Cuando sufrimos una infección pulmonar bacteriana, las células que recubren nuestras vías respiratorias son la primera línea de defensa. Estas células reconocen las moléculas de lipopolisacáridos típicas de muchas bacterias, incluidas aquellas que causan neumonía. Esto le da a las células inmunes la señal para comenzar a atacar a las bacterias invasoras. Aunque esta respuesta inmune puede ser muy potente, es relativamente lenta y no explica muchas de las reacciones inmediatas de nuestro cuerpo, como la inflamación o la fiebre.

Investigadores del Departamento de Medicina Celular y Molecular de la Universidad de Lovaina y del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la UPF han identificado, por primera vez, el mecanismo de respuesta rápida contra las infecciones bacterianas de las vías respiratorias. El equipo dirigido por Karel Talavera en Lovaina, y por Miguel Ángel Valverde en la UPF, ha descubierto que los lipopolisacáridos también activan canales iónicos específicos en las células que recubren nuestras vías respiratorias. La investigación se publica en la revista Nature Communications.

“Los resultados del estudio muestran que la estrategia de nuestro cuerpo para combatir las infecciones bacterianas no se limita a las vías inmunes previamente identificadas”, explica Talavera. “Los llamados canales de iones TRPV4 también están implicados: son esenciales para el mecanismo de defensa más temprano de nuestro cuerpo contra la invasión bacteriana.”

Los canales iónicos son puertas selectivas a través de las cuales los iones entran y salen de la célula. En el caso de las infecciones pulmonares, los canales activados se abren para permitir el flujo de calcio. Esto, a su vez, desencadena una amplia gama de respuestas antibacterianas en cuestión de minutos.

“La activación de los canales iónicos TRPV4 se da a los pocos segundos de que los lipopolisacáridos sean detectados en las vías respiratorias. Esto provoca un aumento del óxido nítrico en sangre, que induce la respuesta antibacteriana directa: regulación de leucocitos, broncodilatación, etc.”, comentan los investigadores. “A su vez, la activación de estos canales provoca que las células ciliadas encargadas de “barrer” fuera las bacterias presentes en las vías respiratorias funcionen más eficientemente” apunta Valverde, quien es investigador principal del laboratorio de Fisiología Molecular de la UPF. “Este estudio revela la importancia de los canales TRPV4 para el desarrollo de tratamientos contra las infecciones más efectivos,” concluye Talavera.

La investigación, coordinada por Talavera y en la que también participa el Instituto de Neurociencias de Alicante, es fruto de la combinación de la experiencia del equipo de Lovaina en el estudio de la respuesta de los canales TRP a la presencia bacteriana y la experiencia del laboratorio de la UPF en el estudio de la función  de estos mismos canales en el pulmón.  

Artículo de referencia: Yeranddy A. Alpizar, Brett Boonen, Alicia Sanchez, Carole Jung, Alejandro López-Requena, Robbe Naert, Brecht Steelant, Katrien Luyts, Cristina Plata, Vanessa De Vooght, Jeroen A. J. Vanoirbeek, Victor M. Meseguer, Thomas Voets, Julio L. Alvarez, Peter W. Hellings, Peter H. M. Hoet, Benoit Nemery, Miguel A. Valverde & Karel Talavera. TRPV4 activation triggers protective responses to bacterial lipopolysaccharides in airway epithelial cells. Nature Communications, Octubre de 2017. doi:10.1038/s41467-017-01201-3

Imagen 1: Imagen de escaneo de microscopios electrònicos de epitelio de la tráquea pulmonar. Hay dos células ciliadas y no ciliadas en este epitelio. (CC)

Imagen 2: Ataque de bacterias escherichia coli a las células ciliadas del pulmón. En la imagen de la izquierda se aprecian varias células ciliadas del pulmón rodeadas por bacterias. En la imagen de la derecha se utilizan marcadores fluorescentes en diferentes colores para identificar el DNA (azul) del núcleo de las células ciliadas  y las bacterias, el canal TRPV4 (verde) y la tubulina (rojo), una proteína presente en los cilios.