Descubren que el embrión puede defenderse de las bacterias antes de formar su sistema inmune
Un descubrimiento sorprendente confirma que los embriones humanos pueden defenderse de bacterias incluso antes de tener sistema inmunológico. Esta capacidad ancestral podría transformar la medicina reproductiva.
Por Enrique Coperías
Ilustración artística de un embrión humano defendiéndose de bacterias y virus en el útero. Un estudio ha demostrado que las células epiteliales de los embriones pueden detectar, ingerir y destruir microorganismos patógenos incluso antes del desarrollo del sistema inmune, revelando un mecanismo de defensa desconocido hasta ahora. Imagen generada con DALL-E
En las primeras horas de la vida embrionaria, mucho antes de que empiecen a formarse los órganos y sin que exista aún un sistema inmunológico propiamente dicho, el embrión no está tan indefenso como se creía.
Una investigación científica liderada por el Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) y el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL), en España, ha revelado que los embriones humanos y de otras especies son capaces de detectar y eliminar bacterias invasoras por sí mismos, gracias a un inesperado aliado: su capa de células epiteliales.
El estudio, recientemente publicado en la revista científica Cell Host & Microbe, ha documentado por primera vez cómo los embriones de pez cebra —y sorprendentemente también los de ratón y humanos— activan una especie de sistema inmune primitivo localizado en su superficie.
Las células epiteliales, que cubren al embrión en sus primeros días, pueden fagocitar bacterias como lo haría un glóbulo blanco, contribuyendo así a proteger el desarrollo embrionario de amenazas externas.
Microscopía avanzada muestra cómo el embrión combate microbios
Mediante el uso de tecnologías de microscopía avanzada, los investigadores filmaron en tiempo real cómo un embrión de pez cebra (Danio rerio) de apenas unas horas de vida identificaba, capturaba y destruía bacterias patógenas introducidas experimentalmente.
«Nuestra investigación demuestra que, al inicio del desarrollo —antes de la implantación en el útero y antes de la formación de órganos—, los embriones ya cuentan con un sistema de defensa que les permite eliminar infecciones bacterianas”, explica Esteban Hoijman, investigador principal del estudio, del IBMB-CSIC y del IDIBELL, en un comunicado del CSIC.
La observación no solo fue espectacular a nivel visual: bacterias como la Escherichia coli y el Staphylococcus aureus eran atrapadas por pequeñas protuberancias ricas en actina, una proteína estructural clave en los movimientos celulares.
Estas protuberancias fagocíticas, semejantes a una copa, envolvían cada bacteria individualmente hasta introducirla dentro de la célula, donde era degradada en los lisosomas. Estos son orgánulos celulares que actúan como el sistema de reciclaje de la célula: descomponen y eliminan residuos, bacterias y materiales dañinos.
Más allá de una barrera pasiva
Tradicionalmente, los científicos han asumido que las capas epiteliales del embrión tienen una función protectora pasiva: una especie de piel temprana que aísla al embrión de su entorno. Pero este estudio demuestra que estos escudos epiteliales son mucho más activos.
«Este sistema podría representar el origen de la inmunidad. El estudio nos revela la primera interacción entre el nuevo organismo en formación y su microentorno biológico», asevera Hoijman.
El epitelio embrionario no solo actúa como barrera física, sino que presenta una capacidad fagocítica comparable a la de los macrófagos, las células profesionales del sistema inmune.
Los investigadores comprobaron que estas células pueden engullir bacterias tanto vivas como muertas, y que lo hacen de forma selectiva, es decir, reconocen y atacan a las especies que representan una amenaza, como los citados Escherichia coli y Staphylococcus aureus, e ignoran a otras más amigables.
Un arsenal molecular activado desde el inicio
La fagocitosis no es un acto reflejo, sino una respuesta biológica compleja que implica la activación de genes inmunitarios específicos. En este caso, el epitelio embrionario muestra una firma genética muy parecida a la de los macrófagos, que incluye genes de los receptores Toll-like (TLR) —una familia de proteínas que forman parte del sistema inmunitario innato— y otros relacionados con la respuesta inmunitaria innata.
El estudio detectó la activación rápida de más de cuatrocientos genes apenas hora y media después de la exposición a bacterias, muchos de ellos relacionados con rutas de señalización como NF-κB, clave en la respuesta inflamatoria.
Esta respuesta genética se intensifica con el paso del tiempo, hasta implicar a miles de genes, lo que subraya la magnitud del desafío que representa una infección incluso en las etapas más precoces del desarrollo.
¿Por qué es importante esta defensa temprana?
Durante las primeras semanas después de la fecundación, el embrión aún no cuenta con un sistema inmune desarrollado. En teoría, debería estar protegido por el ambiente uterino, considerado inmune-privilegiado. Sin embargo, estudios recientes indican que las bacterias uterinas pueden ascender desde el tracto reproductivo inferior hasta el útero, convirtiéndose así en una amenaza real para el embrión.
«Las infecciones uterinas están asociadas a infertilidad, fallos de implantación y malformaciones —explica Hoijman. Y añade—: Hasta ahora no sabíamos cómo reacciona un embrión al encontrarse con una bacteria. Este trabajo muestra que su respuesta empieza mucho antes de lo que imaginábamos».
Para demostrar la relevancia de esta defensa epitelial, el equipo utilizó una cepa de Escherichia coli modificada genéticamente para resistir la fagocitosis. Los embriones expuestos a estas bacterias resistentes mostraron un desarrollo más defectuoso y una mayor tasa de malformaciones embrionarias, lo que confirma que la capacidad de eliminar bacterias es crucial para un desarrollo sano.
Embrión de pez cebra con bacterias E. coli ingeridas (rojo y magenta). Cortesía: Joan Roncero-Carol
Impacto potencial en malformaciones, infertilidad y terapias reproductivas
Uno de los hallazgos más llamativos del estudio es que este sistema de defensa no es exclusivo del pez cebra. En experimentos posteriores, los científicos introdujeron bacterias fluorescentes dentro de blastocistos de ratón y de embriones humanos obtenidos con fines de investigación.
En ambos casos, observaron que las células del trofoectodermo —la capa que en los seres humanos dará lugar a la placenta— también eran capaces de fagocitar y destruir las bacterias.
Esta conservación evolutiva sugiere que se trata de una estrategia inmunitaria fundamental para la supervivencia en los primeros momentos de la vida. «Podría ayudarnos en el futuro a mejorar la fertilidad, prevenir malformaciones embrionarias y desarrollar nuevas terapias reproductivas», indica Hoijman.
Una nueva frontera para la investigación reproductiva
De hecho, el hallazgo abre la puerta a nuevas líneas de investigación sobre la interacción entre el embrión y el microbioma uterino. Actualmente, se sabe que el útero puede albergar comunidades bacterianas, algunas beneficiosas y otras potencialmente dañinas.
Esta nueva comprensión del papel inmunológico del epitelio embrionario invita a diferenciar mejor entre bacterias residentes y okupas, con implicaciones en el diagnóstico de la infertilidad y el tratamiento de problemas reproductivos.
Además de ofrecer una explicación biológica a algunos casos de infertilidad idiopática, este estudio proporciona una herramienta experimental muy potente. El modelo de infección embrionaria en pez cebra permite analizar en tiempo real —y a nivel celular— cómo responde un embrión a una amenaza bacteriana.
También es un recordatorio de que el desarrollo embrionario no es un proceso aislado del entorno.
«El embrión interactúa activamente con su microambiente desde el primer momento —subraya Hoijman—. Comprender estas interacciones es clave para entender cómo se regula el desarrollo y por qué a veces falla».
La primera línea de defensa de la vida
El estudio no solo desafía nuestra visión clásica del embrión como una entidad pasiva y dependiente, sino que revaloriza el papel del epitelio embrionario como un tejido con funciones inmunológicas activas, incluso antes del nacimiento.
«Las células epiteliales embrionarias no solo eliminan células defectuosas del interior del embrión, como ya sabíamos, sino que también lo protegen de agentes infecciosos externos —dice Hoijman. Y concluye—: Es una forma de inmunocompetencia autónoma que garantiza que el desarrollo pueda avanzar sin interrupciones».
Este descubrimiento, sin duda alguna, redefine las bases del inicio de la vida: desde sus primeras horas, el embrión no solo crece, sino que también lucha contra las infecciones que amenazan su supervivencia, y lo hace utilizando herramientas que, hasta ahora, se creían exclusivas de organismos ya formados.▪️
Información facilitada por el CSIC
Fuente: Joan Roncero-Carol, June Olaizola-Muñoa, Begoña Arán, Loris Sebastiano Mularoni, Marta Miret Cuesta, Nuria Blanco-Cabra, Marc Casals, Mireia Rumbo, Miquel Solé Inarejos, Samuel Ojosnegros, Berta Alsina, Eduard Torrents, Anna Veiga, Manuel Irimia, Esteban Hoijman. Epithelial cells provide immunocompetence to the early embryo for bacterial clearance. Cell Host & Microbe (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2025.05.025.
