Mecanismos moleculares y papel del mastocito en la inflamación de la mucosa intestinal asociada al síndrome del intestino irritable

Resumen

El síndrome del intestino irritable (SII) es una enfermedad digestiva de curso crónico, con una alta prevalencia en los países industrializados (10-20% de la población). El desconocimiento de su etiopatogenia, junto a la inexistencia de marcadores biológicos que ayuden en su diagnóstico, determina que el manejo terapéutico de esta enfermedad sea deficiente. El deterioro en la calidad de vida de los pacientes y el creciente coste socio-económico que se genera convierten al SII en un problema importante de salud pública. En consecuencia, es de vital importancia que la investigación en este campo se oriente hacia la identificación del sustrato biológico subyacente a la sintomatología de esta enfermedad, que pueda ser utilizado tanto como marcador diagnóstico como para el desarrollo de dianas terapéuticas. Afortunadamente, y en estrecha vinculación con la irrupción progresiva de tecnologías innovadoras y ultrasensibles, así como de su rápida incorporación a los protocolos de investigación, nuestra comprensión mecanística del origen del SII puede estar experimentando en la actualidad un gran salto hacia adelante. Un avance notable es la reciente identificación de la existencia de un aumento de la permeabilidad epitelial en el intestino delgado de los pacientes con SII, más acusado en aquellos pacientes con diarrea de origen no post-infeccioso, y un aumento del número y de la activación de los mastocitos en la mucosa del yeyuno de pacientes con SII-D. Estos hallazgos cuestionan la naturaleza funcional del SII y proporcionan los primeros cimientos sobre los que estudiar este síndrome como una enfermedad orgánica, lo que podría ser cierto para algunos subgrupos de pacientes. Bajo este nuevo enfoque, la trayectoria a seguir conlleva la identificación de alteraciones en la mucosa intestinal que constituyan el sustrato biológico subyacente a la etiopatogenia del SII. Como punto de partida en la búsqueda de dicho sustrato, la hipótesis de trabajo que plantea la presente tesis es que la barrera mucosa intestinal de los pacientes con SII-D presenta alteraciones moleculares y estructurales distintivas asociadas con un sustrato inmuno-inflamatorio patobiológico subyacente y con las manifestaciones clínicas predominantes. Nuestros resultados demuestran que la mucosa del yeyuno de los pacientes con SII-D tiene un perfil transcriptómico característico que, además, es distinto al de los voluntarios sanos. Las redes moleculares y las vías de señalización asociadas al perfil transcriptómico del SII-D que emergen como las más relevantes, son aquellas relacionadas con la regulación de la permeabilidad intestinal a través de la modulación de las uniones estrechas (TJ). En vista de este resultado inicial, nos planteamos evaluar de manera exhaustiva las proteínas pertenecientes a la vía de señalización de las TJ y su posible relación con el estado de activación de los mastocitos en la mucosa del yeyuno de estos pacientes. Nuestros resultados demuestran que la mucosa del yeyuno de los pacientes con SII-D presenta alteraciones en la expresión del perfil de claudinas. Concretamente, se observó una disminución de la expresión de mRNA de CLDN1 y CLDN4, que forman parte del grupo de claudinas denominado selladoras, y de la CLDN2, que forma parte del grupo de claudinas denominado formadoras de canales. Por el contrario, la expresión proteica de CLDN2 estaba aumentada. Además de las claudinas, existen otras proteínas que tienen un papel esencial en la modulación de la integridad de las TJ. Estas proteínas incluyen la proteína integral transmembrana ocludina y la familia de proteínas adaptadoras ZO, responsables de conectar las proteínas transmembrana estructurales de las uniones intercelulares al citoesqueleto de actina y miosina. Nuestro estudio no mostró diferencias en la expresión de ocludina, sin embargo observamos una disminución de la fosforilación específica de la ocludina en residuos de Ser y Thr y una redistribución de esta proteína hacia el citoplasma en las muestras de los pacientes. Por otro lado, nuestros resultados confirmaron la disminución de la expresión de ZO-1 identificada por microarrays, tanto en mRNA como en proteína, junto a la redistribución de esta proteína desde la membrana apical hacia el citoplasma únicamente en las muestras de los pacientes con SII-D. Por otro lado, el citoesqueleto de actina y miosina también juega un papel fundamental en el mantenimiento de la integridad de la función de las TJ a través de la fosforilación específica de la cadena ligera de la miosina (MLC). Nuestro estudio identificó un aumento en la expresión de la kinasa de miosina (MLCK) y una reducción en la expresión de la subunidad catalítica de la fosfatasa de miosina (PP1c¿) junto con el consiguiente aumento de fosforilación de MLC. A la luz de todos estos resultados nos planteamos evaluar si las alteraciones en las diferentes proteínas analizadas podrían tener como consecuencia final una alteración de la ultraestructura de las TJ y, consecuentemente, contribuir al aumento de la permeabilidad intestinal observada en los pacientes de SII. Nuestros resultados mostraron un incremento en la distancia paracelular de los enterocitos del epitelio yeyunal en los pacientes con SII-D, presumiblemente, como consecuencia de la alteración en la expresión y en la distribución de las proteínas estructurales de las TJ. Además, la mayor proporción de uniones intercelulares con condensación del citoesqueleto alrededor de las TJ observada en las muestras de SII-D, podría reflejar la contracción del citoesqueleto de acto-miosina como consecuencia del aumento en la fosforilación de MLC. Los resultados presentados en esta tesis demuestran que la mucosa del yeyuno de los pacientes con SII-D presenta alteraciones moleculares y estructurales de la barrera epitelial que podrían tener implicaciones clínicas importantes para esta enfermedad. De hecho, es importante destacar que las alteraciones en las proteínas estructurales y reguladoras de las TJ descritas en este trabajo están asociadas a los parámetros clínicos que definen al SII, de manera que podríamos especular que la presencia de una disfunción epitelial persistente en estos pacientes podría aumentar el paso de sustancias antigénicas a través de la barrera constituyendo un factor crítico en el inicio y la exacerbación de los síntomas. Varios estudios han demostrado la habilidad de los mastocitos para modular la barrera epitelial intestinal, a través de mediadores, principalmente citoquinas y proteasas, liberados tras su activación. Nuestros resultados muestran que la mucosa del yeyuno de los pacientes con SII-D presenta una hiperplasia y activación mastocitaria que se correlaciona con la sintomatología de estos pacientes y con alteraciones de las proteínas estructurales de las TJ, lo que sugiere que el mastocito desempeña un papel esencial en la alteración de la integridad de la función de barrera intestinal que podría explicar los síntomas de los pacientes con SII-D. En resumen, esta tesis contribuye a implementar el conocimiento sobre la patogénesis del SII-D demostrando que existen alteraciones en el perfil de expresión génica en la mucosa del yeyuno de pacientes con SII-D. En particular, los resultados de esta tesis ponen de manifiesto la importancia del mastocito como célula clave en la iniciación y perpetuación de esta enfermedad a través de su implicación en la compleja red de interacciones moleculares destinadas a regular la función de barrera del epitelio intestinal y de su relación con las manifestaciones clínicas de esta enfermedad. Conjuntamente, estos resultados cuestionan la visión clásica de esta enfermedad como un modelo de trastorno funcional a la vez que refuerzan su filiación orgánica, que se extiende más allá del colon para afectar también al intestino delgado.