La exposición prolongada al humo de cigarrillo altera la estructura y función mitocondrial en células epiteliales de las vías respiratorias

ANTECEDENTES: Fumar cigarrillos es el principal factor de riesgo para la EPOC, lo que lleva a una inflamación crónica de las vías respiratorias. Hipotetizamos que el humo de cigarrillo induce cambios estructurales y funcionales en las mitocondrias epiteliales de las vías respiratorias, con importantes implicaciones para la inflamación pulmonar y la patogénesis de la EPOC. MÉTODOS: Estudiamos cambios en la morfología mitocondrial y en la expresión de marcadores de capacidad mitocondrial, daño/biogénesis y fisión/fusión en la línea celular epitelial bronquial humana BEAS-2B durante 6 meses en pacientes ex-fumadores con EPOC GOLD etapa IV, en comparación con controles fumadores y nunca fumadores emparejados por edad. RESULTADOS: Observamos que la exposición a largo plazo al humo de cigarrillo induce cambios robustos en la estructura mitocondrial, incluyendo fragmentación, ramificación y cantidad de crestas. La mayoría de estos cambios fueron persistentes tras la depleción del humo de cigarrillo. Además, la exposición a largo plazo al humo de cigarrillo aumentó significativamente la expresión de marcadores específicos de fisión/fusión (Fis1, Mfn1, Mfn2, Drp1 y Opa1), proteínas de fosforilación oxidativa (OXPHOS) (Complejo II, III y V), y marcadores de estrés oxidativo (Mn-SOD). Estos cambios se acompañaron de niveles aumentados de los mediadores proinflamatorios IL-6, IL-8 e IL-1β. Importante, las células epiteliales bronquiales primarias (PBECs) de pacientes con EPOC mostraron cambios similares en la morfología mitocondrial como se observó en las células BEAS-2B expuestas a largo plazo al humo de cigarrillo. Además, la expresión de proteínas específicas de OXPHOS fue mayor en PBECs de pacientes con EPOC que en fumadores de control, al igual que la expresión del marcador de estrés mitocondrial PINK1. CONCLUSIÓN: Los cambios mitocondriales observados en el epitelio de EPOC son potencialmente consecuencia de la exposición a largo plazo al humo de cigarrillo, lo que lleva a una función mitocondrial deteriorada y puede jugar un papel en la patogénesis de la EPOC.