Por: Un nuevo estudio del Instituto Weizmann de Ciencias publicado en la revista Nature mostró que la división del trabajo celular en este órgano es más compleja y distinta a la observada en otros mamíferos. Este avance ayuda a explicar la vulnerabilidad ante la enfermedad del hígado graso y otros trastornos metabólicos
Si los científicos pudieran reducirse a tamaño microscópico y viajar a través del cuerpo humano, como la tripulación del submarino en el clásico de ciencia ficción de 1966, Viaje fantástico, sin duda una de sus primeras paradas sería el hígado.
La estructura única de nuestro órgano interno más grande se compone de pequeñas unidades funcionales hexagonales llamadas lobulillos, cada una de las cuales realiza más de 500 funciones simultáneamente. Estudios de las décadas de 1970 y 1980 revelaron que las células hepáticas se reparten estas numerosas tareas, según su ubicación dentro de cada subunidad. Sin embargo, la tecnología disponible en aquel entonces solo proporcionaba una imagen borrosa de esta división del trabajo.
Los hallazgos demuestran que la división del trabajo en el hígado humano difiere de la de otros mamíferos y es más extensa de lo que se creía, lo que ayuda a explicar por qué ciertas regiones del hígado son particularmente vulnerables a la enfermedad del hígado graso.
En los últimos años, los avances tecnológicos han permitido identificar qué genes están activos en cada célula individual, así como mapear las posiciones espaciales precisas de las células dentro del tejido. Sin embargo, un mapa completo de la división funcional en el hígado humano seguía siendo difícil de obtener, principalmente debido a la dificultad de conseguir muestras de tejido de donantes sanos.
Investigadores del grupo del Prof. Shalev Itzkovitz en el Instituto Weizmann se dieron cuenta de que la solución podría provenir de la donación altruista de hígado en vida. Dado que el hígado tiene una notable capacidad de regeneración, las personas sanas pueden donar una parte sustancial de su hígado a pacientes que lo necesitan.
“Se ha descubierto que miles de genes se activan a distintos niveles en las células hepáticas de diversas localizaciones, lo que apunta a una organización interna mucho más precisa y compleja de lo que se creía”, afirma Itzkovitz.
Y agrega: “Las enfermedades metabólicas, por ejemplo, tienden a originarse en el centro del lobulillo, mientras que las inflamaciones virales y autoinmunes aparecen principalmente en su periferia. Del mismo modo, el cáncer de hígado y las metástasis de otros tipos de cáncer tienen sus localizaciones preferidas. La clave para comprender estos patrones reside en los datos genéticos detallados que hemos recopilado”.
En todos los mamíferos, la sangre fluye a través del lóbulo desde la periferia hacia el centro, suministrando oxígeno y nutrientes a las células a lo largo del camino. Como resultado, la periferia se caracteriza por una abundancia de recursos, mientras que el centro experimenta una escasez relativa.
Otra diferencia notable entre el hígado humano y el de otros mamíferos radica en el almacenamiento de glucosa. El hígado funciona como el “depósito de combustible” del cuerpo, absorbiendo eficientemente los azúcares durante las comidas y liberándolos de forma controlada entre ellas. El estudio reveló que, en los humanos, la captación de glucosa se produce principalmente en el centro de los lóbulos, en lugar de en su periferia, a diferencia de lo que ocurre en los ratones.
Para hacer frente al desgaste celular y prevenir enfermedades, parece haber evolucionado un mecanismo de renovación único en el centro del lóbulo hepático humano. “Descubrimos que en los humanos, a diferencia de otros mamíferos, un tipo particular de célula inmunitaria prefiere residir en el centro del lóbulo en lugar de proteger su periferia, el punto de entrada de la sangre al tejido”, remarcó el Dr. Oran Yakubovsky, del laboratorio de Itzkovitz, quien dirigió el estudio y también es residente de cirugía en el Centro Médico Sheba.
En la parte final del estudio, los científicos demostraron cómo su nuevo atlas puede utilizarse para rastrear el desarrollo de enfermedades. Se centraron en la enfermedad del hígado graso asociada a la disfunción metabólica, una afección común vinculada a la obesidad y la diabetes, en la que la grasa se acumula en el hígado y puede provocar inflamación y fibrosis.
La comparación de células hepáticas sanas con aquellas que habían comenzado a acumular grasa reveló una respuesta protectora: las células que empezaron a acumular grasa desactivaron genes implicados en la producción y absorción de grasa, mientras que activaron genes asociados a su descomposición. Sin embargo, el hígado humano tiene una limitación que reduce la eficiencia de este proceso: la acumulación de grasa también conlleva una disminución en la producción de ciertos componentes de las mitocondrias, los orgánulos responsables de la descomposición de las grasas.
“Gracias al mapeo preciso del hígado, podría ser posible desarrollar tratamientos dirigidos a los genes responsables de la vulnerabilidad de ciertas regiones a determinadas enfermedades”, afirmó Itzkovitz.
“Además, el método de crear un atlas genético con resolución unicelular a partir de muestras de donantes sanos puede aplicarse a otros órganos que aún no se han mapeado con precisión en humanos. Esto podría cambiar radicalmente nuestra comprensión de la estructura y la función del cuerpo humano”, concluyó.
También participaron en el estudio el Dr. Keren Bahar Halpern, Sapir Shir, Roy Novoselsky, el Dr. Adi Egozi, el Dr. Tal Barkai, el Dr. Yotam Harnik, el Dr. Amichay Afriat y la Dra. Yael Korem Kohanim del Departamento de Biología Celular Molecular de Weizmann; Dr. Chen Mayer y Dr. Ron Pery del Centro Médico Sheba, Tel Hashomer; Dr. Rouven Hoefflin de la Universidad de Friburgo, Alemania; Ofra Golani, Dra. Inna Goliand, Dr. Yoseph Addadi, Dr. Merav Kedmi y Dr. Hadas Keren-Shaul del Departamento de Instalaciones Centrales de Ciencias Biológicas de Weizmann; y la Dra. Liat Fellus-Alyagor, Lena Prichislov y Dana Hirsch del Departamento de Recursos Veterinarios de Weizmann.
*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.
