Se Descubrió que el Zinc Desempeña un Papel Importante en la Fibrosis Pulmonar

Investigadores del Women's Guild Lung Institute en Cedars-Sinai han descubierto que el zinc, un mineral común, puede revertir el daño pulmonar y mejorar la supervivencia de los pacientes con una condición mortal relacionada con la edad conocida como fibrosis pulmonar idiopática (IPF).

Sus hallazgos, publicados en The Journal of Clinical Investigation, tienen el potencial de cambiar el panorama del tratamiento para los pacientes con esta enfermedad, que afecta con mayor frecuencia a los mayores de 50 años.

“Este estudio tiene el potencial de cambiar las reglas del juego”, afirmó el Dr. Paul Noble, presidente del Departamento de Medicina, director del Women’s Guild Lung Institute y coautor principal del estudio. "Identificamos la causa principal del daño pulmonar relacionado con la FPI y un potencial objetivo terapéutico que podría restaurar la capacidad de los pulmones para curarse a sí mismos".

La fibrosis pulmonar idiopática, o FPI, afecta a 100 000 personas en los EE. UU. y no tiene una causa conocida. La condición, que conduce a la cicatrización de los pulmones, llamada fibrosis, y dificultad respiratoria progresiva, no tiene cura, y la mayoría de los pacientes mueren o requieren un trasplante de pulmón dentro de los tres a cinco años posteriores al diagnóstico. La incidencia de la FPI aumenta drásticamente con la edad y afecta a los hombres con más frecuencia que a las mujeres.

A través de esta investigación, los investigadores de Cedars-Sinai descubrieron que las células madre que recubren los sacos de aire en los pulmones de los pacientes con FPI pierden su capacidad para procesar el zinc, que se sabe tiene un papel en el crecimiento de las células y en la curación del tejido dañado.

La falta de zinc afecta la capacidad de regeneración de las células, llamadas células epiteliales alveolares tipo 2 (AEC2). Restaurar esta capacidad a través de la vía molecular que los investigadores rastrearon en sus experimentos podría conducir a terapias que reviertan el daño pulmonar relacionado con la FPI. El equipo de investigación también generó un modelo de FPI en ratones de laboratorio que puede usarse para desarrollar nuevas terapias.

Los investigadores primero analizaron AEC2 de pulmones sanos y también de pulmones de pacientes con FPI. Descubrieron que a las células de los pulmones con FPI les faltaba una proteína llamada transportador de zinc 8 (ZIP8), que atrae el zinc hacia la célula.

En experimentos con organoides, versiones miniaturizadas y simplificadas de órganos cultivados en laboratorio a partir de tejidos de pacientes, también observaron que las células que carecían de la proteína ZIP8 no podían regenerarse y formar colonias como deberían hacerlo las células sanas.

"Los organoides con células AEC2 que tenían el transportador ZIP8 pudieron atraer zinc a las células y luego pudieron regenerarse y formar más colonias", comentó  la Dra. Carol Liang, MBA, profesora asociada de Medicina y primera autora del estudio. “Las células sin ZIP8 no tenían forma de atraer zinc, por lo que formaron menos colonias. Así es como determinamos que el ZIP8 es el que permite que las células usen zinc”.

Los investigadores también usaron medicamentos y la eliminación del gen ZIP8 en AEC2 de ratón para imitar la FPI en ratones de laboratorio. Cuando alimentaron a estos ratones con una dieta que incluía suplementos de zinc, su fibrosis mejoró.

"Ha habido pocos estudios detallados sobre cómo funciona el zinc en los pulmones", dijo el Dr. Dianhua Jiang, PhD, profesor de Medicina en Cedars-Sinai y coautor principal del estudio. “El nuestro es el primero en identificar la función detallada del zinc en la biología pulmonar, específicamente en la FPI. Fue particularmente emocionante descubrir que el zinc regula la producción de otras dos moléculas clave que promueven la regeneración de tejidos, el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+) y Sirtuin1. Estas moléculas se han implicado en la regeneración y el envejecimiento de los tejidos”.

Se necesita investigación adicional para ayudar a determinar por qué ocurre la pérdida de ZIP8 en las células pulmonares, y si los suplementos de zinc, solos o en combinación con activadores NAD+ y Sirtuin1 para ayudar a activar la respuesta de reparación pulmonar, revertirán el daño pulmonar en pacientes humanos con esta afección. Liang dijo, y agregó que las respuestas a estas preguntas podrían ayudar a miles de pacientes. El objetivo es desarrollar un ensayo clínico para determinar si enfocarse en la vía ZIP8/NAD+/Sirtuin1 puede mejorar la función pulmonar en la FPI.

“Se desconoce la causa de la FPI, pero el envejecimiento es un factor importante”, dijo Liang. “La población en general está envejeciendo y la incidencia de la enfermedad está aumentando. Necesitamos encontrar una cura, porque cada año tenemos más pacientes”.

Financiamiento: Este trabajo fue apoyado los Institutos Nacionales de Salud por los números de subvención  R35-HL150829, R01-HL060539, R01-AI052201, R01-HL077291, R01-HL122068 y P01-HL108793; y el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en el marco del acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie 797209.