El asma es un problema creciente debido al aumento sostenido de su prevalencia durante las décadas más recientes y a la morbilidad, mortalidad y carga económica que comporta1, por lo que existe unanimidad en que la dimensión de este problema ha aumentado. A pesar de los tratamientos actualmente disponibles, sigue habiendo una proporción de casos de asma grave y de difícil manejo. Por estas razones, hay un frente activo de investigación para mejorar el conocimiento de sus mecanismos patogénicos e identificar dianas terapéuticas o preventivas que puedan aportar nuevas estrategias al manejo de la enfermedad2.

Los modelos animales representan un recurso esencial para la generación de nuevo conocimiento sobre mecanismos de enfermedad y constituyen parte imprescindible del puente traslacional entre la investigación básica y su proyección clínica. El conocimiento así conseguido revierte en nuevos abordajes terapéuticos, que pasan nuevamente por los modelos animales de enfermedad en su fase de desarrollo preclínico. En el asma, la mayoría de los datos en modelos animales se han generado en el ratón y la rata, con ciertas ventajas y limitaciones en cada especie3–5. El diseño de los protocolos de estudio tiene gran variabilidad y los aspectos de la enfermedad que convenga investigar en cada caso pueden ser diferentes. En el caso del ratón, se ha aprovechado en parte la versatilidad de esta especie para la generación de animales transgénicos, pero en general se ha estudiado el efecto de estas modificaciones genéticas sin inducir respuestas inmunitarias que sirvan de soporte al modelo de la enfermedad4. A pesar de la tecnología disponible, son aún escasas las publicaciones en que se presentan mediciones cuantitativas de variables que valoren conjuntamente los fenómenos de inflamación y remodelación de las vías respiratorias. En este artículo presentamos los datos de la creación en nuestro laboratorio de un modelo murino de asma experimental basado en la exposición antigénica repetida a largo plazo, como modelo de cronicidad y gravedad, con desarrollo de inflamación y remodelación de las vías respiratorias, efectos que pueden medirse de forma cuantitativa. Este modelo general puede trasladarse a la investigación de objetivos específicos en estudios futuros y adaptarse a la utilización de cepas transgénicas.

De entre las diversas especies con que se han creado modelos de asma experimental, el ratón es la más utilizada por su coste-efectividad y su versatilidad5. Entre las necesidades actuales en el desarrollo de estos modelos, cabe mencionar la combinación de las tecnologías de modificación genética de organismos con modelos de asma creados a través de mecanismos inmunitarios que reflejen los de la enfermedad humana, y el análisis integrado de inflamación y remodelación, así como de los distintos componentes de la remodelación, con especial atención al músculo liso de las vías respiratorias. En este trabajo presentamos los datos de la creación de un modelo murino con inflamación y remodelación mediante la sensibilización intraperitoneal a ovoalbúmina seguida de provocación intranasal. El modelo dio lugar a una intensa infiltración inflamatoria mononuclear y eosinófila, a un aumento del número de mastocitos y a remodelación con incremento del número de células caliciformes productoras de moco, fibrosis subepitelial, incremento de la MTC y un aumento global del grosor de la pared de las vías respiratorias a expensas de todas sus capas.

La ovoalbúmina es el antígeno más utilizado para inducir asma experimental alérgica. Sin embargo, se ha criticado su empleo sistemático por no ser un aeroalérgeno que produzca enfermedad humana por vía inhalada. Por esta razón, se han desarrollado modelos alternativos utilizando alérgenos tales como ácaros del polvo7,8 y polen9. En el modelo de Johnson et al8, se expuso a los animales a extracto de ácaros por vía intranasal exclusivamente durante un período de 7 semanas, sin sensibilización sistémica previa, con lo cual se reflejaba de manera bastante fiel el proceso de sensibilización a aeroalérgenos en humanos. No obstante, una ventaja especial de la ovoalbúmina es la disponibilidad actual de una cepa de ratones transgénicos (DO11.10) que expresan el receptor de células T específico para este antígeno10 en todos sus linfocitos T CD4+, lo que proporciona una utilísima herramienta para el análisis de los mecanismos inmunológicos específicos de antígeno de las células T en el asma, mediante experimentos de transferencia adoptiva que explotan el modelo aquí presentado. Ésta es la razón fundamental que nos ha conducido a utilizar ovoalbúmina en nuestro modelo, aun asumiendo sus limitaciones.

Los protocolos de los distintos modelos varían según las hipótesis que convenga estudiar. Una simple broncoprovocación tras sensibilización sistémica puede inducir inflamación de las vías respiratorias, y de hecho la mayoría de los modelos desarrollados han sido de corta duración y se han centrado en el aspecto inflamatorio de la enfermedad. Sin embargo, el desarrollo de la remodelación requiere una exposición más prolongada, aspecto este que no se ha abordado en la mayoría de los modelos. En diversos estudios la exposición prolongada a ovoalbúmina dio lugar a un declive de la respuesta inflamatoria en las vías respiratorias, pero se trataba de protocolos basados en exposición primaria inhalada, sin sensibilización parenteral previa11–13. Temelkovski et al14, por su parte, compararon la broncoprovocación prolongada mediante ovoalbúmina con o sin sensibilización intraperitoneal previa. La exposición primaria en el aparato respiratorio ocasionó un declive de la respuesta, resultado que coincidía con lo observado en los estudios anteriores. Sin embargo, la broncoprovocación prolongada tras la sensibilización intraperitoneal condujo a una inflamación sostenida y a cambios estructurales. En esta misma línea, McMillan y Lloyd15 observaron inflamación persistente y remodelación tras un protocolo de sensibilización intraperitoneal y broncoprovocación repetida hasta una duración total de 55 días. Este conjunto de trabajos indica que la exposición primaria a ovoalbúmina en el aparato respiratorio induce tolerancia inmunológica, mientras que la broncoprovocación prolongada tras sensibilización intraperitoneal conduce a enfermedad alérgica con inflamación persistente y remodelación. En nuestro estudio hemos utilizado la sensibilización intraperitoneal y establecido el protocolo de broncoprovocación repetida más prolongado de que tenemos conocimiento, con la finalidad de simular en el ratón la cronicidad de la enfermedad humana y estimar los efectos máximos en un modelo de asma grave. En contraste con el desarrollo de tolerancia observado tras la exposición primaria en tracto respiratorio a ovoalbúmina es interesante que, en el modelo de Johnson et al8, donde se utilizó extracto de ácaro en esta modalidad, se desarrolló inflamación y remodelación. Un aspecto deficiente en todos estos modelos es el estudio integrado de la respuesta alérgica en la vía aérea superior y los pulmones. Algunos autores han subrayado la importancia de desarrollar modelos que permitan analizar la interrelación y evolución conjunta de la rinitis alérgica y el asma, y han creado en este sentido sus propios modelos16,17.

Hay que reseñar algunos aspectos observados en nuestro modelo. Recientemente se ha documentado la microlocalización de mastocitos en el espesor del músculo liso bronquial de los pacientes con asma18 y se ha dado importancia a las potenciales implicaciones fisiopatológicas de este hallazgo. En nuestro modelo los mastocitos, en número incrementado, se distribuyeron en la región subepitelial y ocasionalmente en localización intraepitelial o en la adventicia, pero no observamos mastocitos en la capa de músculo liso o en contacto con ella. La ausencia de este fenómeno debe interpretarse con cautela, dado que en el ratón el tamaño celular está proporcionalmente menos disminuido que el conjunto de estructuras anatómicas. En consecuencia, el espesor de la capa de músculo liso de las vías respiratorias del ratón puede ser insuficiente para albergar mastocitos en su interior, pero la actuación directa sobre el músculo de mediadores de mastocitos situados a corta distancia es aún factible. En segundo lugar, consideramos que la hiperplasia de células caliciformes, concepto reflejado en la literatura médica a partir de tinciones que detectan el moco, puede ser en parte el resultado de un estado hiperfuncional de estas células, las cuales pueden no identificarse fácilmente en animales controles o en personas sin asma. Un examen a una alta magnificación en los animales controles induce a pensar que las células caliciformes, en su estado fisiológico normal, mantienen un flujo equilibrado entre la producción de moco y su secreción, por lo que acumulan muy escasas cantidades de moco en su citoplasma. En los animales con asma experimental las células caliciformes presentan un citoplasma extremadamente distendido e ingurgitado de contenido mucoso, lo que hace que estas células sean particularmente visibles. El elevado número de estas células hipertróficas podría indicar que hay un proceso hiperplásico, pero aún no se ha determinado de forma cuantitativa la contribución de la proliferación celular a la metaplasia mucosa. Por último, respecto de la MTC y su incremento, es interesante comentar que este índice adimensional tiene en los ratones controles el mismo valor que el observado en la rata19 y el caballo20, lo que sugiere que la cantidad de músculo liso normalizada por el tamaño de la vía respiratoria es una constante que se conserva entre especies. La magnitud del incremento de la MTC en los ratones con asma experimental resultó asimismo equiparable al que se observa en la rata y en los caballos con heaves, una enfermedad alérgica obstructiva y crónica que se presenta de forma natural. Respecto de la distribución de la MTC en las vías respiratorias de diferentes tamaños, ésta se aproximó en los controles a una constante, al igual que en el caso de la rata y el caballo. Llama la atención, sin embargo, que el incremento de la MTC en los ratones del grupo OVA se distribuyera de forma homogénea a lo largo del árbol bronquial, mientras que en la enfermedad inducida en un modelo de rata o en la heaves del caballo crece exponencialmente hacia las vías respiratorias más periféricas. Este comportamiento diferente puede estar relacionado con las diferencias anatómicas y probablemente funcionales que hay entre el árbol de las vías respiratorias del ratón y el de especies mamíferas de mayor tamaño4.

En conclusión, los datos aquí presentados corresponden al desarrollo inicial de un modelo de inflamación y remodelación que servirá de base para estudios futuros. La evolución conceptual de la patogenia del asma desde broncoconstricción a inflamación y remodelación, junto con datos clínicos que apuntan a la pertinencia de guiar el manejo del asma “según la remodelación” y la necesidad del desarrollo preclínico de nuevos agentes farmacológicos “antirremodeladores”, demanda la maduración de modelos de enfermedad experimental que se sustenten sobre una base inmunológica y aborden de forma integrada la medición de variables cuantitativas de inflamación y remodelación. Los modelos de estas características deben servir de base para posibilitar la explotación con proyección traslacional de las técnicas de modificación genética de organismos.

Estudio financiado por el Fondo de Investigación Sanitaria (FIS), Instituto de Salud Carlos III, fondos CP04/00313 y PI05/2478. D. Ramos-Barbón tiene un contrato de investigador del Sistema Nacional de Salud (FIS,CP04/00313). R.FragaIriso y L.Núñez Naveira son perceptoras, respectivamente, de una ayuda predoctoral de formación en investigación (FIS,FI05/00171) y un contrato posdoctoral de perfeccionamiento Sara Borrell(FISCD05/00250).