Controlar la cantidad de mucinas para tratar enfermedades respiratorias y del colon

Cuando estamos resfriados, nuestro cuerpo parece ser capaz de producir una cantidad inacabable de moco. Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) en colaboración con científicos del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud, Universidad Pompeu Fabra (DCEXS-UPF), han descubierto el mecanismo mediante el cual las células controlan cuanta mucina– el principal macrocomponente del moco – producen en función de sus necesidades. Así, las células caliciformes, las células secretoras de mucosidad que se encuentran en el epitelio de las mucosas del sistema digestivo y las vías respiratorias, pueden producir grandes cantidades de moco cuando hay presencia de alérgenos o patógenos o bien liberar la medida justa y de forma constante solo para preservar la capa mucosa.

“Hay dos tipos de secreción de mucina; la basal, para mantener la capa de moco estable, y la estimulada – por alérgenos o patógenos – donde se necesita una gran secreción de repente para proteger el epitelio. Se sabía que esta secreción está controlada por calcio, pero no se sabía de donde venía el calcio”, explica Gerard Cantero-Recasens, investigador post doctoral del laboratorio de Vivek Malhotra en el CRG y primer autor de los dos artículos de este estudio.

El mecanismo de control que los científicos han descubierto se basa en un sistema doble de sensores de calcio:

1. Dos proteínas, el canal iónico TRPM4 y la NCX, que se encuentran en la superficie de las células y que trabajan juntas para controlar la entrada de calcio a la célula.
2. Un sensor de calcio dentro de la célula, la proteína KChIP3, que controla la secreción basal de mucinas para mantener una capa óptima en las mucosas y protegerlas. Este sensor actúa frenando la liberación excesiva de mucinas, porque en condiciones normales se une a vesículas secretoras, frenándolas. Pero cuando TRPM4 y NCX dejan entrar mucho calcio a la célula, el sensor interno KChIP3 se une al calcio, dejando libres muchas de las vesículas de golpe, que entonces pueden secretar el moco. De hecho, en un experimento con ratones sin el sensor KChIP3, estos tenían una capa más densa de mucosa en el colon.

Hay dos tipos de secreción de mucina; la basal, para mantener la capa de moco que recubre nuestros epitelios, y la estimulada, debida a la presencia de alérgenos o patógenos, que hacen que secrete mucha mucina de repente para proteger el epitelio.

Un estudio colaborativo de larga duración

“El estudio empezó hacia 2013 con un cribado genómico donde identificamos 25 proteínas implicadas en la secreción de mucinas en células de cáncer de colon”, explica Cantero-Recasens.

Después de seleccionar tres de estas proteínas, las han estudiado en cultivos celulares derivados de vías respiratorias sanas, de colon sano, y de colon con fibrosis quística. “Hemos colaborado mucho con el laboratorio de Miguel Valverde aquí en el DCEXS-UPF; hemos utilizado sus microscopios porque tienen un sistema para medir el calcio intracelular”, dice Cantero-Recasens.

Estudiando las diferentes líneas celulares, el equipo descubrió que el proceso de control de la selección de mucinas – mediante TRPM4 y NCX – es el mismo en las vías respiratorias y en el colon.

El grupo está colaborando ahora con investigadores del Hospital del Mar y el Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM) para identificar si pacientes con enfermedades en vías respiratorias y colon tienen alguna mutación genética en las mucinas o en las proteínas implicadas en su secreción.

También están trabajando para encontrar moléculas químicas que puedan controlar estas vías de secreción de mucinas.

Ambas aproximaciones, la genética y la química, puede devenir nuevas vías para detectar y controlar la progresión de enfermedades donde se produce demasiado o demasiado poco moco, como por ejemplo el asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (MPOC), la enfermedad de Crohn o el cáncer colorectal.

En este vídeo, el primer autor de los artículos, Gerard Cantero-Recasens, nos cuenta en primera persona cómo han hecho este estudio.