La Glicoproteína-P como un potencial biomarcador de exposición a xenobióticos

CID, F. D.; FERNÁNDEZ MARINONE, G.; CAVIEDES-VIDAL E.

Buenos Aires

Simposio; BIOQUIMICA AMBIENTAL: Los Biomarcadores como herramienta de la Ecotoxicología; 2011

Academia Nacional de Farmacia y Bioquímica, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires.

La contaminación ambiental es un problema global que afecta en forma negativa diferentes regiones del mundo, no sólo perjudica la salud de los seres humanos, los sistemas productivos, sino que también tiene un fuerte impacto negativo sobre los ecosistemas y la vida silvestre. En ambientes contaminados los seres vivos están expuestos a mezclas complejas de contaminantes químicos que pueden ingresar a los organismos a través de varias vías (respiratoria, digestiva, cutánea, etc.). Por otra parte, debido a la diversidad y variabilidad de los contaminantes químicos, los mecanismos de defensa que presentan los diferentes organismos tienen gran versatilidad y adaptabilidad. La biotransformación de xenobióticos liposolubles ocurre básicamente a través de dos fases. En la fase I se incrementa la reactividad química de la estructura molecular de los xenobióticos facilitando la reacción de éstos con los agentes de conjugación que constituyen la fase II. En los últimos años, además de estos mecanismos de defensa, se ha descrito una primera línea de protección del organismo. Esta protección está compuesta por transportadores, como la glicoproteína-P (P-gp), situados en las membranas celulares, que son activos frente a ciertos sustratos frenando o disminuyendo el flujo neto de los compuestos químicos hacia el interior de las células. La glicoproteína de permeabilidad (P-gp) es una bomba dependiente de ATP que expulsa sustancias al exterior de la célula, pertenece a la superfamilia ATP-Binding Cassette (ABC) y dentro de ésta a la subfamilia de la MDR que son proteínas involucradas en la resistencia a multidrogas. P-gp está compuesta por unos 2000 aminoácidos (170kDa) con un grupo N-terminal glicosilado y presenta 6 dominios de transmembrana. P-gp se ha descrito en mamíferos en una variedad de tejidos normales (ej. barrera hematoencefálica, hígado, riñón, gónadas, intestino, pulmón, ojos y corazón) y está involucrada en el transporte activo de moléculas lipofílicas u orgánica a través de las membranas celulares. Curiosamente, parte de la notoriedad de P-gp está dada no por su rol en células normales, sino en neoplásicas, donde se ha observado una sobreexpresión que aporta a la resistencia frente a muchas drogas citotóxicas disminuyendo la eficacia de los tratamientos. De esta manera, la mayoría de los estudios disponibles a la fecha han sido realizados en mamíferos, más específicamente en seres humanos y ratas. Además, también se ha demostrado la presencia de esta glicoproteína en todos los taxones animales examinados hasta la fecha, incluyendo nematodos, moluscos, insectos, aves, anfibios, peces y reptiles. Por lo cual, se ha hipotetizado que la P-gp confiere protección a los animales frente a xenobióticos naturales y antropogénicos que están presentes en el ambiente. Recientemente se ha propuesto utilizar la actividad y/o expresión génica de P-gp en organismos como un biomarcador de exposición a contaminantes. En este sentido, un rasgo importante de esta glicoproteína es que se ha demostrado una modulación de su actividad en diferentes especies, incrementándose ésta cuando los organismos son expuestos a toxinas que constituyen su sustrato. En experimentos controlados realizados con mamíferos y aves domésticas se ha observado que la actividad y expresión de la P-gp es dosis dependiente, y que la respuesta depende de la toxina administrada. En ensayos de laboratorio y de campo realizados en peces se encontró una inducción de la P-gp cuando los individuos son expuestos a petróleo y/o a algunos de sus derivados. En nematodos resistentes a ivermectina se encontró que el ARNm de P-gp estaba presente en mayores cantidades que en aquellos sensibles a este antiparasitario. Además, en investigaciones realizadas in situ encontraron una mayor expresión de P-gp en organismos acuáticos (moluscos) que habitan en zonas contaminadas en comparación con los que se encuentran en zonas menos alteradas. Sin embargo, también se ha observado que la expresión de P-gp en algunos organismos acuáticos (moluscos) tiene una variación estacional, y aún no está totalmente dilucidada la relación entre su expresión, los parámetros fisicoquímicos y los contaminantes presentes. Además, otro inconveniente que presenta el uso de P-gp como biomarcador es que en algunos vertebrados se han reportado respuestas diferentes e incluso inversas en la expresión de P-gp dependiendo del sexo, toxina, tejido y/u órgano analizado. En ratas se ha observado que la expresión difiere según el sexo, y además presenta una expresión diferencial a lo largo del intestino. También se han observado diferentes niveles de expresión en diversos tejidos de rata en respuesta a la administración de ciclosporina-A, un fármaco considerado como inductor de P-gp. En aves de corral se halló que la expresión de P-gp aumenta en hígado y duodeno frente a monensina, pero con bacitracina, disminuye en un 45% en hígado, mientras que la expresión proteica en duodeno no se ve afectada. En particular en nuestras investigaciones sobre el rol de la Pgp en aves paseriformes, observamos que en diamante mandarín (Taenopigya guttata), la ingesta de una toxina natural (capsaicina) produce cambios diferenciales en los niveles de RNAm de P-gp según el órgano estudiado. Este hallazgo constituye las primeras evidencias sobre la modulación diferencial del ARNm de P-gp en aves paseriformes. Si bien ciertos antecedentes esbozan la posibilidad de utilizar la actividad y expresión de P-gp como biomarcador de exposición a xenobióticos, principalmente en organismos acuáticos, también plantean la necesidad de realizar un mayor número de investigaciones tendentes a dilucidar el comportamiento de ésta glicoproteína en diferentes especies, bajo diferentes condiciones ambientales y con diferentes toxinas y dosis. Además, considerando que en algunas especies la respuesta de esta glicoproteína es dependiente del tipo de toxina y dosis aplicada, previo a su consideración como biomarcador resulta imprescindible establecer el efecto sinérgico que pueden tener diferentes mezclas de toxinas o contaminantes ambientales sobre la P-gp. Asimismo sería deseable el desarrollo de nuevas metodologías de cuantificación de este sistema que sean económicas, rápidas y menos invasivas. Este trabajo fue financiado por FONCYT2007-01320 y UNSL-CyT 22Q051.