Disruptores endocrinos y células osteoblásticas. Efecto de los bisfenoles

Resumen

El tejido óseo es un tipo de tejido conectivo altamente especializado que compone el esqueleto. Se caracteriza por tener una matriz extracelular rica en sales minerales, que le confieren una gran dureza y resistencia, además de fibras colágenas que le aportan elasticidad y flexibilidad. El tejido óseo está compuesto por diferentes poblaciones celulares tales como los osteoblastos, los osteocitos y los osteoclastos, que participan en los procesos de formación y remodelado óseo. Este tejido está sometido a un proceso continuo de renovación que tiene lugar cíclicamente a lo largo de toda la vida. Del correcto equilibrio fisiológico entre ambos procesos dependerá el buen mantenimiento de la salud ósea. Por ello, cualquier factor o agente endógeno o exógeno que afecte tanto a la matriz extracelular como a alguna de estas poblaciones puede comprometer la salud ósea. Las enfermedades óseas, tales como la osteoporosis, pero también otras como la enfermedad periodontal o la artritis reumatoide, constituyen hoy una de las principales preocupaciones en cuanto a salud pública a nivel global. El osteoblasto, la célula responsable de la formación y regeneración ósea puede ser objeto de caracterización atendiendo a parámetros morfológicos, antigénicos y funcionales. Entre sus funciones, además de la formación de la matriz ósea mediante la secreción de diversas moléculas implicadas en la misma (osteocalcina, proteínas morfogenéticas óseas o fosfatasa alcalina, entre otras), quizás la mejor conocida, podemos enumerar otras relacionadas con el sistema inmune, como la capacidad fagocítica, la síntesis de citoquinas o la expresión de moléculas propias de las células presentadoras de antígenos, como son los antígenos de superficie CD54, CD80 o CD86. Los disruptores endocrinos (EDCs) son sustancias externas que alteran la función del sistema endocrino y causan efectos adversos en la salud relacionados con la infertilidad, la obesidad o la carcinogénesis. En este grupo de sustancias se incluyen diferentes compuestos de origen animal, vegetal y sintético, así como distintos residuos industriales. Estas sustancias son persistentes y se encuentran ampliamente distribuidas en el medio ambiente. La legislación europea considera a los EDCs como sustancias extremadamente preocupantes y exhorta a los estados miembros a reducir su uso y reemplazarlos por alternativas más seguras. Se estima que alrededor de 1000 sustancias químicas antropogénicas pueden tener actividad endocrina, entre las cuales podemos reseñar por su extensa presencia los ftalatos, bisfenoles, parabenos, entre otros. Estos compuestos se encuentran en productos cotidianos como latas de conserva, plásticos, detergentes, tickets de papel térmico, etc. En concreto, los bisfenoles (BPs) han recibido mucha atención debido a su amplia presencia en productos de consumo y su capacidad para alterar procesos fisiológicos esenciales. Su similitud estructural con los estrógenos les permite interferir con las mismas vías de señalización endocrinas con las que estos interactúan. El bisfenol A (BPA) es un compuesto orgánico utilizado en la producción de resinas fenólicas, poliacrilatos y poliésteres, resinas epoxi y policarbonato. Se encuentra en una amplia variedad de productos, como botellas de agua, biberones, productos médicos, etc. El BPA se une a los receptores de estrógeno ejerciendo efectos agonistas y antagonistas. Los efectos del BPA en el organismo incluyen alteraciones en el metabolismo, neurodesarrollo, fertilidad, salud cardiovascular y aumento del riesgo de ciertos tipos de cáncer. Debido a sus efectos nocivos, se han implementado regulaciones para reducir su uso en productos destinados al contacto con alimentos y bebidas. Sin embargo, en sustitución de este BP, se han diseñado otros compuestos análogos como el bisfenol S, el bisfenol F o el bisfenol AF, entre otros. No obstante, existe controversia sobre la posibilidad de que causen efectos similares al BPA. Estudios realizados en células de origen murino sugieren que el BPA podría modular la densidad mineral ósea alterando el normal funcionamiento del osteoblasto, a través de la inhibición de distintos factores de transcripción o proteínas morfogenéticas óseas. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue analizar el efecto de algunos bisfenoles (bisfenol A, bisfenol S, bisfenol F y bisfenol AF) sobre la fisiología del osteoblasto, utilizando para ello cultivos primarios de osteoblastos humanos. Los osteoblastos humanos fueron tratados con los bisfenoles mencionados durante 24 horas, a la dosis de 10-5 M, 10-6 M y 10-7 M. El estudio de la proliferación celular se realizó mediante la técnica del MTT y se analizó mediante espectrofotometría a una longitud de onda de 570 nm. La inducción de apoptosis/necrosis se estudió mediante la marcación celular con anexina V y yoduro de propidio y se analizó usando un citómetro de flujo con láser de argón a una longitud de onda de 488 nm. La determinación del efecto sobre el perfil antigénico de los osteoblastos se llevó a cabo mediante citometría de flujo y con el uso de anticuerpos monoclonales marcados con fluorocromos. La actividad fosfatasa alcalina fue cuantificada mediante una técnica espectrofotométrica a una longitud de onda de 405 nm. El estudio de la mineralización se llevó a cabo a los 7, 14 y 21 días mediante la técnica de la alizarina roja, y se cuantificó mediante espectrofotometría a 562 nm. La actividad fagocítica fue evaluada utilizando marcación directa mediante el uso bolitas de látex fluorescentes como partículas diana y cuantificada mediante citometría de flujo. La expresión genética de proteínas por el osteoblasto fue estudiada mediante la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa de transcripción inversa (o RT-PCR) seguida de la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real o cuantitativa (qPCR). A partir de los resultados de este trabajo se evidenció que el bisfenol A reduce la proliferación y retrasa la maduración celular in vitro de los osteoblastos humanos en cultivo, disminuyendo la actividad fosfatasa alcalina, incrementando la expresión de CD54 y CD80 y disminuyendo la mineralización. Esto se correlaciona con una reducción en la expresión génica de los marcadores osteogénicos ALP, Col-1, OSC, OSX, Runx2, BMP-2 y BPM-7. La capacidad fagocítica también se ve mermada. Por su parte, los análogos del BPA redujeron la proliferación por una inducción de la apoptosis, a excepción del BPAF que no mostró efectos sobre la viabilidad celular. Todos redujeron la mineralización, así como la expresión de marcadores osteogénicos ensayados. Los efectos observados se produjeron de manera dosis-dependiente. Estos resultados sugieren que el BPA y sus análogos (BPS, BPF y BPAF) alteran los distintos parámetros estudiados en el osteoblasto, lo que supone un efecto adverso sobre esta población celular la cual desempeña un papel clave en la formación y reparación ósea. Esto a su vez podría modular la fisiología del tejido óseo causando así un impacto nocivo sobre la salud ósea.