Microbioma implicada en la enfermedad de células falciformes – pero los antibióticos puede contrarrestar sus efectos

Albert Einstein College de vídeo MedicineLoading …VIDEO: Investigación del laboratorio del Dr. Paul Frenette ha encontrado que los antibióticos pueden prevenir una crisis de células falciformes aguda y ofrecer la primera estrategia eficaz para alejar a largo plazo de la enfermedad … ver más

Crédito: Albert Einstein College of Medicine

16 de de septiembre de, el año 2015 – (Bronx, NY) – Una nueva investigación sobre la enfermedad de células falciformes (ECF) se ha encontrado que el uso de antibióticos para agotar microbioma del cuerpo puede prevenir una crisis de células falciformes aguda y podría ofrecer la primera estrategia eficaz para protegerse de la enfermedad de complicaciones a largo plazo, tales como la insuficiencia de órganos. El estudio, realizado por científicos atAlbert Einstein College of Health System MedicineandMontefiore, también podría conducir a un mejor tratamiento para otros trastornos inflamatorios de los vasos sanguíneos, incluyendo shock séptico. Los resultados fueron publicados hoy en línea enNature.

SCD afecta aproximadamente a 100.000 estadounidenses y ocurre en aproximadamente 1 de cada 500 nacimientos negros o afroamericanos. La enfermedad afecta a millones de personas en todo el mundo, en particular los que tienen antepasados ??de África subsahariana y las regiones de habla hispana en el hemisferio occidental (América del Sur, el Caribe y América Central.)

Las personas con la enfermedad tienen una mutación genética hereditaria que conduce a la hemoglobina anormal, la proteína de los glóbulos rojos que transporta el oxígeno a los tejidos del cuerpo. Los glóbulos rojos con hemoglobina anormal adquieren una forma de hoz y se vuelven menos flexibles. Los glóbulos rojos falciformes tienden a obstruir los pequeños vasos – que impiden el flujo sanguíneo y evitando que el oxígeno de los tejidos de gran alcance. Esto puede resultar en ataques repentinos de dolor grave llamada crisis de células falciformes o la crisis vaso-oclusiva, que a menudo requieren hospitalización.

Durante muchos años, la prestación deficiente de oxígeno debido a la SCD puede dañar órganos como el bazo, el hígado y los riñones. En promedio, los estadounidenses padecen la enfermedad pueden vivir solamente en los 40 años.

El estudio fue llevado Einstein byPaul Frenette, MD, profesor de medicina y de la biología celular y una silla y director del Instituto Gottesman de Einstein de células madre y medicina regenerativa Investigación. El Dr. Frenette informó en 2002 que SCD bloqueos de los vasos ocurren cuando los glóbulos rojos falciformes se unen a los glóbulos blancos llamados neutrófilos que se han adherido a las paredes de los vasos. Los neutrófilos son el tipo más común de glóbulos blancos en la sangre y protegen contra los microbios que causan enfermedades.

“Esta obra anterior indicó que no todos los neutrófilos son los mismos”, dijo el Dr. Frenette. “Algunos parecen ser inerte mientras que otros parecen demasiado activo en la promoción de la inflamación – que es útil para atacar los microbios pero causa neutrófilos para capturar glóbulos rojos falciformes vasos en el interior. Así, en el presente estudio, se investigó si la edad de los neutrófilos podría estar influyendo si se activan y pro-inflamatoria “.

Ciertas proteínas de la superficie revelan si los neutrófilos están descansando o se han convertido en activo; diferentes proteínas de la superficie celular indican si los neutrófilos son jóvenes o viejos. Después de la transfusión de sangre entera en ratones y luego analizar los neutrófilos jóvenes (cosechan 10 minutos después de la transfusión) y neutrófilos envejecidos (cosechado seis horas después de la transfusión), el Dr. Frenette y sus colegas encontraron que los neutrófilos se volvieron más activos a medida que envejecen en el circulation– lo que sugiere que reciben algún tipo de señales externas que le piden a la edad.

Los investigadores llevaron a cabo experimentos que grabó estas señales de “envejecimiento” a microbioma del cuerpo. Ellos encontraron que el microbioma produce sustancias químicas que atraviesan la barrera intestinal y entran en el torrente sanguíneo, donde generan la edad subconjunto, demasiado activo de los neutrófilos que contribuye a la MSC. “Dado que la microbiota del cuerpo parecen” educar “a los neutrófilos a la edad”, dijo el Dr. Frenette, “nos dimos cuenta de que purgar los microbios a través del uso de antibióticos podría ayudar contra la SCD.”

Para averiguarlo, el equipo del Dr. Frenette lleva a cabo estudios en un modelo de ratón de SCD. Ellos encontraron que los ratones SCD poseían cinco veces el número de neutrófilos envejecidos como ratones control sanos. Cuando los investigadores agotan la microbiota de los ratones SCD el uso de antibióticos, se observó una reducción notable en los neutrófilos pero no de otros glóbulos blancos tales como monocitos, células T y células B. Por otra parte, la administración de antibióticos a los ratones SCD parecían prevenir la crisis de células falciformes: interacciones entre neutrófilos y células rojas se redujeron marcadamente en ratones SCD microbiota-agotado, lo que resulta en la mejora del flujo sanguíneo local y la supervivencia de estos ratones mejorado mucho.

“Lo más sorprendente y emocionante para nosotros fue el efecto de los antibióticos sobre el daño tisular crónica,” dijo el Dr. Frenette. “Hemos encontrado que el crecimiento del bazo de los ratones SCD se redujo significativamente en los animales microbiota-agotado, y el análisis de hígado reveló importantes reducciones en el daño hepático, incluyendo la inflamación, la cicatrización y la muerte del tejido. Esta es la primera vez que algo se ha encontrado que tienen un impacto en el daño a los órganos que puede ser tan devastadora en SCD “.

Luego, los investigadores estudiaron el shock séptico – otro trastorno grave de la sangre en el que se activa, los neutrófilos pro-inflamatorias juegan un papel. Sepsis afecta a más de un millón de estadounidenses cada año y mata hasta la mitad de ellos. De inducir el choque séptico, el control y los ratones microbiota-agotado recibieron una dosis de una toxina bacteriana que normalmente sería letal. Los ratones de control exhibieron los agregados de neutrófilos y la formación de grumos de ADN de neutrófilos que contribuye a la muerte por shock séptico; pero los ratones con depleción de la microbiota eran en gran parte libre de complicaciones de neutrófilos y sobrevivieron.

“Sorprendentemente,” dijo el Dr. Frenette, “podríamos evitar que los ratones con depleción de la microbiota de sobrevivir a un shock séptico si les infunde con edades comprendidas entre los neutrófilos pero no si nos infunde el mismo número de neutrófilos jóvenes. Así que agotan la microbiota puede ayudar contra enfermedades inflamatorias de la sangre, además de SCD “.

Por último, los investigadores investigaron si sus hallazgos en ratones podrían ser relevantes para las personas con ECF. Con la ayuda de la célula falciforme Programa de Enfermedades en el Hospital Infantil de Montefiore (CHAM), se obtuvieron muestras de sangre de nueve niños sanos y de 34 pacientes con SCD: 11 pacientes estaban tomando la penicilina diariamente para evitar las infecciones, como se recomienda para niños con SCD la edad de cinco años o menos; los otros 23 pacientes con ECF habían estado fuera de la penicilina durante al menos dos meses.

En consonancia con los resultados en ratones SCD, los niños con SCD no tomar penicilina tenían muchos más neutrófilos circulantes de edad en comparación con niños sanos que sirvieron como controles. Luego, los investigadores compararon los niveles de neutrófilos en dos grupos de niños con SCD – los que tomaron la penicilina y los que no están en la droga – y encontraron un número mucho menor de neutrófilos en la sangre de edad de los que estaban tomando la penicilina.

“Penicilina diaria para pacientes con SCD menores de cinco obras muy bien en la prevención de infecciones,” dijo el Dr. Frenette. “Nuestro estudio sugiere que la penicilina y otros antibióticos podrían desempeñar un papel aún más amplio en el beneficiando potencialmente a los pacientes de mayor edad. En colaboración withDeepa Manwani, MD, que dirige el Programa de la enfermedad de células falciformes de la CHAM, esperamos llevar a cabo un ensayo clínico para determinar si los antibióticos pueden ayudar a los pacientes con ECF mediante la prevención de la crisis de células falciformes y el daño del órgano a largo plazo asociados con la enfermedad. “

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