Cientificos identifican potenciales blancos para el tratamiento de la leishmaniasis

En un artículo de Scientific Reports, investigadores afirman que la entrada del parásito a la célula huésped aumenta la expresión de ciertos microARNs capaces de inhibir la acción del sistema inmunológico

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Investigadores del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP), en Brasil, están empezando a desvelar los mecanismos moleculares por los cuales el parásito causante de la leishmaniasis cutánea logra sortear las defensas del organismo huésped e infectar nuevas células.

Esta enfermedad, caracterizada por heridas en la piel de lenta cicatrización, es causada por protozoos del género Leishmania. Suele transmitírsele al ser humano y a otros mamíferos a través de la picadura de insectos que se alimentan de sangre, como el jején (los del género Lutzomyia en América).

De acuerdo con la información que el grupo de la USP publicó en la revista Scientific Reports, el mero hecho de que el patógeno entre en el macrófago –la célula de defensa que constituye el principal blanco de la Leishmania en los mamíferos– es suficiente como para alterar la expresión génica en el huésped. Como resultado de ello, se produce una disminución de la síntesis de óxido nítrico, una especie de “arma química” que emplea el sistema inmunológico en el combate contra los invasores.

“Nuestra línea de investigación tiene por objeto entender cómo transcurre esta interacción entre la Leishmania y el macrófago, a los efectos de identificar blancos moleculares que permitan interrumpir la infección y matar al parásito”, comentó Lucile Maria Floeter-Winter, docente del Departamento de Fisiología del IB-USP y coordinadora del proyecto que cuenta con el apoyo de la FAPESP.

En los experimentos más recientes, los científicos infectaron macrófagos de ratones con protozoarios de la especie Leishmania amazonensis. Se dividieron los cultivos celulares en dos grupos: a uno se le inoculó el parásito “silvestre” (sin alteración genética), en tanto que con el otro se hizo lo propio con otro linaje modificado en el laboratorio a los efectos de que no produjera una enzima llamada arginasa.

En un trabajo anterior, publicado en la revista PLOS One, el grupo de la USP ya había demostrado que la producción de arginasa resulta esencial para la supervivencia del parásito en el organismo huésped.

El paso siguiente consistió en analizar de qué manera la entrada de la Leishmania en la célula altera la expresión de microARNs, pequeñas moléculas de ARN que no codifican proteínas, pero que desempeñan una función regulatoria en diversos procesos celulares.

“Los microARNs son capaces de unirse a las moléculas de ARN mensajero [que dan origen a las proteínas] haciendo que éstas se degraden o inhibiendo su traducción en proteínas. Por ende, cuando existe un aumento en la expresión de microARN en la célula, significa que algún proceso celular está siendo inhibido”, explicó Floeter-Winter.

El grupo enfocó su análisis en un conjunto de 84 microARNs sabidamente implicados en la respuesta inmunitaria de los macrófagos, con el objetivo de ver cuáles tendrían su expresión aumentada con el ingreso del parásito en la célula. Se evaluó la expresión en cuatro momentos distintos: 4, 24, 48 y 72 horas después de la infección.

Los resultados muestran que el parásito silvestre aumentó la expresión del 78% de los 84 microARNs analizados en el macrófago. En tanto, el linaje sin arginasa incrementó la expresión de tan sólo el 32% de esas moléculas.

“Esto evidencia que el hecho de que el parásito no produzca arginasa hace que el macrófago responda de manera distinta a la infección”, sostuvo Floeter-Winter.

Entre los microARNs que estaban más expresados en los macrófagos infectados por el parásito silvestre en comparación con el grupo al que se le inoculó la Leishmania KO de arginasa, dos moléculas llamaron la atención de los investigadores: el miR-294 y el miR-721.

Con la ayuda de programas de bioinformática, el grupo buscó los posibles blancos de esos dos microARNs. Ese análisis sugirió que ambos serían responsables de la inhibición en el macrófago de la producción de una enzima llamada óxido nítrico sintasa, esencial para que la célula de defensa logre secretar óxido nítrico y matar al patógeno.

“La entrada de la Leishmania KO de arginasa en el macrófago también incrementa la expresión de miR-294 y miR-721, pero, aparentemente, no lo suficiente como para inhibir completamente a la óxido nítrico sintasa y facilitar la supervivencia del parásito”, comentó la investigadora.

Se realizaron otros tres experimentos para confirmar que miR-294 y miR-721 tienen como blanco una región del ARN mensajero de la óxido nítrico sintasa. La descripción metodológica redundó en un segundo artículo, publicado en Protocol Exchange, revista también perteneciente al grupo Springer Nature.

En una de las pruebas, los investigadores pusieron en el cultivo de células, inmediatamente después de la infección, moléculas conocidas como antagomiR, capaces de unirse en el microARN e impedir que éste se una al blanco natural (el ARN mensajero).

“Demostramos que a medida que vamos aumentando la dosis de antagomiR específico para miR-294 y miR-721, una cantidad menor de microARNs se unía al ARN mensajero de la óxido nítrico sintasa. De este modo, no se concretaba el efecto inhibitorio”, comentó Floeter-Winter.

Los próximos pasos

El grupo coordinado por Floeter-Winter llegó a plantear la hipótesis de que la enzima arginasa podría constituir un blanco interesante para el desarrollo de fármacos contra la leishmaniasis. Sin embargo, esta idea no se mostró factible.

“En el trabajo anterior, demostramos que esa enzima está ubicada dentro de un orgánulo del parásito que, a su vez, está dentro de un orgánulo del macrófago. Difícilmente un compuesto químico lograría atravesar todas esas membranas y llegar al lugar en donde la arginasa se encuentra activa en cantidades suficientes como para tener un efecto biológico”, comentó.

Por estar situados en el citoplasma del macrófago, los microARNs miR-294 y miR-721 parecen constituir blancos más prometedores, a juicio de la investigadora.

Para avanzar en esta comprensión, según Floeter-Winter, el próximo paso consiste en repetir o experimento empleando macrófagos de un linaje distinto de ratones.

“Inicialmente usamos un linaje llamado BALB/c, que es susceptible a la infección por Leishmania. Ahora emplearemos macrófagos del linaje Black-C57, que es resistente al parásito. Pretendemos ver en ese contexto qué ocurre con la expresión de microARNs luego de la infección”, afirmó.

El grupo pretende repetir también el experimento valiéndose de un linaje de macrófagos humanos, además de efectuar pruebas con otras especies de Leishmania, tanto las causantes de la forma tegumentaria (tal como L. major y L. braziliensis, por ejemplo), como la forma visceral (L. infantum y L. donovani, entre otras).

“Inicialmente tomamos una fotografía más amplia de esta interacción entre el parásito y el macrófago. Ahora será necesario detallar qué sucede caso por caso”, dijo.

Puede leerse el artículo Leishmania (Leishmania) amazonensis induces macrophage miR-294 and miR-721 expression and modulates infection by targeting NOS2 and L-arginine metabolism en el siguiente enlace: nature.com/articles/srep44141.