FETO vs SISTEMA INMUNE MATERNO

Hace tiempo leí sobre algo que me llamó la atención ¿Por qué el feto no es rechazado por el sistema inmune de la madre? Es decir, ¿Porque el sistema inmune no ataca al feto, incluso cuando el ovulo del que procede no pertenece a la madre que lo gesta? Aunque es un proceso bastante complejo y que aún no está totalmente aclarado, intentaré explicar lo que parece que ocurre de una forma más o menos comprensible.

Se sabe que la madre está expuesta a antígenos fetales durante el embarazo, puesto que se detectan anticuerpos maternos contra las moléculas paternas del MHC. ¿Y qué es el MHC? El MHC (en humanos también se le llama HLA) es el denominado Complejo Principal de Histocompatibilidad. En esencia se trata de una serie de moléculas que expresan nuestras células y que ayudan al sistema inmune a distinguir entre lo que es "propio" y lo que es "extraño". Esta es la base del rechazo en los transplantes de órganos, y por eso hay que buscar individuos que sean compatibles, es decir, que tengan un juego de moléculas del MHC lo más similar posible. Estas moléculas están codificadas por genes y por tanto se heredan, pero cada individuo posee su propio juego de moléculas del MHC distinto al de otro individuo, ya que estas se expresan de forma codominante (50% materno y 50% paterno), de forma que el feto poseerá un juego de  moléculas del MHC distinto al de la madre.

Expresión de codominante de moléculas del MHC en una célula. Fuente: Wikimedia (Creative Comons)

Como hemos dicho anteriormente, el sistema inmune materno genera anticuerpos contra las moléculas de MHC paternas, por tanto, reconoce al feto como algo extraño, y se ha comprobado que cuando se colocan aloinjertos singénicos (fragmentos de tejido idénticos genotípicamente al feto) fuera del útero, son reconocidos por el sistema inmune materno y rechazados. Entonces ¿por qué el feto no se ve afectado?

Invasión del endometrio por el trofoblasto (tr.).

Se ha centrado la atencion en el lugar de implantación del feto sobre el útero materno. Cuando el ovulo es fecundado, el cigoto comienza a dividirse a medida que baja por las trompas de Falopio hasta que llega al útero en estadío de blastocisto (la capa externa del blastocisto forma el trofoblasto). Es aquí cuando se ancla a la mucosa uterina y penetra en su interior. Las células del trofoblasto son muy invasivas y penetran a través del endometrio del útero, permitiendo que se implante el blastocisto, y llegando a los vasos sanguíneos maternos desde donde se alimentará el embrión. 

Al mismo tiempo, las células del endometrio comienzan a transformarse en células poliédricas cargadas de nutrientes que reciben el nombre de células deciduales (forman la decidua). Por lo tanto, se deduce que para que la implantación tenga éxito, debe de haber una comunicación entre el trofoblasto y el endometrio.

Con el paso de los días, el trofobasto invade la decidua  y se van desarrollando conjuntamente hasta finalmente dar lugar a la placenta, que ocupa un lugar determinado dentro del sitio de implantación, y desde la cual los nutrientes y el oxígeno prodecente de la sangre llegarán al feto a través del cordón umbilical. Sabiendo esto, podemos imaginar que las células trofoblásticas (procedentes del embrión) estarán en contacto directo con la sangre materna y por tanto con células del sistema inmune materno que podrían generar una respuesta contra el feto. Pero no se desencadena tal respuesta, pese a encontrarse anticuerpos maternos contra antígenos fetales. ¿Por qué?

Aunque no está totalmente dilucidada la respuesta, voy a exponer aquí los puntos principales de lo que se conoce hasta ahora:

 - Ha de haber un cuidadoso balance entre el elevado potencial de invasión de las células del trofoblasto y tolerancia a estas por parte de la madre, ya que de no ser así, se comprometería la integridad de la madre o la del feto respectivamente. ¿Y esto como ocurre? Se ha visto que hay una serie de poblaciones de linfocitos en la interfáz entre la madre y el feto; entre ellas hay un subgrupo que parece de vital importancia para el correcto desarrollo de la decidua, los linfocitos uNK (NK uterinos). Esta población de linfocitos se encuentra específicamente en el útero (de ahí su nombre), principalmente en el lugar de implantación; y tienen unas características moleculares algo distintas a los linfocitos NK. Aparte de esta población, también se encuentran principalmente linfocitos T CD8 y macrófagos. Todas estas células inmunes están en contacto íntimo con las células del trofoblasto, con las cuales tienen interacciones que se suponen que son las que regulan el potencial invasivo de estas últimas. 

- La importancia de los linfocitos uNK recae en la producción por parte de estos de IFN-γ, una molécula que promueve el desarrollo de la decidua. Se piensa que las células deciduales participan inhibiendo las respuestas inmunitarias de los linfocitos T CD8 y los macrófagos, mediante la producción de citocinas inhibidoras de la respuesta inmune, entre ellas el TGF-β.

 - Otra idea que está tomando mayor importancia en los últimos años, es la presencia de un grupo de linfocitos T denominados linfocitos T reguladores (Treg), lo cuales están implicados en los mecanismos de tolerancia del individuo frente a antígenos externos, como por ejemplo los procedentes de los alimentos. Se piensa que algunas de las células deciduales inhibidoras pueden ser estos linfocitos Treg, ya que hay un aumento de los Treg deciduales durante el embarazo, además de que el feto contiene abundantes linfocitos Treg. Esto permitiría una tolerancia por parte de la madre hacia el feto. La diferenciación hacia linfocitos Treg  está estimulada por el TGF-β, al contrario de lo que ocurre con los linfocitos T CD8 y los macrófagos.

- También se apunta a que se produce una inhibición del sistema del complemento en la zona de implantación, aunque realmente no se han encontrado en humanos moléculas con esta acción, al contrario que en ratones.

Como podeis ver, la barrera materno-fetal, no es una mera barrera física, sino más bien una barrera de tipo funcional, en la que se produce un proceso de inhibición inmunitaria por un lado, y tolerancia del feto por otro. Aquí os he expuesto los mecanismos generales que se piensan que están implicados más directamente; aunque todavía no hay nada claro, y la situación real parece ser un poco más compleja.

Como siempre, espero que os haya gustado, y cualquier comentario, duda o aclaración serán bien recibidos.

Un saludo :) 

CARACTERES MONOGÉNICOS EN EL SER HUMANO

En esta entrada vamos a hablar un poco de genética y de como se heredan algunos caracteres humanos. Antes de nada vamos a explicar algunos conceptos para que si alguien no los sabe, no se encuentre con un problema a la hora de leer (y practicar) la entrada completa.
En primer lugar hay que aclarar varios puntos: 

• Todas las células humanas (excepto los gametos) tienen 46 cromosomas. De estos, 23 proceden del padre y 23 de la madre. Por tanto tenemos 23 parejas de cromosomas homólogos.

Cariotipo humano. Sexo: mujer. Vía: Boltzer et al. (2005)

• Para un mismo gen existen dos formas alternativas;  donde cada una de estas forma se denomina alelo. Los dos alelos de un gen determinado ocupan una posición idéntica en los dos cromosomas homólogos y controlan los mismos caracteres, pero no necesariamente llevan la misma información. 
• En general los alelos pueden ser dominantes (A) o recesivos (a)  (no compete aquí hablar de codominancia ni semidominancia).
• Por tanto un individuo puede ser para un gen determinado: 
• AA: Homocigótico dominante porque presenta los dos alelos dominantes
• Aa: Heterocigótico, porque presenta un alelo dominante y otro recesivo
• aa:  Homocigótico recesivo, porque presenta los dos alelos recesivos

Un individuo cuyo genotipo sea "AA o Aa" para un determinado gen, expresará el caracter dominante sobre el recesivo, por lo que su  fenotipo será dominante para ese caracter. Por el contrario, un individuo homocigoto recesivo, es decir, "aa" expresará el caracter recesivo, puesto que no se encuentra el alelo dominante en su genotipo, y su fenotipo será recesivo para ese caracter. Más adelante se exponen una serie de ejemplos con los que se entenderá mejor todo esto.  En la actualidad se conocen multitud de carácteres humanos hereditarios pero muchos de ellos son complejos de estudiar. En esta entrada nos centramos en algunos de los carácteres que muestran un modo de herencia simple y una fácil identificación. 

1. Lóbulos de las orejas

El lóbulo de la oreja puede aparecer pegado a la mejilla (imagen superior) o separado de ella pendiendo libre (imagen inferior).

Via: Genética poblacional

Su determinación genética es la siguiente:

         A = lóbulo separado >  a = lóbulo pegado

2.- Línea frontal del pelo:

La línea frontal del nacimiento del pelo puede formar en el centro un pico (pico de viudo) (imagen superior) o por el contrario ser recta (imagen inferior). Su determinación genética es la siguiente:

Vía: Genética poblacional

 
                                                                                                 
      A= Pico de viudo  >  a = Sin pico de viudo 

3.- Capacidad para enrollar la lengua en U

Consiste en la capacidad de colocar la lengua enrollada en U fuera de la boca (imagen) y se opone a la incapacidad para realizarlo. Su determinación genética es la siguiente:

A = Capacidad para enrollar la lengua > a = Incapacidad para enrollar la lengua

Vía: Genética Poblacional

4.- Capacidad para doblar la lengua desde la punta hacia atrás (con la lengua fuera)

La mayoría de las personas pueden doblar la lengua hacia atrás cuando la sacan de la boca.

 

A= Capacidad para doblar  la lengua  >  a = Incapacidad para doblar la lengua

 

5.- Dedo meñique curvado

Ciertas personas poseen los dedos meñiques curvados hacia los anulares frente a otras que los tienen rectos. Su determinación genética es la siguiente:

A= Meñique curvado >  a = Meñique recto

6.- Pulgar extensible

Este carácter se conoce como “pulgar de auto-stopista” y consiste en la extensión de la primera falange del pulgar volviéndola casi 45º en relación al eje normal del dedo (imagen). Algunas personas pueden tener un pulgar extensible y otro no, debido a la expresividad variable del gen. Además existe una reducción del 5% en la penetración, es decir una persona de cada 20 es portadora del genotipo pp y no lo expresa. Su determinación genética es la siguiente:

A = Pulgar no extensible  >  a = Pulgar extensible

Vía: Genética Poblacional

7.- Pelos en la segunda falange

Existen dos tipos de personas, unas que poseen pelos sobre la segunda falange (imagen) y otras no. Entre las primeras existen variaciones en el número de dedos afectados como consecuencia de la expresividad variable del gen. Como, a veces el vello es muy fino, hay que asegurarse bien de que está ausente en todos los dedos. Su determinación genética es la siguiente:

A = Presencia de pelos > a = Ausencia de pelos

8. - Sentido de giro de los pelos de la coronilla.

Algunas personas tienen los pelos de la coronilla dispuestos de modo que el sentido de  rotación sigue el movimiento de las agujas del reloj (imagen derecha), mientras otras tienen los pelos dispuestos siguiendo el giro contrario (imagen izquierda). Su determinación genética es la siguiente:

A = Sentido de giro como el reloj > a = Sentido contrario

9.- Cruce de brazos.

Algunas personas al cruzarse de brazos, colocan el brazo derecho sobre el izquierdo, mientras que otras lo hacen al contrario. Su determinación genética es la siguiente:

A = Brazo derecho sobre izquierdo > a = Brazo izquierdo sobre derecho

10.- Forma de cruzar los dedos.

Las personas al entrecruzar los dedos de sus manos pueden hacerlo de manera que los dedos de la mano derecha están sobre los de la izquierda, o bien con los dedos de la mano izquierda sobre los de la derecha. Su determinación genética es la siguiente: 

A = dedos derechos sobre izquierdos > a = dedos izquierdo sobre derechos

Espero que os guste esta entrada. Si quereis podeis probar a practicar vosotros mismos y con vuestros familiares. Si teneis alguna duda o algo que aclarar no dudeis en dejarme un comentario; os responderé con mucho gusto. 

EL SECRETO DEL OLOR A TIERRA MOJADA

Creo que acierto, si digo que a la mayoría de las personas les resulta agradable ese olor que denominamos "a tierra mojada". Pero, ¿a que se debe realmente este olor tan característico?

Vía: El pperfume del ppapel

Pues ni más ni menos que a la Geosmina, una sustancia química producida principalmente por una bacteria que habita en los suelos Streptomyces coelicolor y también por algunas cianobacterias. Esta sustancia se libera en el aire en presencia de humedad, por eso cuando la tierra se humedece nos llega ese olor tan característico "a tierra mojada".

Pero, ¿Tiene esta molécula alguna implicación en la naturaleza? Pues sí, la geosmina sería la responsable, entre otras cosas, de que los camellos sobrevivan en los desiertos secos; ¡Como lo oyes! ( o mejor dicho, ¡Como lo lees!, jeje). 

Camellos en el desierto. Vía: Viajeros

Por lo que parece, Streptomyces libera geosmina en el terreno húmedo del desierto, la cual se dispersa en el aire, pudiendo ser detectada por los receptores olfativos de los camellos hasta a más de 80 km de distancia. Esta, sería la señal de que hay agua en algún punto relativamente cercano y les marcaría la dirección a seguir para encontrarla. Aparte de los camellos, hay otros animales como lombrices, caracoles e insectos que son capaces de detectarla y que les indicaría lo mismo que a los camellos, que la preciada agua está cerca.

¿Y a los humanos? ¿Nos afecta de alguna otra forma la geosmina? Pues se cree, que es la responsable del olor a "humedad" que desprenden algunos vinos, restandole sabor y calidad. Pero además, las bacterias del género Streptomyces son las principales responsables de la producción de múltiples compuestos antimicrobianos (tetraciclina, rifampicina, eritromicina, o kanamicina), algunos antifúngicos como la nistatina, además de agentes antitumorales. 

 Debido a su importancia, recientemente se ha conseguido secuenciar el genoma completo de Streptomyces coelicolor  y entre sus aproximadamente 8.000 genes se han localizado dos genes candidatos responsables de la producción de geosmina. 

Aunque, aún no se conocen con exactitud las bases moleculares de la síntesis de geosmina, poco a poco se irán dilucidando estos mecanismos,  de forma que podrían usarse en un futuro a nuestro favor para la elaboración de vinos de mejor calidad, además de otras muchas aplicaciones de importancia. 

GEMELOS Y EPIGENÉTICA

Seguramente más de uno se habrá preguntado alguna vez ¿Por qué los gemelos a medida que van creciendo son más diferentes?

Los gemelos idénticos, es decir, monocigóticos son el resultado de la fecundación de un solo óvulo por un espermatozoide, y la posterior división del embrión en dos en las primeras etapas del desarrollo. Por tanto, son iguales genéticamente al 100%, son clones.

 

Gemelas monocigóticas. De: Wikipedia

Entonces, si son iguales genéticamente, ¿Qué es lo que ocurre para que con el tiempo sean cada vez más diferentes? Como es sabido, las características fenotípicas de un ser vivo están determinadas por dos aspectos, los genes y el ambiente. Bien, se puede decir entonces que si son genéticamente idénticos, el peso recae sobre el ambiente; pero ¿Puede el ambiente modificar "genéticamente" a un individuo? La respuesta es: SI.

Para ello es necesario explicar un poco que son los genes y que es la cromatina.

• Un gen es aquella parte del ADN que codifica para una proteína; hablando en términos más coloquiales es aquella parte del ADN que determina entre otras muchas cosas, el color de ojos, el grupo sanguíneo, etc. Aunque todas las células de nuestro cuerpo tienen los mismos genes, una célula del hígado expresa una serie de genes que no expresa por ejemplo una neurona, y  viceversa. 

ADN de un cromosoma donde se muestra la parte correspondiente a un gen. De: Wikipedia

• El ADN en la célula se encuentra empaquetado formando lo que se denomina  cromatina. Esta es la que determina que unos genes se expresen y otros no. De una manera muy simple, se puede decir que la cromatina está formada por nucleosomas ( proteínas llamadas histonas, alrededor de las cuales se enrrolla el ADN empaquetandose en mayor o menor grado). De esta forma hay partes del genoma que no se expresan nunca (se encuentran muy compactadas), otras que se expresan continuamente (apenas están compactadas) y otras que se expresan o no según las necesidades de la célula. 

Relación entre cromatina y ADN. Vía: Emagister

¿Como consigue la célula que se expresen unos genes y no otros? Mediante modificaciones en las histonas que hacen que la cromatina se compacte más o menos, y por tanto que se expresen más unos genes que otros. A esto es lo que se conoce en términos generales como EPIGENÉTICA. Y ¿Cómo decide la célula que genes tiene que expresar y cuales no? Mediante la información que le llega del exterior, es decir, el ambiente. Esto a gran escala produce que dos individuos genéticamente idénticos (gemelos), en ambientes distintos puedan llegar a ser diferentes fenotípicamente, por lo que tendrán el mismo genoma pero distinto epigenoma. 

Por eso, nada más nacer apenas comparten diferencias entre ellos, y conforme va pasando el tiempo, la alimentación, las vivencias que tengan, si fuman o no, etc hará que cada uno presente un patrón epigenético diferente aunque sean iguales geneticamente, lo que se traduce en fenotipos diferentes aunque tengan el mismo genotipo.

Gemelas adultas. Vía: Spanish-china-org

¿Qué es la vida?

Antes de adentrarnos en el apasionante mundo de la biología, hemos de intentar describir un concepto, que aunque a priori pueda parecer sencillo, aún no tiene una definición clara. Me refiero al significado de la palabra VIDA.

¿Qué es la vida?

Según la R.A.E. hay unas 20 posibles definiciones para este término. Desde fuerza o actividad interna sustancial, mediante la que obra el ser que la posee, hasta animación o vitalidad de una cosa o de una persona. 

La primera vez que recuerdo que me plantearon el concepto de vida fue cuando tenía unos 15 años en el instituto. El profesor de ética llegó a clase, cogió una vela, la encendio y dijo: ¿Quién me dice porque esta vela no está viva? En un momento todos empezamos a contestar pensando que era una respuesta simple y fácil. 

Algunas de las respuestas fueron: 

- Porque no respira. 
- Contestación del profesor: Consume oxígeno y libera CO2, igual que tú.

- Porque no nace, se reproduce ni muere.  
- Contestación: Si la acerco a otra vela, la encenderá, esa nueva vela habrá nacido entonces, a su vez, la primera vela se está reproduciendo y si las apago, morirán las dos. 

Tras algunas respuestas más como estas (no se puede pedir mucho más a niños de 15 años)  he de decir, que ninguno dimos una respuesta clara de porqué una simple vela no era un ser vivo. Esa fue la primera vez en la que tomé conciencia de que la vida no es algo facil de entender y mucho menos de explicar.

Cuando llegué a la universidad, se me volvió a plantear el tema en distintas asignaturas y la conclusión siempre fue la misma, no hay una definición clara aún de lo que es la vida. 

Podríamos pensar que todo lo vivo es aquello que contiene material genético (ADN o ARN), pero entonces deberíamos incluir a los virus, o a las nanobacterias, los cuales hoy día no está claro si son seres vivos o no. Si en lugar de material genético nos inclinamos por pensar que algo vivo es aquello capaz de mantenerse por sí mismo, deberíamos de excluir a otros tantos como parásitos, etc. 

En conclusión, aúnque pueda parecer que la diferencia entre lo que está vivo y lo que no es facil, intentad vosotros mismos planteaos una definición de lo que es la vida, a ver si no encontrais trabas en el camino. 

 

Función de este blog

Hola a tod@s. Como el título indica, lo que pretendo con este blog es acercar la ciencia, y en especial la biología, a todas aquellas personas con interés por este mundo. No pretendo que sea un blog cargado de tecnicismos, sino más bien algo sencillo donde todo el mundo pueda compartir lo apasionante que resulta esta ciencia. Espero que os guste :)

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