Durante la última década, nuestra comprensión de la reactividad inmunitaria y, en particular, de los trastornos autoinmunes ha sido testigo de una revolución silenciosa. Ha quedado claro que muchas, si no todas, las enfermedades autoinmunes mantienen una conexión íntima con la flora intestinal bacteriana, un cosmos de billones de bacterias diferentes, que forman diversos consorcios distribuidos a lo largo del tubo intestinal. Sin embargo, el papel de la microbiota parece ser notablemente ambiguo, dependiendo de la enfermedad autoinmune en particular. Los estudios experimentales de modelos de enfermedades indican que, por ejemplo, en las enfermedades autoinmunes del cerebro y la microbiota ocular son esencialmente necesarias para desencadenar y mantener la autoinmunidad (1, 2), mientras que, por el contrario, en la diabetes autoinmune tipo 1 (DT1), las bacterias intestinales pueden proteger de la enfermedad (3-6). Las interacciones locales entre los microbios luminales y el tejido linfoide asociado al intestino (GALT) circundante impulsan el sistema inmunitario en cualquier dirección. En PNAS, Sorini et al. (7) describen un mecanismo interactivo alternativo. Observan que en 2 modelos de diabetes Tipo 1, los cambios en la pared intestinal luminal preceden a la aparición de la diabetes autoinmune clínica. Estos cambios son más evidentes en la capa mucosa del intestino grueso, donde permiten la translocación de bacterias desde la luz a los tejidos extraluminales y donde permiten que las células T autorreactivas activadas se dirijan a los islotes pancreáticos y, en última instancia, destruyan las células β formadoras de insulina (Fig. 1).
Figura 1.
Una barrera intestinal comprometida desencadena la activación de las células T diabetogénicas en el GALT. Una barrera intestinal intacta (izquierda) está compuesta por una gruesa capa de moco y una capa epitelial con uniones estrechas (naranja). Las células T diabetogénicas raras en la lámina propia subyacente permanecen inactivas. Por el contrario, una barrera intestinal comprometida (derecha) caracterizada por una capa de moco delgada y discontinua y una barrera epitelial rota permite la invasión de la microbiota en la lámina propia. Esto da como resultado la activación y expansión de las células T diabetogénicas en el GALT, que luego viajan a través de los ganglios linfáticos mesentéricos (MLN) y pancreáticos al páncreas e inducen diabetes.
Los estudios de Sorini et al. (7) se inspiraron en la observación clínica de que no solo la inflamación intestinal manifiesta (8, 9), sino también la irritación intestinal subclínica sutil con una mayor permeabilidad de barrera pueden preceder al inicio de la diabetes Tipo 1 en pacientes (10). En consecuencia, los investigadores examinaron los cambios intestinales en ratones diabéticos no obesos (NOD, por sus siglas en inglés), un modelo clásico de diabetes Tipo 1 espontánea. En armonía con informes previos (11), encontraron que varias semanas antes del inicio de la enfermedad clínica, un marcador fluorescente pasaba a través del epitelio de la pared intestinal. La barrera intestinal está formada por una doble capa de moco y una lámina de células epiteliales selladas por uniones estrechas, que, por un lado, protege al organismo de patógenos invasores, pero al mismo tiempo permite el intercambio de señales moleculares (Fig. 1). Mientras que la mayoría de los estudios previos se centraron en los cambios de la capa epitelial (11, 12), Sorini et al. (7) examinan también la estructura y composición de la capa de moco, un elemento esencial de la integridad de la barrera intestinal. Mientras que la transcripción de las proteínas de unión estrecha se redujo solo modestamente, la capa de moco en el colon cambió significativamente. En particular, la expresión de las proteínas antiinflamatorias asociadas a la membrana Muc1 y Muc3 disminuyó, mientras que la de la proinflamatoria Muc4 aumentó, creando un entorno proinflamatorio dentro de la pared colónica antes y durante el desarrollo de la DT1. De hecho, los cambios en el moco coincidieron con la elevación de los niveles de citoquinas proinflamatorias y, posteriormente, a partir de las 10 a 12 semanas de edad, las células Th17 proinflamatorias se elevaron a expensas de las células T reguladoras (Treg) (7).
¿Los cambios en la mucosa están relacionados causalmente con la aparición de la diabetes Tipo 1 o son consecuencias secundarias de un cambio prodrómico? Para responder a esta pregunta, los autores utilizaron un modelo de diabetes diferente, el ratón transgénico BDC2.5XNOD (13). Estos ratones difieren de los ratones NOD normales en varios aspectos. En primer lugar, más del 90% de los linfocitos T CD4+ utilizan un receptor de linfocitos T transgénicos (TCR) que reconoce la proteína de la célula β cromogranina A, mientras que el ratón NOD contiene una frecuencia desconocida pero presumiblemente muy baja de linfocitos T específicos de autoantígenos. Como se ha demostrado en los experimentos de transferencia, las células T BDC2.5 activadas median la diabetes aguda en los animales receptores. Sin embargo, la diferencia más importante con el modelo NOD es que los ratones BDC2.5XNOD no desarrollan enfermedad espontánea. Aunque los linfocitos T transgénicos TCR BDC2.5 rodean los islotes pancreáticos, la invasión y destrucción de los islotes y el desarrollo de diabetes dependen de estímulos de activación adicionales, proporcionados, por ejemplo, por una infección concomitante (14). Para determinar si una barrera intestinal comprometida puede proporcionar estos estímulos adicionales, Sorini et al. (7) se dirigieron a la capa de moco mediante la administración repetida de sulfato de sodio de dextrano (DSS) en dosis bajas, un irritante químico que abre la barrera intestinal, permitiendo la translocación bacteriana a los ganglios linfáticos mesentéricos. En un modelo de diabetes inducida por estreptozotocina, las bacterias intestinales viajaron más lejos hacia los ganglios linfáticos pancreáticos para facilitar la estimulación de las células T diabetogénicas (15). Sin embargo, en ratones BDC2.5XNOD, la activación de las células T transgénicas TCR parece ocurrir en el GALT. Por lo tanto, las células T transgénicas asociadas al intestino mostraron un fenotipo activado y proinflamatorio junto con la integrina α4β7 específica del intestino. Esto puede reflejar una respuesta local a los microbios intestinales, ya que en experimentos in vitro separados, las células T transgénicas TCR respondieron a la estimulación con suspensiones bacterianas produciendo más IFN-γ que las células T NOD policlonales de tipo salvaje. Esta respuesta podría ser parcialmente bloqueada por anticuerpos anti-MHCII, argumentando a favor de una respuesta dependiente de TCR frente a un imitador microbiano. Este perfil de marcador particular también se observó en las células T infiltrantes de los islotes, lo que llevó a los investigadores a concluir que las células T diabetogénicas se activaron directamente en el GALT y luego migraron al páncreas para inducir diabetes (7).
Hay que tener en cuenta que los segmentos intestinales individuales varían profundamente en cuanto a composición microbiana y densidad. Además, la capa de moco es más gruesa y estructurada en el colon que en el intestino delgado y, por lo tanto, proporciona un hábitat más rico para la microbiota asociada al moco. Las diferencias segmentarias también se reflejan en la composición y función de las células inmunitarias residentes en GALT. Por lo tanto, el intestino delgado soporta una mayor frecuencia de células Th17, mientras que las Tregs están más enriquecidas en la lámina propia del colon. En su estudio, Sorini et al. (7) muestran que dirigirse a la capa mucosa con el tratamiento DSS afecta a las células inmunitarias colónicas más profundamente que a sus homólogas en el intestino delgado, con un aumento de las células efectoras del fenotipo Th1/Th17 preferentemente en el colon. En la misma línea, en el modelo NOD espontáneo, la frecuencia de Treg se redujo significativamente en el colon, pero no en el intestino delgado (7). La importancia de las diferencias segmentarias también se ha demostrado en el contexto de otras enfermedades; por ejemplo, en la encefalomielitis autoinmune experimental, las células Th17 patógenas pueden reclutarse específicamente en el duodeno tras el tratamiento con anticuerpos anti-CD3, donde se vuelven supresivas, lo que resulta en una reducción de la gravedad de la enfermedad (16).
¿Qué papel desempeña la microbiota intestinal en la activación de los linfocitos T diabetogénicos? No es sorprendente que el tratamiento con DSS también redujera la diversidad y cambiara la composición de la microbiota, de modo que una reducción de Bacteroidetes (Prevotellaceae, Rikenellaceae, S24-7) compensada por un aumento de Firmicutes (Erysipelotrichaceae) y Deferribacteres precedió a la aparición de la diabetes en ratones BDC2.5XNOD tratados con DSS (7). Es importante destacar que también se observó una caída en la diversidad alfa en pacientes humanos predispuestos antes del inicio de la DM1 clínica (17). Por lo tanto, la detección preclínica de los cambios microbianos podría convertirse en una valiosa adición a los diagnósticos actuales de seroconversión.
Para corroborar la contribución de la integridad de la barrera frente a la composición microbiana en el desarrollo de la enfermedad, Sorini et al. (7) combinaron la transferencia fecal con experimentos de tratamiento con antibióticos. Sorprendentemente, ninguna de las dos manipulaciones per se desencadenó la enfermedad. La transferencia fecal de ratones con DSS-colitic a ratones sanos BDC2.5XNOD tratados previamente con antibióticos para eliminar su propia microbiota no fue suficiente para inducir la diabetes tipo 1, presumiblemente debido a una barrera intacta en el huésped. Además, el tratamiento de ratones transgénicos TCR con antibióticos antes del tratamiento con DSS previno el desarrollo de diabetes, lo que sugiere que tanto la pérdida de integridad de la barrera como la presencia de una microbiota modificada son necesarias para la activación patogénica de las células T autorreactivas (7).
A partir de estas observaciones pioneras, será de interés identificar las especies bacterianas responsables de activar las células T diabetogénicas y conducirlas hacia un papel patogénico o quizás, como no se reconoce aquí, hacia una función protectora similar a la que se mostró para Akkermansia en el modelo NOD (18). ¿Qué segmentos intestinales son sitios de activación de las células T autorreactivas en humanos? ¿Es solo el colon o tal vez también el íleon? Además, ¿cuáles son los organismos que escapan de la luz intestinal y por qué mecanismo estimulan a las células T diabetogénicas para que invadan los islotes pancreáticos y ataquen a las células β? Finalmente, los hallazgos aquí reportados tienen relevancia clínica. Si, de hecho, el cambio del revestimiento de la mucosidad intestinal se verifica en otros modelos experimentales y especialmente en personas con diabetes Tipo 1, los médicos podrían querer corregir este déficit, ya sea manipulando la producción de moco directamente o, mejor, eliminando la alteración subyacente. Además, una vez que se ha producido la translocación de las bacterias intestinales, la eliminación de los organismos escapados, por ejemplo, mediante antibióticos, sería un objetivo terapéutico válido.
