Un nuevo estudio muestra que la exposición crónica a una señal inflamatoria de 'emergencia', interleucina-1, hace que las células madre de la médula ósea formadoras de sangre produzcan las células necesarias para combatir las infecciones y reparar lesiones, pero a expensas de su propia capacidad de auto-renovación y mantenimiento de un sistema arterial saludable. Esto da como resultado la superproducción de células inmunes agresivas capaces de perjudicar gravemente los tejidos.
La interleucina-1 (IL-1) elevada acompaña a la inflamación crónica asociada con enfermedades humanas como la obesidad, la diabetes y los trastornos autoinmunes. El desequilibrio de los tipos de células del sistema sanguíneo puede dar lugar al suministro ineficiente de oxígeno, inmunodeficiencia y podría predisponer al desarrollo de cáncer, como plantean los autores de esta investigación en un artículo publicado en Nature Cell Biology.
'La inflamación ha evolucionado para funcionar durante periodos muy cortos de tiempo, dirigiendo los recursos para combatir las infecciones y reparar el tejido dañado. Sin embargo, durante largos periodos de tiempo, estas condiciones se vuelven muy tóxicas', dice Eric M. Pietras, investigador en el Centro de Cáncer de la Universidad de Colorado y profesor asistente del Programa de Trasplante de Médula Ósea y Cáncer de la Sangre de la Escuela de Medicina de la UC.
Pietras realizó este trabajo cuando era investigador postdoctoral en el laboratorio de Emmanuelle Passegué, profesora del Centro de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre de la Universidad de California en San Francisco, en Estados Unidos.
IL-1 es una citoquina larga que se entiende que es una señal esencial que el sistema inmune utiliza para reclutar y activar células inflamatorias necesarias para proteger y reparar incidentes agudos de infección y lesión. Sin embargo, niveles elevados de IL-1 son una característica de la inflamación crónica, como se ve comúnmente en el envejecimiento, y con un número de estados de enfermedad incluyendo la obesidad y la diabetes tipo 2, que están asociados con la dieta occidental y estilo de vida.
Las células hematopoyéticas son sensibles a los cambios del entorno
'Si estás trabajando bajo un constante estado de emergencia, te estresas y eres menos eficaz. Creo que las células madre de la sangre actúan de la misma manera', dice Pietras. Mientras que las células madre que forman la sangre, también denominadas células madre hematopoyéticas (o HSC), están por lo general inactivas en la médula ósea, 'despiertan' de vez en cuando para mantener los niveles adecuados en la sangre en individuos sanos, Pietras y sus colegas muestran que, 'estas células también son exquisitamente sensibles a los cambios en su entorno y reaccionan en consecuencia'.
En concreto, las HSC son sensibles a la cantidad de IL-1 con la que se encuentran y trabajan para formar la 'primera respuesta' de las células mieloides necesaria para combatir lo que reconocen como una crisis de infección o lesión. Si la señal de IL-1 no termina, las HSC continúan fabricando estas células, pero a expensas de su capacidad de regenerarse y construir correctamente el resto del sistema arterial.
'Están recibiendo una señal diciéndoles que necesitan mantener la construcción de células mieloides y como resultado no fabrican otras células sanguíneas necesarias. La persona puede terminar con muy pocos glóbulos rojos, lo que reduce su capacidad del cuerpo para suministrar oxígeno a las células. O vemos disminución de la producción de nuevas células linfoides, dejando el sistema potencialmente inmunodeficiente. Estas son características comunes de sistemas sanguíneos con inflamación crónica e incluso de edad avanzada', dice Pietras.
Otra cuestión importante es si estos efectos son reversibles, es decir, si una vez que una HSC ha 'aprendido' a producir un exceso células mieloides, puede olvidar fácilmente esta función. La cuestión tiene implicaciones importantes para el cuidado del paciente, por ejemplo en el caso del trasplante de médula ósea con células madre. Durante muchos años, el trasplante de médula ósea se ha utilizado para tratar leucemias gracias a la eliminación del sistema de la sangre de un paciente sustituyéndolo por el de un donante compatible.
'Nuestros resultados muestran que no sólo deberíamos buscar marcadores de compatibilidad del sistema sanguíneo, sino que es posible que también haya que explorar si las células madre de un potencial donante han sido expuestas a la inflamación y pueden no ser tan eficaces en la reconstrucción del sistema de la sangre del paciente --propone Pietras--. Del mismo modo, la presencia de inflamación en el individuo que recibe la médula ósea también podría ser un factor importante en lo bien que las células madre regeneran un sistema de la sangre una vez que se trasplantan'.
Pietras también apunta hacia un mayor interés en trasplantes 'autólogos' de células madre para tratar potencialmente enfermedades autoinmunes y el mieloma múltiple, otro tipo de leucemia. En esta técnica, las células madre de la sangre sanas de un paciente se sacan y se expanden.
Los componentes del sistema de la sangre responsables de la enfermedad mueren y luego se vuelven a infundir y se les anima a volver a desarrollar un nuevo sistema de células madre de sangre originales del paciente, pero este enfoque no sería ideal si las células madre de la sangre originales conservaran 'lesiones' que las dejaron predispuestos hacia la construcción de un sistema de sangre desequilibrado por la inflamación crónica.
'Nuestros datos sugieren que es posible dar marcha atrás al reloj y revertir los efectos de la inflamación crónica en las células madre de la sangre, tal vez usando terapias que ya están disponibles en la clínica para bloquear las señales inflamatorias como la IL-1', dice Pietras. 'Por supuesto, no sabemos aún a escala humana el tiempo que tarda una célula madre en 'recordar' estos ataques. Puede ser que después de un periodo más largo de la exposición a la IL-1, estos cambios se hagan más fijos', añade.
En general, el estudio demuestra que las células madre de la sangre se adaptan para satisfacer lo que reconocen como necesidades del cuerpo. 'Durante décadas hemos reconocido la importancia de estas células madre de la médula ósea en el tratamiento de las crisis al mismo tiempo que el mantenimiento de la estabilidad del sistema sanguíneo. Ahora nos muestran que las condiciones en el resto del cuerpo pueden tener profundas implicaciones en cómo las células madre se comportan en la sangre y es probable que en muchos otros tejidos', concluye Pietras.