Nanopartículas y ayuno contra la inflamación
Neutrófilos (verde) que responden a sitios de lesión tisular (rojo). Imagen cortesía de B. McDonald y P. Kubes

La inflamación es la respuesta del sistema inmunológico ante la presencia de virus, bacterias y otros agentes patógenos. Es un proceso complicado pero que la ciencia va desentrañando desde que Rudolf Carl Virchow, considerado por muchos como el padre de la patología celular, dedicara prácticamente toda su trayectoria profesional a explicar su importancia en la aparición de enfermedades.

Ahora, en un trabajo de investigadores de la Universidad Estatal de Washington se propugna un nuevo enfoque de tratamiento potencial para enfermedades asociadas con la inflamación, que incluyen sepsis, accidente cerebrovascular, artritis reumatoide, lesión pulmonar aguda y aterosclerosis.

Destrucción de neutrófilos activados

Publicado hoy en Science Advances, este trabajo describe una nueva tecnología pendiente de patente que utiliza partículas de tamaño nanométrico para transportar fármacos que destruyan directamente a los neutrófilos activados; esto es, las células que impulsan la respuesta inmune exagerada involucrada en enfermedades inflamatorias.

En este vídeo, Paul Kubes, de la Universidad de Calgary, narra varios clips que muestran células inmunes llamadas neutrófilos que viajan a sitios de inflamación en un modelo de ratón. Vídeo cortesía de B. McDonald y P. Kubes

También demostraron la viabilidad de la tecnología para eliminar de forma selectiva los neutrófilos activados, sin dañar otros tipos de células o comprometer el sistema inmune.

Zhenjia Wang, profesor de la Universidad Estatal de Washington, reconoce que “ahora nos damos cuenta de que los neutrófilos, que siempre fueron vistos como los buenos por el papel clave que desempeñan en nuestro sistema inmunológico, en realidad también contribuyen a la patología de todo tipo de enfermedades”.

La inflamación puede activar a los neutrófilos

Los neutrófilos, que representan hasta el 70% de los glóbulos blancos del organismo, son la primera línea de defensa del sistema inmune. Producidos en la médula ósea, patrullan silenciosamente el torrente sanguíneo, buscando virus, bacterias y otros patógenos invasores para atacarlos.

Normalmente, circulan a través de la sangre entre ocho y 20 horas antes de regresar a la médula ósea, para morir como parte de un proceso natural conocido como apoptosis (muerte celular programada), que ayuda a mantener el equilibrio del sistema inmunitario.

Sin embargo, la inflamación causada por patógenos o tejido dañado puede activar a los neutrófilos y mantenerlos vivos mucho más allá de su vida normal. Esto aumenta su número en la sangre y les permite invadir y acumularse en el tejido sano, lo que da como resultado daños en diversos órganos e, incluso, provocar la muerte.

“Los neutrófilos no saben quiénes son los enemigos -asegura el profesor Wang-, simplemente atacan, liberando todo tipo de proteínas dañinas en el torrente sanguíneo. Matarán las bacterias, pero también acabarán, al mismo tiempo, con el tejido sano”.

Nanopartículas dirigidas únicamente a los neutrófilos inflamatorios

Para abordar este problema, el equipo de científicos dirigidos por el profesor Wang creó nanopartículas capaces de transportar moléculas de doxorrubicina -un medicamento quimioterápico de uso común-, a los neutrófilos inflamatorios y liberar su carga mortífera una vez dentro de ellos.

nanopartículas neutrófilos
Esta ilustración muestra cómo las nanopartículas (NP de DOX-hyd-BSA) eliminan selectivamente los neutrófilos inflamatorios para evitar que invadan el tejido sano. Las nanopartículas transportan moléculas de doxiciclina (DOX) que se mantienen dentro de las células de albúmina (BSA), utilizando un enlace sensible al ácido (hid) que se libera una vez dentro del neutrófilo. Imagen: Zhang Et Al. / Washington University

Crearon estas nanopartículas a partir de albúmina, una proteína presente naturalmente en el torrente sanguíneo. La tecnología se basa en su descubrimiento de que los receptores Fc-gamma, un tipo específico de células receptoras que se encuentra en la superficie de todos los neutrófilos, se activan en los inflamatorios, pero no en los que están en reposo.

Por lo tanto, las nanopartículas solo se unen a los neutrófilos inflamatorios y los matan, dejando ilesos a los neutrófilos en reposo.

Viable en sepsis y accidente cerebrovascular

Para garantizar que este medicamento no se libere antes de que llegue a los neutrófilos inflamatorios, los investigadores diseñaron el vínculo entre la nanopartícula y las moléculas del fármaco para que sea sensible al ácido.

La sangre es ligeramente alcalina, por lo que este diseño permite que las nanopartículas viajen intactas a través del torrente sanguíneo. Una vez alcanzan el interior ácido de los neutrófilos, el enlace entre la nanopartícula y la molécula del fármaco se escinde y se libera su contenido.

Los resultados del ensayo realizado con modelos de roedores con dos afecciones inflamatorias (sepsis y accidente cerebrovascular) confirman la viabilidad de esta estrategia para aumentar la supervivencia en la sepsis y minimizar el daño neurológico por accidente cerebrovascular.

El siguiente paso sería probar la tecnología en ensayos clínicos en humanos antes de traducirse en una estrategia de tratamiento disponible comercialmente que pueda beneficiar a los pacientes.

El ayuno reduce la inflamación sin afectar a la respuesta inmune

ayuno en enfermedades inflamatorias crónicas
El ayuno mejora las enfermedades inflamatorias crónicas sin comprometer la movilización de emergencia de monocitos durante la inflamación infecciosa aguda y la reparación de tejidos. Imagen: Cell

Por otra parte, científicos estadounidenses de Mount Sinai, aseguran en Cell que el ayuno reduce la inflamación y mejora las enfermedades inflamatorias crónicas, sin afectar la respuesta del sistema inmunitario a las infecciones agudas.

Para la doctora Miriam Merad, directora del Instituto de Inmunología de Mount Sinai y autora principal del estudio, “se sabe que la restricción calórica mejora las enfermedades inflamatorias y autoinmunes, pero aún no se entiende bien los mecanismos por los cuales la reducción de la ingesta calórica controla la inflamación”.

Virchow, Bismarck y el ‘duelo de las salchichas’

Finalmente, unas pinceladas sobre Virchow que, además de médico e investigador, tuvo un papel relevante en la política del siglo XIX al enfrentarse a Bismarck. Se opuso al abultado presupuesto militar de éste, que lo desafió a un duelo en 1865, cuando tenía 44 años.

Como recuerda la profesora Prema Saldahnha, al haber sido desafiado, Virchow tenía el derecho a elegir arma. Así, seleccionó dos salchichas de cerdo, una normal y la otra cargada con larvas de Trichinella.

Rudolf Carl Virchow
Rudolf Carl Virchow, considerado por muchos como el ‘padre’ de la patología celular.

“¡Su retador -recurda la profesora- tuvo que declinar, ya que la propuesta parecía demasiado arriesgada!”. Virchow tenía un gran interés en la helmintología y amplios conocimientos sobre Trichenella spiralis que le ayudaron en el conflicto conocido en la literatura científica como duelo de las salchichas.

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