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¿Qué tan similares deben ser las proteínas para desencadenar la misma respuesta inmune?

¿Qué tan similares deben ser las proteínas para desencadenar la misma respuesta inmune?


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El titulo lo dice todo. ¿Qué tan precisa o vaga es la inmunidad que obtenemos de la vacunación o de haber encontrado un germen antes?

¿Se trata de partes de proteínas que se reconocen si son idénticas? ¿Proteínas completas? ¿Qué tipo de mutaciones rompen el reconocimiento y cuáles no?


Las inmunoglobulinas no reconocen proteínas completas, sino formas específicas (llamadas epítopos). Estos epítopos también deben estar presentes en la superficie de las bacterias o virus invasores para que la inmunoglobulina tenga acceso. El epítopo debe ser exactamente el mismo. Cualquier cambio en la secuencia de aminoácidos cambiaría la forma. Pero un epítopo es una parte relativamente pequeña de la proteína más grande. Si la forma es la misma entre diferentes proteínas, desencadenaría una respuesta inmune.


Nutrición e inmunidad

Durante la temporada de gripe o en épocas de enfermedad, las personas a menudo buscan alimentos especiales o suplementos vitamínicos que se cree que estimulan la inmunidad. La vitamina C y alimentos como frutas cítricas, sopa de pollo y té con miel son ejemplos populares. Sin embargo, el diseño de nuestro sistema inmunológico es complejo y está influenciado por un equilibrio ideal de muchos factores, no solo la dieta, y especialmente no por un alimento o nutriente específico. Sin embargo, una dieta equilibrada que consista en una variedad de vitaminas y minerales, combinada con factores de estilo de vida saludable como el sueño y el ejercicio adecuados y bajo estrés, prepara al cuerpo de manera más efectiva para combatir infecciones y enfermedades.

¿Cuál es nuestro sistema inmunológico?

Diariamente, estamos constantemente expuestos a microbios potencialmente dañinos de todo tipo. Nuestro sistema inmunológico, una red de intrincadas etapas y vías en el cuerpo, nos protege contra estos microbios dañinos, así como contra ciertas enfermedades. Reconoce invasores extraños como bacterias, virus y parásitos y toma medidas inmediatas. Los seres humanos poseen dos tipos de inmunidad: innata y adaptativa.

Inmunidad innata es una defensa de primera línea contra los patógenos que intentan ingresar a nuestro cuerpo, lograda a través de barreras protectoras. Estas barreras incluyen:

  • Piel que mantiene alejada a la mayoría de patógenos.
  • Moco que atrapa patógenos
  • Ácido del estómago que destruye los patógenos.
  • Enzimas en nuestro sudor y lágrimas que ayudan a crear compuestos antibacterianos.
  • Células del sistema inmunológico que atacan a todas las células extrañas que ingresan al cuerpo.

Inmunidad adaptativa o adquirida es un sistema que aprende a reconocer un patógeno. Está regulado por células y órganos de nuestro cuerpo como el bazo, el timo, la médula ósea y los ganglios linfáticos. Cuando una sustancia extraña ingresa al cuerpo, estas células y órganos crean anticuerpos y conducen a la multiplicación de células inmunes (incluidos diferentes tipos de glóbulos blancos) que son específicas de esa sustancia dañina y la atacan y destruyen. Entonces, nuestro sistema inmunológico se adapta recordando la sustancia extraña, de modo que si vuelve a entrar, estos anticuerpos y células son aún más eficientes y rápidos para destruirla.

Otras condiciones que desencadenan una respuesta inmunitaria

Antígenos son sustancias que el cuerpo etiqueta como extrañas y dañinas, que desencadenan la actividad de las células inmunes. Los alérgenos son un tipo de antígeno e incluyen el polen de la hierba, el polvo, los componentes de los alimentos o el pelo de las mascotas. Los antígenos pueden causar una respuesta hiperreactiva en la que se liberan demasiados glóbulos blancos. La sensibilidad de las personas a los antígenos varía ampliamente. Por ejemplo, una alergia al moho desencadena síntomas de sibilancias y tos en un individuo sensible, pero no desencadena una reacción en otras personas.

Inflamación es un paso importante y normal en la respuesta inmune innata del cuerpo. Cuando los patógenos atacan células y tejidos sanos, un tipo de célula inmunitaria llamada mastocitos contraataca y libera proteínas llamadas histaminas, que causan inflamación. La inflamación puede generar dolor, hinchazón y liberación de líquidos para ayudar a eliminar los patógenos. Las histaminas también envían señales para descargar aún más glóbulos blancos para combatir los patógenos. Sin embargo, la inflamación prolongada puede provocar daños en los tejidos y abrumar al sistema inmunológico.

Trastornos autoinmunes como el lupus, la artritis reumatoide o la diabetes tipo 1 son en parte hereditarias y causan hipersensibilidad en la que las células inmunitarias atacan y destruyen las células sanas.

Trastornos de inmunodeficiencia puede deprimir o inhabilitar completamente el sistema inmunológico y puede ser genético o adquirido. Las formas adquiridas son más comunes e incluyen el SIDA y cánceres como la leucemia y el mieloma múltiple. En estos casos, las defensas del cuerpo están tan reducidas que una persona se vuelve altamente susceptible a enfermedades por patógenos o antígenos invasores.

¿Qué factores pueden deprimir nuestro sistema inmunológico?

  • Edad avanzada: A medida que envejecemos, nuestros órganos internos pueden volverse menos eficientes. Los órganos relacionados con el sistema inmunológico, como el timo o la médula ósea, producen menos células inmunitarias necesarias para combatir las infecciones. En ocasiones, el envejecimiento se asocia con deficiencias de micronutrientes, que pueden empeorar una función inmunológica en declive.
  • Toxinas ambientales (humo y otras partículas que contribuyen a la contaminación del aire, alcohol excesivo): Estas sustancias pueden alterar o suprimir la actividad normal de las células inmunitarias.
  • Sobrepeso: La obesidad está asociada con una inflamación crónica de bajo grado. El tejido graso produce adipocitocinas que pueden promover procesos inflamatorios. [1] La investigación es temprana, pero la obesidad también se ha identificado como un factor de riesgo independiente para el virus de la influenza, posiblemente debido a la función deficiente de las células T, un tipo de glóbulo blanco. [2]
  • Dieta pobre: La desnutrición o una dieta que carece de uno o más nutrientes puede afectar la producción y la actividad de las células inmunes y los anticuerpos.
  • Enfermedades crónicas: Los trastornos autoinmunitarios y de inmunodeficiencia atacan y potencialmente inhabilitan las células inmunes.
  • Estrés mental crónico:El estrés libera hormonas como el cortisol que suprime la inflamación (la inflamación es inicialmente necesaria para activar las células inmunitarias) y la acción de los glóbulos blancos.
  • Falta de sueño y descanso:El sueño es un momento de restauración para el cuerpo, durante el cual se libera un tipo de citocina que combate las infecciones. Dormir muy poco reduce la cantidad de estas citocinas y otras células inmunes.

¿Existe una dieta que estimula el sistema inmunológico?

Consumir suficientes nutrientes como parte de una dieta variada es necesario para la salud y el funcionamiento de todas las células, incluidas las inmunitarias. Ciertos patrones dietéticos pueden preparar mejor al cuerpo para los ataques microbianos y el exceso de inflamación, pero es poco probable que los alimentos individuales ofrezcan una protección especial. Cada etapa de la respuesta inmunitaria del cuerpo se basa en la presencia de muchos micronutrientes. Los ejemplos de nutrientes que se han identificado como críticos para el crecimiento y la función de las células inmunitarias incluyen vitamina C, vitamina D, zinc, selenio, hierro y proteínas (incluido el aminoácido glutamina). [3,4] Se encuentran en una variedad de alimentos vegetales y animales.

Las dietas que son limitadas en variedad y bajas en nutrientes, como las que consisten principalmente en alimentos ultraprocesados ​​y carecen de alimentos mínimamente procesados, pueden afectar negativamente un sistema inmunológico saludable. También se cree que una dieta occidental rica en azúcar refinada y carnes rojas y baja en frutas y verduras puede promover alteraciones en los microorganismos intestinales saludables, lo que resulta en una inflamación crónica del intestino y la inmunidad inhibida asociada. [5]

El microbioma es una metrópoli interna de billones de microorganismos o microbios que viven en nuestros cuerpos, principalmente en los intestinos. Es un área de investigación intensa y activa, ya que los científicos están descubriendo que el microbioma juega un papel clave en la función inmunológica. El intestino es un sitio importante de actividad inmunológica y de producción de proteínas antimicrobianas. [6,7] La ​​dieta juega un papel importante en la determinación de los tipos de microbios que viven en nuestros intestinos. Una dieta rica en fibra y rica en plantas con muchas frutas, verduras, cereales integrales y legumbres parece favorecer el crecimiento y el mantenimiento de microbios beneficiosos. Ciertos microbios útiles descomponen las fibras en ácidos grasos de cadena corta, que se ha demostrado que estimulan la actividad de las células inmunitarias. Estas fibras a veces se denominan prebióticos porque alimentan a los microbios. Por lo tanto, una dieta que contenga alimentos probióticos y prebióticos puede resultar beneficiosa. Los alimentos probióticos contienen bacterias útiles vivas y los alimentos prebióticos contienen fibra y oligosacáridos que alimentan y mantienen colonias saludables de esas bacterias.

  • Alimentos probióticos incluyen kéfir, yogur con cultivos activos vivos, vegetales fermentados, chucrut, tempeh, té de kombucha, kimchi y miso.
  • Alimentos prebióticos incluyen ajo, cebollas, puerros, espárragos, alcachofas de Jerusalén, hojas de diente de león, plátanos y algas. Sin embargo, una regla más general es comer una variedad de frutas, verduras, frijoles y cereales integrales como prebióticos dietéticos.

¿Sopa de pollo como medicina?

¿Ayudan los suplementos vitamínicos o herbales?

Una deficiencia de nutrientes individuales puede alterar la respuesta inmunológica del cuerpo. Los estudios en animales han encontrado que las deficiencias de zinc, selenio, hierro, cobre, ácido fólico y vitaminas A, B6, C, D y E pueden alterar las respuestas inmunitarias. [8] Estos nutrientes ayudan al sistema inmunológico de varias formas: actúan como antioxidantes para proteger las células sanas, favorecen el crecimiento y la actividad de las células inmunitarias y producen anticuerpos. Los estudios epidemiológicos encuentran que aquellos que están mal nutridos tienen un mayor riesgo de contraer infecciones bacterianas, virales y de otro tipo.

Foco en la vitamina D

Consumir una dieta de buena calidad, como se describe en el Plato de alimentación saludable, puede prevenir las deficiencias de estos nutrientes. Sin embargo, hay determinadas poblaciones y situaciones en las que no siempre se puede comer una variedad de alimentos nutritivos o que tienen mayores necesidades de nutrientes. En estos casos, un suplemento de vitaminas y minerales puede ayudar a llenar los vacíos nutricionales. Los estudios han demostrado que la suplementación con vitaminas puede mejorar la respuesta inmunitaria en estos grupos. [8-10] Los hogares de bajos ingresos, las mujeres embarazadas y lactantes, los bebés y niños pequeños y los enfermos críticos son ejemplos de grupos en riesgo.

Los ancianos son un grupo de riesgo particularmente alto. La respuesta inmune generalmente disminuye con la edad a medida que disminuye el número y la calidad de las células inmunes. Esto provoca un mayor riesgo de peores resultados si los ancianos desarrollan enfermedades crónicas o agudas. Además, alrededor de un tercio de los ancianos en los países industrializados tienen deficiencias de nutrientes. [8] Algunas razones incluyen un menor apetito debido a enfermedades crónicas, depresión o soledad, múltiples medicamentos que pueden interferir con la absorción de nutrientes y la malabsorción del apetito debido a problemas intestinales y mayores necesidades de nutrientes debido a estados hipermetabólicos con condiciones agudas o crónicas. La variedad de la dieta también puede ser limitada debido a restricciones presupuestarias o al menor interés en cocinar para una persona, deficiencia mental dentaria pobre o falta de transporte y recursos comunitarios para obtener alimentos saludables.

En estos casos, se puede usar un suplemento multivitamínico / mineral general que proporcione las cantidades dietéticas recomendadas (RDA), a menos que su médico indique lo contrario. Los suplementos de megadosis (muchas veces la dosis diaria recomendada) no parecen estar justificados y, a veces, pueden ser dañinos o incluso inhibir el sistema inmunológico (por ejemplo, como con el zinc). Recuerde que los suplementos vitamínicos no deben considerarse un sustituto de una buena dieta porque ningún suplemento contiene todos los beneficios de los alimentos saludables.

Hierbas

Se han sugerido varios suplementos a base de hierbas para estimular la función inmunológica. ¿Qué dice la investigación?

  • Equinácea: Los estudios celulares han demostrado que la equinácea puede destruir los virus de la influenza, pero la investigación limitada en humanos no ha sido concluyente para determinar los componentes activos de la equinácea. No se ha demostrado que tomar equinácea después de contraer un resfriado acorte su duración, pero tomarla mientras está saludable puede ofrecer una pequeña posibilidad de protección contra el resfriado. [11,12]
  • Ajo: Se propone que el ingrediente activo del ajo, la alicina sativum, tiene efectos antivirales y antimicrobianos sobre el resfriado común, pero faltan ensayos clínicos de alta calidad que comparen los suplementos de ajo con el placebo. Una revisión Cochrane identificó solo un ensayo de calidad razonable que siguió a 146 participantes. Los que tomaron el suplemento de ajo durante 3 meses tuvieron menos casos de resfriado común que los que tomaron un placebo, pero después de contraer el virus del resfriado, ambos grupos tuvieron una duración similar de la enfermedad. [13] Tenga en cuenta que estos hallazgos provienen de un único ensayo, que debe replicarse.
  • Catequinas del té: Los estudios celulares han demostrado que las catequinas del té, como las que se encuentran en el té verde, pueden prevenir la replicación de la gripe y algunos virus del resfriado y pueden aumentar la actividad inmunológica. Los ensayos en humanos aún son limitados. Dos ensayos controlados aleatorios encontraron que las cápsulas de té verde producían menos síntomas de resfriado / gripe o incidencia de gripe que un placebo; sin embargo, ambos estudios fueron financiados o tenían afiliaciones de autores con las industrias del té. [14]

8 pasos para ayudar a mantener un sistema inmunológico saludable

  1. Consuma una dieta equilibrada con frutas enteras, verduras, proteínas magras, cereales integrales y mucha agua. Una dieta mediterránea es una opción que incluye este tipo de alimentos.
  2. Si no se puede acceder fácilmente a una dieta equilibrada, se puede usar un multivitamínico que contenga la dosis diaria recomendada de varios nutrientes.
  3. No fume (o deje de fumar si lo hace).
  4. Beba alcohol con moderación.
  5. Realice ejercicio regular moderado.
  6. Trate de dormir de 7 a 9 horas todas las noches. Trate de mantener un horario de sueño, despertándose y acostándose aproximadamente a la misma hora todos los días. Nuestro reloj corporal, o ritmo circadiano, regula la sensación de somnolencia y vigilia, por lo que tener un horario de sueño constante mantiene un ritmo circadiano equilibrado para que podamos entrar en un sueño más profundo y reparador.
  7. Apunta a manejar el estrés. Es más fácil decirlo que hacerlo, pero trate de encontrar algunas estrategias saludables que funcionen bien para usted y su estilo de vida, ya sea ejercicio, meditación, un pasatiempo en particular o hablar con un amigo de confianza. Otro consejo es practicar la respiración consciente y regular durante el día y cuando surjan sentimientos de estrés. No tiene que ser largo, incluso unas pocas respiraciones pueden ayudar. Si desea alguna orientación, pruebe este breve ejercicio de respiración consciente.
  8. Lávese las manos durante todo el día: al entrar del exterior, antes y después de preparar y comer alimentos, después de ir al baño, después de toser o sonarse la nariz.

Relacionado

Una nota sobre COVID-19

  1. Childs CE, Calder PC, Miles EA. Dieta y función inmunológica. Nutrientes. 2019 de agosto de 1611 (8).
  2. Green WD, Beck MA. La obesidad afecta la respuesta inmune adaptativa al virus de la influenza. Anales de la American Thoracic Society. 14 de noviembre de 2017 (Suplemento 5): S406-9.
  3. Guillin OM, Vindry C, Ohlmann T, Chavatte L. Selenio, selenoproteínas e infección viral. Nutrientes. 11 de septiembre de 2019 (9): 2101.
  4. Wessels I, Maywald M, Rink L. Zinc como guardián de la función inmunológica. Nutrientes. 9 de diciembre de 2017 (12): 1286.
  5. Molendijk I, van der Marel S, Maljaars PW. Hacia una farmacia de alimentos: modulación inmunológica a través de la dieta. Nutrientes. 11 de junio de 2019 (6): 1239.
  6. Caballero S, Pamer EG. Inflamación mediada por microbiota y defensa antimicrobiana en el intestino. Revisión anual de inmunología. 2015 de marzo de 2133: 227-56.
  7. Li XV, Leonardi I, Iliev ID. Micobiota intestinal en inmunidad y enfermedad inflamatoria. Inmunidad. Junio ​​de 2019 de 1850 (6): 1365-79.
  8. Chandra RK. Nutrición y sistema inmunológico: una introducción. La revista americana de nutrición clínica. 166 de agosto de 1997 (2): 460S-3S.
  9. Hemilä H, Louhiala P. Vitamina C para prevenir y tratar la neumonía. Base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas. 2013(8).
  10. Martineau AR, Jolliffe DA, Hooper RL, Greenberg L, Aloia JF, Bergman P, Dubnov-Raz G, Esposito S, Ganmaa D, Ginde AA, Goodall EC. Suplementos de vitamina D para prevenir las infecciones respiratorias agudas: revisión sistemática y metanálisis de los datos de los participantes individuales. BMJ. 2017 de febrero de 15356: i6583.
  11. Centro Nacional de Salud Complementaria e Integrativa. Equinácea https://www.nccih.nih.gov/health/echinacea. Consultado el 4/2/20.
  12. Karsch ‐ Völk M, Barrett B, Kiefer D, Bauer R, Ardjomand ‐ Woelkart K, Linde K.Echinacea para prevenir y tratar el resfriado común. Base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas. 2014(2).
  13. Lissiman E, Bhasale AL, Cohen M. Ajo para el resfriado común. Base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas. 2014(11).
  14. Furushima D, Ide K, Yamada H. Efecto de las catequinas del té sobre la infección por influenza y el resfriado común con un enfoque en estudios epidemiológicos / clínicos. Moléculas. 23 de julio de 2018 (7): 1795.

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Buenas bacterias desencadenan proteínas para proteger el intestino

Los millones de bacterias beneficiosas en el intestino humano pueden ayudar a evitar lesiones en el revestimiento de los intestinos.

Nuevos estudios realizados por investigadores del Instituto Médico Howard Hughes indican que los millones de bacterias beneficiosas que viven en el intestino humano pueden estar ayudando a evitar lesiones en el revestimiento de los intestinos.

Según los investigadores, sus hallazgos inesperados sugieren que la práctica de administrar antibióticos a pacientes con cáncer para prevenir infecciones podría hacer que el intestino sea más vulnerable al daño, un peligro que podría superarse administrando sustancias que imitan la presencia protectora de las bacterias intestinales. Los hallazgos pueden revisar el pensamiento sobre el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), en la que se cree que el intestino genera una respuesta inflamatoria a bacterias benignas o comensales.

Ahora sabemos que este reconocimiento tiene una función completamente inesperada y novedosa: activar los TLR para controlar genes y procesos que fomentan la homeostasis del epitelio intestinal, que confieren un efecto protector sobre estas células e inducen la reparación tisular.

Los investigadores, dirigidos por el investigador del Instituto Médico Howard Hughes, Ruslan Medzhitov de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, informaron de sus estudios en la edición del 23 de julio de 2004 de la revista. Celda .

“Hasta ahora, casi todo lo que sabíamos sobre los beneficios de las bacterias comensales tenía que ver con su actividad biológica”, dijo Medzhitov. “Metabolizan los nutrientes para permitirnos absorberlos más fácilmente. Ayudan al desarrollo temprano del sistema gastrointestinal. Y producen factores que evitan la colonización por bacterias patógenas. Nuestro trabajo, sin embargo, ha revelado un papel que es bastante diferente ".

Específicamente, Medzhitov y sus colegas descubrieron que las bacterias beneficiosas activan proteínas llamadas receptores tipo Toll (TLR) para mantener la salud de las células epiteliales intestinales y activar la maquinaria que responde a las lesiones. Anteriormente, se pensaba que los TLR funcionaban estrictamente como asesinos, reconociendo moléculas en la superficie de bacterias patógenas y activando el ataque del sistema inmunológico innato. “Siempre ha sido una paradoja importante que nuestro sistema inmunológico haya evolucionado para reconocer microorganismos patógenos y reaccionar ante ellos con una respuesta poderosa y destructiva, pero al mismo tiempo, tolera un contacto muy estrecho y continuo con una miríada de especies bacterianas comensales que comparten muchas moléculas. características de las bacterias patógenas ”, dijo Medzhitov. La opinión predominante, dijo Medzhitov, era que de alguna manera se impedía que los TLR reconocieran bacterias comensales, pero que se desataban específicamente contra microbios patógenos.

Para comprender mejor la interacción entre las bacterias comensales y los TLR, los investigadores utilizaron ratones que carecían de un componente clave de la maquinaria de señalización de TLR, llamado MyD88. Sin esta proteína, los ratones no pueden activar la señalización de TLR. En los experimentos iniciales, les dieron a los ratones un medicamento llamado DSS, que es tóxico para las células epiteliales del colon.

Los ratones normales se recuperaron fácilmente de la exposición al DSS, pero el fármaco dañó gravemente los intestinos de los ratones deficientes en MyD88. Los investigadores encontraron esencialmente los mismos resultados cuando probaron los efectos de DSS en ratones que carecen de las proteínas TLR.

“Esto fue exactamente lo contrario de lo que esperábamos, porque todo lo que sabemos sobre los TLR en los sistemas de los mamíferos tiene que ver con la respuesta inmune a la infección”, dijo Medzhitov. “Pensamos que, dado que estos ratones no podían generar una respuesta inflamatoria dependiente de TLR a las bacterias comensales, mostrarían una reducción de las lesiones causadas por el DSS. No teníamos idea de que estos receptores podrían estar involucrados en la protección de estos tejidos del daño ".

Para explorar si el crecimiento excesivo de bacterias comensales contribuyó al daño, los investigadores eliminaron las bacterias de los intestinos de los ratones usando antibióticos. Estos animales deficientes en MyD88 tratados con antibióticos mostraron el mismo daño inducido por DSS que los animales deficientes en MyD88 en los que se permitió que las bacterias crecieran normalmente. Los investigadores tampoco encontraron evidencia de que la infiltración de glóbulos blancos desencadenara el aumento de la lesión en ratones deficientes en MyD88.

Los investigadores observaron una alteración generalizada en la proliferación y diferenciación de las células epiteliales intestinales en los ratones deficientes en MyD88, lo que implica a los TLR en el mantenimiento general del tejido. Los intestinos de los animales eran particularmente sensibles a la radiación, lo que podría atribuirse en parte a la división celular inusualmente rápida que se produce allí.

Además, la recuperación del daño inducido por la radiación requiere procesos de mantenimiento y reparación que, según los investigadores, dependen de los TLR. Descubrieron que, en respuesta al daño inducido por DSS, las células intestinales de los ratones normales producían numerosas proteínas implicadas en la reparación de tejidos. Por el contrario, los ratones que carecen de una respuesta TLR no lo hicieron.

Los experimentos de los investigadores también demostraron que las bacterias comensales eran necesarias para la actividad de TLR. Cuando usaron antibióticos para esterilizar los dos puntos de ratones normales, encontraron que estos ratones eran tan susceptibles al daño de DSS como los ratones deficientes en MyD88.

Finalmente, cuando trataron ratones normales sin bacterias con solo las moléculas de la superficie bacteriana mediante las cuales los TLR reconocen a los patógenos, encontraron que estas moléculas por sí solas eran suficientes para proteger completamente a los ratones del daño por DSS.

"Estos productos bacterianos rescataron por completo a los ratones empobrecidos por comensales", dijo Medzhitov. “Ninguno de ellos se enfermó, y cuando analizamos sus dos puntos, estaban sanos y normales. Esta fue una prueba definitiva de que los efectos beneficiosos de las bacterias comensales se debían a su reconocimiento por los TLR y no a su actividad biológica.

"Ahora sabemos que este reconocimiento tiene una función completamente inesperada y novedosa: activar los TLR para controlar genes y procesos que fomentan la homeostasis del epitelio intestinal, que confieren un efecto protector sobre estas células e inducen la reparación de tejidos". Según Medzhitov, los TLR pueden funcionar mediante el reconocimiento continuo de bacterias comensales y respondiendo al daño para iniciar un proceso de reparación.

Medzhitov dijo que los hallazgos de su equipo tienen dos implicaciones clínicas importantes. Primero, dijo, es probable que afecten la práctica clínica de tratar a los pacientes con cáncer con antibióticos cuando reciben quimioterapia o radiación, que debilitan el sistema inmunológico.

"Estos antibióticos están diseñados con bastante razón para proteger a los pacientes contra las infecciones oportunistas. Sin embargo, nuestro trabajo muestra que estos antibióticos pueden tener el efecto perjudicial de prevenir las vías naturales y esenciales que son importantes para la protección y reparación. Por lo tanto, puede ser que estos pacientes podría tratarse con una versión de los productos de la superficie celular bacteriana que imitaría la presencia de bacterias comensales y mantendría la actividad de TLR ”, dijo Medzhitov.

Además, los hallazgos también pueden influir en el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal. “Sabemos que las bacterias juegan un papel perjudicial en estas enfermedades, induciendo una respuesta inflamatoria patológica. A menudo, los antibióticos se utilizan en casos como la enfermedad de Crohn, para eliminar las bacterias intestinales. Sin embargo, dados nuestros hallazgos, el papel beneficioso de las bacterias comensales podría tener que tenerse en cuenta en dichos tratamientos ”, dijo Medzhitov.

En estudios posteriores, Medzhitov y sus colegas están explorando si la respuesta de los TLR a las bacterias desempeña un papel en el mantenimiento y reparación de otros tejidos epiteliales, incluida la piel, la boca, los pulmones y los tractos respiratorio y urinario. Dijo que las respuestas de TLR similares podrían desempeñar un papel en el mantenimiento y la reparación de los órganos internos que no están expuestos a las bacterias, a través de una respuesta tisular a los factores desencadenantes endógenos.


Causas ambientales

Las tradiciones alimentarias de un país influirán a qué alimentos es más probable que la población sea alérgica.

Por ejemplo, en el norte de Europa, el bacalao es un alimento básico de la dieta regional y la causa más común de alergia alimentaria. En Italia, donde las verduras constituyen una mayor proporción de la dieta nacional, son comunes las alergias a las verduras crudas, los tomates y el maíz. Lo mismo se puede ver en el este de Asia, donde el arroz es un alimento básico y la principal fuente de alergias alimentarias.

Desencadenantes comunes de alimentos

A pesar de estas variaciones regionales, la Organización Mundial de la Salud (OMS) compiló una lista que consta de ocho alimentos que causan la mayoría de las alergias a nivel mundial, a saber, leche, huevos, maní, nueces de árbol, pescado, mariscos, soja y cereales que contienen gluten.

En los Estados Unidos, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) ha ordenado que la leche, los huevos, los cacahuetes, las nueces de árbol, el pescado, los crustáceos, la soja y el trigo, que representan el 90% de las alergias alimentarias, se incluyan de manera prominente en la lista de etiquetas de productos de cualquier alimento que los contenga.

De estos, las alergias a los huevos, la leche, el trigo, el maní y la soja son más comunes en los bebés y los niños pequeños, mientras que los niños mayores y los adultos tienen más probabilidades de ser alérgicos al maní, las nueces de árbol y los mariscos.

En general, los niños más pequeños tienden a superar sus alergias en la adolescencia (con la excepción de los cacahuetes, a los que el 80% seguirá siendo alérgico en la edad adulta).

Sensibilización

La razón por la que las personas son alérgicas a estos u otros alimentos no está del todo clara. Durante el transcurso del encuentro con un determinado alimento, el sistema inmunológico decidirá si lo tolera o si es sensible a él. El último proceso, llamado sensibilización, es el mecanismo que los científicos aún no comprenden por completo.

Algunos científicos creen que la sensibilización se debe a la forma en que los antígenos se presentan al sistema inmunológico. Por ejemplo, cuando una proteína no reconocida ingresa al cuerpo, es capturada por glóbulos blancos, llamados células dendríticas, que los llevan a los ganglios linfáticos para su inspección.

Allí, se encuentra con células inmunes, llamadas células T reguladoras (Tregs), que regulan la respuesta inmunitaria. En esta etapa, los Tregs tolerarán la proteína o activarán el sistema inmunológico y lanzarán un ataque.

Con respecto a las alergias alimentarias, la sensibilización ocurre típicamente en el tracto digestivo. Si bien algunos investigadores sostienen que la sensibilización a los alimentos puede ocurrir a través de la piel, presumiblemente como una extensión de la dermatitis de contacto, hay poca evidencia real de esto.

Atopia

Los científicos no creen que la activación de Treg sea simplemente una casualidad. Puede ser que las Treg sean defectuosas, pero también es posible que una persona tenga predisposición a las alergias, una condición conocida como atopia o síndrome atópico.

Se cree que la atopia ocurre cuando una persona está expuesta a numerosos alérgenos a través de la piel, el tracto respiratorio y el tracto digestivo. Estos pueden incluir cosas como alimentos, polen, productos químicos, caspa de mascotas y ácaros del polvo. En algunas personas, estas exposiciones dejarán al sistema inmunológico en un estado de alerta elevado, poniéndolos en riesgo no de una, sino de múltiples alergias.

Las personas con rinitis alérgica, conjuntivitis alérgica, eccema y asma son mucho más propensas que las alergias alimentarias que las que no, según un estudio de 2018 en Opción de tratamiento actual en alergia.

Factores medioambientales

Pero la atopia no explica por completo las alergias alimentarias dado que los bebés con poca exposición ambiental también pueden experimentar reacciones. Dentro de esta población, es la ausencia de una defensa inmune lo que caracteriza el riesgo.

Los científicos sostienen que los niños expuestos a alérgenos alimentarios comunes reaccionarán porque su sistema inmunológico aún no los reconoce. A medida que su sistema inmunológico madura y los niños se exponen a una gama más amplia de sustancias, su cuerpo podrá diferenciar mejor entre sustancias inofensivas y nocivas. Pero no siempre es así.

Investigaciones recientes han demostrado que la introducción temprana del maní en la dieta, idealmente antes del primer cumpleaños, puede reducir el riesgo de alergia al maní casi cuatro veces en la edad adulta.

Por contradictorio que parezca, las alergias alimentarias que aparecen en la edad adulta son aún más desconcertantes. Aunque se sabe poco sobre la causa de la aparición repentina, la mayoría de los científicos creen que los cambios repentinos o severos en el medio ambiente pueden desempeñar un papel clave. Entre las teorías:

  • Exposición a ciertas bacterias o virus comunes (como el virus de Epstein Barr vinculado a muchas enfermedades autoinmunes) puede alterar la respuesta inmunitaria normal.
  • Exposición a una gama más amplia de alérgenos. que en años anteriores, debido a una era de aumento de los viajes continentales e intercontinentales, las reubicaciones de hogares y / o el transporte internacional de alimentos.
  • Embarazo, menopausia y otros cambios hormonales repentinos también puede afectar la respuesta inmunológica, como lo demuestran las tasas más altas de alergia al maní en las mujeres.
  • Prácticas de higiene modernas puede evitar que los niños se expongan a microorganismos que desarrollan sus defensas inmunológicas. La función inmunológica suprimida en la infancia puede dejarlos vulnerables a alergias más adelante en la vida.
  • Aditivos alimentarios y / o métodos de elaboración de alimentos. alterar la respuesta del cuerpo a los alimentos que de otro modo podría considerar seguros.

Otros todavía insisten en que la reactividad cruzada, en la que la presencia de una alergia desencadena otras, es la causa principal de alergias alimentarias en los adultos.

Reactividad cruzada

La reactividad cruzada describe una reacción alérgica en la que el cuerpo responde a una proteína que es similar en estructura a otra proteína. Como tal, el sistema inmunológico verá ambas sustancias como iguales. En el caso de las alergias alimentarias, los ejemplos de reactividad cruzada incluyen:

  • Leche de vaca y leche de otros mamíferos.
  • Leche de vaca y soja
  • Cacahuetes y frutos secos
  • Cacahuetes, legumbres y soja
  • Leche de vaca y ternera
  • Huevos y pollo

Hay otros casos en los que una alergia alimentaria es secundaria a una alergia verdadera. Un ejemplo es el síndrome del látex-alimento en el que una alergia al látex puede causar una respuesta alérgica a alimentos como el aguacate, el plátano, el kiwi o la castaña (cada uno de los cuales contiene trazas de la proteína del látex).

Una alergia al látex se considera una verdadera alergia porque tenerla aumenta el riesgo de una alergia alimentaria. Por el contrario, una alergia al aguacate, plátano, kiwi o castaña es secundaria porque no aumenta el riesgo de alergia al látex.

Una condición similar ocurre con el síndrome de alergia oral (SAO) en el que la presencia de una verdadera alergia puede causar síntomas de alergia cuando se ingieren alimentos con reactividad cruzada. Con OEA, la verdadera alergia generalmente involucra el polen de árboles o de pasto, pero también puede incluir esporas de moho en aerosol. Ejemplos de OEA incluyen:

  • Polen de aliso y manzanas, cerezas, melocotones, peras, perejil, apio, almendras o avellanas
  • Birch pollen and plums, peaches, nectarines, apricots, cherry, tomatoes, peas, cilantro, almonds, or beans
  • Grass pollen and melon, watermelon, oranges, tomatoes, potatoes, and peanuts
  • Mugwort pollen and celery, carrots, dill, parsley, fennel, coriander, cumin, and sunflower seeds
  • Ragweed pollen and watermelon, cantaloupe, honeydew, bananas, zucchini, cucumbers, and squash

Immune response to SARS-CoV-2 and mechanisms of immunopathological changes in COVID-19

As a zoonotic disease that has already spread globally to several million human beings and possibly to domestic and wild animals, eradication of coronavirus disease 2019 (COVID-19) appears practically impossible. There is a pressing need to improve our understanding of the immunology of this disease to contain the pandemic by developing vaccines and medicines for the prevention and treatment of patients. In this review, we aim to improve our understanding on the immune response and immunopathological changes in patients linked to deteriorating clinical conditions such as cytokine storm, acute respiratory distress syndrome, autopsy findings and changes in acute-phase reactants, and serum biochemistry in COVID-19. Similar to many other viral infections, asymptomatic disease is present in a significant but currently unknown fraction of the affected individuals. In the majority of the patients, a 1-week, self-limiting viral respiratory disease typically occurs, which ends with the development of neutralizing antiviral T cell and antibody immunity. The IgM-, IgA-, and IgG-type virus-specific antibodies levels are important measurements to predict population immunity against this disease and whether cross-reactivity with other coronaviruses is taking place. High viral load during the first infection and repeated exposure to virus especially in healthcare workers can be an important factor for severity of disease. It should be noted that many aspects of severe patients are unique to COVID-19 and are rarely observed in other respiratory viral infections, such as severe lymphopenia and eosinopenia, extensive pneumonia and lung tissue damage, a cytokine storm leading to acute respiratory distress syndrome, and multiorgan failure. Lymphopenia causes a defect in antiviral and immune regulatory immunity. At the same time, a cytokine storm starts with extensive activation of cytokine-secreting cells with innate and adaptive immune mechanisms both of which contribute to a poor prognosis. Elevated levels of acute-phase reactants and lymphopenia are early predictors of high disease severity. Prevention of development to severe disease, cytokine storm, acute respiratory distress syndrome, and novel approaches to prevent their development will be main routes for future research areas. As we learn to live amidst the virus, understanding the immunology of the disease can assist in containing the pandemic and in developing vaccines and medicines to prevent and treat individual patients.

Palabras clave: COVID-19 cytokine storm immune response immunologic tests immunopathology infections pandemic virus.

© 2020 EAACI and John Wiley and Sons A/S. Published by John Wiley and Sons Ltd.


In October, a study in Inmunología de la naturaleza examined the activity of immune cells and antibodies among people with severe Covid-19. It found some striking resemblances to autoimmune disease.

“We observed the same type of B-cell activity we see in lupus flares, and also similar antibody activity,” says Ignacio Sanz, MD, co-author of the study and director of the Lowance Center for Human Immunology at Emory University. Sanz has also examined the immune systems of people with mild or persistent (aka long-haul) Covid-19 there again, he sees overlap with autoimmune conditions.

Sanz says it’s possible that the phenomena he has documented are simply indicators of an aggressive immune response to an invading virus. But he says that in at least a subset of patients, elements of autoimmunity are strongly implicated in the development of severe Covid-19.

How could the coronavirus cause a person’s immune system to mistakenly attack its own cells and tissues? Part of it may have to do with what biologists call molecular mimicry.

“There are a number of similarities between the amino acid sequences of [coronavirus] proteins and those of human proteins,” says Timothy Icenogle, MD, a cardiothoracic surgeon and author of a recent paper on the autoimmunity elements of Covid-19, published in Fronteras en inmunología. These protein similarities may confuse the immune system and cause it to attack its own healthy cells in some people, this attack may continue even after the true virus cells have been wiped out.

Autoimmunity could explain why a robust immune response to the virus — one that includes the production of coronavirus-neutralizing antibodies — does not always correlate with mild Covid-19. It may be that in some patients, an immune response intended to eliminate the virus ends up also attacking healthy cells. These autoimmune phenomena could also explain why myocarditis and other forms of inflammation or injury show up weeks or months after a person has ostensibly recovered from a coronavirus infection.

“We’re gradually coming to the realization that Covid-19 is primarily an autoimmune disease that is triggered by a virus.”


Johns Hopkins Researchers Identify Immune System Pathway That May Stop COVID-19 Infection

Colorized scanning electron micrograph of a cell (purple) heavily infected with SARS-CoV-2 virus particles (yellow). A recent study by Johns Hopkins Medicine shows that blocking a specific protein in a biological pathway may prevent SARS-CoV-2 infection and keep the virus from misdirecting the immune system against healthy cells and organs. Credit: National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health

Blocking Immune System Pathway May Stop COVID-19 Infection, Prevent Severe Organ Damage

While the world waits eagerly for a safe and effective vaccine to prevent infections from severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the virus behind the COVID-19 pandemic, researchers also are focusing on better understanding how SARS-CoV-2 attacks the body in the search for other means of stopping its devastating impact. The key to one possibility — blocking a protein that enables the virus to turn the immune system against healthy cells — has been identified in a recent study by a team of Johns Hopkins Medicine researchers.

Based on their findings, the researchers believe that inhibiting the protein, known as factor D, also will curtail the potentially deadly inflammatory reactions that many patients have to the virus.

Making the discovery even more exciting is that there may already be drugs in development and testing for other diseases that can do the required blocking.

El estudio fue publicado recientemente en la revista Sangre.

Scientists already know that spike proteins on the surface of the SARS-CoV-2 virus — making the pathogen look like the spiny ball from a medieval mace — are the means by which it attaches to cells targeted for infection. To do this, the spikes first grab hold of heparan sulfate, a large, complex sugar molecule found on the surface of cells in the lungs, blood vessels and smooth muscle making up most organs. Facilitated by its initial binding with heparan sulfate, SARS-CoV-2 then uses another cell-surface component, the protein known as angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), as its doorway into the attacked cell.

The Johns Hopkins Medicine team discovered that when SARS-CoV-2 ties up heparan sulfate, it prevents factor H from using the sugar molecule to bind with cells. Factor H’s normal function is to regulate the chemical signals that trigger inflammation and keep the immune system from harming healthy cells. Without this protection, cells in the lungs, heart, kidneys and other organs can be destroyed by the defense mechanism nature intended to safeguard them.

“Previous research has suggested that along with tying up heparan sulfate, SARS-CoV-2 activates a cascading series of biological reactions — what we call the alternative pathway of complement, or APC — that can lead to inflammation and cell destruction if misdirected by the immune system at healthy organs,” says study senior author Robert Brodsky, M.D., director of the hematology division at the Johns Hopkins University School of Medicine. “The goal of our study was to discover how the virus activates this pathway and to find a way to inhibit it before the damage happens.”

The APC is one of three chain reaction processes involving the splitting and combining of more than 20 different proteins — known as complement proteins — that usually gets activated when bacteria or viruses invade the body. The end product of this complement cascade, a structure called membrane attack complex (MAC), forms on the surface of the invader and causes its destruction, either by creating holes in bacterial membranes or disrupting a virus’ outer envelope. However, MACs also can arise on the membranes of healthy cells. Fortunately, humans have a number of complement proteins, including factor H, that regulate the APC, keep it in check and therefore, protect normal cells from damage by MACs.

In a series of experiments, Brodsky and his colleagues used normal human blood serum and three subunits of the SARS-CoV-2 spike protein to discover exactly how the virus activates the APC, hijacks the immune system and endangers normal cells. They discovered that two of the subunits, called S1 and S2, are the components that bind the virus to heparan sulfate — setting off the APC cascade and blocking factor H from connecting with the sugar — and in turn, disabling the complement regulation by which factor H deters a misdirected immune response.

In turn, the researchers say, the resulting immune system response to chemicals released by the lysing of killed cells could be responsible for the organ damage and failures seen in severe cases of COVID-19.

Most notably, Brodsky says, the research team found by blocking another complement protein, known as factor D, which works immediately upstream in the pathway from factor H, they were able to stop the destructive chain of events triggered by SARS-CoV-2.

“When we added a small molecule that inhibits the function of factor D, the APC wasn’t activated by the virus spike proteins,” Brodsky says. “We believe that when the SARS-CoV-2 spike proteins bind to heparan sulfate, it triggers an increase in the complement-mediated killing of normal cells because factor H, a key regulator of the APC, can’t do its job.”

To better understand what happens, Brodsky says think of the APC like a car in motion.

“If the brakes are disabled, the gas pedal can be floored without restraint, very likely leading to a crash and destruction,” he explains. “The viral spike proteins disable the biological brakes, factor H, enabling the gas pedal, factor D, to accelerate the immune system and cause cell, tissue and organ devastation. Inhibit factor D, and the brakes can be reapplied and the immune system reset.”

Brodsky adds that cell death and organ damage from a misdirected APC associated with factor H suppression is already known to occur in several complement-related human diseases, including age-related macular degeneration, a leading cause of vision loss for people age 50 and older and atypical hemolytic uremic syndrome (aHUS), a rare disease that causes clots to block blood flow to the kidneys.

Brodsky and his colleagues hope that their work will encourage more study into the potential use against COVID-19 of complement-inhibiting drugs already in the pipeline for other diseases.

“There are a number of these drugs that will be FDA-approved and in clinical practice within the next two years,” Brodsky says. “Perhaps one or more of these could be teamed with vaccines to help control the spread of COVID-19 and avoid future viral pandemics.”

Reference: “Direct activation of the alternative complement pathway by SARS-CoV-2 spike proteins is blocked by factor D inhibition” by Jia Yu, Xuan Yuan, Hang Chen, Shruti Chaturvedi, Evan M. Braunstein and Robert A. Brodsky, 2 September 2020, Sangre.
DOI: 10.1182/blood.2020008248

Along with Brodsky, the other members of the Johns Hopkins Medicine research team are lead author Jia Yu Xuan Yuan Hang Chen Shruti Chaturvedi, M.B.B.S. and Evan Braunstein, M.D., Ph.D.

The study was supported by National Heart, Lung and Blood Institute grant R01 HL133113.

Descargo de responsabilidad: Johns Hopkins Medicine researchers are working tirelessly to find ways to better understand and eventually eliminate COVID-19 and the virus that causes it. Discoveries like this one, especially those related to clinical therapies and drug regimens, are still early in concept and small in sample size. This will require rigorous research, testing and peer review, all of which take time, before solid conclusions for clinical care and disease prevention can be made.


A quick summary of the immune system and the COVID-19 vaccine

There are many strategies when it comes to developing a vaccine, but the idea behind all of them is similar. Vaccines are designed to pose a foreign invader, such as a virus or bacterium, to your adaptive immune system without causing you to be sick. Our immune systems are quite amazing, which also makes them quite complex. Here, we will focus on a few aspects that are important for understanding vaccine development.

Vaccines give our immune system a template, from which our bodies can build immune ‘memory’ against a particular pathogen (e.g., virus or bacterium). If we are then re-infected by this pathogen, this immune memory will reduce the symptoms that we experience. Image credit: CC0 on Pixabay.

Vaccines typically contain part of a pathogen (e.g., virus or bacterium) and stimulate the production of antibodies against this pathogen. Thus, vaccines ‘prime’ our immune system to be better prepared for an infection if we are exposed to the pathogen again. Image credit: CC0 on Pixabay.

Two major types of cells recognize diseases in our immune system, flush them out, and build ‘memory’ for our immunity against later invasions: B cells and T cells. These adaptive immune cell types can work independently or together to fight infection and build memory against re-exposure towards the invader (e.g., the virus, bacterium, parasite, cancer cell, etc.). T cells have the ability to kill these invaders directly, recruit other immune system cells to the site of infection, and aid in the development of B cells. They are also able to confer memory through the release of proteins called cytokines. B cells release Y-shaped proteins called antibodies, which similarly recognize invaders and work to destroy them. When something foreign enters our bodies, B cells begin to create antibodies against that invader. While these cells are amazing at protecting our bodies from infection, this process takes time (about 7 days for the adaptive immune system). However, once our immune system is ‘primed’ with a particular invader, it can produce antibodies against this invader very quickly when exposed to it again, preventing re-infection. The use of vaccines gives our immune system (including our B and T cells) a template to develop immune memory against re-infection without experiencing the full onset of symptoms viral exposure generates.

So, how do vaccines coax our immune system into providing a defense against viral infections? There are many different vaccine types, but they all use parts of the virus to trick our immune system into creating antibodies against that virus, effectively ‘priming’ our immune system to be ready to quickly generate antibodies when we are exposed to the real virus. As you can imagine, there are many different parts of a virus to choose from when creating vaccines, and some viruses are more difficult to develop a vaccine against than others. Viruses such as the flu can mutate rapidly, which is why we need a new flu shot each year to protect us from the most prevalent flu strain. In fact, many RNA viruses can mutate quickly, creating new strains that may need a different vaccine to be effective. Coronaviruses, such as COVID-19, are RNA viruses (read more about the novel coronavirus here).

The Moderna and Pfizer vaccines include messenger RNA (mRNA) that codes for one of COVID-19’s proteins. This “piece” of COVID-19 does not cause an infection, but instead enhances our immune system’s ability to recognize COVID-19 and create antibodies against it, if we are exposed to it. Image credit: CC0 on Pixabay.

There are many different types of vaccines that are currently in development for COVID-19, three of which have been approved for emergency use in the U.S. This post focuses on the two vaccines made by Moderna and Pfizer, which are called mRNA vaccines. For the hesitant people who realize that these are a new type of vaccine, it is important to note that this type of vaccine is backed by more than 10 years of research. mRNA, or messenger RNA, is composed of genetic code for synthesizing proteins. The cellular machines in our bodies read mRNA and use it to build the proteins that are in our cells. Viral proteins are also made by the same machines our cells use. So, a mRNA vaccine for the novel coronavirus contains mRNA that encodes for one of the virus’ proteins. Once someone is administered the vaccine, the mRNA in the vaccine is taken up, synthesized by our cells, and presented to the adaptive immune system to ‘prime’ it, just as the adaptive immune system would be primed after a natural infection. B-cells then have the ability to recognize the foreign invaders and create antibodies against it so that the protein could be cleared. Given that our B-cells have a memory of when and if we are exposed to COVID-19, our body can recognize it and mount an immune response faster, causing it to clear our system before it has time to infect us. It is important to keep in mind that this protein is not an infectious virus, but rather one piece of the virus as a whole. Therefore, mRNA vaccines cannot cause an infection. If you would like to learn more about mRNA vaccines, read this blog post here.

With three vaccines now available for emergency use, we should see a light at the end of the pandemic tunnel very soon. To find out who is currently eligible for vaccination in the state of Indiana, check here ! As always, stay safe and stay informed!


Can antacids boost allergy risk?

People prescribed antacids are roughly twice as likely to later be offered drugs for respiratory allergies, such as hay fever or asthma, a new study finds. The research doesn’t prove that taking antacids causes allergies, but it adds to a growing body of evidence suggesting a connection between the two.

“I would not bet my house that this is a true phenomenon, but there is ample evidence” that it is, says infectious disease physician Edward Mitre of the Uniformed Services University in Bethesda, Maryland. Mitre was not part of this study, but he published research last year reporting a similar pattern in infants prescribed antacids.

Antacids, such as Nexium and Prilosec, work by decreasing acid production in the stomach. They’re often used for gastrointestinal reflux, which occurs when acid flows upward into the esophagus from the stomach and causes the uncomfortable sensation known as heartburn.

Antacids are typically considered low risk. But in recent years, some experts have worried about overuse. There are also indications that the drugs may alter immune function and heighten the chance of certain bacterial infections, perhaps because they change the balance of bacteria in the gut. This shift may compromise the immune system’s ability to react to invaders, making it easier for certain foreign bacteria to get a foothold in the body.

More than a decade ago, Erika Jensen-Jarolim began to wonder whether antacids could also spark allergies. A friend had shared unexpected news: He had abruptly developed a rare allergy to beluga caviar. Jensen-Jarolim, a clinical immunologist and allergy researcher at the Medical University of Vienna, then learned that her friend also took proton-pump inhibitors and sucralfate, both popular classes of antacids. Because the medicines blunt stomach acid production, food proteins aren’t broken down as much as they usually are. Those proteins are able to sensitize the immune system and trigger an allergic reaction in someone with a food allergy. Could these larger-than-usual protein pieces prime the immune system, making an allergic response more likely?

Jensen-Jarolim and her colleagues began to study mouse models of food allergy, beginning by creating a mouse allergic, like her friend, to beluga caviar. They found that proteins that were largely intact were much more likely to trigger an allergic reaction in the rodents than proteins that were degraded by stomach acid.

In the new study, the team turned to health insurance claim data covering nearly all of the more than 8 million people in Austria. The researchers analyzed prescription information from 2009 to 2013, focusing on antacids and allergy medications. On average, someone prescribed an antacid was about twice as likely to later be prescribed an antiallergy drug, such as an anti-histamine, as compared with a person who wasn’t offered an antacid, the researchers report today in Nature Communications . People over age 60 were five times more likely to get an antiallergy drug prescription if they had earlier been prescribed an antacid than if they hadn’t—with an absolute risk of almost 5% versus almost 1%. For those under 20 years old, the risk increase was much smaller, only about 1.5 times as high—almost 7% versus almost 5%.

Experts caution that the numbers do not definitively show that antacids can cause allergies. “What this shows are that two types of prescriptions for medications track in the same direction,” says Matthew Greenhawt, a pediatric allergist-immunologist at Children’s Hospital Colorado in Denver. “It doesn’t imply” that taking an antacid will later cause allergies, he says.

Jensen-Jarolim herself notes that the information she had was limited. For example, the data from insurance companies traced only what was prescribed, not whether patients actually took those drugs. The information also didn’t include health histories, such as which allergies patients were offered treatment for. Her study, too, focused on respiratory allergies, whereas her earlier animal models probed food allergies. She’s interested in now turning to a mouse model of respiratory allergy to see what antacids might do to that allergic response.

Mitre cautions that even if antacids increase one’s risk of allergies, people suffering from reflux shouldn’t necessarily stop using these medications. Doctors, he says, “just might need to reconsider how freely we prescribe them.”


Scientists alter membrane proteins to make them easier to study

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About 30 percent of the proteins encoded by the human genome are membrane proteins — proteins that span the cell membrane so they can facilitate communication between cells and their environment. These molecules are critical for learning, seeing, and sensing odors, among many other functions.

Despite the prevalence of these proteins, scientists have had difficulty studying their structures and functions because the membrane-bound portions are very hydrophobic, so they cannot be dissolved in water. This makes it much harder to do structural analyses, such as X-ray crystallography.

In an advance that could make it easier to perform this type of structural study, MIT researchers have developed a way to make these proteins water-soluble by swapping some of their hydrophobic amino acids for hydrophilic ones. The technique is based on a code that is much simpler than previously developed methods for making these proteins soluble, which rely on computer algorithms that have to be adapted to each protein on a case-by-case basis.

“If there is no rule to follow, it’s difficult for people to understand how to do it,” says Shuguang Zhang, a principal research scientist in the MIT Center for Bits and Atoms. “The tool has to be simple, something that anyone can use, not a sophisticated computer simulation that only a few people know how to use.”

Zhang is the senior author of the study, which appears in the procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias the week of Aug. 27. Other MIT authors are former visiting professor Fei Tao, postdoc Rui Qing, former visiting professor Hongzhi Tang, graduate student Michael Skuhersky, former undergraduate Karolina Corin ’03, SM ’05, PhD ’11, former postdoc Lotta Tegler, graduate student Asmamaw Wassie, and former undergraduate Brook Wassie ’14.

A simple code

Of the approximately 8,000 known membrane proteins found in human cells, scientists have discovered structures for about 50. They are widely viewed as very difficult to work with because once they are extracted from the cell membrane, they only maintain their structure if they are suspended in a detergent, which mimics the hydrophobic environment of the cell membrane. These detergents are expensive, and there is no universal detergent that works for all membrane proteins.

Zhang started working on a new way to tackle this problem in 2010, inspired by the late Alexander Rich, an MIT professor of biology. Rich posed the question of whether protein structures called alpha helices, which make up the bulk of the membrane-embedded portion of proteins, could be switched from hydrophobic to hydrophilic. Zhang immediately began working out possible solutions, but the problem proved difficult. Over the past eight years, he has had several students and visiting researchers help work on his idea, most recently Qing, who achieved success.

The key idea that allowed Zhang to develop the code is the fact that a handful of hydrophobic amino acids have very similar structures to some hydrophilic amino acids. This similarities allowed Zhang to come up with a code in which leucine is converted to glutamine, isoleucine and valine are converted to threonine, and phenylalanine is converted to tyrosine.

Another important factor is that none of these amino acids are charged, so swapping them appears to have a minimal effect on the overall protein structure. In fact, isoleucine and threonine are so similar that ribosomes, the cell structures that assemble proteins, occasionally insert the wrong one — about once in every 200 to 400 occurrences.

The researchers call their code the QTY code, after the three letters that represent glutamine, threonine, and tyrosine, respectively.

In their earliest efforts to implement this code, the researchers substituted only a small fraction of the hydrophobic amino acids embedded in the membrane, but the resulting proteins still needed some detergent to dissolve. They increased the replacement rate to about 50 percent, but the proteins were still not fully water-soluble, so they replaced all instances of glutamine, isoleucine, valine, and phenylalanine embedded in the membranes. This time, they achieved success.

“It’s only when we replace all the hydrophobic residues in the transmembrane regions that we’re able to get proteins that are stable and completely free of detergent in an aqueous system,” Qing says.

Structural similarities

In this study, the researchers demonstrated their technique on four proteins that belong to a class of proteins known as G protein-coupled receptors. These proteins help cells to recognize molecules, such as hormones, or immune molecules, called chemokines, and trigger an appropriate response within the cell.

Joel Sussman, a professor of structural biology at the Weizmann Institute of Science, described the new method as “incredibly simple and elegant.”

“Although a number of scientists have been trying to find a way to ‘solubilize’ G protein-coupled receptors and other integral membrane proteins, until now their methods have not been of general use and often involved very complex computational methods that would not be widely applicable,” says Sussman, who was not involved in the research.

The researchers are still working towards obtaining the precise structures of these proteins using X-ray crystallography or nuclear magnetic resonance (NMR), but they performed some experiments that suggest the structures are similar. In one, they showed that the water-soluble proteins denature at nearly the same temperature as the original versions of the proteins. They also showed that the modified proteins bind to the same target molecules that the original proteins bind to, although not as strongly.

Being able to synthesize water-soluble versions of these proteins could enable new applications, such as sensors that can detect environmental pollutants, the researchers say.

Another possibility is designing water-soluble versions of the proteins that bind to molecules normally expressed by cancer cells, which could be used to diagnose tumors or identify metastatic cancer cells in blood samples, Zhang says. Researchers could also create water-soluble molecules in which a membrane-bound receptor that viruses normally bind to is attached to part of an antibody. If these “decoy therapies” were injected into the body, viruses would bind to the receptors and then be cleared by the immune system, which would be activated by the antibody portion.

The research was funded by OH2 Laboratories and the MIT Center for Bits and Atoms Consortium, which includes the Bay Valley Innovation Center.



Comentarios:

  1. Harrell

    Creo que estas equivocado. Envíame un correo electrónico a PM.

  2. Tygokree

    Completamente comparto tu opinión. Me parece que es una excelente idea. Completamente contigo, estaré de acuerdo.



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