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El inmortalizar a los adipocitos podría parecer una mala idea para la mayoría de las personas, pero para un equipo de científicos de la Universidad de Iowa fue la forma ideal de estudiar la manera en que la interacción entre bacterias y adipocitos podría contribuir a la diabetes.
La conexión entre tejido adiposo, bacterias y diabetes es la inflamación, que es la reacción normal del organismo a la infección o la lesión. La inflamación es provechosa en pequeñas dosis controladas pero puede ser muy nociva cuando persiste y se vuelve crónica.
"La idea es que cuando los adipocitos interactúan con los agentes ambientales ?en este caso, toxinas bacterianas? desencadenan entonces un proceso inflamatorio crónico", dice Patrick Schlievert, Ph.D., profesor y director de microbiología de la Universidad de Iowa y coautor principal de un nuevo estudio publicado en PLOS ONE. "Sabemos que la inflamación crónica origina resistencia a la insulina, lo cual puede desencadenar diabetes. Así que todos estamos muy interesados en las causas fundamentales de la inflamación crónica".
Los investigadores de la Universidad de Iowa utilizaron adipocitos inmortalizados para demostrar que las toxinas bacterianas estimulan a los adipocitos para liberar moléculas llamadas citocinas, las cuales favorecen la inflamación. Al inmortalizar a los adipocitos, el equipo de la Universidad de Iowa creó una reserva de células idénticas en división continua que son necesarias para repetir experimentos que validan los resultados, explica Al Klingelhutz, Ph.D., microbiólogo de la Universidad de Iowa y coautor principal del estudio.
Estudios previos han demostrado que una toxina llamada lipopolisacárido (LPS) producida por la bacteria E. coli, que reside en el intestino humano, estimula a los adipocitos para que produzcan citocinas proinflamatorias y se ha propuesto que esta interacción contribuye a la aparición de diabetes.
El equipo de la Universidad de Iowa se enfocó en una bacteria diferente, Staphylococcus aureus (estafilococo), que al parecer es importante en el contexto de la diabetes por dos motivos. En primer lugar, a medida que las personas aumentan de peso y luego avanzan a la diabetes son colonizadas muy intensamente por bacterias estafilocócicas. En segundo lugar, el estafilococo es el microorganismo más frecuente que se aísla en las úlceras por pie diabético, una de las complicaciones de la diabetes más frecuente y que pone en riesgo la salud.
Todas las bacterias estafilocócicas elaboran toxinas llamadas superantígenos ?moléculas que alteran el sistema inmunitario?. La investigación de Schlievert previamente ha demostrado que los superantígenos producen los efectos letales de diversas infecciones por estafilococos, como el síndrome de choque tóxico, septicemia y endocarditis.
El nuevo estudio de la Universidad de Iowa muestra que los superantígenos de las bacterias estafilocócicas activan a los adipocitos para que produzcan moléculas proinflamatorias. Así mismo, el estudio reveló que los superantígenos tenían un efecto sinérgico con lipopolisacárido de E. coli y amplificaban las respuestas de citocina de los adipocitos, aumentando la inflamación, lo cual podría reforzar la probabilidad de que se presentara diabetes.
"La E. coli que reside en nuestro intestino produce LPS y cada día una pequeña cantidad de esta toxina entra en la circulación, pero en general es despejada de la misma por el hígado. Sin embargo, las personas colonizadas por bacterias estafilocócicas también están crónicamente expuestas a los superantígenos, los cuales inactivan la vía de destoxificación del lipopolisacárido", explica Schlievert. "Esto crea una sinergia entre el lipopolisacárido «no eliminado" y el superantígeno. Lo que hacen estas dos moléculas es causar inflamación y producir ci tocina. Así que, en esencia, su presencia conjunta crea una tormenta perfecta para la inflamación".
Los hallazgos parecen indicar que al fomentar la inflamación crónica a través de su efecto sobre los adipocitos, los superantígenos de estafilococos desempeñan un papel en la patogenia de la diabetes. Además, la inflamación crónica causada por los superantígenos también dificulta la cicatrización de las heridas en las úlceras por pie diabético. Las úlceras, que afectan a 15% a 25% de las personas con diabetes, son notoriamente difíciles de cicatrizar y a menudo pueden culminar en una amputación.
¿Por qué inmortalizar a los adipocitos?
El equipo de la Universidad de Iowa creó adipocitos inmortalizados para su investigación debido a que los adipocitos primarios (obtenidos directamente del tejido adiposo) no son muy útiles para los experimentos de laboratorio. Una vez que las células primarias se desarrollan en una placa, rápidamente dejan de dividirse y no se pueden utilizar para experimentos repetidos. En cambio, los adipocitos inmortalizados permiten repetir experimentos en múltiples ocasiones en células idénticas y garantizan resultados uniformes y reproducibles.
Klingelhutz y su equipo inmortalizaron adipocitos precursores inmaduros añadiéndoles dos genes de HPV (el virus que produce cáncer cervicouterino) junto con un gen para parte de una enzima que controla la longitud de los telómeros de las células ?los fragmentos de ADN que protegen los extremos del cromosoma y evitan que se deteriore?. Estas células precursoras inmortales podrían luego «desarrollarse» en placas de Petri y diferenciarse en adipocitos normales.
"Los adipocitos inmortales representan una formidable herramienta experimental que nos permitirá investigar los mecanismos de la inflamación y valorar formas potenciales de inhibir la respuesta", dice Klingelhutz. "Esto sería una meta en el futuro".
Bibliografía
Bao G. Vu, Francoise A. Gourronc, David A. Bernlohr, Patrick M. Schlievert, Aloysius J. Klingelhutz. Staphylococcal Superantigens Stimulate Immortalized Human Adipocytes to Produce Chemokines. PLoS ONE, 2013; 8 (10): e77988 DOI: 10.1371/journal.pone.0077988
Fuente: Science Daily
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