Descubierto el ‘extremo creciente’ de la inflamación

El enrojecimiento, la hinchazón y el dolor son signos de inflamación. Sirve para proteger el cuerpo de patógenos y sustancias extrañas. Investigadores de las Universidades de Bonn y Colonia pudieron demostrar que las reacciones inflamatorias de una importante proteína sensora tienen lugar en una dirección espacial específica. Este hallazgo tiene el potencial de detener posiblemente la inflamación en el «extremo de crecimiento» y, por lo tanto, detener las enfermedades inflamatorias crónicas. El estudio ha sido publicado ahora en la revista Avances de la ciencia.

Las bacterias o los virus que atacan a las células vivas u otras sustancias extrañas activan un sensor con la abreviatura NLRP3. «Los depósitos de proteínas en el cerebro que son característicos de la enfermedad de Alzheimer, las llamadas placas de amiloide-ß, también pueden poner en marcha el NLRP3», dice el Prof. Dr. Matthias Geyer del Instituto de Biología Estructural del Hospital Universitario de Bonn. refiriéndose a estudios anteriores. Como muestran estos estudios previos de los investigadores, esta reacción se alimenta cada vez más: la reacción inflamatoria desencadenada por NLRP3 promueve la deposición adicional de placas de beta-amiloide y contribuye significativamente al proceso de la enfermedad.

Una vez activadas, varias proteínas NLRP3 se unen entre sí y de esta manera forman el núcleo de una estructura similar a un hilo en el que se reúnen más y más proteínas. «La reacción comienza tan pronto como una docena de moléculas NLRP3 están presentes», informa Geyer. En teoría, un número infinito de moléculas NLRP3 pueden unirse y extender la estructura similar a un hilo, llamada científicamente «filamento». Inga Hochheiser del equipo del Prof. Geyer ahora ha podido mostrar la dirección en la que este filamento crece y continúa expandiéndose. «Pudimos obtener estos conocimientos utilizando microscopía crioelectrónica. Este método hace posible observar moléculas de proteína con un aumento de hasta 80.000 veces y, por lo tanto, hacerlas directamente visibles», dice Hochheiser.

‘Imagen fija’ de la estructura similar a un hilo bajo el microscopio

En pequeños pasos, el científico roció NLRP3 aislado de las células en un portamuestras y congeló rápidamente esta mezcla. Esto proporcionó a los investigadores una especie de imagen fija bajo el microscopio crioelectrónico. Así se visualizó la estructura emergente en forma de hilo de las moléculas NLRP3 dispuestas una al lado de la otra.

«Estas imágenes individuales permitieron comprender cómo se alargan los filamentos, como en una película», dice Hochheiser. Como las moléculas caen de manera diferente sobre el portamuestras cuando se rocían, se pueden ver desde diferentes perspectivas bajo el microscopio. Estas diferentes vistas se pueden combinar en la computadora para crear una imagen tridimensional. Los resultados mostraron que los filamentos solo se forman en una dirección. «Esto nos permitió visualizar parte del aparato inflamatorio y leer literalmente la dirección del crecimiento», dice el Prof. Geyer.

«El desafío técnico fue encontrar las transiciones en las estructuras similares a hilos y hacerlas visibles en la imagen», dice el Prof. Dr. Elmar Behrmann del Instituto de Bioquímica de la Universidad de Colonia. «Los nuevos hallazgos ahora nos permiten enfocarnos en el extremo creciente de la respuesta inflamatoria usando anticuerpos o medicamentos», explica Hochheiser. Esto acerca a los investigadores a su objetivo de detener la acumulación adicional del aparato inflamatorio y, por lo tanto, contrarrestar la inflamación crónica.