Los relojes circadianos, que regulan la mayoría de los procesos fisiológicos de los seres vivos a un ritmo de unas 24 horas, son uno de los mecanismos biológicos más fundamentales. Al descifrar los mecanismos de migración celular subyacentes a la respuesta inmune, científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en Suiza, y la Universidad Ludwigs-Maximilians (LMU), en Alemania, han demostrado que la activación del sistema inmunológico se modula según la hora del día.

De hecho, la migración de las células inmunitarias de la piel a los ganglios linfáticos oscila durante un período de 24 horas. La función inmunológica es más alta en la fase de reposo, justo antes de que se reanude la actividad, por la tarde para los ratones, que son animales nocturnos, y temprano por la mañana para los humanos. Estos resultados, que se pueden leer en la revista Nature Immunology, sugieren que posiblemente se deba tener en cuenta la hora del día a la hora de administrar vacunas o inmunoterapias contra el cáncer, con el fin de aumentar su efectividad.

A diferencia del sistema inmunológico innato, que reacciona de forma inmediata pero no dirigida, el sistema inmunológico adaptativo genera una respuesta a largo plazo específica para cada agente infeccioso.

«El sistema inmunológico adaptativo tarda semanas en formar una respuesta específica a un patógeno dado. Esta respuesta dura mucho tiempo gracias a un mecanismo de memoria celular», dice Christoph Scheiermann, profesor del Departamento de Patología e Inmunología y en Ginebra. Center for Inflammation Research (GCIR) de la Facultad de Medicina de UNIGE, quien dirigió esta investigación.

«Este es típicamente el mecanismo que funciona durante la vacunación contra un virus, por ejemplo», afirmó.

Para comprender el papel de los ritmos circadianos en la activación inmune, los investigadores observaron la migración de células dendríticas de la piel al sistema linfático, uno de los pilares de la respuesta inmune adaptativa. Ubicadas en muchos órganos periféricos, incluida la piel, las células dendríticas migran a través de los vasos linfáticos a los ganglios linfáticos, donde se presentan los antígenos, para desencadenar una respuesta inmune contra un patógeno entrante.

Relojes sincronizados

Los científicos observaron primero la capacidad migratoria de las células dendríticas en ratones salvajes cuatro veces al día, luego en ratones sin relojes internos funcionales.

«Para que la migración celular se lleve a cabo correctamente, no solo las células dendríticas sino también las células de los vasos linfáticos deben responder a un ritmo circadiano», explica Stephan Holtkamp, entonces investigador del Centro Biomédico de la Universidad Ludwig-Maximilian y primer autor de este estudio. Por tanto, el reloj circadiano debe ser funcional en ambos lados del mecanismo: en la célula y en su entorno. De lo contrario, los picos de actividad ya no ocurren y el sistema inmunológico trabaja continuamente en cámara lenta.

Luego, los investigadores repitieron su experimento con células de piel humana tomadas de pacientes en diferentes momentos del día.

«Identificamos numerosas moléculas, en particular quimiocinas, que están involucradas en el proceso migratorio y cuya expresión está regulada por relojes circadianos», dice Christoph Scheiermann.

«Las mismas moléculas se encontraron en células humanas y de ratón con un ritmo invertido correspondiente a los hábitos de vida de las dos especies, nocturna para los roedores, diurna para los humanos. Esto confirma que este ritmo está regido por la actividad natural según la alternancia del día y noche», detalló.

Estimular el sistema inmunológico en un momento favorable

Los datos adicionales también indican que si se estimula el sistema inmunológico en diferentes momentos del día, aparecen las mismas oscilaciones, con un pico por la mañana. Pero, ¿por qué el sistema inmunológico se rige por un ritmo oscilatorio?, según Scheiermann los ritmos circadianos «funcionan como un sistema de ahorro de energía para hacer el mejor uso de los recursos energéticos de acuerdo con las necesidades más inmediatas, podría ser esta una forma de que el sistema inmunológico esté en alerta en los momentos en que el riesgo de exposición a patógenos es mayor a través de la ingestión de alimentos y/o interacciones sociales?».

Asimismo, ¿podríamos ser más vulnerables a los patógenos por la tarde y por la noche? Es imposible decirlo por el momento. Sin embargo, la importancia del ritmo circadiano en el sistema inmunológico apenas está por revelarse y podría ser de gran importancia tanto para la vacunación preventiva como para la administración de terapias antitumorales o el manejo de enfermedades autoinmunes. El equipo de Christoph Scheiermann ahora explorará con más detalle la primera etapa de la respuesta inmune , cuando el patógeno o la vacuna ingresan al cuerpo.