MADRID, 9 May. (EUROPA PRESS) -
El hierro sirve como acelerador que impulsa ciertas células inmunitarias que causan inflamación en los pulmones durante un ataque de asma alérgico, y bloquear o limitar el hierro puede reducir la gravedad de los síntomas. Así lo demuestra una nueva investigación de Facultad de Medicina Keck de la USC (Estados Unidos). El estudio acaba de publicarse en la revista 'Science Translational Medicine'.
Durante un ataque, las células inmunitarias conocidas como células linfoides innatas del grupo 2 (ILC2) pueden volverse hiperactivas, provocando una inflamación excesiva y un estrechamiento de las vías respiratorias, lo que dificulta la respiración. Sin embargo, la biología subyacente no se comprende bien.
Ahora, investigadores de la Facultad de Medicina Keck de la USC han descubierto detalles clave sobre el mecanismo detrás del vínculo, incluido que las ILC2 dependen del hierro para generar energía. Los hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos que ofrezcan alivio a los pacientes con asma y una variedad de otras enfermedades alérgicas.
Para ello, el equipo de investigación realizó una serie de pruebas utilizando células humanas y modelos de ratón. Descubrieron que las ILC2 utilizan hierro para alimentar una variedad de procesos celulares, lo que lo convierte en un instrumento fundamental para activar las células inmunitarias. En ratones, prevenir la absorción de hierro en las ILC2 redujo la gravedad de los síntomas del asma. En las células humanas, el aumento de la actividad de las ILC2 y la absorción de hierro se correlacionaron con la gravedad del asma, lo que sugiere que las ILC2 y el hierro desempeñan un papel importante en los casos más graves de la enfermedad.
"Esta es la primera vez que se demuestra que el hierro es un importante regulador metabólico de las células inmunes pulmonares como las ILC2, lo que les permite generar energía. Esto es útil para tratar enfermedades, porque apuntar a la energía de una célula puede permitirnos aumentar o disminuir selectivamente su función", afirma Benjamin Hurrell, profesor asistente de investigación de microbiología molecular e inmunología en la Facultad de Medicina Keck y autor principal del estudio. .
Los hallazgos se basan en una investigación más amplia del equipo sobre las ILC2, incluidos conocimientos recientes sobre una proteína que puede evitar que las células inmunitarias se vuelvan hiperactivas en un estudio publicado en 'Journal of Experimental Medicine'. Los investigadores trabajaron en estrecha colaboración con el departamento de medicina de la Escuela Keck, probando sus hallazgos en células humanas para garantizar que puedan pasar del laboratorio a la clínica lo más rápido posible.
"Tenemos medicamentos limitados además de los esteroides para pacientes con asma", expone Omid Akbari, profesor de microbiología molecular e inmunología en la Facultad de Medicina de Keck y autor principal del estudio. "Los inhaladores y las píldoras de esteroides pueden controlar los síntomas para mantener vivos a los pacientes, pero no atacan la fisiopatología subyacente de la enfermedad. Esperamos que nuestra investigación pueda ofrecer en última instancia una mejor solución".
Para comprender el papel del hierro en el asma alérgica, los investigadores primero realizaron una serie de estudios mecanicistas, que son investigaciones científicas de las moléculas, vías y genes fundamentales que subyacen a diversos procesos biológicos.
En el cuerpo, el hierro ingresa a las células uniéndose a una proteína llamada transferrina. Los investigadores utilizaron una forma rastreable de transferrina y luego activaron las células ILC2 con un alérgeno. Observaron la entrada de transferrina en las células, lo que demuestra que también se estaba absorbiendo hierro. Cuando los investigadores impidieron que las células ILC2 absorbieran transferrina (y hierro), la actividad de ILC2 disminuyó.
Bloquear los receptores de transferrina es una forma de prevenir la absorción de hierro en las células, pero los investigadores también probaron su teoría utilizando otro método: una sustancia llamada quelante, que puede unirse al hierro y restringir su disponibilidad para las células. El equipo utilizó deferiprona, un quelante de hierro que se utiliza para tratar a pacientes con una afección conocida como hemocromatosis o sobrecarga de hierro. Cuando agregaron deferiprona a ILC2 cultivadas, el resultado fue el mismo: la disponibilidad de hierro disminuyó y también la actividad de ILC2.
A continuación, el equipo de investigación utilizó la secuenciación de ARN unicelular para analizar los transcriptomas de las células ILC2. Ese análisis reveló que el hierro es una parte clave de la vía de producción de energía en las células ILC2.
Además de los estudios mecanicistas, los investigadores probaron el efecto de limitar la disponibilidad de hierro celular en modelos de ratón. Los ratones que recibieron un quelante de hierro tuvieron menos inflamación pulmonar e hiperactividad de las vías respiratorias (características clave del asma) en comparación con los ratones del grupo de control. En ausencia de hierro, las ILC2 deben adaptarse y generar energía de otras maneras.
Finalmente, el equipo utilizó células de 36 pacientes con diferentes grados de asma para confirmar que sus hallazgos serán útiles para los pacientes. Nuevamente demostraron que bloquear la absorción de hierro reducía la activación de las células ILC2. También descubrieron que las células de algunos donantes tenían una mayor expresión de un receptor de transferrina, lo que hacía que las ILC2 absorbieran más hierro. Esa característica se correlacionó con un asma más grave, lo que confirma un vínculo directo entre la ingesta de hierro y el asma en humanos.
Los resultados apuntan a una nueva terapia potencial para el asma alérgica que, a diferencia de los tratamientos con esteroides, en realidad aborda la causa subyacente de la enfermedad. "No podemos agotar el sistema biológico de hierro, que es un elemento esencial para transportar oxígeno en el cuerpo", comenta Akbari. "Pero restringir la disponibilidad de hierro para las células inmunitarias de los pulmones podría reducir la exacerbación del asma durante un ataque agudo. Este enfoque también allana el camino para el tratamiento de otras enfermedades inflamatorias e inmunomediadas por el sistema pulmonar, como la COVID-19".
Además, los hallazgos podrían ayudar a aliviar otras enfermedades alérgicas, como eccema, dermatitis, fiebre del heno, rinitis y alergias alimentarias, en las que las células ILC2 también se vuelven hiperactivas. A continuación, los investigadores pretenden encontrar una forma restringida de atacar las células ILC2 en los pulmones, con el fin de reducir la absorción de hierro localmente sin afectar otros sistemas del cuerpo.
