Describen el papel de una enzima en la respuesta contra el mal de Chagas

Estudios indican que la expresión de la proteína PI3K gamma aumenta durante la infección provocada por T. cruzi. Esto seria esencial para evitar la inflamación exacerbada y controlar la parasitemia

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – En un artículo publicado recientemente en la revista Nature Communications, científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, describieron el papel central de una enzima –llamada fosfatidilinositol 3-cinasa (PI3K) gamma– en la regulación de la respuesta inmunitaria contra el Trypanosoma cruzi, el protozoo causante de la enfermedad de Chagas.

Este estudio se llevó a cabo en el Centro de Investigación en Enfermedades Inflamatorias (CRID), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) apoyados por la FAPESP, en el marco de la maestría y del doctorado de Maria Claudia da Silva. Y contó con la dirección de los profesores João Santana da Silva y Thiago Mattar Cunha, de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP), en São Paulo, Brasil.

“Nuestros resultados indican que durante la infección por el T. cruzi, tanto en ratones como en humanos se produce un aumento de la expresión de PI3K gamma. Esto parece ser esencial tanto para evitar una inflamación exacerbada y perjudicial para el organismo como para controlar el parasitismo en el corazón”, comentó Maria Claudia da Silva en entrevista concedida a Agência FAPESP.

A juicio de los autores, moléculas capaces de modular la vía de señalización celular mediada por esta enzima podrán ponerse a prueba en futuros tratamientos de esta dolencia que afecta a alrededor de 7 millones de personas en Latinoamérica, de las cuales entre 2 y 3 millones viven en Brasil.

La infección por el T. cruzi generalmente es transmitida a través de la picadura del insecto conocido como vinchuca (Triatoma infestans), por la transfusión de sangre de pacientes chagásicos o por la ingestión de alimentos contaminados, y permanece en los pacientes hasta el final de sus vidas. Exhibe primeramente una fase aguda, que puede ser asintomática o causar fiebre, malestar, inflamación y dolor en los ganglios, enrojecimiento, inflamación de los ojos y crecimiento del hígado y del bazo.

Años después pueden surgir las complicaciones de la fase crónica, de las cuales la más común es el ensanchamiento de los ventrículos del corazón (una condición que afecta a alrededor del 30% de los pacientes y que suele llevar a la insuficiencia cardíaca) y la dilatación del esófago o el ensanchamiento del colon (que acomete hasta al 10% de los infectados y puede llevar a la pérdida de los movimientos peristálticos y a una dificultad en el funcionamiento de los esfínteres). La mayoría de los pacientes permanecen asintomáticos aun cuando existe una reserva de parásitos en el organismo.

“En nuestro modelo de estudio utilizamos un linaje del protozoario que expresa una preferencia por el tejido del corazón. Desde los primeros experimentos observamos que los ratones con deficiencia de PI3K gamma desarrollaban en la fase aguda una cardiopatía grave y se morían en poco tiempo. Pero no teníamos ni la menor idea acerca de por qué ocurría eso”, dijo Santana da Silva.

Al profundizar los estudios, el equipo del CRID se percató de que los ratones genéticamente modificados para no expresar la PI3K gamma exhibían la misma cantidad de parásitos en la sangre que los animales silvestres, aquéllos que eran capaces de expresar la enzima y de sobrevivir a la infección.

Según Santana da Silva, lo esperable sería que los ratones que murieron como consecuencia de la infección por el T. cruzi exhibiesen una mayor carga de parásitos en la sangre que los que sobrevivieron.

“Pero cuando observamos el corazón nos dimos cuenta de que los ratones con deficiencia de PI3K gamma tenían una carga parasitaria mucho mayor en ese órgano y también una inflamación [miocarditis] mucho más severa. El sistema inmunológico estaba produciendo moléculas proinflamatorias en forma descontrolada y lesionando el tejido cardíaco, y aun así no lograba matar a los parásitos eficientemente”, comentó Santana da Silva.

Un defecto en los macrófagos

Durante el doctorado de Maria Claudia da Silva, el grupo investigó de qué manera se modifica la respuesta inmunitaria contra el protozoario debido a la ausencia de PI3K gamma. De acuerdo con Mattar Cunha, ya existían estudios que mostraban que esta enzima participa en una vía de señalización importante para la migración de las células de defensa hacia sitios del organismo en donde existen inflamaciones.

En el caso de la infección por el T. cruzi, en una condición normal, el parásito produce ciertas sustancias denominadas quimiocinas cuando infecta las células del huésped. Esas moléculas activan macrófagos y células dendríticas –la línea de frente del sistema inmunológico–, que migran hacia el sitio y matan al invasor.

Aunque el mecanismo de defensa no es 100% eficiente, según explican los investigadores, logra mantener baja la carga parasitaria, tan es así que la mayoría de los individuos no presentan síntomas durante la fase aguda.

“Nuestros resultados demostraron que cuando la vía de señalización mediada por PI3K gamma no se encuentra activa en los macrófagos, esas células pierden la capacidad de matar al parásito y de controlar la inflamación. Para probar que el problema residía específicamente en los macrófagos, nos valimos de un modelo animal llamado nocaut condicional, que carece de PI3K gamma únicamente en esas células de defensa”, explicó Mattar Cunha.

Si bien este mecanismo aún no ha sido completamente dilucidado, el grupo de la USP logró verificar que la falta de la enzima hace que los macrófagos produzcan una menor cantidad de óxido nítrico, una molécula esencial para matar al protozoario que actúa junto a una citocina inflamatoria llamada interferón gamma (IFNγ).

“Si el macrófago no expresa la PI3K gamma, incluso en presencia de IFNγ no logra matar al protozoo”, dijo Santana da Silva.

Las evidencias en humanos

En colaboración con el investigador Edecio Cunha Neto, de la Facultad de Medicina de la USP en São Paulo (FMUSP), el grupo del CRID estudió tejidos de pacientes que desarrollaron cardiopatía en la fase crónica de la enfermedad de Chagas y fueron sometidos a biopsias o a trasplantes de corazón. Y analizó también un banco de datos con información de todas las moléculas expresadas en el tejido cardíaco.

Los análisis revelaron que los individuos con mayor expresión de PI3K gamma tenían una menor cantidad de parásitos en el corazón que aquéllos que expresaban una menor cantidad de la enzima, aunque todos exhibían miocarditis. Asimismo, todos tenían niveles más elevados de PI3K gamma y de todas las moléculas de la vía mediada por dicha enzima cuando se los comparó con pacientes cardíacos no chagásicos (portadores de una condición conocida como insuficiencia congestiva crónica).

“Estos resultados sugieren que también en humanos esta enzima está implicada en el control del parásito. En experimentos in vitro, vimos que al infectar macrófagos humanos con el T. cruzi tras el tratamiento con un inhibidor de la PI3K, dichas células fallan al intentar matar al patógeno intracelular. ¿Cómo sucede esto? Es algo que aún debemos comprender”, dijo Santana da Silva.

Datos preliminares del grupo también indican que en los pacientes que desarrollan cardiopatía durante la fase crónica de la infección por el T. cruzi es mayor la incidencia de un polimorfismo (una variación en el gen codificador de la enzima) que quizá esté asociado a una menor actividad de la enzima PI3K gamma, en comparación con pacientes que desarrollan la enfermedad crónica en otros órganos, tales como el bazo o el intestino.

“Ahora estamos redactando un segundo trabajo en el que planteamos la hipótesis de que las personas con un determinado polimorfismo en el gen codificador de la PI3K gamma están sujetas a mayores riesgos de desarrollar cardiopatía durante la fase crónica”, explicó Mattar Cunha.

Otra posible línea de investigación, según el investigador, consiste en evaluar si los raros casos de pacientes que mueren de miocarditis fulminante aún durante la fase aguda de la infección estarían asociados con una menor expresión de PI3K gamma, tal como se observó en ratones.

Santana da Silva también tiene interés en investigar las vías de señalización que modulan la producción de PI3K gamma en el organismo humano.

“En la actualidad contamos con drogas capaces de inhibir la producción de esta enzima, pero no de estimularla. Ahora debemos investigar las vías regulatorias mediadas por PI3K gamma, en busca de moléculas capaces de inducir la liberación de las mismas sustancias. Hemos testeado en el laboratorio algunas moléculas que funcionan de la misma manera. Es un estudio de ciencia básica, pero con una posible aplicación directa en el control del parasitismo tanto en la fase aguda como durante la fase crónica”, dijo el investigador.

A juicio de Mattar Cunha, la activación de la enzima “no es una tarea sencilla” y puede tener implicaciones en otras condiciones de salud. “Se están probando inhibidores de la vía de la PI3K gamma en el tratamiento del cáncer y de enfermedades inflamatorias”, comentó.

Puede leerse el artículo intitulado Canonical PI3Kγ signaling in myeloid cells restricts Trypanosoma cruzi infection and dampens chagasic myocarditis, de Maria C. Silva, Marcela Davoli-Ferreira, Tiago S. Medina, Renata Sesti-Costa, Grace K. Silva, Carla D. Lopes, Lucas E. Cardozo, Fábio N. Gava, Konstantina Lyroni, Fabrício C. Dias, Amanda F. Frade, Monique Baron, Helder I. Nakaya, Florêncio Figueiredo, José C. Alves-Filho, Fernando Q. Cunha, Christos Tsatsanis, Christophe Chevillard, Edecio Cunha-Neto, Emilio Hirsch, João S. Silva y Thiago M. Cunha, en el siguiente enlace: nature.com/articles/s41467-018-03986-3.