Un estudio apunta un blanco para el tratamiento de la tuberculosis grave

Científicos identifican un factor genético que aumenta la severidad de la enfermedad causante de más de un millón y medio de muertes por año en el mundo

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – Investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas (ICB) de la Universidad de São Paulo (USP), en colaboración con colegas de la Universidad Estadual del Norte Fluminense (Uenf), en Río de Janeiro, identificaron un factor genético que aumenta la severidad de la tuberculosis y puede constituir un potencial blanco para el tratamiento de sus formas más graves.

Los resultados de este estudio, llevado a cabo con el apoyo de la FAPESP, salieron publicados en julio en la revista PLoS Pathogens.

“Nuestro enfoque consiste ahora en intentar identificar una droga que inhiba en forma eficaz ese factor genético del huésped y pueda emplearse en el tratamiento de la tuberculosis grave”, declaró Eduardo Pinheiro Amaral, doctorando del ICB/ USP y uno de los autores del estudio, a Agência FAPESP.

De acuerdo con Pinheiro Amaral, el microorganismo causante de la tuberculosis, el Mycobacterium tuberculosis –conocido con bacilo de Koch–, posee cepas con baja, mediana e hipervirulencia, tal como lo constató durante su trabajo de maestría, también realizado con beca de la FAPESP. En ambas investigaciones como becario, Pinheiro Amaral fue dirigido por la profesora Maria Regina D'Império Lima, del ICB-USP.

Al infectar ratones con cepas hipervirulentas del microorganismo, Pinheiro Amaral y sus colegas se percataron de que las micobacterias inducían muy rápidamente la tuberculosis grave, caracterizada por una neumonía aguda, el aumento de la carga bacteriana y lesiones necróticas en los pulmones. “Al cabo de un mes de infección, los animales morían”, comentó Amaral.

Con el fin de entender los mecanismos de inducción de la tuberculosis grave, los investigadores infectaron células macrofágicas (que forman parte del sistema inmunológico) derivadas de la medula ósea de ratones con cepas hipervirulentas de la bacteria.

Los análisis demostraron que las cepas hipervirulentas indujeron la muerte celular por necrosis durante los primeros días de infección. “Cuando las células mueren por necrosis, en razón de la infección por la bacteria, se rompen y liberan moléculas tales como el ATP [trifosfato de adenosina], responsable del almacenamiento de energía en las células”, explicó Pinheiro Amaral.

“Fuera de las células, el ATP estimula a un receptor llamado P2X7. En bajas concentraciones, el ATP promueve la activación celular, culminando en la producción de moléculas inflamatorias. En tanto, en altas concentraciones de ATP, se activa el receptor P2X7, que induce la muerte celular por necrosis”, detalló.

Con base en estas constataciones, los investigadores plantearon la hipótesis de que ratones con deficiencia del receptor P2X7 podrían ser más resistentes a la necrosis tisular provocada por cepas hipervirulentas.

Con el fin de someter a prueba esta hipótesis, infectaron ratones con y sin deficiencia del receptor con dos cepas de micobacterias hipervirulentas. Al cabo de un mes de infección, los ratones con déficit del receptor P2X7 presentaron menos necrosis y menor carga bacteriana, y por tal razón, su índice de supervivencia era mayor.

En tanto, los ratones sin deficiencia en el funcionamiento del receptor exhibieron una extensa necrosis pulmonar y neumonía aguda, y murieron más precozmente a causa de la severa inflamación de las células pulmonares.

Se observaron resultados análogos en estudios con macrófagos normales y con deficiencia del receptor P2X7 infectados con cepas hipervirulentas de la bacteria.

“Vimos que el ATP y el receptor P2X7 son fundamentales para el desarrollo de la tuberculosis grave inducida por bacilos hipervirulentos”, afirmó Pinheiro Amaral.

“Cuando es estimulado el receptor P2X7 por altas concentraciones de ATP durante mucho tiempo, éste induce la muerte celular. En tanto, en ausencia de este receptor, se detecta una disminución de la muerte necrótica”, comparó.

No obstante, Pinheiro Amaral hizo hincapié en que las mejorías en el cuadro de progresión de la tuberculosis en ratones con deficiencia del receptor P2X7 se detectaron solamente cuando estaban infectados con micobacterias hipervirulentas.

Al infectar ratones también deficientes para el receptor con cepas con menor virulencia –que inducen la tuberculosis, aunque de manera menos agresiva–, no se observaron los mismos efectos de disminución de la propagación de lesiones necróticas en ellos.

“Las cepas de menor virulencia no indujeron la necrosis. Esas micobacterias menos agresivas pueden inducir la apoptosis [la muerte celular programada]; eso evitaría la liberación de altas concentraciones de ATP y, por consiguiente, la estimulación del receptor P2X7 y la inducción de la muerte celular por necrosis”, dijo Pinheiro Amaral.

De esta forma, la inactivación del receptor P2X7 sería recomendable únicamente en el tratamiento contra la tuberculosis grave. “El hecho de tener o no el receptor P2X7 no interfiere en el desarrollo de la tuberculosis menos agresiva”, afirmó Pinheiro Amaral. “Aparentemente, ese receptor desempeña un papel importante cuando se verifica la necrosis pulmonar, que es un agravante de la tuberculosis.”

Algunas de las próximas etapas del estudio consistirán en verificar si las células de pacientes con tuberculosis grave exhiben una mayor expresión del receptor P2X7, aparte de probar un antagonista de ese receptor en células humanas, con el fin de inhibirlo de manera eficiente y retrasar la inducción de la muerte celular necrótica.

“La idea es verificar si al inhibir el receptor P2X7 en células humanas logramos observar el mismo efecto que vimos en los macrófagos de ratones infectados con las cepas hipervirulentas”, dijo Pinheiro Amaral.

Estrategias de tratamiento

En otro estudio, realizado en el Laboratorio de Enfermedades Parasitarias del Instituto Nacional de Enfermedades Alérgicas e Infecciosas (Niaid, por sus siglas en inglés), de los National Institutes of Health (NIH) de Estados Unidos, en el cual Pinheiro Amaral participó merced a una Beca de Pasantía de Investigación en el Exterior de la FAPESP, los investigadores infectaron ratones y macrófagos con una cepa virulenta de M. tuberculosis y los trataron con prostaglandina (ácidos grasos modificados similares a hormonas), a los efectos de modular la respuesta inmune.

Los resultados de este estudio publicado en julio en la revista Nature, indicaron que al infectárselos, los macrófagos producían interleucina-1 (IL1b), una proteína secretada por macrófagos y células residuales.

La IL 1b controló la infección al inducir la producción de prostaglandina, y al mismo tiempo, inhibió la producción excesiva de interferón tipo 1 (IFN tipo 1), una proteína producida por las células como defensa contra virus y bacterias. De esta forma, también contribuyó para detener la muerte celular necrótica, explicó Pinheiro Amaral.

“Ambas investigaciones sugieren blancos terapéuticos distintos para el tratamiento de la tuberculosis. Son dos frentes terapéuticos que pueden combinarse con el fin de obtener mejores resultados”, afirmó.

De acuerdo con la Organización Mundial de Salud (OMS), la tuberculosis es una de las mayores causas de mortalidad en el mundo. Pese a la existencia de métodos de diagnóstico y tratamiento de la enfermedad, se registran anualmente más de 9 millones de nuevos casos en el planeta, cifra que resulta en alrededor de un millón y medio de muertes a causa de la infección por cepas hipervirulentas.

Puede leerse el artículo intitulado Pulmonary infection with hypervirulent mycobacteria reveals a crucial role for the P2X7 receptor in aggressive forms of tuberculosis (doi: 10.1371/journal.ppat.1004188), de Pinheiro Amaral y otros, en la revista PloS Pathogens, en la siguiente dirección electrónica: www.plospathogens.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.ppat.1004188.

Y el artículo Host-directed therapy of tuberculosis based on interleukin-1 and type I interferon crosstalk (doi: 10.1038/nature13489), también de Pinheiro Amaral y otros, puede leerse en la revista Nature, en: www.nature.com/nature/journal/v511/n7507/full/nature13489.html#affil-auth.