efecto sobre los vasos sanguíneos. Al volverlos excesivamente porosos por la sobreexposición a las citocinas, estos pueden filtrar más sangre de la deseada. Como consecuencia, la presión arterial baja y la sangre no transporta suficiente oxígeno a los órganos. Al final, esta condición puede incluso ser fatal.

Evitando las tormentas de citocinas

Afortunadamente, ya el mundo de la medicina ya ha buscado formas de evitar las respuestas exageradas del sistema inmunológico y sus consecuentes tormentas de citocinas. De hecho, por años se ha trabajado para entender las formas de mantener este problema a raya.

Entre ellos, se menciona un proceso natural del organismo que, nuevamente, involucra la interacción del sistema inmunológico innato y del adaptativo. Específicamente, la publicación del 2007 en la revista Nature Public Health Emergency Collection hecha por Noah W Palm y Ruslan Medzhitov, habla de cómo una respuesta inmune inicial del sistema innato con suficientes citocinas, puede evitar que luego el adaptativo libere demasiadas a la vez y produzca una mala reacción.

Asimismo, investigaciones como las publicadas en este mismo año en Clinical Infectious Diseases señalan al medicamento tocilizumab como un efectivo fármaco inhibidor de citocinas. Información como esta, justo ahora se ha vuelto particularmente valiosa ya que, el saber cómo detener las tormentas de citocinas es un punto vital para descubrir como disminuir la severidad de casos de COVID-19, lo que ayudará a salvar más vidas

Referencias:

Macrophage Cytokines: Involvement in Immunity and Infectious Diseases (Oct. 2014): doi:10.3389/fimmu.2014.00491

Cytokines, Inflammation and Pain (2007): doi:10.1097/AIA.0b013e318034194e

Overview of the Immune Response (2010): doi:10.1016/j.jaci.2009.12.980

Is a “Cytokine Storm” Relevant to COVID-19? (Jun. 2020): doi:10.1001/jamainternmed.2020.3313

Not so fast: adaptive suppression of innate immunity (2007): doi:10.1038/nm1007-1142b

The Blood Brain Barrier and the Role of Cytokines in Neuropsychiatry (Nov. 2009): https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2801483/

Tocilizumab for Treatment of Mechanically Ventilated Patients With COVID-19 (2020): https://doi.org/10.1093/cid/ciaa954