Un estudio revela un nuevo mecanismo de regeneración del tejido pulmonar

EP | 10/05/2021

Una nueva investigación realizada en modelos de ratón por la Escuela Perelman de Medicina (Penn Medicine), de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos, muestra, desde el punto de vista mecánico, cómo el pulmón infantil regenera las células después de una lesión de forma diferente al pulmón adulto. Los resultados de este estudio, publicados en 'Cell Stem Cell', demuestran que la suposición que se ha mantenido durante mucho tiempo de que las células AT1 y AT2 se comportan de la misma manera en los niños y en los adultos es falsa.

Este proceso lo consigue mediante células alveolares de tipo 1 (AT1) que se reprograman en células alveolares de tipo 2 (AT2) (dos células epiteliales alveolares pulmonares muy diferentes), promoviendo la regeneración celular, en lugar de que las células AT2 se diferencien en células AT1, que es el mecanismo más aceptado en el pulmón adulto.

El alvéolo pulmonar es el lugar donde se produce el intercambio de gases entre el medio ambiente y la sangre. Aunque los científicos conocen desde la década de 1940 la existencia de dos células epiteliales alveolares muy diferentes, hasta ahora no se había profundizado mucho en ellas a nivel molecular. Además, estos hallazgos revelan la vía molecular que permite esta transformación.

Los investigadores también demostraron que, desactivando esta vía, podían reprogramar las células AT1 adultas en células AT2. Esto revela un nivel de plasticidad celular dependiente de la edad que hasta ahora no se había apreciado, lo que podría explicar, en parte, por qué los pulmones pediátricos no se ven tan afectados por COVID-19 como los pulmones adultos, y supone un importante paso adelante en la comprensión de la regeneración pulmonar como forma de terapia pulmonar.

"La COVID-19 ha hecho que millones de personas contraigan una terrible y dañina infección respiratoria, que provoca graves lesiones pulmonares. Es probable que algunos de estos pacientes tengan problemas pulmonares crónicos a largo plazo, y algunos lo suficientemente graves como para necesitar un trasplante de pulmón", señala el autor principal del estudio, el doctor Edward Morrisey, catedrático de la Fundación Robinette de Medicina Cardiovascular y director del Instituto de Biología Pulmonar Penn-CHOP (LBI) de la Facultad de Medicina Perelman.

"Tenemos la esperanza de que nuestra investigación sobre cómo responden estas células alveolares a las lesiones agudas proporcione nuevas dianas que puedan aprovecharse para el desarrollo de futuras terapias para tratar las lesiones pulmonares agudas --añade--, y que un día sepamos cómo manipular estas vías celulares para que el tejido pulmonar pueda regenerarse y curarse por sí mismo, sin necesidad de un trasplante de órganos".

Los investigadores analizaron los cambios en la expresión génica y el epigenoma de las células AT1 y AT2 de ratón a lo largo de la vida. Compararon estos cambios con los observados tras una lesión pulmonar aguda y descubrieron que el paradigma actual de cómo se reparan los pulmones de los adultos no era válido para los pulmones inmaduros o maduros de los ratones.

"Los científicos han asumido durante mucho tiempo que el proceso unidireccional de diferenciación celular que ha sido bien documentado en el pulmón adulto también se mantendría en el pulmón infantil, pero esas suposiciones fueron anuladas", explica el primer autor del estudio, Ian J. Penkala, estudiante de doctorado de la Universidad de Pensilvania que trabaja en el laboratorio Morrisey.

Resalta que han descubierto "que en los pulmones pediátricos el sentido de la diferenciación es inverso tras la lesión, mientras que en el adulto es mucho más bidireccional. En todos estos contextos, está controlada por una vía denominada señalización Hippo".

En el pulmón adulto, la regeneración de las células pulmonares es impulsada por la población de células AT2 que se expanden y se diferencian en células AT1". Los investigadores también demostraron que, tras algunas lesiones pulmonares agudas, las células AT1 adultas pueden reprogramarse sólidamente en células AT2.

Sin embargo, en los ratones bebés, las células AT2 no regeneran eficazmente las células AT1 tras una lesión pulmonar aguda. Más bien, las células AT1 se reprograman en células AT2 después de la lesión, y son estas células AT2 reprogramadas las que finalmente pueden proliferar después de la lesión.

Los pulmones de los ratones son en cierto modo similares a los de los humanos, ya que ambos tienen células AT1 y AT2, lo que aumenta la probabilidad de que las conclusiones de este estudio sean también válidas para los pulmones humanos. La investigación está ampliando los mecanismos que pueden desarrollar futuras terapias para las lesiones pulmonares agudas.

Normalmente, los pulmones tienen la capacidad de repararse y regenerarse, ya que están constantemente expuestos a la contaminación y a los microbios del entorno exterior. La siguiente fase de esta investigación consistiría en determinar si el aprovechamiento de la vía Hippo puede ayudar a promover la capacidad natural del pulmón para regenerarse tras una lesión.

"Lo que este descubrimiento proporciona es una visión de una vía celular que podemos manipular, posiblemente en el futuro con terapias farmacéuticas. Esto nos ayuda a construir un mapa de cómo responden las células pulmonares y podría tener importantes implicaciones en el futuro sobre cómo atender a los pacientes con enfermedades pulmonares crónicas", destaca Morrisey.

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