Cientistas mostram como as células imunológicas migram ao longo de gradientes autogerados

Ao combater doenças, as nossas células imunitárias precisam de atingir rapidamente o seu alvo. Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) descobriram agora que as células imunológicas geram ativamente seu próprio sistema de orientação para navegar por ambientes complexos. Isto desafia noções anteriores sobre estes movimentos.

As descobertas dos pesquisadores, publicadas na revista Imunologia Científicaaprimorar nosso conhecimento sobre o sistema imunológico e oferecer novas abordagens potenciais para melhorar a resposta imunológica humana.

Ameaças imunológicas, como germes ou toxinas, podem surgir em qualquer parte do corpo humano. Felizmente, o sistema imunitário – o nosso escudo protetor – tem formas complexas de lidar com estas ameaças. Por exemplo, um aspecto crucial da nossa resposta imunitária envolve o movimento colectivo coordenado de células imunitárias durante a infecção e inflamação. Mas como é que as nossas células imunitárias sabem que caminho seguir?

Um grupo de cientistas do grupo Sixt e do grupo Hannezo do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA) abordou esta questão. No seu estudo, os investigadores lançaram luz sobre a capacidade das células imunitárias de migrarem colectivamente através de ambientes complexos.

Células dendríticas – os mensageiros

As células dendríticas (DCs) são um dos principais intervenientes na nossa resposta imunitária. Funcionam como mensageiros entre a resposta inata – a primeira reacção do corpo a um invasor, e a resposta adaptativa – uma reacção retardada que tem como alvo germes muito específicos e cria memórias para combater infecções futuras. Como os detetives, os DCs examinam os tecidos em busca de intrusos.

Assim que localizam um local de infecção, eles são ativados e migram imediatamente para os gânglios linfáticos, onde entregam o plano de batalha e iniciam os próximos passos da cascata. Sua migração em direção aos gânglios linfáticos é guiada por quimiocinas – pequenas proteínas sinalizadoras liberadas pelos gânglios linfáticos – que estabelecem um gradiente.

No passado, acreditava-se que as DCs e outras células do sistema imunológico reagiam a esse gradiente externo, avançando em direção a uma concentração mais elevada. No entanto, novas pesquisas conduzidas no ISTA desafiam agora esta noção.

Um receptor – duas funções

Os cientistas examinaram de perto um receptor – uma estrutura de superfície encontrada em DCs ativadas chamada “CCR7”. A função essencial do CCR7 é ligar-se a uma molécula específica do linfonodo (CCL19), que desencadeia as próximas etapas da resposta imune. “Descobrimos que o CCR7 não apenas detecta o CCL19, mas também contribui ativamente para moldar a distribuição das concentrações de quimiocinas”, explica Jonna Alanko, ex-pós-doutorado do laboratório de Michael Sixt.

Utilizando diferentes técnicas experimentais, eles demonstraram que, à medida que as DC migram, elas absorvem e internalizam quimiocinas através do receptor CCR7, resultando na depleção local da concentração de quimiocinas. Com menos moléculas sinalizadoras ao redor, elas avançam para concentrações mais altas de quimiocinas. Esta dupla função permite que as células imunitárias gerem os seus próprios sinais de orientação para orquestrar a sua migração colectiva de forma mais eficaz.

O movimento depende da população celular

Para compreender quantitativamente este mecanismo à escala multicelular, Alanko e colegas juntaram-se aos físicos teóricos Edouard Hannezo e Mehmet Can Ucar, também do ISTA. Com sua experiência em movimento e dinâmica celular, eles estabeleceram simulações computacionais que foram capazes de reproduzir os experimentos de Alanko.

Com estas simulações, os cientistas previram que o movimento das células dendríticas não depende apenas das suas respostas individuais à quimiocina, mas também da densidade da população celular. “Esta foi uma previsão simples, mas não trivial; quanto mais células houver, mais nítido será o gradiente que elas geram – isso realmente destaca a natureza coletiva deste fenômeno”, diz Can Ucar.

Além disso, os investigadores descobriram que as células T – células imunitárias específicas que destroem germes nocivos – também beneficiam desta interação dinâmica para melhorar o seu próprio movimento direcional. “Estamos ansiosos para descobrir mais sobre este novo princípio de interação entre populações de células com projetos em andamento”, continua o físico.

Melhorando a resposta imunológica

As descobertas são um passo em uma nova direção na forma como as células se movem dentro de nossos corpos. Em contradição com o que se acreditava anteriormente, as células imunitárias não só respondem às quimiocinas, mas também desempenham um papel activo na formação do seu próprio ambiente, consumindo estes sinais químicos. Esta regulação dinâmica de sinais de sinalização fornece uma estratégia elegante para guiar o seu próprio movimento e o de outras células do sistema imunológico.

Esta pesquisa tem implicações significativas para a nossa compreensão de como as respostas imunológicas são coordenadas dentro do corpo. Ao descobrir estes mecanismos, os cientistas poderiam potencialmente conceber novas estratégias para melhorar o recrutamento de células imunitárias para locais específicos, tais como células tumorais ou áreas de infecção.