Cómo se comportan las células del músculo liso de las vías respiratorias humanas para desencadenar el asma
La estudiante de posgrado Suzanne Stasiak forma parte de un equipo de investigadores que estudia cómo se comportan las células del músculo liso de las vías respiratorias humanas para desencadenar el asma. Crédito: Ruby Wallau/Northeastern University
En estos días, nuevas enfermedades como la COVID-19 están obligando a los científicos a trabajar muy duro y muy rápido para encontrar tratamientos y curas para los pacientes.
Pero también hay muchos otros tipos de viejos enemigos que viven dentro de nosotros, enfermedades que han sido parte de nuestras vidas durante tanto tiempo que fácilmente podemos olvidar cuánto (o poco) sabemos sobre ellas y sus causas.
El asma es una de estas enfermedades, y afecta a millones y millones de personas en todo el mundo.
Los científicos creen que el asma es el resultado del comportamiento de células no saludables dentro de las vías respiratorias humanas. Pero ahora, los investigadores de Northeastern han descubierto que la forma en que esas células desencadenan los ataques de asma no es solo el resultado de cómo se comunican entre sí.
Más bien, ese comportamiento también es el resultado de las interacciones de las células de las vías respiratorias con una red de proteínas y moléculas importantes conocida como matriz extracelular, que no forma parte de las células pero sirve como estructura y bioquímica. apoyo para ellos.
Los nuevos hallazgos muestran cómo incluso las células sanas de las vías respiratorias humanas en contacto entre sí pueden responder a un estímulo de forma similar a las células enfermas de una persona asmática, es decir, si también están en contacto con una persona enferma. matriz extracelular.
«Hemos sabido durante décadas que hay cambios patológicos en la matriz extracelular», dice Harikrishnan Parameswaran, profesor asistente de bioingeniería que dirigió el estudio. «Pero se desconocía su consecuencia funcional en el asma».
Durante un ataque de asma, las células en las vías respiratorias de alguien reaccionan a diferentes sustancias y se contraen o se endurecen. Esa inflamación afecta la capacidad de las vías respiratorias para suministrar aire a los pulmones.
Debido a que esa reacción ocurre cuando esas células reciben una dosis muy pequeña de la sustancia que causa tal respuesta fisiológica, la investigación convencional para abordar el asma ha se centró en ella como una enfermedad de esas células en particular.
Los nuevos hallazgos, sin embargo, muestran que el asma no es completamente una enfermedad de esas células. En cambio, dice Parameswaran, podría ser el resultado de una situación en la que las células sanas se encuentran en un entorno extracelular malo.
Eso se debe a que, a medida que la enfermedad avanza con el tiempo, las propiedades del material fuera de las células, así como su influencia sobre ellas, también pueden cambiar.
«Esto le brinda un mecanismo por el cual esta remodelación de la matriz extracelular realmente afecta la constricción», dice Parameswaran.
La investigación sobre mejores tratamientos para las personas asmáticas normalmente se enfoca en la patología de las células, y deja la matriz fuera de la ecuación.
Por lo general, los científicos se han centrado en el comportamiento colectivo de los tipos de células que recubren las vías respiratorias, conocidas como células del músculo liso. Estos tipos de células coordinan diferentes tipos de estiramientos y contracciones involuntarios en varias partes de nuestro interior, incluidos el intestino, el útero y otros órganos huecos.
Muchas de nuestras células usan pequeñas aberturas en su interior, conocidas como brechas. uniones, para la comunicación intracelular. Esas aberturas funcionan como túneles de un sistema de carreteras que crean redes de comunicación. A través de esos espacios, las células pueden comunicarse entre sí y enviar los diversos tipos de moléculas de señalización que desencadenan las maquinaciones fisiológicas que orquestan funciones corporales simples y complejas.
Se sabe que las células utilizan ampliamente las ondas de calcio para comunicarse con entre sí a través de uniones gap. Pero incluso después de desmontar esos espacios, el equipo de Parameswaran no observó ningún cambio en la forma en que el calcio se propagaba a lo largo del músculo.
En esas capas extracelulares, las células respondieron de manera diferente al estímulo cuando estaban juntas que cuando estaban separadas. Y su comunicación mecánica respondió como si hubieran recibido una dosis muy fuerte de histamina, aunque no la recibieron.
Esa observación le dijo al equipo de Parameswaran que las células de las vías respiratorias no dependen de uniones comunicantes. En cambio, dice, el endurecimiento de la matriz extracelular parece conectarlos y crear la acción colectiva que desencadena el endurecimiento en respuesta.
Parameswaran dice que cree que el asma persiste debido a los cambios moleculares dentro de la matriz que los científicos no han apuntado extensamente.
Por eso, dice, en el caso específico de las vías respiratorias humanas, el descubrimiento significa que los investigadores podrían necesitar comenzar a desarrollar terapias que puedan atacar la rigidez de la matriz extracelular en las vías respiratorias para tratar el asma.
«No hay cura para el asma», dice Parameswaran. «Debido a que tenemos evidencia específica de que la rigidez patológica en el entorno extracelular es suficiente para causar hiperconstricción, ahora es imperativo ver si podemos enfocarnos en la rigidez de la matriz como terapia».
Esos hallazgos encajan dentro de una área activa de investigación en biofísica que explora cómo las células usan más que simples uniones comunicantes para desencadenar acciones colectivas dentro del cuerpo. El descubrimiento de cómo coordinan el comportamiento colectivo en las vías respiratorias es algo que los científicos no habían podido ver anteriormente, dice Erin Cram, profesora de biología que codirigió el nuevo estudio.
«Estas células responden de manera diferente como colectivo que como individuos», dice Cram. «Es como una multitud que responde de manera diferente a un estímulo que cuatro o cinco individuos repartidos por un campo».
A largo plazo, descubrir formas de comunicación intercelular como esa también podría ayudar a otros científicos a comprender cómo los músculos lisos de las vías respiratorias y otros órganos interactúan con el resto de la bioquímica del cuerpo, dice Cram, cuyo laboratorio estudia el sistema reproductivo de Caenorhabditis elegans, un gusano microscópico con células que se comportan de manera similar a las células del músculo liso humano.
«Si piensas en las células de tus vías respiratorias, todas interactúan juntas», dice ella. «No tienes una celda aquí y una celda allá, todo está revestido de celdas. Esta es una imagen mucho más realista de lo que probablemente esté sucediendo».
Explorar más
El dispositivo podría «escuchar» la enfermedad a través de estructuras que albergan células Más información: SE Stasiak et al. La comunicación intercelular controla las oscilaciones de calcio inducidas por agonistas independientemente de las uniones comunicantes en las células del músculo liso, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aba1149 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por Northeastern University Cita: Cómo se comportan las células del músculo liso en las vías respiratorias humanas para desencadenar el asma (2020 , 25 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-smooth-muscle-cells-human-airway.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.