Los investigadores identifican un dúo dinámico de células en los vasos sanguíneos de los pulmones

Científicos de la Universidad de Illinois en Chicago analizaron datos de expresión génica de más de 35.000 células de vasos sanguíneos de pulmones de ratones e identificaron dos subtipos.

Un subtipo, al que denominan células endoteliales inmunitarias o inmunoEC, expresó preferentemente más genes implicados en la inflamación y la regulación de la respuesta inmunitaria. El subtipo devEC, para células endoteliales en desarrollo, expresó más genes involucrados en el desarrollo celular, como la regeneración y proliferación celular.

Los hallazgos se publican en la revista Perspectiva de la JCI. Podrían conducir a mejores tratamientos para las infecciones pulmonares, que pueden verse peligrosamente exacerbadas por una inflamación descontrolada.

El equipo de la UIC, dirigido por el Dr. Jalees Rehman, clasificó los subtipos extrayendo tejido pulmonar de ratones diseñados para expresar una proteína fluorescente solo en las células endoteliales de los vasos sanguíneos. Usando un clasificador de células de fluorescencia, los científicos aislaron las células endoteliales de los pulmones. Luego secuenciaron el ARN de miles de células endoteliales individuales y las clasificaron en función de sus firmas genéticas prominentes.

Encontraron múltiples grupos de células endoteliales, con dos tipos de células dominantes, las inmunoEC y las devEC, que cambiaron con el tiempo durante la inflamación.

«A lo largo de nuestros experimentos, observamos consistentemente que las células de los vasos sanguíneos del pulmón parecen tener estas funciones y agrupaciones diferentes, y los dos grupos predominantes se vuelven aún más distintos cuando responden a una infección o estrés», dijo Rehman, profesor del departamento de la UIC. de farmacología y medicina regenerativa y el departamento de medicina de la Facultad de Medicina. «Es importante destacar que también analizamos conjuntos de datos disponibles públicamente de pulmones humanos y encontramos grupos distintos similares de células endoteliales que habíamos observado en los pulmones de ratón».

En sus experimentos, Rehman y sus colegas estudiaron células de ratones con pulmones sanos y ratones con pulmones lesionados o que luchaban contra infecciones debidas a una toxina bacteriana o al virus de la influenza. Si bien ambos subtipos estaban presentes en pulmones sanos y enfermos, los perfiles de expresión génica de cada subtipo divergieron aún más en respuesta a infecciones o lesiones.

A medida que avanzaba la enfermedad o la lesión, las inmunoEC expresaban más genes de respuesta inmunitaria, como los genes del complejo principal de histocompatibilidad que actúan como un faro para las células T que combaten las infecciones. A medida que los pulmones mejoraron, las devEC expresaron más genes de reparación, como el gen de desarrollo vascular Sox17, que promueve el crecimiento y la regeneración de los vasos sanguíneos. Al analizar los perfiles de ARN de las células endoteliales de pulmón obtenidas de primates no humanos con una infección por SARS-CoV-2, los investigadores también encontraron distintos grupos de células endoteliales de pulmón.

«Parte de las células endoteliales de los vasos sanguíneos se vuelven altamente inflamatorias y parte de ellas conservan esa capacidad de regeneración», dijo Rehman. «Nuestros datos también sugirieron que después de un tiempo, el subtipo de desarrollo, que esencialmente está preparado para regenerarse, da lugar a células que comienzan a proliferar y regenerar los vasos sanguíneos que se dañaron durante la infección».

Los científicos de la UIC dicen que comprender el equilibrio tambaleante entre los subtipos y explotar esta división del trabajo podría conducir a tratamientos específicos para afecciones que involucran los vasos sanguíneos de los pulmones, como el síndrome de dificultad respiratoria aguda, que ocurre durante infecciones pulmonares graves. En estas infecciones, las inmunoEC pueden desempeñar un papel clave en la activación de la respuesta inmunitaria inicial necesaria para combatir los patógenos. Sin embargo, durante las infecciones graves, el sistema inmunitario puede reaccionar de forma exagerada y comenzar a dañar su propio tejido pulmonar incluso cuando el virus o la bacteria hayan desaparecido.

«Este estudio nos dice que si queremos tratar los vasos sanguíneos de los pulmones, debemos enfocarnos específicamente en el subtipo que está desequilibrado. Si la respuesta inmunitaria es excesiva, como suele ser el caso en casos graves de COVID-19, podría ser importante para amortiguar la actividad de las células endoteliales reguladoras inmunitarias mientras se mejora el crecimiento de las células endoteliales regenerativas», dijo Rehman. «Al comprender que las células de los vasos sanguíneos tienen estas funciones diferentes, podemos trabajar en terapias que estén más dirigidas a un tipo de célula de los vasos sanguíneos que a otro tipo de células de los vasos sanguíneos».

Rehman dijo que los hallazgos también son un buen recordatorio de que nuestros pulmones siempre están en contacto con el mundo exterior, y esta puede ser la razón por la que los vasos sanguíneos de los pulmones necesitan un equilibrio tan fino entre los subtipos de células endoteliales, que pueden activar o amplificar el sistema inmunitario. respuesta, mientras que otras células endoteliales pueden ayudar a reparar los vasos sanguíneos después de que la infección comienza a disminuir.

«Siempre respiramos patógenos, a diferencia de otros órganos como el corazón o el cerebro, que están mucho más protegidos de los patógenos del mundo exterior. Es por eso que ese equilibrio, este intrincado sistema que tiene una respuesta inflamatoria y regenerativa, es tan importante en los pulmones», dijo Rehman.