En un estudio de ratones, investigadores de Johns Hopkins han identificado una nueva vía molecular involucrada en el crecimiento de pequeños sacos de aire llamados alvéolos que son cruciales para la respiración. Los científicos dicen que sus experimentos pueden conducir a los primeros tratamientos exitosos para regenerar los sacos de aire en personas que sufren de enfermedades como el enfisema en el que los sacos de aire han sido destruidos por años de fumar. El trabajo también puede sugerir una nueva terapia para bebés prematuros nacidos antes de que sus pulmones estén completamente desarrollados.

«Uno de los desafíos más desalentadores que enfrentamos como médicos es ayudar a los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, como el enfisema, que han perdido alvéolos que son tan cruciales para la función pulmonar», dice la Dra. Enid Neptune, profesora asociada de medicina pulmonar y de cuidados críticos en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. «Una vez que se destruyen esos pequeños sacos de aire, no hay tratamientos eficaces para traerlos de vuelta.»

Neptune es el autor principal de un estudio descrito en un artículo en el Feb. número del 14 de septiembre de 2014 de PLOS Genetics en el que los investigadores utilizaron el factor de crecimiento de hepatocitos (HGF) para regenerar los alvéolos y restaurar la estructura pulmonar en ratones modificados genéticamente para desarrollar una forma de enfisema similar a la humana. Se cree que el suyo es el primer estudio que utiliza HGF en ratones con enfisema establecido.

Se han utilizado factores de crecimiento, como el HGF, para promover la cicatrización de heridas. Neptuno dice que estudios anteriores habían demostrado que el HGF tenía un papel en el funcionamiento de los alvéolos, que permiten a los pulmones intercambiar oxígeno y dióxido de carbono y enviar oxígeno al torrente sanguíneo para nutrir órganos en todo el cuerpo. La reducción en el número o la calidad de los sacos compromete seriamente la respiración.

Aunque no se pueden ver a simple vista, los alvéolos diminutos y esféricos están cubiertos de paredes delgadas y tienen un suministro de sangre. Los investigadores realizaron experimentos en ratones con una forma de enfisema inducida genéticamente para ver si el HGF podía estimular la formación de alvéolos.

Un experimento involucró ratones adultos con enfisema inducido genéticamente. La mitad de los ratones recibieron HGF, entregado bajo la piel usando una bomba especial durante dos semanas. La otra mitad del grupo recibió un placebo, no el HGF. Otro grupo de ratones con pulmones sanos, el grupo» control», se dividió por la mitad para recibir HGF o un placebo.

» Encontramos que los ratones con enfisema, cuando se les administró el HGF, desarrollaron una mejora del 17 por ciento en el tamaño de sus sacos aéreos en comparación con los ratones tratados con placebo, consistente con una mejor estructura y función pulmonar. El HGF también fue protector, previniendo la destrucción de los alvéolos al reducir el estrés oxidativo que contribuye a la lesión pulmonar», dice Neptune. «En esencia, el HGF fue capaz de bloquear a un enemigo importante de los alvéolos en funcionamiento.»

Además, los ratones sanos que recibieron HGF no mostraron diferencia en el tamaño alveolar. Los ratones con enfisema tratados con placebo no mostraron ninguna mejoría.

Los investigadores quisieron ver el efecto de la actividad deteriorada del HGF en ratones jóvenes cuyos pulmones aún se estaban formando. Crearon un ratón en el que el receptor de HGF, conocido como MET, se eliminó de las células que recubren los alvéolos. «Nuestra idea era que si el HGF desempeñaba este importante papel en la formación de alvéolos, si eliminábamos su receptor, conocido como MET, veríamos daños en los alvéolos», dice Neptune.

Como se predijo, los sacos de aire en los ratones en desarrollo sin el receptor de HGF no se formaron correctamente. Además, los vasos sanguíneos que sirven a los alvéolos se redujeron y hubo un aumento tanto en el estrés oxidativo como en la inflamación. Los investigadores concluyeron que el desarrollo de alvéolos requiere señalización tanto de HGF como de MET para formarse normalmente.

«Nuestra investigación es una demostración importante de que un factor de crecimiento puede usarse como medicamento para el enfisema», dice Neptune. «Sin embargo, dado que el HGF reduce la muerte celular y promueve la proliferación celular, tendríamos que ser cautelosos al trasladarlo a la población fumadora donde hay un mayor riesgo de cáncer de pulmón.»añade. Neptune y otros están investigando para poder activar selectivamente los componentes terapéuticos y no los inductores de malignidad de la señalización del HGF.

El enfisema es una forma de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), que es la tercera causa de muerte en los Estados Unidos. Se estima que 30 millones de estadounidenses tienen EPOC y alrededor de 60,000 personas mueren por esta enfermedad cada año. Además de fumar, la exposición ocupacional al polvo, los humos y el humo nocivos también puede causar EPOC.

El título del artículo es «Factor de Crecimiento de Hepatocitos, un Determinante de la Homeostasis del Espacio Aéreo en el Pulmón Murino.»

El estudio fue financiado por la subvención NIH RO1 de Neptune# 1R01HL085312 y también por un Premio Basil O’Connor de March of Dimes a Neptune.

Otros autores son: Carla Calvi, Megan Podowski, Armando Lopez-Mercado, Shana Metzger, Kaori Misono, Alla Malinina, Dustin Dikeman, Hataya Poonyagariyon, Leslie Ynalvez, Roshanak Derakhshandeh, Ann Le, Mark Merchant y Ralph Schwall (fallecido).