La toxicidad de estos medicamentos ha sido constantemente revaluada por amplios estudios, no obstante los efectos directos sobre el sistema inmunológico no han sido tenido muy en cuenta. Se conoce que tanto el grupo arsenical presente en el Melarsoprol, como la acción enzimática inhibitoria del DFMO afectan de alguna manera el sistema inmunológico. La inmunotoxicologia nos brinda herramientas necesarias para determinar a que grado se da esta afección.
Sin embargo un estudio directo en la zona afectada no es posible, por lo que es necesario implementar un modelo animal, que sea capaz de reproducir en las mismas condiciones tanto la enfermedad como la respuesta al tratamiento. El ratón es uno de los modelos biológicos de mayor utilización en biomedicina debido que muchos de sus comportamientos fisiológicos son a escala similares al del cuerpo humano.
En primera fase esperamos determinar que efectos directos generan los fármacos en el sistema inmune del ratón, para después hacer una extrapolación a humanos. Según las características del medicamento se podría esperar una respuesta en el sistema inmune tal como depresión del sistema o estimulación del mismo, al igual que cambios morfofisiologicos de órganos como el bazo, el timo o los ganglios linfáticos.
No queremos poner en duda la eficacia de los medicamentos en el tratamiento de la Tripanosomiasis Africana, puesto que estos son los únicos fármacos disponibles para los pacientes en fase avanzada de la enfermedad, sino en cambio incentivar a las industrias farmacéuticas a producir medicamentos que reduzcan al mínimo los efectos colaterales. Si nuestros resultados demuestran que los medicamentos son inmunotoxicos, el tratamiento con estos medicamentos debe ser reevaluado, por el riesgo que implica en una zona tan susceptible para una persona inmunocomprometida. No obstante uno de los objetivos principales es aplicar diversas técnicas inmunocitoquimicas en el análisis de toxicidad por fármacos y de tal forma evaluar al ratón como modelo animal en pruebas de inmunológicas.
Justificación
Las industrias farmacéuticas producen una gran diversidad de medicamentos para el tratamiento de todo tipo de enfermedad y problema medico. Para poder sacar al mercado cualquier fármaco es necesario presentar un estudio riguroso de las posibles contraindicaciones y efectos colaterales que ocasione el medicamento en el organismo de los pacientes a los que se les suministre, además de que sea comprobada científicamente su eficiencia.
El continente Africano se encuentra muy susceptible frente a muchas enfermedades de carácter mortal, debido al altísimo grado de pobreza, desnutrición y contaminación ambiental a la que se ven sometidos gran parte de la población de este continente. Solo el VIH y la Tuberculosis son los culpables de miles de muertes al año en África. El acceso de tratamiento es limitado y costoso, por lo que cientos de personas mueren a causa de la falta del mismo.
La enfermedad del sueño al igual que otras 12 infecciones parasitarias y bacterianas son denominadas las enfermedades del rezago que afectan a 2700 millones de personas que subsisten con menos de $2.00 USD por día. El mayor impacto de estas enfermedades es la manera en que promueven la pobreza, estigmatizan e inhiben el crecimiento económico y social de los individuos y sus familias. El 90 % de la carga de estas enfermedades se encuentra en África.
Solo existen 13 medicamentos para el tratamiento de estas enfermedades del rezago. El melarsoprol y el DFMO son los fármacos utilizados en el tratamiento de la Tripanosomiasis Africana, no obstante sus efectos colaterales son muy peligrosos para los pacientes. El grupo arsenical del Melarsoprol es muy toxico en el organismo y puede llevar a la muerte del paciente durante el tratamiento. El DFMO es el medicamento alternativo puesto que no presenta una elevada toxicidad. Estos dos medicamentos son utilizados en la fase avanzada de la enfermedad, cuando existe ya un daño neurológico; la tasa de supervivencia en esta etapa es muy baja.
La necesidad de realizar un estudio inmutoxicologico de estos fármacos radica en el hecho de que en zonas tan susceptibles como África, donde la gente esta expuesta directamente a infecciones bacterianas y parasitarias recurrentes, la única defensa que poseen es su sistema inmunológico. Si las personas que sobreviven al tratamiento con melarsoprol o DFMO presentan como efectos del tratamiento una supresión del sistema inmunológico o cualquier tipo de daño morfofisiologico del mismo, se encontraran inmunocomprometidos frente una infección oportunista, reduciéndose aun mas la tasa de supervivencia frente a la enfermedad.
Al igual es importante encontrar un modelo animal adecuado para análisis inmunotoxicológicos de fármacos, y desarrollar técnicas inmunocitoquimicas e inmunohistologicas que permitan observar los cambios directos del sistema inmune cuando se pone en contacto con este tipo de xenobioticos. Al igual se requiere de análisis e investigaciones exhaustivas en el tema puesto que la inmunotoxicología es una rama científica muy reciente y se debe implementar e innovar técnicas de este tipo de análisis toxicológicos.
Planteamiento del Problema
El Melarsoprol y el DFMO son los únicos medicamentos disponibles en el mercado para el tratamiento de la Tripanosomiasis Africana. Debido a que son utilizados ya en una fase muy avanzada de la enfermedad, donde el parasito ya se encuentra en el líquido cefalorraquídeo y afecta todo el SNC.
El Melarsoprol es un fármaco a base de arsénico con una alta toxicidad, siendo 3 a 10 % mortal para muchos pacientes que se someten al tratamiento. El DFMO es un inhibidor enzimático muy utilizado en terapia para el cáncer y es el único medicamento alternativo al melarsoprol utilizado para la enfermedad del sueño.
El arsénico (As) es un metal pesado muy toxico para el organismo; al llegar a ser ingerido o expuesto las manifestaciones clínicas recurrentes en su mayoría son mortales, el sistema digestivo es el que mas se ve afectado por este metaloide. No obstante una concentración baja de arsénico en el organismo puede generar una inmunosupresion o una muy alta una inmunoestimulacion además de otros daños en órganos. A pesar de que el Melarsoprol contiene un antagonista arsenical (BAL) que mitiga la toxicidad del medicamento este aun ocasiona fuertes efectos sobre la salud del paciente, siendo el sistema inmunológico uno de los afectados. Al igual el DFMO (α-difluorometil ornitina) es uno de los inhibidores más eficientes de la ornitina descarboxilasa. Según estudios en modelo con ratones el DFMO presenta una acción supresora del Timo y puede reducir el número de leucocitos, eritrocitos y plaquetas (Campbell RA, Kurtz GL, Norton-Reel – 1991)
Si ambos medicamentos generan en distintas manifestaciones efectos adversos sobre el sistema inmune, la posibilidad de tratamientos exitosos disminuye. El problema radica en que se desconoce en que nivel y de que manera se esta afectando el sistema inmunológico en el tratamiento de la enfermedad del sueño. Si ocurre inmunoestimulacion la hipersensibilidad y las alergias al medicamento pueden ser mortales; si ocurre inmunosupresion el paciente estaría inmunocomprometido y susceptible para infecciones oportunistas. Los daños fisiológicos pueden llegar a ser severos.
La ausencia de modelos biológicos que permitan reproducir un evento fisiológico extrapolable a humanos esta aun en estudio. Se han determinado varios modelos animales para el análisis inmunotoxico de xenobioticos o fármacos, pero aun no se tiene claro cual de estos brinda mejores resultados. Se espera de algún modo que el ratón un modelo biológico muy utilizado en biomedicina asimile de igual manera que pasaría en un humano los medicamentos y que los efectos que estos generan en un organismo, sean los mismos a escala en el ratón.
En fin, el proyecto nace a partir de la necesidad de establecer el nivel de inmunotoxicidad de estos fármacos; uno porque son medicamentos destinados a personas de muy bajos recursos que esperan un tratamiento efectivo y sin tantos efectos colaterales y en segundo lugar establecer que tipo de análisis inmunocitoquímico o inmunohistológico en un modelo animal adecuado seria el que arrojaría resultados mas precisos para determinar que tanto se puede ver afectado el sistema inmune, ya que los análisis inmunotoxicológicos representan una herramienta importante para la farmacología en la determinación de los efectos colaterales de un medicamento.
Marco Teórico
La Tripanosomiasis Africana
La Tripanosomiasis Humana Africana, conocida popularmente como enfermedad del sueño, se llego a considerar prácticamente erradicada a finales de los años 60. En las décadas siguientes, la disminución de recursos, los grandes desplazamientos de población y la paralización de programas de control debido a los conflictos existentes han posibilitado un resurgimiento de la enfermedad que ha llegado a alcanzar proporciones epidémicas. En los años 90, en algunos poblados del Congo, MSF detectó que el 70 % de la población estaba infectada. En la actualidad, se estima que hay medio millón de infectados.
Es una enfermedad parasicológica terminal dependiente de vector. Los parásitos involucrados son protozoos pertenecientes al género Trypanosoma, transmitidos a los humanos por picaduras de la mosca Tse-tse (Género: Glossina) las cuales se infectaron al alimentarse de humanos o animales que hospedaban los parásitos patogénicos humanos. Las moscas tse-tse se encuentran en África sub-sahariana. Solo ciertas especies transmiten la enfermedad. Diferentes especies tienen diferentes habitats. Principalmente se encuentran en la vegetación costera de ríos y lagos (G. palpais), en selva en galería (G. fusca) y en la sabana (G. morsitans).
La enfermedad del sueño se encuentra solo en África sub-sahariana en regiones donde hay moscas tse-tse que pueden transmitir la enfermedad. Por razones inexplicables hasta ahora, hay muchas zonas donde se encuentran las moscas pero no así la enfermedad. Las poblaciones rurales que habitan en regiones donde ocurre la transmisión y las cuales dependen de la agricultura, pesca, cría o caza de animales son las mas expuestas a la picadura de la mosca y en consecuencia a la enfermedad.
La enfermedad del sueño generalmente esta presente en áreas rurales remotas donde los sistemas de salud son débiles o inexistentes. La enfermedad se disemina en pequeños asentamientos. Los desplazamientos de poblaciones, guerras y pobreza son factores muy importantes que conducen a un aumento en la transmisión. La enfermedad progresa en áreas cuyo tamaño puede ir de una aldea a una región entera. Dentro de un área determinada, la intensidad de la enfermedad puede variar de una aldea a la siguiente.
La Tripanosomiasis Humana Africana tiene dos formas dependiendo el parásito involucrado: el Trypanosoma brucei gambiense (T.b.g.) es encontrado en África Central y África Occidental. Esta forma representa más del 90% de los casos reportados de enfermedad del sueño y causa una infección crónica. Una persona puede ser infectada por meses o incluso años sin mayores signos o síntomas de la enfermedad. Cuando los síntomas aparecen el paciente frecuentemente ya se encuentra en una etapa avanzada de la enfermedad, cuando el sistema nervioso central está afectado; el Trypanosoma brucei rhodesiense (T.b.r.) se encuentra en África Oriental y la región Sur del continente. Esta forma representa menos del 10% de los casos reportados y causa infección aguda. Los primeros signos y síntomas se aprecian después de unos pocos meses o semanas. La enfermedad progresa rápidamente e invade el sistema nervioso central.
Un equipo del IRD estudió, en particular, la función de la diversidad genética del hospedador en la respuesta a la infección por T.b. gambiense (desarrollo o no de la enfermedad). Habiendo sido descartada la experimentación humana, se desarrollaron métodos genéticos, epidemiológicos y estadísticos, agrupados bajo el término de epidemiología genética, con el fin de identificar regiones cromosómicas y/o mutaciones del ADN involucradas en el desarrollo de la enfermedad. Los investigadores utilizaron, en particular, los estudios de asociaciones, con el fin de determinar la influencia de ciertas mutaciones en el ADN de genes que codifican por proteínas particulares del sistema inmunitario (las citoquinas) en la aparición de la enfermedad. Este tipo de estudio consiste en comparar la frecuencia de una mutación en individuos afectados y en individuos sanos. Cuando la frecuencia de una mutación es significativamente más elevada en los individuos enfermos que en los individuos sanos, esta mutación se asocia con un riesgo más elevado de desarrollar la enfermedad. A la inversa, una frecuencia significativamente menor se traduce un efecto protector de la mutación.
Los dos estudios realizados en dos focos distintos de la enfermedad – respectivamente en Sinfra, Costa de Marfil, y en Bandundu, República Democrática del Congo (1)- revelaron tres asociaciones entre una mutación del ADN y el desarrollo de la enfermedad. En función de su posición en ciertos genes de citoquinas, las mutaciones estudiadas resultaron capaces de inducir, en el individuo que las porta, un riesgo mayor de desarrollar esta tripanosomiasis humana, o por el contrario un efecto protector.
Las asociaciones descubiertas entre estas mutaciones y la enfermedad requieren ser confirmadas en poblaciones y medios diferentes. En la actualidad, se llevan a cabo principalmente nuevos estudios de epidemiología genética, con el fin de validar los efectos de la predisposición genética previamente observados. Los resultados obtenidos permitirán mejorar el conocimiento de las interacciones entre el hospedador y el parásito, en particular mediante la identificación de marcadores genéticos de riesgo. Será de esta manera posible prever, a un plazo mayor, la implementación de medios originales de lucha contra la enfermedad del sueño.
Sólo dos medicamentos están actualmente disponibles para el tratamiento de la etapa avanzada de la Enfermedad del sueño, que es sumamente fatal de no ser tratada a tiempo. Uno, la eflornithina (DFMO), es activo sólo contra la forma de África occidental de la enfermedad, causada por Trypanosoma brucei gambiense, mientras el otro, un melaminofenil arsenical llamado melarsoprol, es activo contra ambas especies T. gambiense y la variante de África Oriental, Trypanosoma brucei rhodesiense. La resistencia a melarsoprol aumenta en el campo y no hay actualmente ningún tratamiento alternativo para la etapa tardía T. rhodesiense infección.
Farmacos Antiparasitarios
Ehrlich concibió la idea de que era posible encontrar colorantes que destruyeran patógenos sin dañar las células hospedadoras, y sus primeros logros los alcanzó antes frente a parásitos que frente a bacterias, a comienzos de la década de 1930, modificando arsenicales orgánicos y suramina frente a los tripanosomas, antimoniales frente a las esquistosomiasis y plasmoquina frente al paludismo.
Entre las características generales de los antiparasitarios destacan las siguientes:
- Están formados por muy pocos elementos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. El azufre está presente como parte de una estructura de anillo (nifurtimox, levamisol). El flúor, el cloro, el yodo y el fósforo aparecen en fármacos antihelmínticos fenólicos y organofosforados. Los elementos inorgánicos son raros, pero el arsénico y los antimoniales están presentes en el tratamiento de las tripanosomiasis y leishmaniasis, respectivamente.
- Las estructuras químicas anulares son muy comunes. El anillo de benceno está presente en casi la mitad de todos los antiparasitarios. Muchos otros tienen anillos nitrogenados (anillos de pirimidina, imidazol, quinolina o piperazina).
- Como sustitutos en los anillos aparecen con frecuencia los grupos metilo, metoxi, hidroximetil y amino. Los grupos con nitrógeno son muy comunes (metronidazol), mientras que los sulfidrilo no existen entre los fármacos antiparasitarios.
Los parásitos, con mayor complejidad, de protozoos a artrópodos, presentan siete áreas principales en el metabolismo útiles como dianas de acción: síntesis de cofactores, síntesis de ácidos nucleicos, síntesis de proteínas, síntesis de la membrana, función microtubular, metabolismo energético y función neuromuscular (sólo en los helmintos y artrópodos). De forma general, la mayoría de los fármacos antiprotozoarios afectan al metabolismo biosintético, mientras que los antihelmínticos afectan al metabolismo energético o la función neuromuscular.
El Melarsoprol
El Melarsoprol (Mel B) es un arsenical orgánico, es el 2-p-(4,6-diamino-1,3,5-triazin-2-ilamino)-fenil-4-hidroximetil-1,3,2-ditioarsolan. El Melarsoprol se forma condensando un tripanosomicida arsenical trivalente toxico (óxido de melarsén) con un antagonista del arsénico (BAL). En el producto, la actividad tripanosomicida es conservada mientras que la toxicidad del arsénico es mitigada. Su modo de acción esta probablemente relacionado a una acción reciproca con los grupos sulfihidrilo de las enzimas esenciales para el metabolismo de los tripanosomas. El Melarsoprol entra en los tripanosomas en parte por la difusión pasiva a través de la membrana del parásito, y en parte por la respuesta activa mediada por el transportador adenosina, TbATl.
Fue sintetizado hace más de 50 años y su uso se restringe a la segunda fase (neurológica) de la enfermedad, tanto para infecciones por T.b. gambiense como por T. b. rhodesiense. Es un medicamento peligroso y debido a su insolubilidad la administración es extremamente dolorosa. Es tan tóxico que derrite las jeringas de plástico y mata uno de cada 20 pacientes tratados. A pesar de los graves efectos colaterales y de la resistencia creciente del parásito a la droga (en algunas regiones de África 25 a 30 % de los pacientes presentan resistencia) el Melarsoprol continua siendo el medicamento más usado para tratar la fase avanzada de la enfermedad del sueño.
El efecto colateral mas serio de la terapéutica con melarsoprol, que se presenta usualmente al final de la primera semana de tratamiento, es una encefalopatía reactiva que puede ser mortal. Los pacientes en los estadios más avanzados de la enfermedad son los más gravemente afectados. Si las inyecciones intravenosas se ponen demasiado aprisa, se presentan vomito y dolores abdominales como cólicos. Las reacciones de hipersensibilidad se pueden mitigar con corticosteroides. La etiología es desconocida, pero las observaciones apoyan un proceso inmunológico más bien que la toxicidad de la medicina.
Fig 1: Estructura química del Melarsoprol
La α-difluorometil ornitina (DFMO)
La α-difluorometil ornitina (DFMO) es uno de los inhibidores más eficientes de la ornitina descarboxilasa. Al ser descarboxilada por ornitina descarboxilasa produce un intermediario electrofílico que reacciona con un centro nucleofílico del sitio activo de la enzima para formar un enlace covalente. Esta reacción produce inactivación irreversible de la enzima.7 Así, la deficiencia de poliaminas afecta la síntesis de DNA, RNA y proteínas. En ratones, la DFMO tiene una acción supresora del timo (glándula en donde ocurre la maduración de los linfocitos T). Ocasionalmente puede producir un decremento en el número de leucocitos, eritrocitos y plaquetas.
El DFMO es eficaz como un agente quimioterapeutico para enfermedades hiperproliferativas, incluyendo el cáncer y/o procesos infecciosos. El DFMO generalmente era usado para ejercer efectos de citoestatica sobre células y tejidos de mamíferos, y su eficacia como un agente terapéutico es muy modesta. EL DFMO presenta limitación de tratamiento (pero reversible) y genera ototoxicidad en altas dosis. Este efecto secundario, con su actividad mínima terapéutica, contribuyó a la pérdida de interés por muchos clínicos en el desarrollo del DFMO como agente terapéutico para el tratamiento del cáncer. Sin embargo, posteriormente mostraron que el DFMO sirve para inhibir el desarrollo de cáncer inducido por cancerígeno en un número significativo de modelos de roedor, y el interés en desarrollar este compuesto como un agente preventivo ha aumentado. La exposición razonada para la inhibición de ornitina descarboxilasa como un agente qumiopreventivo para el cáncer; el fármaco ha sido reforzado en años recientes porque ha mostrado que esta enzima puede ser transactivada por el c-myc oncogen en ciertos tipos de célula/tejido y coopera con el oncogen RAS en la transformación maligna de tejidos epiteliales.
La eflornitina es la única alternativa eficaz y sin efectos secundarios demostrados para el tratamiento de la tripanosomiasis africana. Pero el tratamiento es difícil de administrar porque requiere de inyecciones intravenosas y de servicios de enfermería durante 24 horas, imponiendo una carga adicional a un sistema de salud público ya muy limitado y frágil en países donde la enfermedad es endémica. Es una alternativa más segura y eficaz para la fase avanzada del T.b.gambiense.
Sus propiedades contra tripanosomas se descubrieron fortuitamente y debido a la gran capacidad para sacar a los pacientes del coma se lo llamó Remedio de la Resurrección. Sin embargo, su producción se interrumpió en 1995 porque no era lucrativo. La enfermedad afecta fundamentalmente a las poblaciones pobres que no pueden pagar por el medicamento. En 2001, después de algunos años de fuerte presión pública internacional liderada por Médicos sin Fronteras (MSF) y por la Organización Mundial de la Salud (OMS), el fabricante original reinició la producción de Eflornitina para atender las necesidades estimadas de cinco años y para contribuir financieramente con los programas de investigación de la OMS para la enfermedad del sueño. Además de esto, el fabricante también consintió en transferir tecnología y dar asesoría técnica para posibles productores continuos del medicamento.
Fig 2: Estructura química del DFMO (El radical R determina la estructura final de la molécula)
El Arsénico
El arsénico (As) es un metal ampliamente utilizado en la actualidad con fines terapéuticos, como es el tratamiento de ciertas enfermedades tropicales, como la tripanosomiasis africana o enfermedad del sueño, zoonosis transmitida por el Trypanosoma gambiense (Oeste de África) y Tripanosoma rhodesiense (Este de África) a través de un vector como la mosca Tsé-Tsé (Glossina palpalis), cuyo tratamiento es un compuesto arsenical denominado Melarsoprol (Schoefield, 1985). El descubrimiento de este fármaco se remonta a 1916, en que los científicos de Bayer inventaron un fármaco eficaz para tratar esta enfermedad tropical. Este medicamento también frente a ciertas formas de leucemia promielocitica. Hasta la introducción de la penicilina, el arsénico era muy importante en el tratamiento de la sífilis.
El Arsénico es uno de los más toxicos elementos que pueden ser encontrados. Debido a sus efectos tóxicos, los enlaces de Arsénico inorgánico ocurren en la tierra naturalmente en pequeñas cantidades. Los humanos pueden ser expuestos al Arsénico a través de la comida, agua y aire. La exposición puede también ocurrir a través del contacto con la piel con suelo o agua que contenga Arsérnico.
Los niveles de Arsérnico en la comida son bastante bajos, no es añadido debido a su toxicidad, pero los niveles de Arsénico en peces y mariscos puede ser alta, porque los peces absorben Arsénico del agua donde viven. Por suerte esto esta es mayormente la forma de Arsénico orgánico menos dañina, pero peces que contienen suginificantes cantidades de Arsénico inorgánico pueden ser un peligro para la salud humana.
La exposición al Arsénico puede ser más alta para la gente que trabaja con Arsénico, para gente que bebe significantes cantidades de vino, para gente que vive en casas que contienen conservantes de la madera y gente que viven en granjas donde el Arsénico de los pesticidas ha sido aplicados en el pasado.
La exposición al Arsénico inorgánico puede causar varios efectos sobre la salud, como es irritación del estómago e intestinos, disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos, cambios en la piel, e irritación de los pulmones. Es sugerido que la toma de significantes cantidades de Arsénico inorgánico puede intensificar las posibilidades de desarrollar cáncer, especialmente las posibilidades de desarrollo de cáncer de piel, pulmón, hígado, linfa.
A exposiciones muy altas de Arsénico inorgánico puede causar infertilidad y abortos en mujeres, puede causar perturbación de la piel, pérdida de la resistencia a infecciones, perturbación en el corazón y daño del cerebro tanto en hombres como en mujeres. Finalmente, el Arsénico inorgánico puede dañar el ADN. El Arsénico orgánico no puede causar cáncer, ni tampoco daño al ADN. Pero exposiciones a dosis elevadas puede causar ciertos efectos sobre la salud humana, como es lesión de nervios y dolores de estómago.
Los efectos encontrados en el sistema inmune son
• A concentraciones bajas aumenta la respuesta inmunitaria.
• A concentraciones altas inmunosupresion.
• Inhibe la respuesta de células formadoras de placa en modelos animales.
• Inhibe la proliferación de linfocitos en sangre periférica en humanos.
La inmunotoxicología
Las funciones del sistema inmunitario son proteger al cuerpo de agentes infecciosos invasores y realizar una labor de vigilancia inmunitaria frente a la aparición de células tumorales. El sistema inmunitario consta de una primera línea de defensa que es no específica, y que puede iniciar directamente reacciones de efectores, y de una parte específica adquirida en la que los linfocitos y anticuerpos poseen la capacidad específica de reconocer el antígeno y reaccionar a él.
La función principal del sistema inmunitario es defender al organismo de las bacterias, los virus, los parásitos, los hongos y las células neoplásicas. Se encargan de esa defensa, de una manera perfectamente sintonizada, diversos tipos de células y sus mediadores solubles. El sistema de defensa del huésped puede dividirse en general en resistencia no específica o innata e inmunidad específica o adquirida, ésta mediada por los linfocitos (Roitt, Brostoff y Male 1989).
Se ha definido la inmunotoxicología como " la disciplina que estudia los hechos que pueden desembocar en efectos no deseados como resultado de la interacción de los xenobióticos con el sistema inmunitario. Esos hechos no deseados pueden deberse a 1) un efecto directo y/o indirecto del xenobiótico (y/o de su producto de biotransformación) sobre el sistema inmunitario, o 2) una respuesta inmunológica del huésped al compuesto y/o su o sus metabolitos, o a antígenos del huésped modificados por el compuesto o sus metabolitos" (Berlin y cols. 1987).
Cuando el sistema inmunitario actúa como diana pasiva de las agresiones químicas, el resultado puede ser una reducción de la resistencia a las infecciones y a determinadas formas de neoplasia, o una desregulación/ estimulación inmunitaria que puede agravar la alergia o la autoinmunidad. Cuando el sistema inmunitario responde a la especificidad antigénica del xenobiótico o del antígeno del huésped modificado por el compuesto, la toxicidad puede ponerse de manifiesto en forma de alergias o enfermedades autoinmunitarias.
Se han desarrollado modelos animales para investigar la inmunosupresión inducida por sustancias químicas, y algunos de esos métodos se han validado (Burleson, Munson y Dean 1995; IPCS 1996). Para la realización de ensayos se adopta un enfoque en tres niveles a fin de hacer una selección adecuada entre el enorme número de pruebas de que se dispone. En general, el objetivo del primer nivel es identificar los inmunotóxicos potenciales. Si se identifica una inmunotoxicidad potencial, se realizan ensayos de un segundo nivel para confirmar y caracterizar mejor los cambios observados. Las investigaciones de tercer nivel comprenden estudios especiales sobre el mecanismo de acción del compuesto. En esos estudios con animales de laboratorio se han identificado varios xenobióticos como inmunotóxicos que producen inmunosupresión.
La inmunotoxicología es una área multidisciplinar; integrada en primer ligar obviamente por la toxicología y la inmunológica, y también por otras ciencias como: la epidemiología, la alergología, fisiología, Medicina ocupacional y salud laboral, biología celular y molecular, veterinaria etc. Por otro lado es bien conocida la existencia de relaciones bidireccionales entre los sistemas neuroendocrinológico e inmunológico. De hecho, la función de estos dos grandes sistemas fisiológicos esta regulada mediante dichas relaciones.
La modulación que ejerce el sistema neuroendocrinológico sobre la actividad del sistema inmunológico y la regulación que ejerce este sobre al función de aquel, conlleva implicaciones toxicologicas importantes. De hecho, un xenobiótico puede alterar el sistema inmune de forma indirecta a través de cambios en el sistema neuroendocrino, o bien de forma directa. Lo mismo sucede en el sistema neuroendocrinologico, un toxico puede actuar sobre dicho sistema directamente o bien a través de modificaciones en el sistema inmunológico.
Los xenobióticos al alterar el sistema inmunológico pueden producir diferentes efectos: inmunosupresión o bien inmunoestimulación. En el primer caso se pude originar un descenso de la resistencia frente a infecciones, también puede afectar negativamente ante el desarrollo de algunos tumores, etc., mientras que en el segundo caso, podemos encontrar un aumento de las reacciones alérgicas e hipersensibilidad y procesos autoinmunes, con las consiguientes patologías.
La base de datos sobre los trastornos de la función inmunitaria en los humanos por efecto de sustancias químicas ambientales es limitada (Descotes 1986; National Research Council, Subcommittee on Immunotoxicology 1992). En los estudios clínicos y epidemiológicos encaminados a investigar el efecto de esas sustancias sobre la salud humana se han utilizado poco los marcadores de inmunotoxicidad. Como esos estudios tampoco han sido frecuentes, su interpretación no suele permitir extraer conclusiones inequívocas, debido por ejemplo al carácter no controlado de la exposición. Por esa razón, en la actualidad las decisiones sobre peligros y riesgos se basan en evaluaciones de la inmunotoxicidad en roedores que después se extrapolan a los seres humanos.
Las reacciones de hipersensibilidad, en especial el asma alérgico y la dermatitis por contacto, son importantes problemas de salud laboral en los países industrializados (Vos, Younes y Smith 1995). El fenómeno de la sensibilización por contacto se investigó en primer lugar en la cobaya (Andersen y Maibach 1985), que hasta hace poco ha sido la especie preferida para los ensayos de predicción. Hay muchos métodos de ensayo con cobayas, y los más utilizados son el ensayo de maximización y la prueba de oclusión de Buehler. Estos ensayos con cobayas y los nuevos métodos que se han desarrollado en los ratones, como las pruebas de inflamación de la oreja y el ensayo de ganglios linfáticos locales, proporcionan al toxicólogo los instrumentos necesarios para evaluar el peligro de sensibilización cutánea. Muy distinta es la situación en lo que se refiere a la sensibilización del tracto respiratorio: no hay por el momento métodos bien validados o ampliamente aceptados para identificar los alergenos respiratorios químicos, aunque en la cobaya y el ratón se ha avanzado en el desarrollo de modelos animales para la investigación de la alergia respiratoria de origen químico.
Análisis Inmunotoxicologicos
La evaluación del estado inmunitario de los seres humanos se realiza principalmente utilizando sangre periférica para analizar sustancias humorales como las inmunoglobulinas y el complemento, así como los leucocitos de la sangre para determinar su composición de subconjuntos y la funcionalidad de las subpoblaciones. Suelen ser los mismos métodos que se utilizaban para investigar la inmunidad humoral y mediada por células, así como la resistencia no específica de pacientes en los que se sospechaba una inmunodeficiencia congénita. Para los estudios epidemiológicos (por ejemplo, de poblaciones con exposición profesional), los parámetros deben seleccionarse sobre la base de su valor predictivo en poblaciones humanas, de modelos animales validados y de los mecanismos biológicos en que se basan los marcadores (véase la Tabla 33.6). La estrategia con que se debe plantear la detección de efectos inmunotóxicos tras una exposición (accidental) a contaminantes ambientales u otros tóxicos depende en gran medida de las circunstancias, como por ejemplo del tipo de inmunodeficiencia que cabe esperar, del tiempo transcurrido entre la exposición y la evaluación del estado inmunitario, del grado de exposición y del número de individuos expuestos.
El proceso de evaluar el riesgo inmunotóxico de un determinado xenobiótico en los humanos es sumamente difícil y muchas veces imposible, debido en gran parte a la presencia de diversos factores de confusión, de origen endógeno o exógeno, que influyen en la respuesta de los individuos al daño tóxico. Así sucede principalmente en los estudios que investigan el papel de la exposición química en las enfermedades autoinmunitarias, donde los factores genéticos desempeñan un papel decisivo.
Tabla Nº 1: Clasificación de los ensayos con arreglo a los marcadores inmunitarios (Tomado de Ellen K. Silbergeld. Toxicología: Herramientas y Enfoques. Enciclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo)
Como raras veces se dispone de datos suficientes sobre los seres humanos, la evaluación del riesgo de inmunosupresión inducida por sustancias químicas se basa en la mayoría de los casos en estudios sobre animales. La identificación de los xenobióticos inmunotóxicos potenciales se realiza principalmente en estudios controlados con roedores. Los estudios de exposición in vivo constituyen a este respecto el planteamiento óptimo para estimar el potencial inmunotóxico de un compuesto, pues el sistema inmunitario y sus respuestas tienen un carácter multifactorial y complejo. Los estudios in vivo son cada vez más valiosos para determinar los mecanismos de la inmunotoxicidad. Además, al investigar los efectos del compuesto utilizando células de origen animal y humano pueden generarse datos para establecer comparaciones entre especies, que pueden utilizarse en el llamado " enfoque de paralelogramo" para mejorar el proceso de evaluación del riesgo: si se dispone de datos correspondientes a las tres esquinas del paralelogramo (animal in vivo y animal y humano in vitro) puede ser más fácil predecir el resultado en la esquina restante, es decir, el riesgo en los seres humanos.
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Información de los autores
Cesar Augusto Speck Hernandez
Christopher A. Hernández Parra
Eliana Alviarez
Lina Marcela Triana Uribe
Programa de Biología
Facultad de Ciencias Básicas
Universidad del Tolima
Ibagué-Tolima
Colombia
Proyecto Realizado el 13 de Noviembre de 2008
Universidad del Tolima
Programa de Biología
Proyecto de Investigación
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