La mayoría de las personas tiene alguna idea de lo importante que es el hierro para su salud, pero Iqbal Hamza, profesor de ciencias animales y avícolas, ha realizado su carrera de diecisiete años en la Universidad de Maryland sobre el estudio del tráfico y la regulación del hierro y el hemoen el cuerpo. Con su última publicación en eLife Hamza ha descubierto un mecanismo de protección nunca antes visto en mamíferos contra la toxicidad del hemo libre en el cuerpo: la producción de una forma cristalizada de hemo conocida como hemozoína. Anteriormente se pensaba que la producción de hemozoína solo era posiblepor organismos que se alimentan de sangre como los que causan la malaria, pero observar este fenómeno protector en los mamíferos abre líneas de investigación completamente nuevas sobre cómo se produce la tolerancia al hemo en los humanos y cómo esto puede usarse para tratar no solo la malaria y otras infecciones parasitarias, sino tambiénenfermedades hemolíticas como la anemia falciforme.
"Cada segundo, nuestro cuerpo recicla más de 1000 billones de hierro hemo obtenido al descomponer la hemoglobina de los glóbulos rojos moribundos", dice Hamza. "El gen que regula el transporte del hemo se expresa altamente en el bazo, el hígado y la médula ósea.Los macrófagos especializados ayudan a amamantar y a producir nuevos glóbulos rojos, pero también ayudan a eliminar los viejos. De hecho, 5 millones de glóbulos rojos mueren cada segundo a partir de la edad. Estos macrófagos luego ayudan a reciclar el hierro hemo y recuperarloa la médula ósea. Este es el proceso de reciclaje de hierro hemo, y está ocurriendo a una velocidad asombrosa cada segundo. Pero este estudio muestra que mutar el principal transportador de hemo en ratones bloquea el reciclaje de hemo, y en lugar de ser letal, se formahemozoina. Esto nunca antes se había visto en mamíferos ".
Hemozoin es una forma cristalizada de hemo que es mucho menos tóxica y dañina para el sistema. Hamza identificó previamente el gen conocido como HRG1 que regula el transporte de hemo en su laboratorio, primero usando un organismo modelo llamado Caenorhabditis elegans, un gusano sin sangreeso no crea su propio hemo como lo hacen los mamíferos, lo que hace que sea más fácil estudiar y rastrear el transporte de hemo en sus cuerpos sin confundirse con el origen del hemo. Luego identificó un gen similar en humanos y quiso probar su funciónnoqueándolo en un mamífero para confirmar su papel en el transporte y reciclaje de hem La genética del ratón se realizó en colaboración con David Bodine, investigador principal de la Rama de Genética y Biología Molecular del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano NHGRI, un instituto delInstitutos Nacionales de Salud NIH. Este estudio no solo confirmó el papel del gen en el transporte del hemo, sino que condujo al descubrimiento de que los mamíferos encontrarán una manera de sobrevivir bajo estos ccondiciones a través de la producción de hemozoina.
"El reciclaje de hierro hemo en todo el cuerpo es como un flujo constante de agua en un sistema en bucle", dice Hamza. "Si se equivoca un paso, puede obstruir el sistema y causar acumulación. Sin formación de hemozoína, ese hemola acumulación sería y debería ser letal porque el hemo libre es muy tóxico. E incluso intuitivamente, hubiéramos esperado que estos ratones se vean significativamente afectados. Pero los ratones no muestran ningún tipo de deterioro obvio y se ven saludables desde el exterior. Hastaahora, cualquier mamífero que logre acumular hemo termina muriendo porque el hemo es tóxico. Entonces, ¿cómo pueden estos animales volverse tolerantes al hemo? "Las mediciones de hemo y hierro se realizaron en colaboración con John Phillips, profesor de patología de la División de Hematología de la Universidad deEscuela de medicina de Utah.
Además, si este fenómeno se observa en ratones, Hamza está "dispuesto a apostar" que también está ocurriendo en humanos. "Los pacientes tolerantes al hem podrían confundirse con pacientes con malaria, porque cuando se encuentra hemozoína en un sujeto humano,se supone que la hemozoína está siendo producida por el parásito de la malaria. No sabíamos que los mamíferos podrían producir su propia hemozoína hasta ahora ".
Hamza continúa: "Apuesto a que debe haber humanos con hemozoína en el hígado, el bazo y la médula, y es solo cuestión de tiempo antes de que los encontremos. Nuestros datos predicen que estas personas estarán protegidas de la toxicidad del hemo".Tenemos que ir activamente a buscar a estos pacientes para que podamos estudiar la mutación de este gen en humanos, porque tendrán dolencias menos graves de lo que normalmente esperaríamos ".
Pero encontrar a estos pacientes es importante para el futuro estudio de esta mutación y para posibles funciones terapéuticas, ya que este mecanismo podría usarse para proporcionar alivio a los pacientes que padecen enfermedades como la enfermedad de células falciformes o la malaria.
"El bloqueo transitorio del gen transportador del grupo hemo debería ser capaz de superar la toxicidad aguda del grupo hem en enfermedades como la anemia falciforme y la malaria, donde las células se lesionan significativamente, causando dolor. Esto crearía algo de hemozoína en el cuerpo, pero los animales deberían sobrevivir dandoles da más tiempo para reprogramarse para tratar la toxicidad del hemo. Esto podría tener una ventaja terapéutica importante durante la hemólisis ".
Más allá de esto, hay una serie de otras preguntas de investigación que se abren y ahora se pueden explorar gracias a este descubrimiento en mamíferos. Los mecanismos subyacentes de cómo se hace la hemozoína y cómo se produce la tolerancia al hemo son desconocidos, y poder responder a estoslas preguntas en una célula humana son importantes para el futuro de este trabajo. Hamza ya ha tenido mucho interés en este trabajo, con colaboradores que salen de los campos de la inmunología a la parasitología a la neurociencia a la microbiología. Incluso hay urólogos que piensan que esta vía puedeser importante en las infecciones del tracto urinario y querer colaborar con Hamza.
"El descubrimiento es muy emocionante, y ya he recibido varias llamadas sobre todas las diferentes direcciones que podemos tomar", dice Hamza. "Es genial ver el apoyo de la comunidad científica, y ya estamos planeando buscarpara que esto en humanos continúe el camino hacia el tratamiento de enfermedades parasitarias, enfermedades hemolíticas, como la anemia falciforme y muchas otras ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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