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El grupo de Investigación Traslacional en el Paciente Crítico del ISPA describe daño pulmonar asociado a la ventilación mecánica

Investigadores del Instituto de Investigación Sanitaria del Principado de Asturias (ISPA) han identificado un mecanismo asociado al daño pulmonar causado por la ventilación mecánica por el cual las células pulmonares reaccionan al estiramiento con cambios en la estructura de su núcleo celular. El bloqueo farmacológico de esta respuesta permite evitar gran parte del daño causado por esta técnica de soporte de la función respiratoria.

Los resultados de este trabajo desarrollado por el Grupo de Investigación Traslacional en el Paciente Crítico afiliado al Instituto de Investigación Sanitaria del Principado de Asturias (ISPA), al Hospital Universitario Central de Asturias (HUCA), a la Universidad de Oviedo, al Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA) y al Centro de Investigación Biomédica en Red Enfermedades Respiratorios (CIBERES), han sido publicados en la revista Science Translational Medicine.

Ventilación mecánica, medida de soporte esencial

Más de un 40% de los pacientes ingresados en una Unidad de Cuidados Intensivos reciben ventilación mecánica, una técnica de soporte que permite mantener la función respiratoria en los pacientes que son incapaces de hacerlo por sí mismos.

A pesar de que su uso es esencial en los pacientes críticos o en aquellos sometidos a cirugía mayor, la aplicación en los pulmones de presiones y volúmenes elevados durante la ventilación mecánica puede lesionar el tejido y empeorar el pronóstico del paciente.

Mecanismos del daño pulmonar y estrategia de tratamiento farmacológico

El trabajo publicado describe cómo las células pulmonares responden al estiramiento con una serie de modificaciones que aumentan la rigidez su membrana nuclear. Esta envoltura nuclear interacciona con el material genético subyacente y desencadena cambios en la expresión génica que favorecen la muerte celular y el daño pulmonar.

La relevancia de este mecanismo en humanos se demostró en muestras de pacientes sometidos a ventilación mecánica. Sin embargo, los investigadores hallaron que los animales carentes de la proteína Zmpste24, responsable de la maduración de la Lamina-A, un componente esencial de la envoltura nuclear, son resistentes al daño pulmonar por estiramiento, ya que en ellos no se activa este mecanismo, resultando en una menor tasa de muerte celular y daño del tejido. El mismo resultado se obtuvo tratando animales con inhibidores de proteasas, una tipo de fármacos capaz de interferir con este proceso de maduración de la Lamina-A.

Imagen de microscopía de fluorescencia en la que se observa el aumento de la Lamina-A (en amarillo) en los núcleos (en azul) de las células de alveolos pulmonares sometidos a ventilación mecánica.
Imagen de microscopía de fluorescencia en la que se observa el aumento de la Lamina-A (en amarillo) en los núcleos (en azul) de las células de alveolos pulmonares sometidos a ventilación mecánica.

“Estos hallazgos abren la puerta al tratamiento específico con fármacos para evitar la lesión pulmonar en los pacientes sometidos a ventilación mecánica, especialmente si ésta es necesaria por periodos de tiempo prolongados o con presiones elevadas”, explica Guillermo Albaiceta, investigador que lidera este equipo. Más aún, los autores destacan que “esta estrategia de tratamiento, al actuar directamente sobre la detección del estímulo mecánico en las células, un proceso llamado mecanotransducción, no interfiere con otros procesos básicos como la respuesta inflamatoria o la capacidad de reparar el tejido dañado”.

El trabajo ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III (Acción Estratégica en Salud, cofinanciada con fondos FEDER) y el gobierno del Principado de Asturias (ayudas GRUPIN-2014) y ha sido realizado, entre otros, por Inés López-Alonso y Guillermo M. Albaiceta, primera y último firmante respectivamente del artículo, ambos pertenecientes al Grupo de Investigación Traslacional del Paciente Crítico. También se ha contado con colaboraciones de investigadores del Hospital Charité, de Berlín (Alemania) y del Hospital St Michaels de Toronto (Canadá).

Integrantes del Grupo de Investigación Traslacional del Paciente Crítico
Integrantes del Grupo de Investigación Traslacional del Paciente Crítico

Referencia del artículo:

Preventing loss of mechanosensation by the nuclear membranes of alveolar cells reduces lung injury in mice during mechanical ventilation. López-Alonso et al., Sci. Transl. Med. 10, eaam7598 (2018) 29 August 2018