Modelo de ratón recién nacido da pistas sobre la causa de una enfermedad intestinal devastadora en bebés prematuros anémicos

Los médicos han sospechado durante mucho tiempo que las transfusiones de glóbulos rojos administradas a bebés prematuros con anemia pueden ponerlos en peligro de desarrollar enterocolitis necrotizante. o NEC, una enfermedad inflamatoria potencialmente letal de los intestinos. Sin embargo, Ha sido difícil obtener pruebas sólidas de la conexión, en parte debido a la falta de un modelo animal práctico capaz de representar con precisión lo que ocurre físicamente cuando un bebé contrae NEC.

Un ratón de laboratorio alimenta a sus crías recién nacidas que son del tamaño de una moneda de veinticinco centavos y pesan menos de una onza. Un equipo de investigación dirigido por Johns Hopkins Medicine ha superado problemas previos al trabajar con ratones lactantes para desarrollar un modelo para estudiar una enfermedad gastrointestinal devastadora que afecta a los bebés prematuros con anemia. Crédito:El Laboratorio Jackson

Ahora, Los investigadores de Johns Hopkins Medicine informan que han desarrollado ese modelo, que se cree que es el primero de su tipo, utilizando ratones bebés, o cachorros, que primero se vuelven anémicos y luego reciben transfusiones de sangre de recién nacidos de una cepa de ratón diferente. El nuevo método los investigadores dicen, imita lo que sucede cuando se administran transfusiones de sangre a bebés humanos de un donante no familiar.

Una descripción del modelo de ratón, junto con hallazgos significativos y beneficios potenciales de sus primeros usos, se publica en un nuevo artículo de la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Necesitábamos un modelo de ratón vivo que funcionara para saber si una transfusión de sangre por sí sola conduce a NEC o solo ocurre si la transfusión se administra cuando hay anemia ".

Akhil Maheshwari, MARYLAND., Profesor de pediatría en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, director de neonatología del Centro Infantil Johns Hopkins, y autor principal del trabajo de investigación

Visto en aproximadamente el 10% al 12% de los bebés que pesan menos de 3.5 libras al nacer, La ECN es una emergencia gastrointestinal que progresa rápidamente en la que las bacterias invaden la pared del colon, causando inflamación que finalmente puede destruir el tejido sano en el sitio. Si se necrotizan (matan) suficientes células para que se forme un orificio en la pared intestinal, la materia fecal puede ingresar al torrente sanguíneo y causar una sepsis potencialmente mortal.

Desde el 2004, Maheshwari dice:Los estudios de investigación han demostrado repetidamente que los bebés que nacen prematuramente con anemia grave (aquellos con una proporción de glóbulos rojos en el volumen sanguíneo total entre el 20% y el 24% al nacer) pueden desarrollar NEC dentro de las 48 horas posteriores a la recepción de una transfusión de glóbulos rojos. En comparación, la Academia Estadounidense de Pediatría dice que los bebés que nacen a término normalmente tienen volúmenes de glóbulos rojos entre 42% y 65%, cayendo a entre 31% y 41% a la edad de 1 año.

En busca de un modelo de ratón útil y práctico, Maheshwari y sus colegas tuvieron que superar un problema de tamaño.

"Las crías de ratón recién nacidas son del tamaño de una moneda de veinticinco centavos y pesan menos de una onza, por lo que es extremadamente difícil extraerles suficiente sangre para que la analicen los laboratorios, ”, Dice Maheshwari.

Para superar ese obstáculo una empresa privada de equipos de diagnóstico médico donó el uso de su sistema avanzado de análisis de sangre que solo requiere una muestra de 5 microlitros (5 millonésimas de litro) en lugar de los 50 microlitros (60% del suministro total de sangre de una cría de ratón) que la mayoría de los laboratorios de pruebas requieren .

Próximo, los investigadores diseñaron un procedimiento para inducir anemia severa en las crías al eliminar aproximadamente la mitad de su volumen de sangre cada dos días durante 10 días después del nacimiento. Esto redujo sus recuentos de glóbulos rojos a niveles que se aproximan a los de los bebés recién nacidos con anemia grave.

Siete días después del nacimiento los investigadores introdujeron bacterias que habían sido aisladas y cultivadas de un bebé prematuro con ECN. Finalmente, Las transfusiones de glóbulos rojos se administraron el undécimo día después del nacimiento.

Durante las próximas 48 horas, los investigadores buscaron el desarrollo de síntomas similares a la ECN en su grupo experimental y en otros tres grupos de crías de ratón:(1) un grupo de control sin ninguna intervención, (2) un grupo sin anemia que recibió transfusiones y (3) un grupo con anemia pero no transfundido.

Solo los cachorros gravemente anémicos que recibieron transfusiones de sangre mostraron daño intestinal que se asemejaba a la ECN humana con necrosis. inflamación y separación de los tejidos que sostienen el revestimiento del colon. El siguiente paso fue ver si podíamos encontrar un mecanismo de por qué ocurrió esto ".

Akhil Maheshwari, MARYLAND

Examinar la sangre de los cachorros con afecciones similares a la ECN después de que fueron transfundidos, los investigadores descubrieron que contenía tres componentes que no se veían en la sangre de los otros ratones de prueba:(1) una gran cantidad de macrófagos, las células inmunes que engullen y digieren los desechos celulares, bacterias y virus, (2) hemoglobina circulante libremente, las moléculas a base de hierro que normalmente transportan oxígeno por todo el cuerpo cuando se unen a los glóbulos rojos, y (3) niveles elevados de proteínas inductoras de inflamación, lo que indica que los macrófagos se habían activado incluso sin una amenaza biológica para el intestino.

Los investigadores también observaron que los niveles de haptoglobina, una proteína que elimina la hemoglobina libre de la sangre, eran extremadamente bajos.

“Estos hallazgos sugieren que la anemia reduce la cantidad de haptoglobina en el recién nacido, evitar que la hemoglobina libre que ingresa a través de una transfusión se elimine correctamente como lo haría normalmente, ”, Dice Maheshwari.

Lo que aparentemente sucede él dice, es que la hemoglobina libre se adhiere a un receptor de proteína en la pared intestinal que es el mismo sitio donde se unen los venenos bacterianos. Como resultado, el sistema inmunológico cree erróneamente que el intestino está siendo atacado y activa los macrófagos.

Una vez que esas células inmunes comienzan a funcionar, Maheshwari explica:desencadenan la liberación de las proteínas inflamatorias que se observan en la sangre del anémico, ratones transfundidos. "Ese evento inicia un doble golpe en la pared intestinal, " él dice. "Primero, las proteínas de los macrófagos inflaman y debilitan los tejidos, haciéndolos vulnerables, y luego, las bacterias se mueven y producen endotoxinas que matan las células individuales ".

Con evidencia de un mecanismo probable para explicar la conexión entre la anemia y la transfusión en el desarrollo de la ECN, los investigadores luego buscaron confirmarlo al ver si podían bloquear dos de sus etapas, y quizá, avanzar en la búsqueda de terapias potenciales.

En una prueba, dimos haptoglobina a nuestro modelo de ratones anémicos antes de transfundirlos y bloqueamos la activación de los macrófagos, por lo que no desarrollaron síntomas similares a los de la ECN ".

Akhil Maheshwari, MARYLAND

En otra prueba, nanopartículas que Samuel Wickline, MARYLAND., y sus colegas de la Universidad del Sur de Florida se utilizaron para producir una interrupción genética:una molécula de ARN conocida como pequeña ARN interferente, o ARNip, que bloquea la señal química que indica a los macrófagos que comiencen a producir proteínas inflamatorias. Las nanopartículas fueron etiquetadas con un tinte fluorescente para rastrear su movimiento e incluyeron un compuesto no tóxico derivado del veneno de abejas.

Maheshwari dice que los macrófagos en la sangre de las crías de ratón anémicas envolvieron las nanopartículas y las encerraron dentro de las vacuolas. El derivado del veneno de abeja, el explica, rompió las vacuolas para que el ARNip se pudiera liberar dentro de los macrófagos.

El bloqueador de señales genéticas funcionó bien, Wickline dice:protegiendo a las crías de ratón anémicas de la inflamación intestinal después de las transfusiones de glóbulos rojos.

“Porque demostramos que las nanopartículas inhibidoras con ARNip eran capaces de controlar un regulador maestro de la inflamación en la ECN, tal vez esta tecnología pueda aplicarse algún día no solo para tratar o prevenir la ECN, pero otras enfermedades en las que la inflamación juega un papel clave como la artritis y la aterosclerosis, " él dice.

Maheshwari dice que espera que el nuevo modelo de ratón y los hallazgos del estudio actual puedan usarse para desarrollar biomarcadores sanguíneos que podrían indicar qué recién nacidos humanos tienen mayor riesgo de desarrollar ECN.

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