Identificado el detonador molecular de la enfermedad inflamatoria intestinal

18/02/2015 - E.P.

Las enfermedades inflamatorias intestinales son un grupo de trastornos crónicos del tracto gastrointestinal que afectan a más de 1,6 millones de estadounidenses

Un equipo de investigadores de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han descubierto que un gen llamado uhrf1 actúa como una especie de freno de mano molecular sobre el llamado factor de necrosis tumoral (TNF), vinculado con inflamaciones intestinales. En ausencia de uhrf1, TNF lanza una serie de señales proinflamatorias e inmunes que inflaman y dañan el tracto digestivo.

Las células que recubren el tracto intestinal forman una barrera crítica, protegiendo el cuerpo de miles de millones de bacterias que viven en el intestino. La ruptura de esta barrera es impulsada en gran medida por una molécula de señalización única, el TNF, que en cantidades elevadas está asociada con enfermedades inflamatorias intestinales como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.

Los fármacos dirigidos a TNF se han convertido en un tratamiento eficaz contra estas patologías, pero a pesar de su importancia clínica, todavía no está claro qué desencadena un incremento en los niveles de TNF en el intestino o cómo ese evento lleva a la aparición de la enfermedad.

"Nuestros resultados proporcionan nueva información sobre cómo pueden surgir y desarrollarse las enfermedades inflamatorias del intestino --señala Michel Bagnat, profesor asistente de Biología Celular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke--. Ya sabíamos que la susceptibilidad genética puede desempeñar un papel, pero hemos visto que no son sólo los propios genes inmunes, sino también la regulación de los genes (a través de la epigenética), lo que puede causar problemas".

Los hallazgos aparecen en la semana del 16 de febrero en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Aunque los orígenes de las enfermedades inflamatorias intestinales (EII) no están claros, la investigación reciente ha implicado a varios factores, como la variación genética, los microbios intestinales, la inmunidad hiperactiva y la exposición ambiental.

Bagnat decidió utilizar un enfoque experimental llamado genética directa para descubrir nuevas causas de las EII. En primer lugar, su becario postdoctoral Lindsay Marjoram empleó productos químicos para inducir mutaciones en el organismo modelo que eligieron, el pez cebra. Como estos pequeños peces de acuario son transparentes como embriones, se podía visualizar fácilmente cómo se desarrolló cualquier defecto en el intestino.

Después de analizar cientos de mutaciones, Marjoram encontró varias cepas que muestran fuertes defectos intestinales, incluyendo una delgada barrera protectora y trozos de restos celulares flotantes. A continuación, los autores de este estudio, que se detalla en una artículo publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', decidieron limitar sus resultados sólo a las mutaciones implicadas en la inflamación.

Como la actividad del TNF es una característica de la inflamación, los investigadores crearon un pez cebra "reportero" que iluminó en verde dónde se activa el gen TNF en el organismo. Luego, los científicos reprodujeron esos peces TNF a los mutantes para ver si alguno de los genes mutados afectó a la expresión de esta importante molécula proinflamatoria.

El experimento dio dos grandes sorpresas: en primer lugar, se vio que el TNF, pensado originalmente por ser producido en su mayoría por las células inmunes, también lo estaban generando las células epiteliales que recubren el intestino y en segundo lugar, descubrieron que uno de los mutantes en realidad bombea los niveles de TNF que se producen en el tracto digestivo.

Tras un poco más de investigación genética, los científicos encontraron que el gen responsable fue uhrf1, que está implicado en un proceso epigenético conocido como metilación del ADN. Si un gen particular está "apagado" o "encendido" en una célula dada se determina por la presencia o ausencia de etiquetas específicas químicas o grupos metilo (metilación) unidos al ADN.

Uhrf1 normalmente actúa para desactivar los genes que producen TNF, pero cuando esa represión se pierde, esos genes se activan y se fabrica y segrega TNF. En colaboración con Mary Goll, del Centro de Cáncer Memorial Sloan-Kettering, demostraron que la pérdida de uhrf1 eliminó la metilación del gen TNF.

Cuando el equipo crió a los peces cebra mutantes en un ambiente libre de gérmenes, TNF estaba todavía activa, aunque en menor medida. Los resultados sugieren que perder los frenos de uhrf1 fue suficiente para que TNF lidere la destrucción, incluso sin un empuje extra de microbios intestinales. Ahora los investigadores están tratando de traducir sus resultados a los organismos superiores, como los humanos, mediante la búsqueda de defectos de metilación similares en los pacientes con EII.