Un simple suplemento podría potenciar el sistema inmunológico contra el cáncer y virus

La arginina es un aminoácido esencial que apoya numerosas funciones en el organismo, facilitando la producción de proteínas necesarias para procesos biológicos. Este aminoácido se produce de manera natural en el cuerpo y también se obtiene de alimentos ricos en proteínas. Sin embargo, niveles anormalmente bajos de arginina han sido vinculados a diversas enfermedades, incluyendo el cáncer de colon.

El Dr. Sohail Tavazoie, líder del Laboratorio de Biología del Cáncer de Sistemas Elizabeth y Vincent Meyer en la Universidad Rockefeller, ha investigado durante años esta conexión. En 2023, su equipo reveló que privar a las células cancerígenas de arginina provocó una acumulación de mutaciones. Su investigación más reciente indica que la deficiencia de arginina podría debilitar el sistema inmunológico. Cuando la arginina escasea, las células tienen dificultades para producir MHC-1, una proteína que alerta al sistema inmunológico sobre amenazas como células mutadas y virus invasores.

Restauración de señales inmunitarias

Los investigadores también descubrieron que una cantidad moderada de arginina, equivalente a la que se encuentra en un par de tabletas de venta libre, podría restaurar la expresión de los genes involucrados en la producción de MHC-1. Estos hallazgos fueron publicados en la revista Cell. "Nuestro trabajo revela cómo la falta de arginina interfiere con el sistema inmunológico y sugiere que aumentar la ingesta de arginina podría ser beneficioso", explicó Qiushuang Wu, autora principal y postdoctorante en el laboratorio. "Esto podría significar que podría usarse en combinación con otras terapias para tratar tanto el cáncer como las infecciones virales".

El Dr. Tavazoie sugirió que "la suplementación con arginina podría ser fácilmente probada en pacientes que reciben inmunoterapias o administrada a poblaciones de alto riesgo expuestas a patógenos virales". Dada la accesibilidad y bajo costo de la arginina, se espera que pronto se realicen estudios terapéuticos y preventivos.

Impacto de la arginina en la producción de proteínas

Los aminoácidos son comúnmente descritos como los bloques de construcción de las proteínas. Su producción es dirigida por codones, grupos de tres bases de ADN que proporcionan instrucciones celulares para fabricar aminoácidos individuales. Seis codones diferentes codifican la arginina, subrayando su importancia en la producción de proteínas. Los científicos ya conocen que los cambios en la disponibilidad de aminoácidos pueden afectar el metabolismo y la señalización celular, aunque se comprende menos sobre si esos cambios pueden influir directamente en la expresión génica.

Para el nuevo estudio, Wu examinó si los cambios en los niveles de arginina, causados por la dieta o la enfermedad, podrían alterar la expresión génica. Esta investigación fue apoyada en parte por el Stavros Niarchos Foundation (SNF) Institute for Global Infectious Disease Research en la Universidad Rockefeller y el Weill Cancer East Hub.

Los investigadores estudiaron varios modelos de enfermedades, incluyendo el cáncer de colon, la influenza y el SARS-CoV-2, todos asociados con niveles inusuales de diferentes aminoácidos. "Uno de los patrones más dramáticos que emergió fue que la arginina fue el aminoácido más depletado en todas estas enfermedades", mencionó Wu.

Disrupción del reconocimiento inmunológico

Wu utilizó cultivos celulares para identificar genes y proteínas afectadas por la disminución de los niveles de arginina. Encontró que 414 proteínas estaban presentes en niveles inusualmente bajos, la mayoría producidas por genes relacionados con las funciones moleculares establecidas de la arginina. Un resultado más inesperado involucró tres genes HLA responsables de producir proteínas MHC-1. Estas proteínas aparecen en las superficies de las células del cuerpo, mostrando proteínas extranjeras o anormales a las células T, que luego reclutan otras células inmunitarias para responder a la amenaza.

Los investigadores sospecharon que la escasez de arginina interfería en la producción de MHC-1, dado que contiene muchos sitios donde la arginina debe ser incorporada durante su producción. Experimentos adicionales revelaron exactamente dónde se interrumpía la producción. Cuando las células eran privadas de arginina, los ribosomas, las máquinas celulares que ensamblan proteínas, se estancaban al intentar producir MHC-1. Sin suficiente arginina, no podían completar la proteína, lo que resultaba en una menor cantidad de señales capaces de alertar a las células T sobre proteínas cancerígenas o virales. Esto permitía que células potencialmente peligrosas escaparan más fácilmente de la detección inmunológica.

“Estos hallazgos son emocionantes porque revelan que el consumo de un aminoácido específico puede regular directamente la expresión génica en un organismo al aumentar la producción de una proteína enriquecida en ese aminoácido”, afirmó Tavazoie. “Creemos que tal ajuste selectivo de la expresión génica a través de la manipulación dietética probablemente se extienda a muchas otras proteínas y aminoácidos”.

Menos tumores de colon en ratones

Wu también probó cómo diferentes cantidades de arginina dietética afectaban a los ratones. Los animales alimentados con una dieta baja en arginina desarrollaron más tumores de cáncer de colon, mientras que los ratones que recibieron más arginina desarrollaron menos tumores. Trabajando con Heinz-Heinrich Hoffman, profesor asistente de investigación en el Laboratorio de Virología y Enfermedades Infecciosas de Charles Rice, Wu repitió los estudios dietéticos utilizando modelos de ratones de influenza y SARS-CoV-2. Los resultados siguieron un patrón similar y produjeron otro hallazgo sorprendente.

“No solo los ratones con una dieta rica en arginina presentaron síntomas más leves por infecciones virales, sino que administrar arginina a los ratones después de la infección por influenza también mejoró sus resultados”, destacó Wu. “Eso fue muy sorprendente. Desde nuestros modelos genéticos, sabíamos que manipular los niveles de arginina tenía un fuerte efecto en la expresión génica, pero no esperábamos que la manipulación dietética fuera igualmente impactante”.

Implicaciones para el envejecimiento y la enfermedad

Los hallazgos sugieren que la disminución de los niveles de arginina podría ayudar a explicar por qué una mala nutrición y el envejecimiento están asociados con una mayor vulnerabilidad a ciertos cánceres e infecciones virales. Los niveles de arginina disminuyen naturalmente con la edad, lo que potencialmente debilita la capacidad del sistema inmunológico para reconocer células anormales o infectadas.

“Los hallazgos de Qiushuang iluminan cómo una dieta deficiente y el envejecimiento —durante los cuales los niveles de arginina disminuyen naturalmente— podrían crear la tormenta perfecta para la iniciación del cáncer de colon. De manera similar, la pérdida de arginina relacionada con la edad podría contribuir parcialmente a la mayor mortalidad causada por virus respiratorios”, concluyó Tavazoie. “También estamos investigando si realizar cambios dietéticos en otros aminoácidos tiene efectos beneficiosos en una variedad de contextos de enfermedad. Sin duda, habrá más descubrimientos por venir”.