Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem y del Instituto Weizmann de Ciencias han identificado un mecanismo de defensa previamente no reconocido en el intestino, que demuestra que las células madre intestinales pueden responder activamente a la infección por salmonela y ayudar a proteger el intestino de la invasión bacteriana.
Las células madre intestinales son responsables de renovar continuamente el revestimiento intestinal y mantener la integridad de la barrera. Hasta ahora, estas células se consideraban en gran medida participantes pasivas durante la infección, dependiendo de las células inmunitarias y epiteliales circundantes para su protección.
En el nuevo estudio, dirigido por el estudiante de doctorado Sacha Lebon, bajo la supervisión del Dr. Matan Hofree de la Universidad Hebrea, y el Dr. Moshe Biton del Instituto Weizmann, los investigadores demuestran que las células madre intestinales pueden detectar directamente las bacterias intracelulares de salmonella enterrica y activar una respuesta dependiente del inflammasa. Tras la infección, las células madre se diferencian rápidamente en células Paneth antimicrobianas, que secretan moléculas que ayudan a limitar la persistencia bacteriana en la cripta intestinal.
“Nuestros hallazgos muestran que las células madre intestinales no solo son responsables de la regeneración de tejidos, sino que también participan directamente en la defensa temprana contra la infección bacteriana”.
Dr. Matan Hofree
Universidad Hebrea de Jerusalem
Utilizando secuenciación de ARN unicelular, trazo de linaje, modelos organoides y enfoques de perturbación genética, el equipo mapeó la respuesta epitelial temprana a la infección por salmonela a alta resolución. El estudio identificó un proceso rápido de remodelación en el epitelio intestinal impulsado por la diferenciación de células madre hacia tipos celulares antimicrobianos.
Los investigadores demostraron además que esta respuesta depende de la señalización del inflammasoma mediada por la proteína adaptadora ASC (codificada por Pycard). Cuando esta vía se interrumpía, la respuesta de diferenciación protectora se veía afectada, lo que conducía a un aumento de la persistencia y diseminación bacteriana.
“Nuestros resultados sugieren que la diferenciación de células madre forma parte de un programa protector intrínseco que ayuda a preservar la función intestinal durante la infección”, dijo el Dr. Biton.
El estudio también demostró que una respuesta similar ocurre en organoides intestinales humanos, lo que sugiere que el mecanismo se conserva en humanos. Además, los investigadores descubrieron que la firma de células madre asociada a salmonela está enriquecida en células madre intestinales de pacientes con enfermedad de Crohn, lo que apunta a una posible conexión entre las vías de defensa epitelial y la enfermedad inflamatoria intestinal.
El trabajo se llevó a cabo mediante una colaboración entre investigadores del Instituto Weizmann de Ciencia, la Universidad Hebrea de Jerusalem, el Centro Médico Sheba, el Centro Médico Hadassah–Universidad Hebrea, la Universidad de Tel Aviv y el Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati.
El artículo de investigación, “An inflammasome-driven differentiation program in intestinal stem cells protects against Salmonella infection”, ya está disponible en Nature Immunology.
