Los macrófagos marginales y el LXR: viviendo al límite
Nuestro sistema de defensa está formado por una gran diversidad de tipos celulares diferentes y cada uno de ellos está especializado en acciones concretas. Los macrófagos forman parte de este sistema y desarrollan un papel esencial en la respuesta inmunitaria. En concreto, se encargan de engullir (siendo más técnicos, “fagocitar”) materiales de desecho, cuerpos extraños y microorganismos. Además, secretan diferentes sustancias químicas que condicionan la respuesta del resto de sistema de defensa del organismo. Los macrófagos se distribuyen por todo el cuerpo, pero son muy diferentes según el órgano en que se encuentran. Estas diferencias permiten identificar poblaciones de macrófagos distintas (“razas”, si queremos utilizar un símil polémico). Esta diversidad refleja también diferencias en sus funciones y parece determinada, en parte, por el ambiente del órgano en que se encuentran.
En este artículo, el grupo del doctor Castrillo se centra en el estudio de los macrófagos del bazo. En concreto, se analiza el papel de un receptor nuclear (el LXR) en el desarrollo de poblaciones concretas del bazo a través de múltiples técnicas. El artículo sirve de ejemplo de estudio en el cual se analiza la función de una proteína a través de su pérdida.
El bazo es un órgano especializado en el filtrado y mantenimiento de la sangre y en la detección de sustancias y cuerpos extraños. Los macrófagos desempeñan un papel crucial en todas estas funciones. Dentro del bazo encontramos tres “razas” de macrófagos, cada una de ellas en una de las distintas zonas en las que se divide el bazo. Así, en la pulpa roja encontramos macrófagos encargados de reciclar glóbulos rojos moribundos. De manera casi previsible, los macrófagos de la pulpa blanca se encargan de reciclar los glóbulos blancos. Entre las dos pulpas encontramos una zona, denominada zona marginal, en la que se filtra la sangre. Los macrófagos de la zona marginal son distintos de los de las pulpas y se encargan de detectar y engullir sustancias extrañas que viajan por la sangre.
Las poblaciones de macrófagos, además de por su localización, se pueden distinguir por las proteínas que presentan en su membrana. Así, utilizando diferentes anticuerpos (que reconocen específicamente proteínas concretas), podemos identificar las diferentes poblaciones de los macrófagos. De esta manera, las proteínas de membrana serían como las huellas dactilares de los macrófagos.
Aunque la diversidad de los macrófagos está totalmente aceptada, no se conoce gran cosa sobre cómo se logra. Todos los macrófagos proceden de células de la médula ósea pero, ¿cómo se controla que un macrófago acabe siendo un macrófago de la zona marginal y no un macrófago de la pulpa roja?
El estudio se inició con el uso de ratones modificados genéticamente para que no expresaran las dos formas del receptor LXR: α y β. Al analizar los bazos de estos ratones, se vio que, a pesar de que los macrófagos de las pulpas eran normales, no tenían macrófagos de la zona marginal; es más, la propia zona marginal parecía haber desaparecido. De manera consecuente, estos animales tenían alterada la función de defensa y de filtrado que se da en el bazo. A tenor de estos resultados, parecía que el desarrollo de estos macrófagos dependía de los LXR, es decir, cuando no están presentes estos receptores, no se forman los macrófagos y la zona marginal deja de ser evidente.
Para confirmar que estos defectos se debían a la diferenciación de los macrófagos, se hizo un trasplante cruzado de médula ósea (de donde derivan todas las células sanguíneas, incluidos los macrófagos). El ratón que recibía el trasplante había perdido todas las células del sistema inmunitario por irradiación, con lo que todas sus células defensivas acaban procediendo de la médula ósea del donante.
Si a los ratones sin LXR irradiados se les trasplanta médula ósea de ratones con LXR, los macrófagos de la zona marginal vuelven a formarse (proceden de la médula ósea de ratones con LXR). En cambio, si a los ratones “normales” (con LXR) irradiados se les trasplanta la médula ósea de ratones sin LXR, se pierde progresivamente la zona marginal (no se pueden generar macrófagos de esta zona a partir de médula ósea sin LXR).
Para distinguir cuál de las dos formas de LXR era la causante de esta pérdida, se realizaron estudios con ratones a los que les faltaba o bien la forma α o bien la forma β. Se comprobó que los ratones sin LXR presentaban macrófagos de zona marginal normales; y, de hecho, su médula ósea era capaz de revertir esta pérdida en los ratones sin ningún LXR. Por tanto, el LXRβ no es necesario para formar estos macrófagos ya que cuando no está, se siguen formando. Por otro lado, los ratones sin LXR presentaban el mismo cuadro que los ratones sin ningún LXR: no se hallaban macrófagos de la zona marginal. Por tanto, la formación de los macrófagos de esta población parece depender exclusivamente de la forma α del LXR.
Los ratones transgénicos usados en estos primeros experimentos no tenían LXR (o algunas de sus formas) en ninguna de sus células (ni en macrófagos, ni en neuronas, ni en células de hígado, ni en el resto de órganos y tejidos). Esta ausencia generalizada provoca cambios a muchos niveles, los cuales podrían estar influyendo indirectamente en la formación de estos macrófagos. Para descartar estas posibles acciones colaterales, se generaron transgénicos condicionales.
En los transgénicos condicionales se controla bajo qué condiciones se expresa o se deja de expresar una proteína (de ahí su nombre). En los transgénicos condicionales de este estudio solamente les faltaba el LXRα en las células precursoras de las células sanguíneas (las células hematopoyéticas). Los macrófagos, al derivar de estas células, tampoco tendrán estos receptores. Para ello, se generan ratones con dos copias del gen para LXRα flanqueado por secuencias cortas denominadas LoxP. Estas secuencias LoxP son reconocidas por la enzima Cre que las corta, eliminando la secuencia que se encuentra entre ellas (en este caso LXRα). La enzima Cre no está presente de forma natural en ninguna célula de los ratones.
Los ratones con el gen LXRα flanqueado por LoxP se cruzan con ratones que expresan Cre (la enzima “corta/pega”) de manera específica en las células hematopoyéticas (precursoras de todas las células sanguíneas, incluidos los macrófagos). Esta especificidad se consigue colocando el gen Cre detrás de un promotor para un gen específico de esta línea. Los promotores son secuencias de DNA que determinan dónde, cuándo y cómo se expresan los genes. En la descendencia de este cruce, los ratones solo presentan Cre en las células hematopoyéticas. Por tanto, solo en ellas se cortan las secuencias LoxP y, por tanto, se elimina el gen para LXRα. Las células hematopoyéticas y sus derivados, entre los que se encuentran los macrófagos, no tienen LXRα. El resto de células presentan LXRα de manera normal pues al no tener Cre no se elimina la secuencia entre los LoxP. Estos ratones presentaban un bazo idéntico al de los transgénicos sin LXRα en todo el organismo. La formación de los macrófagos de la zona marginal del bazo depende directamente de que esta forma del receptor se exprese en los propios macrófagos (o en sus precursores).
Para acumular aún más evidencias, se trataron células hematopoyéticas de los ratones sin LXRα con un virus específico (lentivirus) que permite aumentar la expresión de LXRα. Cuando se inyectaban células hematopoyéticas sin LXRα tratadas con el virus que aumentaba la expresión de LXRα en estos ratones, se restauraba parcialmente la zona marginal y sus macrófagos.
En definitiva, nos hallamos antes un interesante trabajo que sirve para ejemplificar cómo se utilizan los modelos de ratones deficientes en proteínas específicas y que muestra, por primera vez, el papel de los receptores nucleares en la diferenciación de las poblaciones de macrófagos.
*Imagen de portada: Retrato de familia de las células sanguíneas (Wikimedia Commons). *El artículo completo en inglés está disponible en Mapping Ignorance.
