Las células que recubren los vasos sanguíneos de los pulmones que están expuestas a toxinas bacterianas no mueren fácilmente, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Illinois en Chicago.
Cuando estas células de los vasos sanguíneos entran en contacto con toxinas bacterianas llamadas lipopolisacáridos, se produce una forma explosiva de muerte celular conocida como piroptosis. La piroptosis es iniciada por una enzima llamada caspasa-11 en ratones y caspasas 4 y 5 en humanos. Sin estas enzimas, la piroptosis no puede ocurrir, lo que convierte a estas caspasas en objetivos atractivos para fármacos que pueden prevenir el daño tisular causado por infecciones.
“Hay varias formas en que una célula puede morir”, dijo el Dr. Jalees Rehman, profesor asociado de medicina y farmacología en la Facultad de Medicina de la UIC y coautor principal del artículo publicado en el Journal of Clinical Investigation. “En la piroptosis, las células se apagan con fuerza”.
La piroptosis solo se ha documentado en unos pocos tipos de células, sobre todo en las células inmunitarias llamadas macrófagos. En la piroptosis, un desencadenante externo activa las caspasas dentro de la célula, que a su vez activan moléculas proinflamatorias llamadas citocinas. A medida que la membrana celular se rompe, las citoquinas brotan de la célula y envían una señal a las células inmunitarias cercanas para que acudan al área para neutralizar los gérmenes y evitar daños mayores. La palabra ‘piroptosis’ se deriva de la palabra griega para fuego.
La piroptosis probablemente evolucionó como una señal de alarma útil para amplificar la respuesta inflamatoria mediante la liberación de citocinas potentes en el contexto de una infección. Si bien el estallido de citocinas ayuda a señalar a las células inmunitarias cercanas que se necesita una respuesta fuerte, en algunas infecciones graves, las citocinas liberadas por la piroptosis pueden causar una lesión tisular excesiva.
Durante una infección grave, las bacterias que liberan lipopolisacáridos pueden ingresar al torrente sanguíneo. Estas infecciones son especialmente peligrosas si penetran en los vasos sanguíneos de los pulmones. Cuando un gran número de células que recubren los vasos sanguíneos de los pulmones entran en contacto con las toxinas bacterianas, los vasos sanguíneos presentan fugas y permiten la entrada de líquido a los pulmones. Esta complicación grave de las infecciones del torrente sanguíneo se denomina lesión pulmonar aguda. El intercambio de gases en los pulmones se ve gravemente comprometido durante una lesión pulmonar aguda, que es una de las razones de las altas tasas de mortalidad de los pacientes afectados.
“Nuestro trabajo muestra que la piroptosis de las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos puede ser una de las razones por las que las infecciones bacterianas pueden causar lesiones tan graves en los pulmones en algunos pacientes”, dijo Asrar Malik, profesor distinguido de Schweppe Family y jefe de farmacología en la UIC. Facultad de Medicina y coautor principal del artículo.
Aproximadamente 200 000 personas en los EE. UU. experimentan lesiones pulmonares agudas cada año, y entre el 30 y el 40 por ciento de todos los casos pueden ser fatales. El tratamiento estándar actual es la atención de apoyo, como la ventilación artificial.
Los investigadores observaron que los ratones inyectados con lipopolisacáridos o bacterias que liberan lipopolisacáridos tenían tasas de mortalidad muy altas, excepto los ratones en los que se había eliminado el gen de la caspasa 11 en las células endoteliales de los vasos sanguíneos. Estos ratones tenían tasas de supervivencia mucho más altas y menos líquido en sus pulmones.
“La caspasa-11 es claramente necesaria para la activación de la piroptosis en las células endoteliales de los ratones”, dijo Rehman. “Los medicamentos que bloquean esta vía o las caspasas 4 y 5 humanas correspondientes podrían ayudar a prevenir o reducir la extensión de la lesión pulmonar”.
Kwong Tai Cheng, Shiqin Xiong, Zhiming Ye, Zhigang Hong, Anke Di, Kit Man Tsang, Xiaopei Gao, Shejuan An, Manish Mittal y Stephen Vogel, de UIC, y Edward Miao de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, son co -autores en el artículo.
Esta investigación fue apoyada por las subvenciones R01-HL45638, P01-HL60678, P01-HL077806, T32-HL007829, R01-HL118068, R01-HL90152, R01-AI097518, R01-AI119073 de los Institutos Nacionales de Salud y el Premio Yang Biomedical Scholars.
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.