Nuevos conocimientos a través de la multiómica y el sistema reportero biotecnológico

Los metabolitos de las muestras de suero, orina y heces pueden identificar a los enfermos con insuficiencia hepática aguda-crónica entre los pacientes con cirrosis hepática descompensada aguda, como base para la adopción de medidas diagnósticas y terapéuticas tempranas. Esta es la conclusión de un proyecto de estudio actual. En un proyecto de otro equipo de investigación, el sistema reportero “EXSISERS” aportó datos interesantes sobre la relevancia del estado de p53 en la peritonitis bacteriana espontánea, una complicación infecciosa asociada a la cirrosis hepática.

La fibrosis hepática avanzada y la cirrosis se resumen en “enfermedad hepática crónica avanzada” (EHPCA). La enfermedad hepática crónica avanzada se caracteriza por un daño persistente y una cicatrización creciente del hígado. La fase final de la fibrosis hepática es la cirrosis hepática. Los pacientes con cirrosis con descompensación aguda (DA) tienen un mayor riesgo de desarrollar insuficiencia hepática crónica aguda (FHCA). La ACLF se caracteriza por un fallo orgánico extrahepático y una inflamación sistémica. El ACLF se asocia a un grave riesgo de complicaciones infecciosas y a una elevada mortalidad a corto plazo. Para mejorar el pronóstico de los pacientes afectados, se requieren medidas diagnósticas y terapéuticas tempranas en la ACLF [1]. Dechaumet et al. presentaron un proyecto de investigación en el congreso de la EASL de este año en el que se identificaron firmas metabolómicas para diferenciar entre pacientes con EA con o sin ACLF. [2,3]A continuación resumimos éste y otro proyecto de investigación en el campo de la enfermedad hepática avanzada .

Análisis de los datos de la cohorte MUCOSA-PREDICT

El conjunto de sustancias de bajo peso molecular (metabolitos) se denomina metaboloma. El metaboloma puede medirse mediante cromatografía, espectrometría de masas o espectroscopia de resonancia magnética nuclear, por ejemplo. [10]El hígado es un órgano metabólicamente muy activo y las enfermedades hepáticas se investigan cada vez más con métodos multiómicos (Fig. 1). Moreau et al. informaron en 2020 en el Journal of Hepatology de que fueron capaces de identificar una huella dactilar específica del ACLF de 38 metabolitos en la sangre utilizando un enfoque multiómico en muestras de tejido, que se correlaciona con la inflamación sistémica y actúa como indicador de la disfunción mitocondrial en órganos periféricos [4].

Objetivos y metodología del estudio: El proyecto de Dechaumet et al. tenía como objetivo, (i) investigar si el análisis de metabolitos en muestras de orina y heces tiene un valor añadido para la caracterización del metaboloma en pacientes cirróticos descompensados y (ii) evaluar cómo contribuye la metabolómica multimatriz a mejorar la estratificación de los pacientes con cirrosis descompensada [2]. Para ello, los investigadores analizaron muestras de suero, orina y heces de la cohorte MUCOSA-PREDICT, en la que se realiza un seguimiento de 93 pacientes cirróticos con descompensación aguda, mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución. Se detectaron e identificaron un total de 402 metabolitos en las tres matrices biológicas.

Resultados: El mayor número de metabolitos cuyas concentraciones se ven influidas por la ACLF se observó en las muestras de suero [2]. Curiosamente, las concentraciones de algunos metabolitos en la orina y las heces que no se detectaron en el suero también resultaron estar influidas por la ACLF. Sin embargo, los análisis de curvas ROC realizados para las firmas metabolómicas en matrices simples o combinadas mostraron que la firma del suero era la que mejor discriminaba entre EA y ACLF. Se trata de un hallazgo clínicamente relevante, ya que ambas enfermedades se solapan en casos individuales, pero son entidades diferentes en términos de fisiopatología y terapia.

Implantación del sistema de información “EXSISERS

El eje intestino-hígado describe las diversas interacciones entre el intestino y el hígado, incluido el intercambio de componentes celulares y moleculares, y tiene una importancia central para la regulación de procesos (pato)fisiológicos esenciales. Los pacientes con cirrosis hepática presentan un menor grosor de la mucosa, lo que facilita el contacto directo de las bacterias con las células epiteliales y la degradación de los compuestos celulares [5]. La translocación bacteriana se considera un paso crucial en la patogénesis de las infecciones bacterianas [6]. Por ejemplo, la translocación de bacterias intestinales a los ganglios linfáticos mesentéricos es un acontecimiento clave en la peritonitis bacteriana espontánea. La peritonitis bacteriana espontánea** es una inflamación del líquido ascítico que se produce con especial frecuencia en la cirrosis hepática y puede tener graves consecuencias.

[11]** Las bacterias más comunes que causan la peritonitis bacteriana espontánea son la Escherichia coli y la Klebsiella pneumoniae gramnegativas y el Streptococcus pneumoniae grampositivo .

Objetivos y metodología del estudio: Según Ernst et al. el estrés celular desencadenado por el contacto directo con las bacterias afecta a la familia p53 de factores de transcripción, que actúan como reguladores clave del ciclo celular, los mecanismos de reparación y la muerte celular (apoptosis) [3]. En su forma de tipo salvaje, el p53 (wtp53) actúa como supresor tumoral central [7]. Las proteínas estructural y funcionalmente homólogas p63 y p73 se subsumen en la familia p53 de factores de transcripción. La función del p53 está alterada en un gran número de tumores (mutaciones del TP53). En su estudio, Ernst et al. investigaron los efectos de las bacterias de la ascitis sobre la expresión de ^{las isoformas$} p53 en relación con la inducción de la muerte celular en células epiteliales. Aplicaron un novedoso sistema reportero biotecnológico [3]. El sistema reportero denominado EXSISERS puede rastrear la expresión de isoformas a lo largo del tiempo en células vivas [8].

^$ Las isoformas son variantes de proteínas que surgen de un único gen.

Se han integrado tres sistemas reporteros de luciferasa con inteínas específicas de exón (EXSISERS) en los exones 2, 4 y 7 del gen TP53. Las inteínas escindidas permiten escindir la enzima luciferasa del polipéptido p53 manteniendo la integridad estructural de las isoformas p53 [9]. Este método puede utilizarse para cuantificar con precisión las proporciones de las isoformas de la proteína p53 a nivel celular. Las células HCT116-EXISERS se co-cultivaron con Escherichia coli derivada del paciente, y se midieron los tres grupos principales de isoformas p53: p53 inductora de la detención del ciclo celular de longitud completa, Δ40p53 inductora de la muerte celular, Δ133p53/Δ160p53 pro-proliferativa. Al mismo tiempo, se cuantificó la muerte celular inducida por bacterias en las células HCT116 p53 de tipo salvaje y p53 knockout. Se utilizó la microscopía electrónica para determinar el tipo de muerte celular.

Resultados: El cultivo conjunto de bacterias derivadas de pacientes con células HCT116-EXISERS provocó inicialmente un aumento de la producción de la isoforma p53 Δ40p53, inductora de la muerte celular, en 15 minutos [3]. A esto le siguió una disminución de las isoformas p53 pro-proliferativas Δ133p53/Δ160p53. Al mismo tiempo, se observó apoptosis en respuesta al contacto bacteriano, que mostró rasgos morfológicos de paraptosis, incluida la hinchazón mitocondrial y la vacuolización citoplasmática. Paralelamente a los cambios morfológicos observados, la citometría de flujo confirmó el daño mitocondrial y de la membrana plasmática. El conocido inhibidor de la paraptosis acinomicina D bloqueó eficazmente la muerte celular inducida por bacterias. De acuerdo con la inducción medida de la isoforma Δ40p53, la inducción de la muerte celular se retrasó significativamente mediante un knockout de p53 mediado por CRISPR/Cas9.

Congreso: Congreso EASL 2024

Literatura:

1. Hübener P, Braun G, Fuhrmann V: Med Klin Intensivmed Notfmed 2018; 113(8): 649-657.
2. Dechaumet S, et al: Metabolómica multicompartimental para estratificar a los pacientes cirróticos con descompensación aguda, WED-083, Congreso de la EASL, Milán, 5-8 de junio de 2024.
3. Ernst M, et al: Cirrosis hepática y daño epitelial – El eje intestino-hígado en la peritonitis bacteriana espontánea y su modulación por p53, WED-106, Congreso de la EASL, Milán, 5-8 de junio de 2024.
4. Moreau R, et al: J Hepatol 2020; 72: 688-701.
5. Haderer, M. et al: Gut 2022; 71: 580-592.
6. Rayes N: Investigación experimental y clínica de la influencia de los prebióticos y probióticos en la translocación bacteriana y las infecciones postoperatorias tras la cirugía abdominal, tesis de habilitación, 2004, https://core.ac.uk,(última consulta: 27/08/2024)
7. Weilbacher A: The role of p53 status for the sensitivity of tumours to different p53 activators, Disertación, 2017, https://elib.uni-stuttgart.de,(última consulta 27.08.2024) .
8. “Nuevas proteínas de diseño hacen visibles las isoformas de forma no invasiva”, Helmholtz Munich, 04.06.2021.
9. Truong, D-JJ, et al: Interrogación no invasiva y de alto rendimiento de la expresión de isoformas específicas de exón. Nature Cell Biology 2021, doi:10.1038/s41556-021-00678-x
10. Raja G, et al.: Recent Advances of Microbiome-Associated Metabolomics Profiling in Liver Disease: Principles, Mechanisms, and Applications. International Journal of Molecular Sciences 2021; 22(3): 1160. www.mdpi.com/1422-0067/22/3/1160#, (letzter Abruf 27.08.2024) 
11. “Peritonitis bacteriana espontánea (PBE)”, Danielle Tholey, MD, www.msdmanuals.com/de,(última consulta: 27/08/2024).

HAUSARZT PRAXIS 2024; 19(9): 38-39 (publicado el 18.9.24, antes de impresión)