Cómo LPS previene o promueve el desarrollo de asma y enfermedades alérgicas

Los inmunólogos han estado desconcertados durante mucho tiempo por LPS, el lipopolisacárido bacteriano que ayuda a formar las paredes celulares de las bacterias gramnegativas. Muchos experimentos muestran que la exposición a LPS durante el contacto con alérgenos ambientales protege contra el desarrollo de asma o enfermedades alérgicas. Sin embargo, otros numerosos experimentos muestran que la presencia de LPS durante la exposición a alérgenos ambientales hace lo contrario: promueve el desarrollo de asma y otras enfermedades alérgicas.

Ahora, la doctora en Medicina Beatriz León y sus compañeros investigadores de la Universidad de Alabama en Birmingham han cortado este nudo gordiano en un estudio publicado hoy en Cell Reports. Detallan una serie de pasos mecánicos que revelan una respuesta sorprendente: la clave para que LPS promueva o prevenga la reacción alérgica radica en el alérgeno mismo.

La epidemia mundial de asma afecta a unos 300 millones de personas en todo el mundo

Una mayor comprensión de los mecanismos subyacentes a la sensibilización a las enfermedades alérgicas puede ofrecer nuevas estrategias para controlar las enfermedades alérgicas de las vías respiratorias, especialmente el asma. Una epidemia mundial de asma, que incluye un fuerte aumento en los países desarrollados desde la década de 1960, afecta a unos 300 millones de niños y adultos en todo el mundo.

León y sus compañeros de la UAB desentrañaron un camino complejo para los mecanismos antagonistas de LPS para promover o prevenir enfermedades alérgicas, a través de la activación o supresión de las células inmunes T helper-2.

Estos son sus hallazgos, que también definen roles específicos para las células inmunes llamadas monocitos clásicos y monocitos no clásicos

Primero, la presencia de actividad enzimática de cisteína proteasa en un alérgeno en el aire es necesaria para que el LPS bacteriano tenga su efecto protector. Los alérgenos que contienen actividad enzimática de cisteína proteasa, como los ácaros del polvo doméstico o la papaína, una enzima de la papaya, previenen la sensibilización en presencia de LPS. Por el contrario, el alérgeno aéreo de la cucaracha alemana, que carece de actividad de cisteína proteasa, promueve la sensibilización, a pesar de la presencia de LPS.

La cisteína proteasa actúa a través de un mecanismo aún desconocido para inducir a los monocitos no clásicos en los pulmones a producir la citocina GM-CSF, o factor estimulante de colonias de granulocitos-macrófagos. La señalización de GM-CSF gobierna la capacidad de LPS para suprimir las respuestas de T helper-2 a alérgenos como los ácaros del polvo doméstico.

«En consecuencia, debido a que los efectos protectores del LPS dependen del GM-CSF, los efectos beneficiosos de LPS se limitan a los alérgenos que tienen actividad de cisteína proteasa«, afirma León.

GM-CSF, la clave

En ausencia de GM-CSF, el LPS puede favorecer las respuestas de las células T helper-2 patógenas al apoyar el tráfico de células dendríticas migratorias pulmonares hacia los ganglios linfáticos que drenan los pulmones, donde pueden ayudar a iniciar una respuesta inmunitaria. Sin embargo, cuando los monocitos no clásicos producen GM-CSF, LPS y GM-CSF se sinergizan para diferenciar los monocitos clásicos en células dendríticas derivadas de monocitos, que instruyen a las células dendríticas migratorias pulmonares para la supresión de la inflamación alérgica de las vías respiratorias de las células T helper-2, a través de la producción de interleucina-12.

«Nuestros resultados muestran que GM-CSF segrega las funciones opuestas que tiene LPS en el cebado de las respuestas de las células T helper-2 específicas de alérgenos«, comenta León. «Las diferentes sensibilidades del huésped a GM-CSF y / o LPS, influenciadas por la diversidad genética o por factores ambientales, pueden por lo tanto afectar significativamente el riesgo de sensibilización alérgica. Comprender estas interacciones puede proporcionar información sobre futuras intervenciones terapéuticas para evitar e incluso revertir la enfermedad alérgica”.

El estudio, «La producción de GM-CSF por monocitos no clásicos controla las funciones antagonistas impulsadas por LPS en la inflamación alérgica«, involucró diferentes sensibilizaciones a alérgenos en modelos de ratón, análisis transcripcional y experimentos in vivo de pérdida y ganancia de función.

Fuente: Cell Reports.