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Hallan tipos de comportamiento celular capaces de predecir la enfermedad cardiovascular

Un equipo científico español ha descubierto que los neutrófilos, un tipo de células inmunes, muestran diferentes conductas durante los procesos inflamatorios. Una de ellas, provocada por la molécula Fgr, está asociada al desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Este trabajo podría facilitar el diseño de tratamientos para minimizar las secuelas ocasionadas por los infartos de miocardio, según los autores.

Miguel Palomino Segura, Georgiana Crainiciuc, Jon Sicilia y Andrés Hidalgo. / CNIC

Científicos del Centro Nacional de Investigadores Cardiovasculares (CNIC), liderados por el Andrés Hidalgo, han descubierto que los neutrófilos –un tipo de células inmunes– adquieren diferentes ‘comportamientos’ en la sangre durante los procesos inflamatorios. En concreto, el estudio identifica una conducta asociada con las enfermedades cardiovasculares.

La información que aporta este trabajo, publicado en el último número de Nature, tiene una gran relevancia desde el punto de vista terapéutico, ya que podría permitir el desarrollo de nuevos tratamientos para minimizar las secuelas ocasionadas por los infartos de miocardio.

Neutrófilos y daño cardiovascular

Los neutrófilos son un tipo de células inmunes que constituyen la principal línea de defensa del organismo, pero también son capaces de causar daño a las células sanas y al sistema cardiovascular. De hecho, “numerosos estudios han asociado la presencia de neutrófilos en sangre con una mayor severidad y riesgo de padecer problemas cardiovasculares”, asegura la primera autora del estudio, Georgiana Crainiciuc.

Los neutrófilos constituyen la principal línea de defensa del organismo, pero también son capaces de causar daño a las células sanas y al sistema cardiovascular

Sin embargo, no es posible la eliminación de estos neutrófilos para proteger el sistema cardiovascular, ya que, como puntualiza la investigadora, “generaría un estado de indefensión ante cualquier patógeno que sería contraproducente para el organismo”.

Con el objetivo de resolver esta paradoja, los autores buscaron identificar tipos específicos de neutrófilos responsables del daño vascular. Para ello, analizaron el comportamiento de las células utilizando microscopía intravital de alta resolución, un tipo de tecnología que permite visualizar células dentro de los capilares sanguíneos en animales vivos.

El equipo diseñó un sistema computacional altamente novedoso capaz de analizar cómo se comportan las células en los vasos mediante mediciones simples de cambios de tamaño, forma y movimiento de las células. Así, descubrió que dichas células inmunes exhiben tres patrones de conducta durante el transcurso de los procesos inflamatorios, pero que solo una de ellas, caracterizada por un mayor tamaño y proximidad a las paredes de los vasos, estaba asociada al daño cardiovascular.

A la búsqueda de las moléculas dañinas

Mediante análisis genéticos masivos en modelos animales, los autores utilizaron este sistema computacional para identificar las moléculas responsables de dichos comportamientos nocivos de los neutrófilos.

Estos estudios demostraron que una única molécula, denominada Fgr, es la responsable de este comportamiento patológico, lo que a su vez fue clave para seleccionar un fármaco de una gran eficacia para prevenir la inflamación y la muerte celular tras un infarto de miocardio. “La idea ahora es continuar con los ensayos necesarios para que, en un futuro, se pueda utilizar este tratamiento en pacientes”, comenta la experta.

Según el estudio, la molécula Fgr es la responsable del comportamiento patológico de los neutrófilos

Los investigadores aseguran que el estudio no solo supone un gran paso a la hora de tratar enfermedades cardiovasculares, también es un hito por la metodología desarrollada para el estudio de células inmunes. “Las técnicas actuales son capaces de analizar una gran cantidad de genes y moléculas por célula, lo que ha permitido descubrir la existencia de numerosas poblaciones celulares relacionadas con el desarrollo de enfermedades” indica Miguel Palomino-Segura, coautor del estudio.

No obstante, añade, “nuestro modelo es único porque permite identificar células, no por su posible perfil genético, sino por su tipo de actividad durante la enfermedad”.

Se trata, “de una aproximación completamente distinta al estudio de procesos inmunes, cuyo valor reside precisamente en que aprovecha el dinamismo de la enfermedad para generar nueva información”, recalca el investigador. “Los neutrófilos son capaces de cambiar su forma, actividad y capacidad migratoria en cuestión de segundos. Esta rápida metamorfosis solo puede ser capturada bajo el microscopio”.

 

Ejemplo de neutrófilos (rojos) dentro de un capilar sanguíneo (azul) capturados por microscopía intravital. / CNIC

Microscopía in vivo

Para extraer todo el potencial de estas imágenes los investigadores han colaborado con ingenieros de la Universidad Carlos III de Madrid, que han desarrollado nuevas técnicas de visión artificial para medidas en tejidos vivos.

Nuestro modelo es único porque permite identificar células, no por su posible perfil genético, sino por su tipo de actividad durante la enfermedad

Miguel Palomino-Segura, investigador del CNIC y coautor del estudio

El trabajo ha requerido también de un intenso desarrollo computacional capaz de combinar y comparar sistemáticamente una gran cantidad de datos procedentes de miles de células. “Es una tecnología que se ha estado aplicando a otro tipo de datos, pero este es el primer ejemplo con datos de microscopía in vivo y el resultado ha sido sorprendente”, resalta Jon Sicilia, coautor y bioinformático responsable de la parte analítica del proyecto.

Con esta nueva metodología, los autores esperan que otros ámbitos científicos se beneficien de su trabajo. “La idea ahora es aplicarlo a otros escenarios como infecciones o tumores, en el que las células inmunes también juegan un papel crucial en el desarrollo de la enfermedad”, indica Palomino-Segura.

En el estudio han participado investigadores de Fundación Vithas, de la Universidad de Castilla la Mancha, la Agencia de Ciencia y Tecnología de Singapur (ASTAR) y la Universidad de Harvard (EE UU), entre otros centros.

Neutrófilo con comportamiento asociado daño cardiovascular. / CNIC

Referencia:

Crainiciuc et al. “Behavioural immune landscapes of inflammation”. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04263-y 

Fuente:
CNIC
Derechos: Creative Commons.
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