Un estudio del Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA, del Hospital Clínico Universitario de València, y la Universitat de València (UV) ha analizado el papel de las histonas extracelulares en los procesos de daño celular asociados a la sepsis, una enfermedad grave que puede provocar fallo multiorgánico.

Las histonas son proteínas que normalmente se encuentran dentro del núcleo de las células, donde ayudan a organizar el ADN. Sin embargo, durante procesos de sepsis pueden liberarse al exterior celular y circular por la sangre, donde se han relacionado con el daño en distintos tejidos.

El estudio demuestra que estas histonas extracelulares son capaces de entrar en las células que recubren los vasos sanguíneos (células endoteliales) y que este proceso contribuye a desencadenar la muerte celular.

“El objetivo era descubrir si las histonas extracelulares (moléculas liberadas durante los procesos de sepsis y que contribuyen notablemente al daño multiorgánico) son capaces de entrar en las células que recubren los vasos sanguíneos y si dicha entrada contribuye de manera significativa al daño que conduce a su muerte”, explica el doctor Carlos Romá Mateo, coordinador del estudio y miembro del Grupo de Investigación sobre Fisiopatología celular y orgánica del Estrés Oxidativo de INCLIVA, dirigido por el doctor Federico Pallardó Calatayud.

Una enfermedad grave con alta mortalidad

La sepsis es una afección grave causada por una respuesta anómala del organismo frente a una infección. Se produce cuando el sistema inmunitario no logra eliminar al patógeno y la infección se extiende por el organismo a través de la sangre. En estos casos, la propia respuesta inmunitaria genera también daños colaterales en los tejidos. Si la situación se agrava, la sepsis puede evolucionar a choque séptico, una fase crítica en la que se produce un fallo multiorgánico que aumenta significativamente el riesgo de muerte.
Se estima que la sepsis causa anualmente unos 11 millones de fallecimientos en todo el mundo, incluidos países con muchos recursos, ya que, a menudo, se produce en ambientes hospitalarios. Entre los grandes retos para mejorar su manejo clínico se encuentran el diagnóstico precoz, la identificación rápida de los microorganismos responsables y el desarrollo de biomarcadores y terapias dirigidas que reduzcan el daño causado por moléculas liberadas durante la respuesta inmunitaria, como las histonas circulantes. que son objeto del presente estudio y que son liberadas en primera instancia por las células del propio sistema inmunitario del paciente infectado.

“Estudios preFRONTIERSvios de nuestro grupo ya habían mostrado que las histonas liberadas, al contactar con las células de los vasos sanguíneos (células endoteliales) desencadenaban distintos procesos de muerte celular, más directos cuanto mayor era la concentración de histonas. Otros trabajos del grupo demostraron que medir las histonas en sangre de pacientes de sepsis puede contribuir a la mejora diagnóstica y del pronóstico de los pacientes, por lo que conocer los mecanismos en que están implicadas resulta cada vez más crucial para el manejo de esta compleja enfermedad”, añade Romá Mateo.
Cómo entran las histonas en las células

Los resultados de esta investigación se han publicado recientemente en la revista Frontiers in Immunology.

Para el estudio se utilizó un modelo experimental consistente en células endoteliales humanas, que fueron expuestas a diferentes concentraciones de histonas extracelulares, en diferentes cantidades y durante distintos tiempos, y se trazó mediante marcaje con moléculas fluorescentes la internalización de dichas histonas.

Mediante técnicas de marcaje con moléculas fluorescentes, los investigadores pudieron seguir el recorrido de estas proteínas y comprobar que penetraban en el interior de las células y contribuían a su muerte. Además, observaron que una vez dentro seguían una ruta intracelular que las dirigía hacia los mecanismos celulares relacionados con la autofagia, un proceso mediante el cual la célula degrada estructuras dañadas o innecesarias.

El uso de diferentes inhibidores específicos permitió identificar la ruta molecular concreta que seguían las histonas para entrar en las células. Cuando esta vía se bloqueaba experimentalmente, las células quedaban protegidas frente a la muerte celular. Este resultado sugiere que interferir en esta ruta podría convertirse en una estrategia terapéutica para reducir la toxicidad de las histonas extracelulares en pacientes con sepsis.

Confirmación en modelos tridimensionales

Para corroborar los resultados, los investigadores realizaron experimentos adicionales en un modelo tridimensional pluricelular: los llamados organoides vasculares, estructuras celulares que reproducen de forma más realista el entorno de los vasos sanguíneos, ya que incluyen distintos tipos celulares y una estructura tridimensional similar a la de los tejidos. Esta parte del trabajo se realizó durante una estancia de la investigadora Concepción Garcés en el laboratorio del doctor Josef Penninger, en Austria, como parte de su tesis doctoral.

El artículo científico ha sido liderado por el doctor Carlos Romá Mateo, del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina y Odontología de la Universitat de València. La primera coautora es Patricia Rodríguez Tascón, investigadora predoctoral del mismo grupo de investigación de INCLIVA.
El trabajo se ha realizado en colaboración con investigadores de Canadá, Alemania y Austria. Los investigadores de la Universitat de València participantes en el estudio están adscritos, además de a INCLIVA, al Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER) del Instituto de Salud Carlos III.

Para el desarrollo del trabajo fueron clave las infraestructuras de la Unidad Central de Investigación en Medicina (UCIM-UV-INCLIVA), en concreto el servicio de Citometría y el de Microscopía Confocal, cuyos técnicos responsables, Guadalupe Herrera y Antonio Ibáñez, firman también el artículo.
El trabajo se ha desarrollado principalmente con la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2020-119127RA-I00) y la Universitat de València (UV-INV-AE24-3662073).