Comentan el Papel de los Micro-ARN en la Cicatrización Cutánea Fisiológica y Patológica

• AUTOR : Bavan L, Midwood K, Nanchahal J
• TITULO ORIGINAL : MicroRNA Epigenetics: A New Avenue for Wound Healing Research
• CITA : Biodrugs 25(1):27-41, 2011
• MICRO : Se presenta una revisión de la participación de los micro-ARN en los procesos fisiológicos y patológicos relacionados con la cicatrización cutánea, con potenciales repercusiones en futuras estrategias de tratamiento.

Introducción

La cicatrización cutánea (CC) es un proceso complejo cuyo objetivo es el restablecimiento de la función cutánea de barrera. Entre otros mecanismos, participan la hemostasia, la migración celular y el crecimiento y remodelado de los tejidos, regulados por vías de señalización celulares y moleculares. En algunos estudios recientes, se ha señalado a los fenómenos epigenéticos como componentes de los diversos pasos de la reparación de los tejidos. En este sentido, se destacan los recientes avances en el papel de la regulación posterior a la trascripción de numerosos genes, por medio de la actividad del ARN pequeño de interferencia (ARN-PI) y los micro-ARN (MI-ARN). La expresión excesiva o deficitaria de los MI-ARN se ha vinculado con diferentes afecciones, incluidas algunas neoplasias.

La relevancia de los MI-ARN en la biología de la piel ha ganado interés, ya que se han demostrado funciones específicas de estos ácidos nucleicos en los sitios de CC. En esta revisión, se presentan datos recientes acerca de la participación de los MI-ARN en este proceso de reparación y su potencial utilidad terapéutica.

Fisiología de la CC

El proceso de cicatrización se inicia poco después de la lesión con la liberación de mediadores específicos a partir de las plaquetas y de los vasos sanguíneos. Se conforma un coágulo que protege contra los patógenos y brinda una matriz para la llegada de células. Después de la hemostasia, se desencadenan 3 etapas secuenciales que incluyen la fase de inflamación (migración de neutrófilos y monocitos con producción de citoquinas y organización de la matriz extracelular [MEC]), la fase de proliferación (con mayor actividad de los fibroblastos en términos de la producción de MEC, angiogénesis y reepitelización por parte de los queratinocitos) y la fase de remodelado (un proceso dinámico y complejo que se amplifica en función de factores locales y sistémicos).

La vía final de la CC es la formación de tejido cicatricial, que se asocia con limitaciones funcionales y estéticas. La reparación desorganizada o insuficiente provoca cicatrices hipertróficas, queloides o lesiones crónicas sin cicatrizar. El abordaje de las lesiones cutáneas resulta de gran importancia, tanto en las formas agudas (trauma, herida quirúrgica) como en las variantes crónicas (lesiones por decúbito, pie diabético). La terapia de las lesiones crónicas se ha convertido en una problemática creciente, dado el envejecimiento poblacional y la correlación entre estas alteraciones y la edad de los pacientes. Si bien la prevención ofrece ventajas con respecto al tratamiento, se requieren nuevas instancias terapéuticas para maximizar la rentabilidad de la terapia de las lesiones y el pronóstico de los enfermos.

Función de los MI-ARN

Estos ácidos nucleicos se han vinculado con diversas funciones, como la memoria epigenética, la trascripción y el procesamiento del ARN. Se postula que un mismo MI-ARN podría regular múltiples genes, mientras que un único gen podría ser regulado por diversos MI-ARN. Sin embargo, se reconoce cierta especificidad tisular para algunas formas de MI-ARN involucradas en funciones relevantes en distintos procesos biológicos.

La mayoría de los MI-ARN son trascriptos por la ARN polimerasa tipo II. Los trascriptos originales son procesados por una endonucleasa, para su traslado al citoplasma, donde la molécula es sometida a otros pasos metabólicos. La regulación principal después de la trascripción se encuentra mediada por las enzimas Drosha y Dicer. En cambio, la regulación previa a la trascripción puede modificarse por cambios en el recuento de copias del gen del MI-ARN, en mutaciones en su precursor, en la desacetilación de las histonas o en la hipermetilación de los precursores. Tanto la fase previa como la etapa posterior a la trascripción son sistemas inespecíficos de regulación, a diferencia de la regulación específica de cada MI-ARN individual que se describe a nivel de trascripción

MI-ARN y morfogénesis cutánea

El proceso de morfogénesis y desarrollo de la piel depende de la expresión coordinada de los MI-ARN en los diferentes componentes tisulares. En modelos con roedores, se caracterizaron los niveles relativos de MI-ARN, con el reconocimiento de patrones distintivos de expresión a nivel cutáneo de los linajes celulares. En esas experiencias, las mutaciones del gen de la enzima Dicer se asociaban con alteraciones del desarrollo de estos tejidos. Se dedujo que esta enzima y los MI-ARN involucrados representan elementos fundamentales para la morfogénesis y la función cutánea. Sobre la base de estos datos, se destaca la importancia de futuros estudios para establecer el papel de los MI-ARN en las enfermedades dermatológicas, incluidas las neoplasias, la psoriasis y el eccema atópico.

MI-ARN e inflamación

La CC es coordinada a partir de la liberación de diversos factores estimulantes y quimiotácticos. La red de citoquinas, así como la migración y actividad de los leucocitos, constituyen los componentes inmunológicos de la cicatrización. Se reconoce que, casi hasta el tercer trimestre de la gestación, las heridas de la piel fetal se resuelven sin cicatrices, debido a las diferencias en el proceso de CC del feto, en el cual el componente inflamatorio es muy reducido. Asimismo, las lesiones de la cavidad oral, que se caracterizan por una menor producción de citoquinas y reducción del infiltrado inflamatorio, se asocian por una cicatrización más veloz y con menores cicatrices.

En diversos estudios se ha señalado que los MI-ARN regulan la inmunidad celular. Los MI-ARN desempeñan un papel definido en la incorporación y función de los leucocitos, así como en señales de inmunomodulación, en la regulación de la vida media de los ARN mensajeros de muchas citoquinas y en el mantenimiento de las redes funcionales de estas moléculas. Además de estas características, los MI-ARN parecen participar en aspectos vinculados con el desarrollo y la función del sistema inmune innato y adaptativo. En este contexto, se admite que la regulación de los procesos inmunológicos cutáneos por parte de los MI-ARN podría resultar de importancia en términos de la fisiología y la patología de la inflamación de las lesiones cutáneas.

MI-ARN y angiogénesis

La angiogénesis es un componente indispensable del proceso de CC. Se dispone de datos obtenidos de modelos experimentales que permiten señalar que la angiogénesis se encuentra regulada por los MI-ARN. En estudios in vitro, se ha identificado la expresión de MI-ARN específicos en las células endoteliales de la vena umbilical de los seres humanos. Entre estas moléculas, se destacan miR-221 y miR-222, los cuales se asocian con acciones antagonistas de la angiogénesis mediante la modulación de los efectos del factor de células madre (SCF), un ligando de la proteína c-kit. Esta proteína forma parte de los procesos de neovascularización; su inhibición puede ser vinculada con la reducción del factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF).

Igualmente, se han reconocido distintos grupos de MI-ARN con efecto favorecedor de la angiogénesis, como la molécula miR-126. Se destaca que, en estudios en los que se evaluó la regulación de los MI-ARN en las células endoteliales, se demostraron cambios dinámicos en la expresión de estos ácidos nucleicos en respuesta a varias formas de estimulación celular. El VEGF se ha relacionado con la inducción de la expresión de MI-ARN vinculados con la regulación de la respuesta angiogénica. Asimismo, la hipoxia induce la producción de miR-120, un MI-ARN que actúa sobre la efrina A3, considerada un represor de los efectos de migración celular estimulados por el VEGF. También, el MI-ARN miR-130 se asocia con efectos proangiogénesis que se atribuyen a la regulación en descenso de la secuencia homeótica A5, entre otros.

El restablecimiento del flujo sanguíneo adecuado en el sitio lesionado resulta esencial para una eficaz CC. El desequilibrio entre la acción de los MI-ARN que favorecen o bien limitan la angiogénesis podría potencialmente impedir el crecimiento y formación de nuevos vasos.

MI-ARN y función de fibroblastos y queratinocitos

Los fibroblastos dérmicos representan uno de los componentes de mayor importancia en el proceso de CC y producen colágeno y proteoglucanos en la fase de remodelado. Además, regulan la actividad de otras variables que intervienen en la reparación de los tejidos, mediante la secreción de factores de crecimiento relacionados con la quimiotaxis, la proliferación celular y la angiogénesis.

La senescencia de los fibroblastos se considera un parámetro relacionado con retrasos en la CC; se ha destacado la participación de los MI-ARN en este proceso, si bien no se conocen con exactitud las vías involucradas. Además, los MI-ARN actúan como moduladores del factor de crecimiento transformante beta (TGF-B), el cual interviene en la morfogénesis y homeostasis de los tejidos maduros. Del mismo modo, los MI-ARN inciden en la actividad de los fibroblastos cardíacos y sinoviales, mediante la modulación de la expresión de las metaloproteinasas de la matriz. En consecuencia, se postula que los MI-ARN generan repercusiones de gran magnitud en el fenotipo de los fibroblastos, por lo cual la manipulación de estas moléculas podría ser eficaz para modificar la formación de cicatrices cutáneas.

Asimismo, los queratinocitos desempeñan múltiples funciones en la CC, en especial en términos de la reepitelización de la superficie de las lesiones. El MI-ARN miR-203 sólo parece expresarse en los queratinocitos, con un gradiente de mayor concentración en las capas superiores. Por lo tanto, se presume que este MI-ARN desempeña funciones en la diferenciación de estas células. Además, se admite que, si bien no se ha investigado el papel de los MI-ARN en otros aspectos (migración celular, degradación de los coágulos), se identifica una abundante expresión de estos ácidos nucleicos en los queratinocitos, por lo cual se requiere mayor investigación acerca de su función.

MI-ARN y apoptosis

La apoptosis, como muerte celular programada, participa en la regulación de los procesos de CC y forma parte de la remoción de células inflamatorias y la aparición de tejidos de granulación en la cicatriz. La reducción de los procesos de apoptosis parece asociarse con la formación de cicatrices hipertróficas, mientras que la desregulación de la muerte celular programada podría causar un retardo en la CC. El MI-ARN miR-34a es un estimulante de la apoptosis y de la regulación de la expresión de genes relacionados con la progresión del ciclo celular, la reparación del ADN y la angiogénesis. Se reconoce la participación de muchos otros MI-ARN en la señalización de la apoptosis en las células tumorales. La cronología de los procesos de apoptosis en la CC incide en la formación de nuevos vasos, en la composición del tejido de granulación y en la prevalencia de las moléculas de señalización intercelular.

Futuras investigaciones y tratamientos

Se hace hincapié en la importancia de la regulación genética posterior a la trascripción mediada por los MI-ARN en la modulación de la inflamación, la apoptosis, la angiogénesis y la función de queratinocitos y fibroblastos. Dado que estos procesos forman parte de la CC, la regulación de los MI-ARN podría desempeñar un papel significativo en el pronóstico de las lesiones cutáneas. Muchos de los estudios disponibles se han enfocado en linajes celulares definidos. Se reconoce que la identificación de los MI-ARN específicos relacionados con la CC debería constituir un objetivo definido de las investigaciones. Los algoritmos predictivos permitieron reconocer centenares de potenciales objetivos para cada MI-ARN, mientras que en los estudios genéticos sólo se han demostrado resultados fisiológicos con la inhibición selectiva de algunos de esos objetivos. Se requiere aún de información que vincule en forma directa la expresión de los MI-ARN con la función celular durante la CC.

Existe un gran interés en el diagnóstico y el tratamiento basados en los MI-ARN. Si bien se dispone de ensayos de fase I y II acerca de la utilización de ARN-PI como represores genéticos, se advierte del potencial efecto sobre genes no deseados, acciones sobre la respuesta inmune innata e interferencias con la biogénesis de los MI-ARN endógenos. Sin embargo, la potencial terapia con MI-ARN estaría exenta de estas limitaciones, dadas sus características biogenéticas y su mecanismo de acción.

Los MI-ARN podrían expresarse con un vector (plásmido, virus) en forma de una secuencia previa, o bien mediante el uso de ADN complementario creado mediante ingeniería genética. En los procesos relacionados con expresión excesiva de MI-ARN, podrían elaborarse oligonucleótidos complementarios («anti-miR») para suprimir sus efectos.

Conclusiones

Las heridas crónicas generan repercusiones sobre la salud física y la calidad de vida, con alto costo para el sistema de salud. Se proponen mayores investigaciones para identificar los mecanismos relacionados con factores de crecimiento y otras moléculas de señalización. La selección de objetivos celulares óptimos se asocia con dificultades debidas a la compleja red de factores que interactúan en este proceso. Para lograr la manipulación artificial de la CC y controlar la formación de cicatrices, se postula que los estudios de evaluación de los MI-ARN representan una herramienta para comprender los mecanismos fisiológicos y patológicos con potenciales repercusiones terapéuticas.

Especialidad: Bibliografía - Dermatología