Evaluación del estado redox en placenta humana : mecanismos de respuesta al estrés oxidativo generado por exposición a organofosforados

Abstract

Los plaguicidas organofosforados (OFs) utilizados ampliamente en la producción agrícola, constituyen una clase importante de químicos contaminantes del medio ambiente. La mayoría de las personas están o han sido expuestas a plaguicidas OFs por su uso domiciliario como insecticidas, por la contaminación de alimentos, de cursos acuíferos, por exposición laboral y/o por residir en áreas rurales cercanas a la aplicación de los mismos. Es creciente la preocupación por las consecuencias de la exposición a contaminantes medioambientales en grupos vulnerables como son los representados por mujeres gestantes y niños en desarrollo. La exposición intrauterina puede tener consecuencias adversas para la salud del feto tanto a corto como a largo plazo, de hecho, la toxicología del desarrollo se ocupa de su estudio. Considerando que la estructura y función normal de la placenta es un pre-requisito para el crecimiento y desarrollo del feto y que la placenta es una matriz de utilidad para biomonitorear el efecto de la exposición a xenobióticos, en este trabajo de tesis se realizaron estudios a los fines de establecer algunos aspectos relevantes relacionados al balance redox en dos modelos de trofoblasto humano: homogenato de placentas provenientes de mujeres ambientalmente expuestas a plaguicidas y la línea celular derivada de coriocarcinoma JEG-3. Se estudiaron placentas de mujeres gestantes de una población residente en áreas agrícolas recolectadas en períodos de pulverizaciones de plaguicidas (PP) principalmente OFs, durante el período de receso (PR), y de gestantes residentes urbanas consideradas grupo control (GC). La actividad enzimática de carboxilesterasa (CaE), biomarcador sensible a la exposición ambiental a OFs, en placentas recogidas durante el PP disminuyó significativamente un 16,5% comparado con el GC y un 19% respecto a los valores obtenidos en placentas recogidas en el PR. Sin embargo, no se hallaron diferencias significativas en los marcadores de estrés oxidativo (lipoperóxidos y carbonilación de proteínas) así como en los de defensa antioxidante enzimática (actividad de catalasa -CAT- y de glutatión peroxidasa -GPx-) y no enzimática (nivel de glutatión reducido -GSH-), ni en los niveles del factor nuclear 2 relacionado al factor eritroideo 2 (Nrf2), quien ejerce efectos protectivos contra el daño oxidativo. asociación negativa entre la actividad de CAT, observada en las muestras de placentas de gestantes provenientes del grupo PP, y el índice placentario (peso de la placenta/ peso del neonato) sugieren que CAT podría representar un biomarcador de suceptibilidad a tóxicos a ser explorado en futuros estudios, ya que una menor capacidad para detoxificar las especies reactivas del oxígeno (ROS) podría constituir una amenaza potencial para la función placentaria. En conjunto, los resultados del estudio poblacional indican que los tejidos placentarios expuestos ambientalmente a plaguicidas no mostraron cambios en la respuesta antioxidante ni en los marcadores de estrés oxidativo, sugiriendo que se mantuvo el balance redox aún en las condiciones prooxidantes que se podrían haber generado por la exposición. En relación a los estudios realizados en la línea celular JEG-3, en condiciones en que la viabilidad por exposición a clorpirifos (CPF) no se vio afectada, se demostró que estas células expresan acetilcolinesterasa (Anzenbacher and Anzenbacherova, 2001), blanco primario de los OFs y que metabolizan los OFs a la forma oxón, ya que su actividad fue inhibida por 5 y 50 μM de CPF. Dicha inhibición fue revertida parcialmente por la presencia del antioxidante N-acetilcisteína sugiriendo que la disminución en la actividad de la enzima AChE se debe en parte a condiciones prooxidantes del medio. Además, se observó que la exposición a 50 ó 100 μM de CPF, concentraciones 5-10 veces mayores a las consideradas representativas de la exposición medioambiental en humanos , indujo un incremento en la generación de las ROS, producto de la metabolización del tóxico y una disminución en el contenido de GSH, sugiriendo que CPF altera el equilibrio redox en estas células. En respuesta a este desbalance redox la actividad de CAT aumentó comparado con el control. Se sabe que el sistema Nrf2/INrf2 detecta principalmente el estrés oxidativo de baja intensidad (Lushchak, 2011). En respuesta a esto, Nrf2 se trasloca al núcleo, donde se une a los sitios ARE (antioxidant-response element) de los genes blanco para inducir la expresión de múltiples genes de la defensa celular. En coincidencia, el análisis del contenido proteico de Nrf2 mostró un aumento significativo. Adicionalmente se comprobó un aumento en la expresión transcripcional y localización en la fracción nuclear enriquecida en respuesta a la exposición a CPF. Además, se demostró inducción transcripcional en dos de los tres genes detoxificantes de fase II estudiados, hemo-oxigenasa 1 (HO-1) y glutatión reductasa (GR), mientras que no se hallaron cambios en el ARNm de la superóxido dismutasa-1 (SOD1). Estos resultados indican que la tolerancia de las células JEG-3 a la exposición a CPF se explica, al menos en parte, por la capacidad de éstas para activar mecanismos de defensa antioxidante. En resumen, se demuestra por primera vez en células del trofoblasto in vitro que CPF altera el equilibrio redox e induce un aumento de los genes de fase II de detoxificación HO-1 y GR, mediado en parte por la activación de la vía adaptativa del sistema Nrf2/ARE.