Predicción de la necrosis pancreática usando mitDNA

La pancreatitis aguda (PA) es una inflamación del páncreas que puede convertirse en una enfermedad mortal o provocar complicaciones graves. Se caracteriza clínicamente por dolor abdominal y por aumento de los niveles de enzimas pancreáticas en sangre u orina. La migración de cálculos biliares y el abuso de alcohol son los dos principales factores de riesgo de PA en humanos. Según la clasificación actualizada de Atlanta, la PA generalmente se divide en pancreatitis leve, moderada o grave según la presencia o ausencia de falla orgánica múltiple (FMO) o complicaciones locales o sistémicas . La pancreatitis leve tiene un buen pronóstico con una recuperación rápida. Las consecuencias tardías de la PA incluyen deterioro de la función exocrina pancreática y tolerancia a la glucosa, diabetes y desarrollo de pancreatitis crónica. La PA moderadamente grave se caracteriza por la presencia de insuficiencia orgánica transitoria, complicaciones locales o exacerbación de enfermedades comórbidas. Alrededor de un tercio de los pacientes con PA desarrollan pancreatitis necrosante grave con MOF persistente y una alta tasa de mortalidad. Los objetivos principales en el manejo clínico de la PA son la reanimación adecuada con líquidos y la prevención de la MOF. Tanto los factores genéticos como los ambientales afectan el desarrollo y la gravedad de la pancreatitis.

Aunque los mecanismos patogénicos siguen siendo en gran parte desconocidos, la creciente evidencia sugiere que las moléculas de patrón molecular asociadas al daño (DAMP) juegan un papel central en la patogénesis de la PA. Los DAMP vinculan el daño tisular local con el síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS), que, si es grave o sostenido, puede provocar MOF posterior e incluso la muerte. La mayoría de los DAMP son reconocidos por receptores de reconocimiento de patrones (PRR) citosólicos y unidos a la membrana expresados ​​por tipos de células inmunes y no inmunes. Esto desencadena la señalización aguas abajo y se manifiesta como una inflamación estéril.

El desarrollo de PA involucra una compleja cascada de eventos, que comienza con una lesión o alteración de los ácinos pancreáticos, que luego permite la fuga de enzimas pancreáticas activas, incluidas las enzimas amilolíticas, lipolíticas y proteolíticas que destruyen los tejidos locales. Esto resulta en edema, daño vascular, hemorragia y muerte celular. Además del estrés oxidativo y la sobrecarga de calcio, la hipotensión y el pH acinar bajo contribuyen a estos procesos de iniciación. Después de la producción inicial de enzimas pancreáticas activas, se produce la muerte celular local y la inflamación sistémica.

Las mitocondrias, las fábricas de energía de las células, regulan la muerte de las células pancreáticas mediante el control de la producción de trifosfato de adenosina (ATP) y especies reactivas de oxígeno (ROS), así como de calcio. La disfunción de la captación y salida de calcio mitocondrial, incluida la elevación del calcio citosólico del retículo endoplásmico, puede causar una sobrecarga de calcio mitocondrial, lo que conduce a una mayor generación de ROS mitocondrial y permeabilización de la membrana mitocondrial. La lesión oxidativa mediada por disfunción mitocondrial da como resultado estrés en el retículo endoplásmico, daño lisosomal y la liberación de proteasas (por ejemplo, catepsina y tripsina) para degradar las proteínas citosólicas que causan la muerte de las células acinares pancreáticas. Las células acinares pancreáticas muertas, moribundas y lesionadas liberan contenidos intracelulares, incluidos los DAMP (por ejemplo, la caja 1 del grupo de alta movilidad [HMGB1], ADN, histonas y ATP), que a su vez promueven la infiltración de varias células inmunitarias (por ejemplo, neutrófilos). , monocitos y macrófagos) y activación de vías de señalización inflamatorias.

La gravedad de la AP experimental se correlaciona con la extensión y el tipo de lesión y muerte celular. Aunque existen múltiples formas de muerte celular en condiciones fisiológicas y patológicas, la necrosis y la apoptosis son los tipos más estudiados en PA tanto clínica como experimental. Las células necróticas son capaces de activar respuestas proinflamatorias e inmunoestimuladoras mediante la liberación de DAMP y otras moléculas, mientras que la apoptosis generalmente se considera inmunológicamente silenciosa porque el contenido citoplásmico se empaqueta en cuerpos apoptóticos y estos fragmentos celulares unidos a la membrana son captados y degradados rápidamente por los fagocitos o la autofagia. .

¿Por qué el sistema inmunitario está tan preocupado por la muerte celular? La noción actual es que los DAMP liberados o expuestos a partir de células muertas o moribundas contribuyen a las respuestas inflamatorias e inmunitarias para eliminar las células muertas e iniciar la cicatrización de los tejidos. La falla de este mecanismo de control puede conducir a una inflamación descontrolada y enfermedades graves como sepsis, artritis, aterosclerosis, lupus y cáncer.

Las mitocondrias ahora se reconocen no solo como actores centrales en la muerte celular, sino también como una fuente importante de DAMP. Los mit-DAMP, incluidos el mitDNA, los péptidos N-formilo, el factor de transcripción A (TFAM, un homólogo mitocondrial de HMGB1) y las ROS, desempeñan funciones emergentes en la inflamación mediante la activación de neutrófilos, monocitos y macrófagos.

El curso clínico de la PA es generalmente leve; sin embargo, casi el 25 % de los pacientes progresan a PA severa (SAP), que consiste en insuficiencia orgánica y/o necrosis pancreática (PNec) . Aunque se han realizado avances en el diagnóstico y tratamiento, la AP sigue siendo un problema de salud importante para la sociedad, la PNec es una complicación importante de la AP que se manifiesta como parénquima no opacificado con contraste intravenoso, identificado mediante tomografía computarizada con contraste (CECT). Los pacientes con PNec tienen más probabilidades de desarrollar una infección pancreática y sufren un mayor riesgo de mortalidad. Actualmente, las exploraciones CECT siguen siendo el "estándar de oro" para el diagnóstico clínico de PNec. Sin embargo, la extensión de la PNec se observa mejor unos 3 días después de la presentación de la enfermedad y puede pasar desapercibida en una tomografía computarizada temprana. Además, las tomografías computarizadas repetidas no son convenientes para controlar los cambios en la necrosis, sobre todo en aquellos que reciben ventilación mecánica o hemofiltración.

Alternativamente, se han utilizado múltiples predictores para la predicción, detección y monitoreo tempranos de PNec. Estos incluyen sistemas de puntuación clínica y biomarcadores circulantes. Los sistemas de puntaje Ranson y APACHE II se usan ampliamente, aunque son complejos y requieren mucho tiempo. Recientemente, se ha investigado el papel de los biomarcadores circulantes, como los niveles máximos de creatinina, la proteína C reactiva (PCR) y la leptina. De estos nuevos biomarcadores, solo la PCR se ha utilizado de forma rutinaria en casos de predicción de PNec. Se informa que los niveles de PCR superiores a 150 mg/l fueron 86% sensibles, pero solo 46% específicos para la necrosis pancreática. Por lo tanto, es necesaria una investigación adicional de estos nuevos biomarcadores para mejorar aún más la predicción de PNec.

El ADN mitocondrial (ADNmt) es un genoma extracromosómico que se produce en las mitocondrias de las células eucariotas.

Normalmente, está estrictamente contenido en las mitocondrias y no está expuesto al sistema inmunitario innato, incluso después de la celapoptosis. Sin embargo, en momentos de muerte celular provocada por el estrés (p. ej., trauma y sepsis), el mtDNA se libera a la circulación sistémica y conduce a una serie de reacciones inflamatorias. Se han informado niveles elevados de mtDNA en una variedad de situaciones clínicas, incluidos traumatismos, sepsis grave y cáncer. Como PNec es causada por la activación intracelular de las enzimas digestivas y la autodigestión.

Se están probando nuevos métodos terapéuticos dirigidos a la PNec, como el drenaje transmural guiado por ecografía endoscópica y la necrosectomía. La identificación temprana de PNec será útil para el tratamiento temprano. Los altos niveles de mtDNA sugieren la presencia de PNec y se debe realizar una estrecha observación para evitar el desarrollo de infección por SAP y pancreatitis.

Las sustancias necróticas liberadas en la sangre estimulan la producción de citocinas y mediadores inflamatorios, desencadenan una cascada inflamatoria y eventualmente conducen al SIRS o síndrome de disfunción multiorgánica.