Entendiendo los fenotipos, los endotipos y los mecanismos de la enfermedad del asma

Introducción

El modelo del asma como entidad única ahora está obsoleto debido a una mayor comprensión de su heterogeneidad subyacente. El dogma tradicional del asma es el de las respuestas celulares exageradas de células T cooperadoras tipo 2 (Th2) y la IgE específica que conduce a la hiperreactividad de las vías aéreas. Si bien esto transmite con precisión los mecanismos dominantes del asma alérgica, el término asma ahora se considera un diagnóstico general para una serie de varias enfermedades distintas (endotipos) y fenotipos variables (jóvenes atópicos, obesos de mediana edad y ancianos) los cuales se manifiestan con síntomas de sibilancias, tos disneizante y opresión en el pecho, acompañados de una obstrucción variable del flujo de aire.
Hasta hace unos años, los tratamientos se aplicaron de manera universal a todos los pacientes con asma. Sin embargo, la diversidad de esta enfermedad da como resultado diversas respuestas a las terapias. La prevalencia exacta del asma grave no está clara, pero se cree que está entre 5 a 10% de las personas con asma. Los pacientes con enfermedad grave tienen síntomas refractarios a pesar de la terapia intensiva. Esta población es responsable de gran parte de la morbilidad y la mortalidad relacionadas con el asma y tiene una clara necesidad insatisfecha. Por lo tanto, se realizaron intentos recientes para deconstruir el asma en sus componentes patológicos para comprender mejor la heterogeneidad de los perfiles de asma.

La identificación reciente de endotipos inflamatorios fundamentales presentó un enfoque más granular para el estudio del asma (Tabla 1). El enfoque se desplazó a la delineación precisa de las vías moleculares (endotipos) que conducen la enfermedad. La base teórica de la endotipificación se corresponde con el interés actual en la medicina personalizada. Con la llegada de un repertorio cada vez más amplio de agentes biológicos, se necesita un sistema de clasificación adecuado, con biomarcadores significativos, para aprovechar los datos moleculares y adaptar las decisiones de tratamiento. Por lo tanto, la estratificación según el endotipo inflamatorio ahora se considera un componente central en el algoritmo para el tratamiento del asma grave.

En esta revisión, se proporcionará una descripción general de los endotipos moleculares, los fenotipos del asma y los biomarcadores existentes, con un enfoque en las vías Th2 (también denominadas tipo 2 o T2) y no tipo 2.

Clasificación del asma: fenotipo versus endotipo

El asma es heterogénea en términos de gravedad, historia natural y capacidad de respuesta al tratamiento, y esta heterogeneidad refleja los mecanismos subyacentes. Un enfoque que existe hace mucho tiempo para el asma fue agrupar a los pacientes en función de combinaciones observables de características clínicas, biológicas y fisiológicas en los llamados fenotipos. En pocas palabras, los fenotipos se definen como características observables que resultan de una combinación de influencias hereditarias y ambientales. Sin embargo, la estrategia evolucionó para asociar los mecanismos moleculares con el fenotipo. Los endotipos del asma describen estos distintos mecanismos fisiopatológicos a nivel celular y molecular. A pesar de los síntomas clínicos similares, los pacientes pueden responder de manera muy diferente a las mismas intervenciones terapéuticas. La medicina de precisión se utiliza para describir el tratamiento dirigido al endotipo del paciente. Por ejemplo, la delineación de la compleja red inflamatoria tipo 2 en el asma grave inspiró el diseño de varias terapias biológicas dirigidas incipientes.

Inmunopatogénesis del asma

Uno de los conocimientos de los mecanismos iniciales sobre la endotifipación del asma se basó en una comprensión de la respuesta dominante de las células T CD4⁺. Las respuestas de las células T CD4⁺ en el asma son heterogéneas, comprenden múltiples subtipos que promueven las vías inflamatorias subyacentes de un subtipo de asma en particular. Desde el descubrimiento de los subtipos clásicos de células T CD4+ (subpoblaciones Th1 y Th2), hace más de 30 años, se reconoció de forma rápida que las células Th2 son el principal impulsor de la inflamación de las vías respiratorias por eosinófilos al generar cantidades abundantes de IL-4, IL-5 e IL-13. Hace casi dos décadas, Wenzel et al estratificaron el asma dependiente de corticoesteroides en dos subtipos diferentes según la presencia de eosinofilia en las vías respiratorias. Esto condujo de manera posterior a la polarización en dos endotipos principales del asma: Th2 alto (eosinofílico) y Th2 bajo (no eosinofílico), que es la clasificación mejor establecida de los endotipos de asma grave.

De manera reciente, un cuerpo sustancial de evidencia demostró que las células linfoides innatas del grupo 2 (ILC2) también desempeñan un papel de igual forma crítico en las respuestas inmunitarias tipo 2. Las ILC constituyen una familia de linfocitos innatos de linaje negativo que son distintos de las células T y B, y no participan en la activación clásica específica de alérgenos. Sin embargo, las ILC son potentes productores de citocinas prototípicas tipo 2. Si bien tienen una distribución tisular generalizada, las ILC2 son altas en los tejidos de las vías respiratorias y producen grandes cantidades de IL-5 e IL-13 en respuesta a las alarminas, mediadores liberados de las células epiteliales en respuesta a factores estresantes como la infección o la inflamación. En el asma, las ILC2 parecen desempeñar un papel temprano y clave en el aumento de las respuestas tipo 2 en las vías respiratorias. Por lo tanto, se reconoce cada vez más que la inmunidad innata tiene un papel destacado en la fisiopatología del asma, con interconexiones complejas entre la inmunidad innata y la adaptativa. Juntas, las células Th2 y las ILC2 son los principales reguladores de la inmunidad tipo 2, y expresan el factor de transcripción maestro GATA3, que rige la producción de citocinas tipo 2. Por lo tanto, la inflamación Th2-alta se marca de manera alternativa como inflamación tipo 2 (o T2), para explicar el papel de otras células inmunes involucradas con la inflamación de las vías respiratorias Th2.

Fenotipos del asma

Durante mucho tiempo se pensó que el asma se manifestaba como dos fenotipos principales, el asma no atópico o intrínseco y el asma atópico o extrínseco. El asma atópica de inicio temprano es más frecuente durante la infancia y en la edad adulta temprana, después de lo cual la forma no atópica predomina entre los grupos de mayor edad. Se definieron fenotipos adicionales de asma mediante un enfoque basado en hipótesis, que clasificó a los pacientes en categorías amplias en función de una sola variable, incluida la gravedad de la enfermedad, los síntomas desencadenantes, la edad de inicio, los patrones inflamatorios, las exacerbaciones y la obstrucción del flujo aéreo. Una limitación importante con este enfoque surgió porque las categorías no podían distinguir los grupos y muchos se superponían. En contraste, los enfoques más nuevos utilizan una metodología de biología de sistemas que mitiga el efecto de sesgos previos. Estos análisis de conglomerados aplican algoritmos que integran el efecto de múltiples componentes interactivos en grandes cohortes para describir y predecir los fenotipos clínicos, así como los mecanismos moleculares del asma. Estos incluyen el Programa de Investigación del Asma Grave (SARP), los biomarcadores imparciales para la predicción del resultado de la enfermedad respiratoria (U-BIOPRED), y la endotipificación de la enfermedad de las vías aéreas para terapias personalizadas (ADEPT). Aunque se encontraron diferencias en los grupos, surgió un consenso sobre subconjuntos específicos. Incluyen dos grupos principales: T2 alto y grupos no T2 alto.

Endotipo tipo 2 (T2) alto

El endotipo impulsado por la respuesta inmune tipo 2 consiste en una interacción compleja de varias vías individuales (Fig. 1). El endotipo de asma T2 alto abarca varios subtipos relacionados tanto en niños como en adultos. Dado que la mayoría de los tratamientos biológicos emergentes se dirigen a las citocinas T2, se intentará delinear la fisiopatología del asma T2 en el contexto de citocinas relevantes y otras dianas moleculares.

Fisiopatología

Alarminas (TSLP, IL-25, IL-33) La vía inmune innata se origina en el epitelio de las vías respiratorias, que ahora se sabe que es un orquestador dinámico de las respuestas inmunes en el asma con T2 alto. La mayoría de los asmáticos exhiben una alteración en la regulación de la barrera epitelial, con una pérdida marcada de E-cadherina y claudina-18 que median las uniones estrechas (TJ). La integridad reducida de la barrera causada por el daño al epitelio de las vías respiratorias desempeña un papel integral en la patogénesis del asma, que facilita el acceso al tejido estromal por parte de los alérgenos y los microbios. Además, las proteasas que contienen alérgenos, como el ácaro del polvo doméstico (HDM, por sus siglas en inglés), pueden escindir de forma directa las TJ epiteliales y romper las estructuras de la barrera. De manera interesante, las células epiteliales de las vías respiratorias (CEVR) pueden actuar como células centinelas que permiten la detección de agentes microbianos y no microbianos, incluidos los alérgenos, por medio de receptores de reconocimiento de patrones (PRR). Las CEVR responden rápido a los estímulos con la liberación de citocinas denominadas alarminas, que luego propagan las rutas inmunitarias tipo 2 adaptativas resultantes.

Las alarminas son mediadores derivados del epitelio, que incluyen la linfopoyetina estromal tímica (TSLP), la IL-25 y la IL-33. Estos son mediadores de citocinas ascendentes que inician múltiples vías de transmisión de señales tipo 2 en respuesta a la infección y la inflamación provocada por alérgenos. Mientras que la IL-33 y la IL-25 activan principalmente las ILC2, la TSLP también activa  a las células presentadoras de antígeno (APC), tipificadas por células dendríticas (DC), para promover la inmunidad tipo 2 mediante la activación de las células T y las células B. La IL-33 es un miembro de la familia de las citocinas IL-1 que se destaca en la inmunidad tipo 2 debido a la asociación de variantes genéticas de IL-33 y su receptor, ST2, con el asma atópica. Aunque la IL-25 y la IL-33 tienen efectos inmunológicos superpuestos, el IL-33-ST2 parece ser el amplificador crucial del asma T2. En otros estudios, el gen IL-33 se relacionó de forma estrecha con exacerbaciones graves en el asma de inicio temprano. La IL-33 también causa la remodelación de las vías respiratorias en la enfermedad refractaria grave. Los estudios demuestran de manera sistemática la expresión expandida de estos marcadores en las vías aéreas de los asmáticos en comparación con los individuos sanos, y esta expresión se correlaciona con la gravedad de la enfermedad. Para mostrar el papel directo en la patogénesis del asma, se demostró un aumento de la transcripción de estas citocinas en el tejido de las vías respiratorias en biopsias de pulmón de pacientes asmáticos después de la exposición al alérgeno y están implicadas en respuestas asmáticas retrasadas.

Las alarminas ILC2 sirven para activar las ILC2 que son células de linaje negativo y carecen de marcadores de superficie de linfocitos y receptores específicos de antígeno. Tras la estimulación, son potentes productores de IL-5 e IL-13 y, por lo tanto, propagan las respuestas inmunes tempranas tipo 2. Cabe destacar que las ILC2 producen 10 veces más IL-5 e IL-13 en comparación con las células Th2 activadas y, por lo tanto, las ILC2 son una fuente crítica de estas citocinas para aumentar la respuesta de T2.  Su descubrimiento llevó al cambio en la nomenclatura del asma Th2-alto, lo que implicaba que estas citocinas son productos exclusivos de las células Th2, para el tipo 2. Evidencia reciente también apoya el papel de las ILC2 en la remodelación y la reparación de tejido dañado del asma como nuevo objetivo terapéutico potencial que actúa sobre el proceso de remodelación.

Citocinas Th2 (IL-4, IL-5, IL-13) El asma con un nivel alto de Th2 por lo general va de la mano con la inflamación eosinofílica. Los eosinófilos son elementos clave en la perpetuación a largo plazo de la inflamación tipo 2 en los asmáticos y se describirán con más detalle.

Las células dendríticas activadas (DC) inducen la expresión de una firma patógena Th2 en presencia del factor de transcripción maestro GATA-3. Las células Th2 estimulan la inmunidad tipo 2 por medio de la secreción de las citocinas IL-4, IL-5 e IL-13, que se manifiesta como títulos elevados de anticuerpos IgE y eosinofilia. Ahora se sabe que las células de memoria Th2 aún pueden ser una fuente de estas citocinas prototípicas incluso en ausencia de interacciones CD4⁺-DC en el asma no alérgica T2-alta. Tanto IL-4 como IL-13 utilizan una cadena común de IL-4Rα (que forma un heterodímero con IL-2Rγc e IL-13Rα, de manera respectiva) para iniciar la transmisión de señales mediante la fosforilación y la activación del transductor de señal del factor de transcripción y activador de transcripción 6 (STAT6). La IL-13 y la IL-4 promueven la sobreexpresión de las células caliciformes, el aumento de la secreción de moco, así como la hiperreactividad de las vías respiratorias. Sin embargo, sólo la IL-4 es capaz de impulsar la inducción de las células Th2 ya que las células T no se unen a la IL-13.

La IL-4 es la citocina predominante que impulsa la diferenciación de las células Th2 y la producción de citocinas, incluidas la IL-5 y la IL-13, así como la activación del isotipo IgE en las células B. Además, las citocinas Th2 poseen funciones fibrogénicas y estimulan la remodelación adicional de las vías respiratorias mediante la activación de los fibroblastos. La IL-5 desempeña un papel fundamental en la promoción de la diferenciación y maduración de los progenitores de eosinófilos IL 5Rα+ en la médula ósea, así como su movilización y supervivencia posteriores. La IL-5 también apoya el desarrollo de otras células tipo 2, incluidas las MC y los basófilos.

Eosinófilos Los eosinófilos son el tipo de célula cardinal asociada con el asma tipo 2 y tienen efectos pleiotrópicos en varias células inflamatorias. Se reclutan grandes cantidades de eosinófilos en el sitio de la inflamación por medio de las eotaxinas, que son quimiocinas que responden a los desencadenantes mediante los receptores CCR3 expresados en los eosinófilos. Tienen la capacidad de sintetizar y almacenar proteínas citotóxicas dentro de los gránulos intracelulares. Tras la estimulación, liberan una gran cantidad de mediadores inflamatorios que incluyen citocinas (incluidas IL-13 e IL-5), quimiocinas (como las eotaxinas), mediadores de gránulos, así como cisteinil leucotrienos (cysLT) como LTC4, LTD4 y LTE4. Las proteínas citotóxicas de eosinófilos incluyen la proteína básica principal (MBP), la peroxidasa de eosinófilos (EPX), la proteína catiónica eosinofílica (ECP) y la neurotoxina derivada de eosinófilos (EDN). Estudios más recientes sugieren que los productos de desgranulación de eosinófilos podrían ser un mejor indicador del estado de activación de los eosinófilos en comparación con los números absolutos.

Los eosinófilos también activan los fibroblastos bronquiales mediante la producción de factores profibróticos y, por lo tanto, se asocian con características de remodelación, en particular, el engrosamiento de la membrana basal. Sus factores inflamatorios apoyan la contractilidad del músculo liso de las vías respiratorias e inhiben su relajación. Los cisteinil leucotrienos (CysLT, por sus siglas en inglés) son potentes broncoconstrictores que contribuyen a la producción de citocinas tipo 2 por las ILC2 al actuar en sinergia con la IL-33 e impulsan aún más el ciclo de autoamplificación que caracteriza la inflamación Th2.

La relación de la eosinofilia con la inflamación en el asma se tratará más adelante con mayor detalle.

Mastocitos y basófilos Los mastocitos y los basófilos desempeñan un papel patogénico en la alergia. Si bien el papel de los MC está bien establecido, la importancia funcional de los basófilos ganó atención de manera reciente. Tanto los mastocitos como los basófilos expresan el receptor de IgE de alta afinidad (FcεR1) y ST2 en sus superficies y se activan por reacción cruzada de la IgE, así como con IL 33.

De manera interesante, los mastocitos son residentes en tejidos, pero los basófilos se transmiten por la sangre y, a menudo, se reclutan en los tejidos en los que alcanzan el estado de activación final. Por lo tanto, se demostró que los basófilos aumentan en las paredes bronquiales del asma con T2 alto, probablemente debido al aumento de la inflamación. Tras la activación, tanto los mastocitos como los basófilos secretan mediadores de histamina y lípidos−prostaglandina D2 (PGD2) y CysLT−mientras que la triptasa y las proteasas son exclusivas de los mastocitos. De manera más interesante, se demostró que los basófilos secretan IL-4 que modula de forma directa la función de las ILC2 junto con otros roles en la diferenciación de las células B. Los basófilos tisulares se asocian de manera fuerte con pacientes con enfermedad alérgica y se demostró que los mediadores secretados por mastocitos y basófilos se correlacionan con la gravedad de la enfermedad en el asma.

IgE sérica La IgE sérica se utiliza como marcador sustituto de la atopia. La IgE específica que se desarrolla en respuesta a la exposición al alérgeno se une a su receptor de alta afinidad FcepsilonRI (FcεRI), que se expresa de forma más prominente en los mastocitos (MC), y al receptor de baja afinidad FcεRII o CD23, en las APC. Además de mediar la respuesta de hipersensibilidad inmediata en el asma alérgica por medio de la activación de MC, la IgE específica al alérgeno también induce una reacción de fase retardada caracterizada por la afluencia masiva de eosinófilos y otras células inflamatorias. También facilita la presentación de antígenos mediante una mayor captación de antígeno por parte de las células B y las DC. Además, los datos recientes que demuestran la expresión de los receptores FcεRI en las células del músculo liso de las vías respiratorias implican que la IgE puede tener un papel directo en la patogénesis de la remodelación de las vías respiratorias. Por lo tanto, la IgE puede asociarse de forma indirecta con la remodelación de las vías respiratorias en el asma grave. Por último, la activación de mastocitos dependiente de IgE en curso puede causar un aumento del daño vascular y la infiltración por células inflamatorias que también pueden contribuir a la remodelación de las vías respiratorias.

Prostaglandina D2 (PGD2) Se observaron poblaciones de MC expandidas en las vías aéreas del asma con T2 alto, y los MC producen PGD2 que induce vasodilatación y mayor permeabilidad vascular. Los datos recientes sugieren que un subtipo funcional alterado de MC puede tener un mayor potencial para generar PGD2. Estas MCs PGD2-alto predicen de manera fuerte el asma T2 alto mal controlada y se asocian con una enfermedad más grave. Se reportó una concentración mayor de forma significativa de PGD2 en el líquido de lavado broncoalveolar (LBA) de pacientes con asma grave en comparación con los asmáticos leves a moderados, y es un factor importante para predecir el asma grave. De manera similar, los receptores PGD2, como el receptor D-Prostanoide (DP) y la molécula mutante del receptor homólogo expresados en las células Th2 (CRTH2), se expresan en células Th2, eosinófilos, ILC2 y epitelio con expresión más alta en muestras de biopsia bronquial de pacientes con asma grave.

Clasificación de los fenotipos T2 alto

Los fenotipos T2 alto se clasificaron en tres grupos: asma alérgica de inicio temprano, asma eosinofílica de inicio tardío y enfermedad respiratoria exacerbada por aspirina (EREA). Las características clínicas de estos grupos se describen junto con la creciente evidencia de correlación clínica que pueden dar lugar a posibles etiologías de los grupos con T2 alto.

Asma alérgica de inicio temprano El asma alérgica arquetípica es el asma alérgica de inicio temprano o asma alérgica extrínseca. La presentación varía de leve a grave, y no se aclaró si el asma grave es el resultado de la evolución de una forma más leve o, en cambio, surge de novo como un tipo grave durante la infancia. Este fenotipo se distingue del asma no atópica con T2 alto por pruebas cutáneas positivas de alergia y aumento de la IgE específica en el suero. Es importante tener en cuenta que la presencia sola de IgE total elevada o específica son biomarcadores específicos para el asma alérgica, ya que las pruebas de alergia pueden ser positivas en hasta 50% de la población general. De lo contrario, se sabe poco sobre las funciones precisas de las células inmunitarias innatas y adaptativas en específico en el asma alérgica de inicio temprano en comparación con otras formas de asma no atópica Th2 alto.

Asma eosinofílica de inicio tardío Un subconjunto de asmáticos con T2 alto con enfermedad de inicio en el adulto tiene un fenotipo distinto eosinofílico resistente a esteroides de mecanismo molecular desconocido. La inflamación de la vía aérea T2 no se mejora con la terapia con CEI en aproximadamente la mitad de los asmáticos, y estos pacientes son mayores y tienen asma más grave con obstrucción fija del flujo de aire. La gran mayoría de estos pacientes tienen rinosinusitis crónica comórbida con pólipos nasales (RSCPN) que por lo general preceden al desarrollo del asma. Este fenotipo se caracteriza por lo general por una eosinofilia prominente en sangre y esputo refractaria al tratamiento con corticoesteroides inhalados/orales. En general, no hay evidencia de atopia, pero se caracteriza por una producción intensa de IL-5 e IL-13 impulsada por ILC2. Un análisis reciente del grupo identificó un endotipo de asma con RSCPN que expresa de forma alta la IgE específica para la enterotoxina (SE) del Staphylococcus aureus y niveles altos de IL-5 e IgE. Algunos de estos pacientes tienen neutrofilia en esputo además de eosinofilia, lo que implica interacciones Th2/Th17. En general, estos pacientes también tienen un contenido alto de FeNO y una IgE total en suero normal o elevada, pero probablemente con una menor importancia etiopatogenética.. El reconocimiento de este fenotipo puede ser una indicación de escalar la terapia de forma temprana.

Enfermedad respiratoria exacerbada por aspirina (EREA) Un subconjunto del fenotipo de inicio tardío descrito de forma previa es la EREA, caracterizada por asma, RSCPN y reacciones respiratorias inducidas por COX-1. Si bien los mecanismos subyacentes a la EREA no son claros por completo, su desarrollo parece depender de alteraciones en la regulación del metabolismo del ácido araquidónico (AA) y la producción de cysLT. Los niveles basales de prostaglandina E2 (PGE2) son deficientes de forma marcada junto con su receptor EP2. La PGE2 es crítica para inhibir la activación de ILC2, mastocitos y eosinófilos. La pérdida de la expresión de la PGE2 homeostática elimina la retroalimentación negativa en la vía de la 5 lipoxigenasa (5-LOX) y, por lo tanto, favorece la síntesis constitutiva de cysLT. La aspirina es un potente inhibidor de COX-1 y COX-2. La inhibición de la COX desplaza el metabolismo de AA desde la COX a la vía 5-LOX. El resultado de esta cascada inflamatoria es la supresión de la PGE2 homeostática residual y culmina en la sobreproducción de CysLT a partir de mastocitos, eosinófilos y macrófagos. Esta producción de cysLT aberrante está mediada por la leucotrieno C4 sintasa (LTC4S). Los CysLT que incluyen el leucotrieno C4 (LTC4), LTD4 y LTE4 son potentes broncoconstrictores que son responsables de la mayoría de los síntomas en la EREA. Estos mediadores lipídicos también regulan la vía de la alarmina/ILC2/IL-5/IL-13, que impulsa la profunda eosinofilia tisular y sanguínea características de la EREA. Este efecto de los mediadores innatos tipo 2 se amplifica aún más por PGD2 y cysLTs. El resultado final es una enfermedad de la vía aérea superior e inferior grave con NP refractarios y asma.

Correlaciones clínicas del asma T2 alta Una variedad de factores del huésped (como la genética y la enfermedad comórbida) y las exposiciones ambientales (incluidas las infecciones virales, el tabaquismo y la contaminación del aire) contribuyen a la enfermedad T2-alta resistente al esteroide.

Factores genéticos del hospedador Los estudios de asociación amplia del genoma (GWAS) evidenciaron un sesgo genético relacionado de manera específica con el asma de inicio temprano, y los genes asociados con este fenotipo se relacionan con el epitelio en lugar de con la alergia. Las variaciones en el cromosoma 17q21 se destacaron de manera sistemática como el locus más llamativo y recapitulado del asma. Dos genes que activan las vías fibrogénicas, semejante a ORM1 3 (ORMDL3) y gasdermina B (GSDMB), se reconocieron de manera específica como posibles candidatos en este locus.

Etiologías viralesEl papel de los virus en las exacerbaciones del asma contribuye aún más a los mecanismos patológicos en el asma alérgica grave. Si bien los virus respiratorios (en especial el rinovirus) son el desencadenante más común de las exacerbaciones del asma, el subgrupo T2 alto parece ser de manera particular propenso a las exacerbaciones con infecciones virales. Estudios recientes muestran respuestas inmunitarias antivirales innatas locales deficientes, así como una respuesta pro-T2 incrementada con una mayor producción de citocinas Th2 en el contexto de infecciones virales respiratorias. Además, pruebas recientes sugieren que esta susceptibilidad a los virus en los asmáticos puede ser secundaria a un defecto en la inmunidad innata (vías de transmisión de señales del interferón). Las CEVR en estos pacientes demuestran una producción deficiente de interferón (IFN) tipo I y tipo III en respuesta a infecciones virales. Los mecanismos moleculares incluyen IgE / FcεR1 que inhibe las respuestas IFN-α inducidas por el virus de las células dendríticas plasmocitoides (pDC), lo que podría explicar una mayor susceptibilidad en el asma alérgica. Además, el gen del miembro de la familia relacionado con la caderina 3 (CDHR3) media las uniones estrechas en el epitelio de las vías respiratorias y los polimorfismos en este gen se asocian con exacerbaciones graves del asma. El rinovirus C depende de la CDHR3 epitelial del huésped como receptor para la entrada de células, lo que disminuye así las uniones estrechas en una barrera epitelial ya tenue. Estas observaciones, tomadas en conjunto, implican un vínculo mecánico entre esta variación genómica del huésped y el riesgo de asma.

Contaminación del aireOtro factor que contribuye al empeoramiento del asma alérgica es la contaminación del aire. Los contaminantes ambientales, como el ozono y las partículas, no sólo se asocian con una mayor morbilidad del asma, sino que también contribuyen al desarrollo de la enfermedad. Las partículas de escape del diésel (DEP) aumentan la sensibilización IgE primaria a los alérgenos, así como las respuestas alérgicas inmediatas y de fase tardía.

Inflamación neurogénica El papel de la inflamación neurogénica en la inflamación de las vías respiratorias alérgicas se destacó de manera reciente. El receptor potencial transitorio vanilloide 1 (TRPV1) es el centro de casi todas las vías de transmisión de señales inflamatorias neuronales. Este receptor regula la activación y las propiedades inflamatorias de las células T CD4 y modula los cambios inflamatorios y estructurales en el asma crónica. Se acumulan los datos para confirmar que los síntomas del asma alérgica crónica pueden relacionarse con los efectos de la neuromodulación inducida por alérgenos. El factor de crecimiento nervioso (NGF) es una neurotrofina que media la neuroplasticidad. Además, se demostró que los niveles altos de expresión del NGF aumentan la actividad de los eosinófilos, la inflamación de los eosinófilos mediada por alérgenos y, en consecuencia, la hiperreactividad de las vías respiratorias.

Biomarcadores T2 alto

El objetivo clínico final en el asma grave es medir la gravedad de la enfermedad y la respuesta al tratamiento. La identificación de biomarcadores para reconocer endotipos y guiar la terapia es una prioridad reciente en el asma. Un biomarcador se define como una característica que se mide y evalúa de manera objetiva como un indicador de procesos biológicos normales, procesos patógenos o respuestas farmacológicas a una intervención terapéutica. Los biomarcadores disponibles en la actualidad proporcionan una plataforma para dicotomizar a los individuos con grupos T2 alto o no T2 alto. Este enfoque pretende establecer la candidatura para terapias dirigidas a T2 y se incorporó a la práctica estándar. Además, las pruebas sin complicaciones en el punto de atención, como las pruebas de sangre y de aliento exhalado, facilitan el uso de biomarcadores. Existe la necesidad de una validación adicional de biomarcadores para optimizar las definiciones de los fenotipos del asma. Algunos biomarcadores pueden ofrecer los rendimientos más altos cuando se aplican en el antecedente de ciertas características clínicas (por ejemplo, enfermedad de las vías respiratorias más reversible, edad al inicio de la enfermedad). Una combinación de diferentes biomarcadores, o un panel de biomarcadores, puede ser más adecuada que uno solo para refinar la selección de terapias biológicas. El marcador canónico de asma con T2 alto es un recuento elevado de eosinófilos en las vías respiratorias, pero los recuentos de eosinófilos periféricos elevados, el nivel de periostina en sangre, la FeNO y los niveles de IgE específicos de los alérgenos se usan como marcadores sustitutivos. Mientras que se espera que todos estos valores coincidan entre sí, pueden elevarse de forma independiente entre sí debido a la acción selectiva de los mecanismos individuales. Es importante tener en cuenta que, si bien el asma con T2 alto suele asociarse con los eosinófilos, la presencia de eosinófilos en sí no significa de forma automática que sean el tipo de célula patogénica más influyente y no equivale a la respuesta a la ablación de eosinófilos.

Eosinófilos en esputoLa inflamación eosinofílica de las vías respiratorias es uno de los rasgos más influyentes en el asma, y representa aproximadamente 40-60% de los pacientes con asma grave. El análisis de eosinófilos en el esputo inducido es una técnica común para caracterizar el asma T2. Los eosinófilos en el esputo se consideran el biomarcador “estándar de oro” tipo 2 (con puntos de corte >3%). Sin embargo, el procedimiento puede ser subóptimo para las pruebas de rutina debido a su naturaleza ligeramente invasiva y engorrosa.

Eosinófilos en sangre periférica Los eosinófilos en sangre periférica son distintos de manera fenotípica de los del pulmón, y la relación entre la eosinofilia periférica y la inflamación de las vías respiratorias es inconsistente en todos los estudios. Esta discrepancia puede reflejar las poblaciones de pacientes estudiadas, el entorno experimental y los medicamentos de referencia. Por lo tanto, los eosinófilos en la sangre en algunos estudios no representaron por completo la actividad de los eosinófilos en las vías respiratorias, lo que complica aún más su utilidad como biomarcador confiable.

Aunque el recuento absoluto de eosinófilos en la sangre se adoptó de manera fácil en la práctica, el recuento absoluto de eosinófilos (RAE) puede no ser sensible para identificar a los asmáticos con T2 más graves. Esto se debe en parte a la correlación inversa entre la proporción de eosinofilia esputo/sangre y el aumento de la gravedad de la enfermedad, en especial en los asmáticos dependientes de esteroides. También hay datos que sugieren una discrepancia entre los recuentos de eosinófilos en sangre y la inflamación eosinofílica de las vías respiratorias en pacientes con obesidad mórbida, y el RAE en sangre puede ser un indicador deficiente de la inflamación de las vías respiratorias tipo 2 en este subgrupo de asma. Por el contrario, estudios más recientes indican la concurrencia entre los niveles de sangre y los eosinófilos de las vías respiratorias en los asmáticos. La relación entre la eosinofilia de sangre periférica y el riesgo de exacerbaciones recurrentes se reproduce en cohortes de adultos y pediátricos. Se usan varios valores de corte de RAE entre 150 y 400 células/μl para predecir la respuesta a los inhibidores anti-IL-5. En general, un nivel de corte mayor de eosinófilos en la sangre se asocia con una mayor reducción en las tasas de exacerbación y mayores mejoras en la función pulmonar.

Más allá del diagnóstico de asma con T2 alto, el monitoreo de los recuentos de eosinófilos en la sangre no refleja la respuesta a los agentes biológicos. La supresión de la eosinofilia periférica por la terapia anti-IL-5 no siempre se correlaciona con la respuesta clínica o la normalización de la eosinofilia en el esputo. A pesar de estos problemas, el recuento de eosinófilos periféricos se obtiene de forma común debido a la facilidad de rendimiento y la accesibilidad clínica. Sin embargo, es importante conocer las advertencias en su uso y las limitaciones potenciales como biomarcador para el fenotipificado del asma refractaria.

IgE sérica totalDe acuerdo con su papel central en el desarrollo del asma alérgica, la IgE sérica es un buen biomarcador para el estado de atopia. Los niveles séricos de IgE se correlacionan de forma positiva con la gravedad del asma en adultos y niños. La probabilidad de sibilancias y la reducción de la función pulmonar también aumentan de forma paralela con los valores séricos de la IgE. La IgE total en suero se usa para predecir la respuesta a la terapia anti-IgE, pero no es útil para monitorear la respuesta. Sin embargo, los mastocitos de la mucosa bronquial IgE+ pueden ser un biomarcador útil.

Panel de sensibilización a alérgenos El Grupo de Trabajo de Resultados de Asma de los NIH recomienda la evaluación de la sensibilización aeroalergénica como un biomarcador central para la clasificación del asma. Existe una relación directa entre el grado de sensibilización al alérgeno, como se refleja en la IgE específica en el suero, y la probabilidad de expresión de los síntomas del asma. Esta asociación con títulos de IgE específica a alérgenos es en especial marcada en niños, y un aumento de IgE específica en niños probablemente refleja un perfil T2 alto. Cuando se combina con los síntomas infantiles de atopia y asma, las pruebas positivas de IgE ayudan a confirmar el asma alérgica de inicio temprano. Sin embargo, el alto nivel de IgE en el asma con T2 alto no siempre es indicativo de atopia. Además, el papel de la IgE como biomarcador de la actividad o el control de la enfermedad no está claro y debe evaluarse en estudios futuros de nuevos agentes biológicos en el asma grave.

La excreción fraccionada de óxido nítrico (FeNO) La medición de FeNO puede ser una herramienta valiosa y tiene la ventaja de la medición estandarizada y conveniente en la respiración exhalada. El óxido nítrico (NO) se produce por las células epiteliales de las vías aéreas, los eosinófilos y los macrófagos, por medio de la conversión del aminoácido L-arginina en L-citrulina por la enzima óxido nítrico sintasa (NOS). La inflamación T2 alta de la vía aérea conduce a la transcripción de NOS inducible (iNOS), lo que aumenta la producción de NO. La FeNO significa de forma predominante la actividad de IL-4 e IL-13, con concentraciones de FeNO superiores a 50 ppb (>35 ppb en niños) que alude a la inflamación de las vías respiratorias eosinofílicas y la capacidad de respuesta a los esteroides. Por lo tanto, el papel de FeNO puede ser aditivo como biomarcador en relación con la morbilidad del asma. Junto con la eosinofilia periférica, una FeNO elevada es un factor de riesgo para la hiperreactividad de las vías respiratorias y el asma no controlada. Sin embargo, a pesar de ser un indicador razonable de asma conducida por T2, no hay pautas específicas sobre cómo FeNO puede guiar la terapia con productos biológicos.

Periostina La periostina es una proteína de matriz extracelular cuya expresión es consecuente con la actividad de IL-4 e IL-13 en CEVR y fibroblastos de pulmón. Estimula la desgranulación de eosinófilos, así como la generación de aniones superóxido y la producción de TGF-β y cysLT a partir de eosinófilos. La expresión de periostina en el tejido bronquial no se asocia con la gravedad del asma, pero se demostró que es un biomarcador de la inflamación eosinofílica persistente de las vías respiratorias a pesar del uso de corticoesteroides. El uso potencial de los niveles séricos de periostina es la evaluación de una mayor respuesta a los tratamientos basados en anti-T2.

La dipeptidilpeptidasa 4 (DPP-4) CD26 es una enzima de membrana con actividad DPP-4 que se encuentra en las células T CD4⁺ y es detectable en concentraciones altas en el tejido conectivo pulmonar. La DPP-4 es la forma circulante de CD26 y se encuentra en la sangre y en los fluidos biológicos, como el BAL. Aún no está claro si la actividad de la DPP-4 desempeña un papel en incrementar o disminuir la inflamación asmática. No obstante, se demostró una mayor expresión de ARNm de DPP-4 después de la estimulación con IL-13 en células epiteliales bronquiales de pacientes con asma. De manera interesante, la DPP-4 sérica puede predecir las respuestas a la terapia anti-IL-13. Por lo tanto, la DPP-4 puede ser un biomarcador importante en las terapias anti-IL-13.

LTE4A en orinaEl nivel alto de LTE4 en orina es un discriminador altamente sensible de EREA del asma tolerante a la aspirina. El análisis de las características del operador del receptor de LTE4 urinaria de 24 horas en un análisis estableció un valor de corte de 166 pg/mg Cr para la predicción de la sensibilidad a la aspirina con una especificidad de 89%. Debido a su alto valor predictivo negativo, podría de forma potencial usarse como una prueba clínica para evaluar el riesgo de EREA en pacientes con asma con pólipos nasales concomitantes.

Endotipo no T2 alto (T2 bajo)

El sesgo T2 de la inflamación de las vías respiratorias se observa en sólo la mitad de los pacientes con asma y sólo en 37% de los pacientes con asma grave a partir del análisis del transcriptoma epitelial de las vías respiratorias. El desequilibrio de las citocinas T1/T2 se reconoció desde hace mucho tiempo por el inicio del asma; sin embargo, la enfermedad con T2 bajo está aún en estudio. Si bien los fundamentos del asma T2 bajo todavía son un enigma, se caracteriza por la ausencia de marcadores de enfermedad T2 alta, como la eosinofilia. En general, se caracteriza por una inflamación neutrofílica (neutrófilos en esputo >40-60%) o paucigranulocítica (es decir, niveles normales en el esputo tanto de eosinófilos como de neutrófilos) y una falta de respuesta a la terapia con corticoesteroides. El asma baja en T2 se relaciona con la activación de las células Th1 y/o Th17, y estudios recientes encontraron que el desequilibrio de las células Th17/T reguladoras puede desempeñar un papel importante en el asma resistente a los esteroides, grave y neutrofílica. Los mecanismos subyacentes al reclutamiento y el mantenimiento de la inflamación neutrofílica de las vías respiratorias son aún desconocidos. El asma neutrofílica grave se asocia con una infección crónica con bacterias atípicas, obesidad, tabaquismo y anomalías subyacentes del músculo liso poco conocidas. También se demostró que la patogenia implica la activación del inflamasoma NLRP3 y la IL-1β elevada. Sin embargo, el papel de los neutrófilos en sí mismo está en debate ya que la presencia de neutrófilos puede sólo representar un efecto fuera del objetivo de dosis altas de corticoesteroides. También es posible que algo de asma con T2 bajo se marque como tal sólo porque la terapia con esteroides enmascaró la firma T2 por debajo del umbral de detección. Por lo tanto, el asma con T2 bajo debe tener en cuenta los efectos de las terapias concomitantes.

Firma inflamatoria Th1 alto

Raundhal y colaboradores de manera reciente reportaron una firma Th1 marcada por la producción de IFN-γ en aproximadamente 50% de los pacientes con asma grave. El IFN γ elevado se asoció con una resistencia alta de las vías respiratorias, un aumento de los infiltrados inflamatorios y la refractariedad de los corticoesteroides. Los autores sugirieron que la disminución inducida por el IFN-γ del inhibidor de la proteasa leucocitaria secretora (SLPI) en las CEVR es responsable del aumento de la AHR en el asma grave. El mismo grupo también sugirió que los corticoesteroides no sólo pueden ser ineficaces en estos pacientes, sino que en realidad pueden exacerbar el estado inflamatorio subyacente por medio del aumento del reclutamiento de Th1.

Firma inflamatoria Th17 alto

El asma Th17 alto se caracteriza en general por un fenotipo refractario dependiente de esteroides. Las citocinas Th17 son actores clave en la enfermedad T2 baja con niveles elevados de IL-17A e IL-17F que se encuentran en las paredes bronquiales de los asmáticos graves y se asocian con infiltración neutrofílica, AHR y resistencia a los esteroides. La IL-17A/IL-22 contribuye a la patología del asma al aumentar la proliferación de células musculares lisas y la IL-17A también impulsa el depósito de colágeno. Incluso de forma reciente, se describió un endotipo IL 17F/exacerbador frecuente. La actividad de IL-17 se manifiesta como inflamación neutrofílica y la IL-8 impulsa el reclutamiento de los neutrófilos. La expresión bronquial de TRPV1 es mayor entre los pacientes asmáticos graves en comparación con los controles sanos, y la estimulación del canal conduce a la producción de IL-8 (y potencial inflamación neutrofílica) en las células epiteliales bronquiales, lo que sugiere mecanismos de aumento del reclutamiento de neutrófilos en estos asmáticos graves.

Clasificación de los fenotipos de asma no T2 o T2 bajos

Los fenotipos T2 bajos se clasifican de acuerdo con las características clínicas que incluyen obesidad, tabaquismo y edad.

Asociada a obesidad

La obesidad es un factor de riesgo importante para la morbilidad del asma. El paciente prototípico con asma asociada a la obesidad es una mujer no atópica de mediana edad con síntomas graves a pesar de una función pulmonar preservada de forma moderada. Si bien el síndrome asma-obeso es complejo y multifacético, la mayor parte de las pruebas apunta hacia mecanismos inflamatorios no eosinofílicos a nivel molecular. De manera interesante, la obesidad desvía las células CD4 hacia la diferenciación Th1, que se asocia con el asma refractaria a los esteroides. También se implican respuestas inmunitarias innatas adicionales que implican rutas de Th17 e ILC. De manera única, son las ILC tipo 3 (ILC3) las que expresan tanto IL-17 como IL-22 que se asocian con el asma relacionada con la obesidad. Otra citocina importante, la IL-6, también se demostró de manera reciente que causa inflamación sistémica en un subgrupo de pacientes con asma con obesidad y enfermedad grave. La observación notable en este estudio fue un aumento de los niveles plasmáticos de IL-6 en el subconjunto de pacientes obesos con asma más grave y no en todos los asmáticos obesos. En consecuencia, tanto las citocinas IL-17, IL-22 e IL-6 en lugar de las T2 pueden ser relevantes de forma clínica en pacientes obesos con asma grave.

Asociada a tabaquismo

Los mecanismos subyacentes al asma asociada con el hábito de fumar no están claros, pero se considera un fenotipo T2 bajo neutrofílico, resistente a los esteroides. Los posibles mecanismos incluyen el estrés oxidativo que media las modificaciones epigenéticas que causan la activación de los neutrófilos y los macrófagos. Sin embargo, fumar también aumenta el riesgo de sensibilización a los alérgenos y aumenta la IgE total, lo que demuestra el vínculo entre el asma y la EPOC. El término descrito de manera reciente “síndrome de superposición de asma-EPOC (ACOS, por sus siglas en inglés)” delimita a aquellos pacientes con un historial significativo de tabaquismo y la consiguiente obstrucción del flujo de aire, pero que también tienen características superpuestas de asma (reversibilidad con el broncodilatador, eosinofilia, atopia). El grupo actual de trabajo conjunto de la Iniciativa Global para el Asma (GINA) y la Iniciativa Global para la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (GOLD) publicaron un documento de consenso que describe los criterios de diagnóstico para el ACOS. El comité recomienda la presencia de los tres criterios principales siguientes y al menos un criterio menor para el diagnóstico. Los principales criterios incluyen la limitación persistente del flujo de aire en personas mayores de 40 años con al menos 10 paquetes por año de consumo de tabaco, y el inicio del asma a <40 años. Los criterios menores incluyen antecedentes de atopia, reversibilidad significativa con el broncodilatador y eosinofilia periférica. Aunque todos los pacientes con EPOC no responden a los nuevos agentes biológicos, el subconjunto ACOS puede beneficiarse en realidad.

Inicio muy tardío

El límite de edad para el diagnóstico de asma de inicio muy tardío no es consistente, pero se define como >50 años en algunos estudios y >65 años en otros. El envejecimiento pulmonar se asocia con una disminución de la función pulmonar debido a la pérdida de retroceso elástico y desventajas mecánicas. Además de estas consecuencias del envejecimiento normal, la inmunosenescencia probablemente tenga consecuencias importantes en los asmáticos ancianos. Si bien los mecanismos no se dilucidaron por completo, los datos emergentes sugieren que los asmáticos de mayor edad tienen aumento de neutrófilos en el esputo secundario a la inflamación Th1 y Th17.

Biomarcadores T2 bajo

Si bien se avanzó en el análisis del perfil del asma T2 alto, existe una gran necesidad no satisfecha en el enfoque basado en endotipos para el asma T2 bajo. Hasta ahora, los biomarcadores para el asma T2 bajo no se probaron de manera extensa. La inflamación neutrofílica no puede detectarse según los biomarcadores disponibles en la actualidad. Un estudio reciente de Maes y colaboradores sugiere que ciertos micro-RNAs en el esputo podrían identificar con precisión la inflamación neutrofílica de las vías respiratorias, pero la mayoría de los clínicos no pueden obtener muestras de esputo satisfactorias de estos pacientes. Los biomarcadores propuestos incluyen neutrofilia en sangre/esputo; sin embargo, esto se asocia con limitaciones inherentes. Aún no se sabe si estos neutrófilos son relevantes de forma clínica o sólo un subproducto de la respuesta inflamatoria local. Además, el hallazgo de inflamación neutrofílica puede ser secundario a una variedad de causas no relacionadas, como la terapia concomitante con corticoesteroides en dosis altas, la exposición a la contaminación ambiental o el humo del cigarrillo, o la infección bacteriana intercurrente. Otro marcador potencial es la metaloproteinasa 9 (MMP9), que está implicada en la inflamación y la remodelación de las vías aéreas asmáticas.

Varias citocinas se asocian con la inflamación de las vías respiratorias neutrofílicas. La IL-6 es una citocina pleiotrópica producida por varios tipos de células en respuesta a una amplia gama de estímulos inflamatorios. Se considera un indicador de disfunción metabólica, así como de la gravedad del asma y se identificó como un posible biomarcador candidato en un estudio con pacientes asmáticos obesos. Existe una fuerte asociación entre las concentraciones de IL-6 y la gravedad de la enfermedad tanto antes como después de la corrección del IMC, pero también puede aumentar en el contexto de las infecciones virales, que es una de las principales causas de las exacerbaciones del asma.

Plasticidad y heterogeneidad de las células T en el asma

Además de esta situación ya compleja, se demostró que la mayoría de las subpoblaciones de células T auxiliares en el asma no representan condiciones estáticas finalmente diferenciadas. Más bien, muestran un grado de plasticidad que depende de las influencias ambientales y pueden transdiferenciarse en otros tipos de células CD4 efectoras. Por ejemplo, existe evidencia de respuestas Th1 y Th2 concomitantes en el asma crónica, y la interferencia entre las citocinas Th2 y Th1 contribuye a la remodelación de la pared de la vía aérea en esta situación. En un análisis agrupado de la expresión del gen CEVR de pacientes con asma, los dos grupos con la expresión Th2 más grave también mostraron disminución de la expresión de los genes relacionados con IFN. Esto sugiere que la inflamación tipo 2 puede ocurrir de forma concomitante con vías inmunes innatas y adaptativas adicionales. Esto puede disminuir el efecto de los esteroides y puede ser la base de una respuesta incompleta a la terapia dirigida al tipo 2. Se cree que el eje Th1/IFN-γ modula la inflamación de Th2 mediante un equilibrio entre su efecto supresor en la activación de Th2 y su efecto de promoción en el reclutamiento de células Th2 en las vías respiratorias. Sin embargo, aún no está claro por completo cómo una respuesta Th1 puede potenciar la inflamación Th2.

De manera similar, también se evidenció una superposición de las vías Th2 y Th17 en el asma grave. La presencia dual de células Th2/Th17 positivas en el fluido BAL implica un fenotipo más grave en comparación con las células Th2 o Th17 solas. Un posible mecanismo por el cual ambas células IL-17+ Th2 son más altamente patógenas es que estas citocinas actúan en sinergia para mejorar el reclutamiento de la infiltración leucocítica de las vías respiratorias al tiempo que estimulan la secreción de moco por CEVR. Similar a las células T auxiliares, la heterogeneidad y la plasticidad en relación con las señales ambientales en el asma también se describieron de manera reciente en las ILC. Juntos, tanto la plasticidad de las células T como las ILC aumentan la complejidad de la inflamación en el asma grave. Estos hallazgos plantean la consideración de que, a diferencia de los endotipos altamente polarizados y no ambiguos, el asma grave puede representar un espectro de estados inflamatorios superpuestos. La expresión relativa de las firmas de los genes T2 alto y T2 bajo puede ser transitoria según las circunstancias actuales. La expresión más prominente de cualquiera de estos perfiles moleculares en un momento dado puede servir como una guía terapéutica. Esto puede explicar la respuesta incompleta a las terapias dirigidas por T2 disponibles en la actualidad, ya que los mecanismos adicionales que conducen la patología pueden diluir el efecto del fármaco. También es importante tener en cuenta que estos pacientes con inflamación granulocítica mixta por lo general presentan la mayor carga de enfermedad en términos de síntomas, función pulmonar y control del asma.

Direcciones futuras en el fenotipo del asma

La aplicación del análisis de conglomerados en el asma gana cada vez más atención como una desviación de los enfoques tradicionales basados en hipótesis para la fenotipificacióin del asma. Este análisis se realiza por medio de los métodos “ómicos”, que se refieren a un gran conjunto de datos derivado de una sola muestra para obtener información sobre las interacciones y los mecanismos de la enfermedad en el entorno del huésped molecular previamente no reconocidos. Se reportaron herramientas analíticas mínimamente invasivas para el asma, que utilizan sangre, esputo o cepillados bronquiales. Varios conjuntos de datos aplican algoritmos de agrupamiento que miden el comportamiento de varios parámetros clínicos (por ejemplo, demografía, función pulmonar, IMC, ACQ, atopia y eosinófilos en sangre) a grandes grupos para identificar fenotipos de asma. Estos incluyen el Programa de Investigación de Asma Grave (SARP), los Biomarcadores Imparciales para la Predicción del Resultado de la Enfermedad Respiratoria (U-BIOPRED) y la Endotipificación de la Enfermedad de las Vías Vírgenes para Terapéuticas Personalizadas (ADEPT). El enfoque heurístico de estos nuevos métodos “ómicos” se diseñó para evitar la imposición de hipótesis preexistentes, y permitir que los fenotipos latentes surjan de los datos. Este enfoque elimina así el sesgo de los investigadores y fomenta la generación de paradigmas novedosos.

RNA Transcriptómicos (estudio de la expresión génica)

Transcriptómica del tejido bronquial

En el artículo de Woodruff y colaboradores se aplicó por primera vez el perfil de expresión génica a cepillados endobronquiales de adultos con asma leve a moderada. Este estudio segregó los endotipos inflamatorios Th2 alto y Th2 bajo basados en la expresión mejorada de tres genes epiteliales: CLCA1, periostina y serpinB2, en sujetos con Th2 alto. Sólo estos pacientes tenían obstrucción eosinofílica de las vías respiratorias y respondían bien a los esteroides.

Sin embargo, la inflamación eosinofílica también puede ser abrumadora hasta el punto de la falta de respuesta a los esteroides. UBIOPRED aplicó este enfoque a los asmáticos graves e identificó dos subgrupos eosinofílicos con respuesta limitada a los esteroides, uno con eosinofilia elevada en mucosas, FeNO elevado y uso de esteroides orales. El otro subgrupo eosinofílico tenía eosinófilos altos en las vías respiratorias y un IMC más alto. El grupo U-BIOPRED también desarrolló un modelo computacional para predecir la capacidad de respuesta a los esteroides.

La mayoría de los estudios ómicos son de corte transversal, por lo que corresponden a un solo punto de tiempo y no representan la evolución de la expresión génica. El estudio ADEPT es un estudio de fenotipificación que validó grupos de adultos de forma longitudinal con características clínicas y biomarcadores. Los fenotipos incluyeron (1) enfermedad leve, tipo 2, de inicio temprano y función pulmonar preservada; (2) asma Th2 controlada de forma moderada con obstrucción leve reversible del flujo de aire; (3) asma Th2 controlada de forma moderada con obstrucción fija; y (4) asma grave con obstrucción reversible no controlada del flujo de aire e inflamación mixta. Esta clasificación se validó de nuevo en el subconjunto U-BIOPRED.

Transcriptómica de la sangre

El grupo U-BIOPRED utilizó la transcriptómica sanguínea para identificar casi 1700 genes expresados de manera diferencial en adultos asmáticos en comparación con los controles, con el tamaño mayor de efecto en los asmáticos graves . Sin embargo, no pudieron conciliar estos cambios transcriptómicos con ningún grupo clínico específico, lo que subraya la complejidad y la comprensión incompleta del asma.

Transcriptómica del esputo

La cohorte de adultos U-BIOPRED utilizó la transcriptómica de esputo para reconocer grupos en una población que incluyó sujetos con asma leve a grave. Los investigadores intentaron dilucidar la expresión génica diferencial en los endotipos Th2 alto y Th2 bajo.. El análisis de los datos ómicos del esputo en asmáticos graves reveló tres fenotipos moleculares. Un grupo se caracterizó por la inflamación Th2 canónica y la obstrucción grave de las vías respiratorias. En el segundo fenotipo, que se asoció con la acumulación de neutrófilos en el esputo, se encontró una especie de firma genética asociada. Esto concuerda con las asociaciones previas de la expresión génica elevada de NLRP3, caspasa-1 e IL-1beta en macrófagos de esputo en pacientes con asma neutrofílica. En el grupo final, los autores reportaron sobre la mejora de los genes de las vías metabólicas, la ubiquitinación y la función mitocondrial, y se caracterizaron de forma clínica por la inflamación paucigranulocítica y la función pulmonar preservada. Este enfoque imparcial proporciona una idea general de las diversas vías asociadas con estos tres fenotipos de asma.

Otra aplicación de la transcriptómica de esputo fue la cuantificación de la inflamación T2 en las vías respiratorias asmáticas basada en la medición de las citocinas Th2, IL-4, IL-5 e IL-13, en células de esputo inducido. Los autores propusieron la media del gen tipo 2 (T2GM) como una métrica multigénica combinada de la expresión de IL-4, IL-5 e IL-13 en células de esputo. Este concepto de un perfil de expresión génica tipo 2 se corroboró de manera reciente en una subcohorte SARP.

Metabolómica

La metabolómica se refiere a la medición de mediadores o productos metabólicos en tejidos o aire exhalado y es el campo de ómicos más cercano a la expresión del fenotipo y refleja de manera potencial las interacciones ambientales del genoma en el asma. Varios metabolitos circulantes en el asma difieren de aquellos en individuos sanos. De manera reciente, una revisión sistemática concluyó que los compuestos orgánicos volátiles exhalados (VOC), principalmente los alcanos, son biomarcadores prometedores para el diagnóstico de asma. El análisis de la respiración exhalada (respiración) es de particular interés en vista de que no es invasivo, y por lo tanto facilita la repetición de las pruebas para evaluar el entorno siempre cambiante y fluido de las vías aéreas asmáticas.

La evidencia de estudios basados en la metabolómica demostró la existencia de un fenotipo de obesidad-asma distinto a nivel molecular. La metabolómica también ayudó a establecer biomarcadores candidatos para la gravedad del asma y la resistencia a los esteroides. Sin embargo, se necesitan estudios adicionales para estandarizar el enfoque de la metabolómica en el asma.

Los problemas con los ómicos

La ómica todavía es un campo incipiente y existen preocupaciones inherentes con el análisis de conglomerados. Los hallazgos dispares de todos estos diversos enfoques ómicos pueden reflejar la heterogeneidad de las poblaciones reclutadas en términos de gravedad del asma, además de los ajustes experimentales. Sin embargo, las observaciones realizadas por cohortes publicadas hasta la fecha sirven para respaldar observaciones anteriores que describen la enfermedad T2 alto y T2 bajo. Con varios productos biológicos dirigidos a T2 en el horizonte, los ómicos pueden facilitar futuros subfenotipos para una selección más precisa del tratamiento. El análisis de conglomerados tiene en la actualidad una relevancia clínica limitada a este respecto. De lo contrario, más allá del establecimiento de conexiones potenciales, es difícil separar la asociación de la causalidad. Además, la estabilidad a largo plazo de estos fenotipos simplemente no se conoce. Sin embargo, la integración de las características clínicas y el microambiente representa un paso adicional importante en la definición de la relación entre los endotipos y los fenotipos del asma, aunque se necesitan más estudios.

Conclusiones

A medida que se identifican cada vez más tipos de células inmunes innatas y adaptativas y citocinas como impulsores importantes del asma, es evidente que las definiciones de endotipos de asma son todavía fluidas y continúan en evolución. En este punto, debido a la disponibilidad de terapias dirigidas a las citocinas T2 y la identificación de biomarcadores relativamente simples asociados con la inflamación de T2, el enfoque es dividir a los pacientes en aquellos con asma T2 alto y T2 bajo. Aún hay preguntas críticas sin respuesta en el asma grave, principalmente porque la comprensión del microentorno inflamatorio en la vía aérea inferior y las contribuciones a la expresión clínica de la enfermedad persisten incompletas. Los avances recientes proporcionaron información adicional sobre los mecanismos moleculares subyacentes a la resistencia a los esteroides, la remodelación de tejidos y las exacerbaciones de la enfermedad. El enfoque de la ómica es útil para comprender los mecanismos moleculares del asma con T2 bajo. Las posibles firmas quimiosensoriales y de remodelación descritas de manera reciente en las vías respiratorias asmáticas pueden apuntar a nuevos endotipos relevantes en pacientes con T2 bajo. La traducción precisa de los descubrimientos de estos estudios requerirá una caracterización clínica cuidadosa para el diseño de ensayos clínicos y el desarrollo de nuevas terapias biológicas.

Merin E. Kuruvilla, F. Eun-Hyung Lee, Gerald B. Lee. Understanding Asthma Phenotypes, Endotypes, and Mechanisms of Disease. Clinical Reviews in Allergy & Immunology 56(2) pp 219–233, 2019. 

Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México

Dra. Med. Sandra Nora González Díaz         Jefe y Profesor

Dra. Bárbara Elizondo Villarreal                  Profesor

Dra. Gehnssy Karolina Rocha Silva             Residente 1er año

Dra. Alejandra Macías Weinmann                Profesor