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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Iztacala “Análisis de la respuesta inmune antitumoral: Efecto de la administración neonatal de Bisfenol A” T E S I S Que para obtener el título de: BIÓLOGA Presenta: Cinthya Monserrat Camacho Arroyo Director de Tesis: Dr. Jorge Morales Montor Los Reyes Iztacala, Tlalnepantla, Edo. de México, 2019. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 2 Este proyecto fue realizado en el laboratorio de “Interacciones Neuroinmuno- endócrinas”, a cargo del Dr. Jorge Morales Montor, en el departamento de Inmunología del Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM. 3 Índice Resumen ………………………………………………………………………………7 Abreviaturas ………………………………………………………………………………9 1. Introducción …………………………………………………………….............11 1.1 Red Neuroinmunoendócrina ……………………………………..11 1.2 Sistema inmune y hormonas sexuales ……………………..……....11 1.3 Compuestos Disruptores Endócrinos ……………………………..12 1.3.1 BPA ……………………………………………………………..13 1.3.1.1 Fuentes y niveles de exposición ……………………..13 1.3.1.2 Etapas criticas del desarrollo ……………………..14 1.3.1.3 Efectos sobre el sistema inmunológico ……………..15 1.3.2 Efectos del BPA sobre células de la inmunidad innata ……..16 1.3.2.1 Macrófagos ……………………………………………..16 1.3.2.2 Células Dendríticas ……………………………………..17 1.3.2.3 Granulocitos ……………………………………………..17 1.3.3 Efectos del BPA sobre células de la inmunidad adaptativa …. 18 1.3.3.1 Linfocitos T ……………………………………………..18 1.3.3.2 Linfocitos B y células plasmáticas ……………………..20 1.4 Cáncer de mama………………………………………………………...21 1.5 Estadísticas ……………………………………………………………..21 1.6 Microambiente tumoral mamario: Inmunopatología ……………..22 1.6.1 Inmunovigilancia ……………………………………………..22 1.6.2 Inmunoedición ……………………………………………………..23 1.6.3 Inmuosubversión ……………………………………………..23 1.6.3.1 Linfocitos T CD8 ……………………………………..25 1.6.3.2 Linfocitos T CD4 ……………………………………..25 1.6.3.3 Linfocitos T regs ……………………………………..26 1.6.3.4 Células NK ……………………………………………..27 1.6.3.5 MAT´s ……………………………………………………..28 4 1.7 Modelo murino de tumores mamarios: línea 4T1 ……………..29 2. Antecedentes ……………………………………………………………..31 3. Planteamiento del problema ……………………………………………..31 4. Hipótesis ……………………………………………………………………..32 5. Objetivos ……………………………………………………………………..32 5.1 Objetivo general ……………………………………………………..32 5.2 Objetivos particulares ……………………………………………..32 6. Materiales y métodos ……………………………………………………..33 6.1 Modelo biológico ……………………………………………………..33 6.2 Disrupción Neonatal con BPA ……………………………………..33 6.2.1 Inoculación ……………………………………………………..33 6.2.2 Dosis ……………………………………………………………..34 6.3 Administración de línea 4T1 ……………………………………..34 6.3.1 Cultivo ……………………………………………………………..34 6.3.2 Inoculación ……………………………………………………..34 6.3.3 Parámetro endócrino: Ciclo estral ……………………………..35 6.4 Obtención de muestras ……………………………………………..35 6.4.1 Sangre ……………………………………………………………..36 6.4.2 Tumor ……………………………………………………………..36 6.4.3 Bazo y Nodulos linfáticos periféricos ……………………………..37 6.5 Citometría de flujo ……………………………………………………..37 7. Resultados ……………………………………………………………………..42 7.1 Ciclo estral ……………………………………………………………..42 7.2 Tumores mamarios ……………………………………………………..42 7.3 Poblaciones celulares ……………………………………………..43 7.3.1 Bazo ……………………………………………………………..43 7.3.2 Nódulos linfáticos periféricos ……………………………………..45 7.3.3 Tumor ……………………………………………………………..46 8. Discusión ……………………………………………………………………..48 9. Conclusiones ……………………………………………………………..52 10. Referencias ……………………………………………………………………..53 5 6 AGRADECIMIENTOS A la Facultad de Estudios Superiores Iztacala de la Universidad Nacional Autónoma de México, por formarme Bióloga, por abrirme las puertas al mundo y darme las armas para triunfar en él. A mi tutor, el Dr. Jorge Morales Montor, por incorporarme a su laboratorio, depositar su confianza en mí y guiarme en la realización de este proyecto. Por enseñarme a hacer ciencia, a pensar y actuar como una gran científica, y a definir mí camino en la vida académica. A los científicos y científicas que formaron parte de mi equipo de laboratorio, por día con día estar dispuestos a ayudar cuando lo necesite, especialmente a Marisa, mi maestra, quien con paciencia y vocación me enseño todo lo necesario. Al Sistema Nacional de Investigadores por el apoyo con una beca de “Ayudante de Investigador”, con un número de expediente 13926, que me fue otorgada como apoyo para llevar acabo mi tesis de Licenciatura. Al Proyecto IN209719 del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA), UNAM, otorgado al Dr. Jorge Morales Montor. Al Proyecto 2125 de Fronteras en la Ciencia, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), otorgado al Dr. J. Morales-Montor. A mi comité revisor, por su apoyo con sus comentarios, sugerencias y enseñanzas. 7 Resumen Los Compuestos Disruptores Endócrinos (CDEs) son moléculas que se definen como agentes exógenos que interfieren, mimetizan o antagonizan la acción de hormonas esteroides propias del organismo. En particular, el Bisfenol A (BPA) es un CDE de carácter estrogénico. Por otra parte, debido a que el sistema neuroendócrino e inmunológico tienen una interacción bidireccional, la exposición a BPA en etapas críticas del desarrollo, puede provocar alteraciones no sólo en el eje reproductivo de la descendencia, sino también en el sistema inmunológico, afectando así una respuesta antitumoral en la vida adulta. Por lo que, en este estudio, se decidió examinar si a los 14 días de inducción tumoral en la mama, la exposición neonatal a BPA inducía un cambio en el tamaño del tumor. Para esto, ratones hembra de la cepa singénica Balb/c se expusieron a una dosis única de BPA de 250 μg / kg en la etapa del desarrollo neonatal. Una vez alcanzada la madurez sexual (8 semanas de edad), les fue inducido un tumor mamario, mediante la inyección de 10,000 células de la línea 4T1 de adenocarcinoma mamario espontáneo murino, lo que permite el uso de individuos compatibles e inmunocompetentes. Transcurridos 14 días desde la inducción, los ratones que fueron expuestos al BPA desarrollaron tumores de menor tamaño. Para evaluar la respuesta anti-tumoral a nivel local, por citometría de flujo se realizó un análisis de infiltrado leucocitario de la masa tumoral, así como a nivel regional (nódulos linfáticos periféricos) y sistémico (bazo). El análisis del infiltrado leucocitario en tumor de los animales expuestos a BPA no muestra diferencias significativas entre grupos, aunque sugiere una tendencia a la baja de linfocitos T reguladores en este grupo. Así como se evaluó la respuesta adaptativa, también la innata y se analizaron los porcentajes de células NK y macrófagos asociados a tumor (TAMs), involucrados en la respuesta antitumoral temprana (14 días de crecimiento tumoral). El análisis mostró un aumento en la población de células NK y reguladoras en bazo, yde manera interesante, se encuentra significativamente aumentada en tumor en el grupo expuesto a BPA. Lo cual 8 sugiere que en una respuesta antitumoral temprana, el BPA muestra un comportamiento inmunomodulador y puede dejar una marca epigenética en estas poblaciones involucradas en el crecimiento y desarrollo del tumor mamario. 9 Abreviaturas AR Receptor de andrógenos BPA Bisfenol A BisGMA BPA-glicidil-metacrilato CDE Compuesto disruptor endócrino CPAs Células presentadoras de antígeno DCs Células dendríticas DES Dietilestilbestrol DMSO Dimetilsulfóxido DPN Día postnatal ERα Receptor de estrógenos alfa ERβ Receptor de estrógenos beta FDA Food and Drug Administration FoxP3 Forkhead Box P3 IFN-γ Interferón gama LT Linfocitos T LB Linfocitos B LTCs Linfocitos T citotóxicos LPS Lipopolisacárido MATs Macrófagos asociados a tumor Mφ Macrófagos 10 MHC Complejo principal de histocompatibilidad NK Natural killer PBMCs Células mononucleares de sangre periférica ROS Especies reactivas de oxígeno T helper Linfocitos T cooperadores TGF-β Factor transformante del crecimiento beta TNF-α Factor de necrosis tumoral alfa TRAIL Ligando inductor de apoptosis relacionado con TNF Treg Linfocitos T reguladores 11 1. Introducción 1.1 La red Neuroinmunoendócrina La red Neuroinmunoendocrina (NIM) se refiere a la interacción bidireccional que existe entre dos entidades fisiológicas que se creían independientes: el sistema inmune y el sistema neuroendócrino, que forman parte de una compleja red fisiológica. Se tiene evidencia de que las citocinas, hormonas peptídicas, hormonas esteroides, neurotransmisores y neuropéptidos regulan y modifican tanto la respuesta inmune como diversos fenómenos neuroendocrinos y, en conjunto, mantienen la homeostasis del organismo, dado que las células involucradas en cada uno de estos tres sistemas, presentan receptores de membrana para reconocer esta variedad de moléculas solubles secretadas por otros sistemas 1. 1.2 Sistema inmune y hormonas sexuales Desde la concepción de un mamífero, hasta el periodo previo a la etapa de pubertad, el sexo de este organismo, va a determinar, tras su desarrollo fisiológico y endócrino, múltiples diferencias que se basan en la producción, secreción y circulación de estrógenos, progesterona y testosterona, así como en la función del eje hipotálamo-pituitario-gonadal 1, 2. En este sentido, es que se establece el dimorfismo sexual, que no solo se observa en la diferenciación, desarrollo y funcionamiento de órganos reproductivos, sino también se ha mostrado en la respuesta inmune: un mismo estímulo antigénico, provoca diferentes respuestas en ambos sexos. Existen distintas manifestaciones de estos fenómenos dimórficos. Uno de ellos, es que las hembras de distintas especies producen niveles mayores de inmunoglobulinas y por lo tanto, desarrollan una mayor respuesta humoral contra infecciones, y también producen anticuerpos auto-reactivos, lo cual se refleja en la mayor incidencia de enfermedades autoinmunes en mujeres 3, 4. 12 Las hormonas sexuales modulan una gran variedad de fenómenos en el sistema inmunológico, incluyendo la maduración y selección de los timocitos, el tránsito celular, la proliferación de linfocitos, la expresión de moléculas del MHC de clase II y sus receptores, así como la producción de citosinas 5, 6, 7. Los esteroides sexuales tienen efectos moduladores que están mediados por la expresión de receptores para estas hormonas en las células del sistema inmunológico, siendo los receptores clásicos a estrógenos (ERα y ERβ), el receptor a progesterona (PR) y el receptor a andrógenos (AR) los más conocidos 8. 1.3 Compuestos Disruptores Endócrinos (CDEs) La disrupción endocrina, es un campo de investigación actual, que tiene que ver con la contaminación ambiental. Ha sido muy estudiado en los últimos 10 años, aunque los efectos de los disruptores endócrinos en vida silvestre, se han estudiado desde la década de 1940. Se ha identificado una gran cantidad de químicos como compuestos disruptores endócrinos (CDE) y los humanos podemos estar expuestos a ellos por medio de la exposición dietética y ambiental (agua, suelo y aire) 9. Lo anterior, ha dado pie al desarrollo de una nueva área de estudio en la biología: la biomedicina ambiental, y que tiene que ver con todos los efectos nocivos de compuestos producidos por la actividad humana industrial sobre los diferentes organismos de la biosfera, y sus ecosistemas. Así, los CDE han sido definidos como agentes exógenos que interfieren con la síntesis, secreción, transporte, metabolismo, mecanismo de acción o eliminación de las hormonas propias del organismo 10. Pueden ser agonistas o antagonistas de las hormonas esteroides endógenas del organismo 11. Algunos CDE pueden presentar actividad estrogénica, anti-estrogénica o anti-androgénica. Estos compuestos, pueden tener origen natural (los fitoestrógenos) o sintético (los anticonceptivos). Compuestos como el Dietilstilbestrol (DES), la genisteína, los ftalatos, los hidrocarburos policíclicos ambientales, los pesticidas organoclorados y los bisfenoles, pero en particular el 13 Bisfenol A (BPA) son algunos de los CDE ampliamente estudiados.En distintos estudios epidemiológicos se han demostrado, alteraciones irreversibles en el eje reproductivo de la descendencia a consecuencia de la exposición gestacional y neonatal a este tipo de compuestos en diversas especies 12, 13. 1.3.1 El BPA El Bisfenol A (BPA), es un CDE de carácter estrogénico, conocido por su alta afinidad a los receptores nucleares de estrógenos ERα y Erβ 14, 15, 16. Por un lado, se ha reportado que la afinidad del BPA por estos receptores es más baja con respecto a un ligando natural, como el 17β-Estradiol 17, 18, por otro se ha descrito la unión del BPA a otros receptores, como el de progesterona, andrógenos y el de hormona tiroidea, a través de los cuales puede ejercer sus efectos 19, 20, 21. Además, datos recientes sugieren que el BPA puede ser considerado como un modulador selectivo del receptor de estrógenos (SERM, por sus siglas en inglés), ya que este compuesto y el 17β-estradiol no siempre ejercen los mismos efectos 22. 1.3.1.1 Fuentes y niveles de exposición El BPA es ampliamente utilizado como monómero en la elaboración de policarbonatos, resinas epóxicas y retardantes de flama 23 , compuestos usados en la fabricación de envases de alimentos, botellas, recubrimientos de latas, selladores dentales, en papel térmico, billetes, entre muchos otros, todos ellos materiales de uso cotidiano. Este compuesto puede liberarse al ambiente al ser sometido a altas temperaturas o a cambios extremos de pH, ya sean condiciones ácidas o básicas. Esto gracias a una hidrólisis de los enlaces éster de los polímeros que lo contienen 24, 25. El BPA se ha detectado en diversos fluidos y tejidos en humanos, incluidos la leche materna, la placenta, el cordón umbilical y el fluido seminal y con base en el análisis de fluidos corporales humanos, se ha estimado un nivel sérico medio de 14 2 ng/ml. Lo que está determinado de manera más certera es que la principal fuente de exposición a este CDE, es la vía oral 26, 27. La Food and Drug Administration (FDA) de los Estados Unidos de América, reportó que la dosis de exposición aproximada es de 2.4 a 0.16 µg/kg peso corporal/día para niños de 0 a 12 meses y de 0.19 µg/kg peso corporal/día para adultos, con base en datos de liberación de BPA en enlatados y contenedores de alimentos 28. La exposición a BPA es motivo de preocupación si es durante alguna etapa del desarrollo de un mamífero, debidoa la capacidad que tiene este compuesto para cruzar la barrera placentaria, permanecer en tejido adiposo y en leche materna. 1.3.1.2 Etapas críticas del desarrollo A lo largo de la vida de un mamífero existen períodos críticos de multiplicación, proliferación y maduración celular, en los cuales existe un alto grado de plasticidad (posibilidad de introducir cambios). Estos periodos se denominan etapas críticas del desarrollo, y son de gran importancia para el desarrollo de la vida adulta de un organismo. Estas etapas son la fetal o gestacional, la neonatal y la prepuberal. En función de estas características un individuo es capaz de producir cambios estructurales, funcionales y epigenéticos, en respuesta a factores nocivos que alteran su crecimiento y desarrollo. La gran variabilidad en el ritmo de crecimiento y de maduración de los diferentes tejidos, órganos y sistema inmunoendócrino, sea en cualquiera de estas tres etapas, determina la existencia de diferentes grados de afectación con las consiguientes repercusiones a corto, medio y largo plazo (vida adulta) 29. Uno de los principales mecanismos mediante los cuales los CDEs pueden causar efectos a largo plazo modificando la expresión genética es la alteración de 15 los patrones epigenéticos. En este sentido, estudios recientes han confirmado que el BPA puede ocasionar cambios epigenéticos 30. Particularmente, se ha reportado que la exposición a BPA durante periodos críticos del desarrollo puede modificar los patrones epigenéticos que controlan la expresión de receptores de estrógeno en tejidos reproductivos, en el cerebro y en el sistema inmunitario 31,32. 1.3.1.3 Efectos sobre el sistema inmunológico Existe evidencia de que el BPA modifica la actividad de diversos tipos celulares, sin embargo no se ha llegado a un acuerdo sobre los efectos que este compuesto ejerce sobre el sistema inmunológico. La respuesta que se tiene a este CDE es dependiente en gran medida de si los estudios son realizados in vitro o in vivo, de la especie utilizada, el sexo de los sujetos experimentales, la etapa del desarrollo en la que se administra, la dosis, la vía de administración y el esquema de exposición, sin dejar de lado el contexto en el que se estudia, es decir, cuál enfermedad. Sin embargo, se ha reportado que el BPA si afecta a diversos tipos celulares del sistema inmune, modificando su funcionalidad 33. Este compuesto tiene la capacidad de interferir en la diferenciación de ciertos tipos celulares 34,35, disminuir o aumentar el porcentaje de células que participan en la inmunidad innata y adaptativa, así como también la producción de anticuerpos, la expresión de citosinas, receptores, y de algunas otras moléculas de membrana 36. Además, en los estudios in vivo muchas veces no se toma en cuenta que la función de la respuesta inmunitaria debe ser estudiada bajo algún reto antigénico, por lo que existe poca información acerca de los efectos que el BPA puede estar ejerciendo sobre el sistema inmunitario durante un proceso infeccioso. 16 1.3.2 Efectos del BPA sobre las células de la inmunidad innata 1.3.2.1 Macrófagos Los Mφ son una de las principales células fagocíticas que desempañan un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis en el organismo y se ha demostrado que expresan las dos isoformas del receptor a estrógenos (ER-α y ER-β) 37, con lo cual, el BPA podría ejercer sus efectos uniéndose a dichos receptores. En cuanto a los trabajos en los cuales se reportan efectos estimulatorios del BPA sobre los Mφ, Hong y Cols, usando la línea celular de Mφ murinos RAW264, indican que el BPA (43nM), potenció la producción de óxido nítrico inducida por LPS, mientras que la producción de IFN-γ no se vio alterada 38, aunque también se reporta que el BPA a 0.1µM, estimula la producción de las citocinas pro- inflamatorias IL-1, IL-6 e IL-12 39. En otro estudio donde se evaluó el efecto de un análogo del BPA [BPA-glicidil-metacrilato (BisGMA)], sobre la función de la línea celular de Mφ RAW264.7, se reporta un aumento en la producción del TNF-α, además de la expresión de moléculas de membrana como CD11, CD14, CD40, CD45, CD54 y CD80 en esta misma línea celular 40. En otro reporte, utilizando la línea celular de Mφ humanos THP1, se reporta que el BPA (0.1µM) incrementa la producción de citocinas pro-inflamatorias TNF-α e IL-6, y disminución de las citocinas reguladoras IL-10 y TGF-β. Además, observan que el antagonista de los receptores nucleares a estrógenos, ICI 182,780, revierte la producción de estas citocinas (disminuye TNF-α e IL-6 e incrementa IL-10 y TGF-β), lo cual indica que el BPA puede actuar por medio de estos receptores 41. Se utilizaron derivados de células mononucleares de sangre periférica (PBMCs, por sus siglas en inglés) humanas, y estimuladas o no con LPS o IL-4 42, reportan efectos distintos del BPA en la producción de citocinas en Mφ clásicamente activados (M1) o alternativamente activados (M2). Ellos reportan que el BPA estimula la migración de M2, pero disminuye la producción de IL-6, IL-10 e IL-1β en estas células. En el caso de los M1, reportan aumento en la producción de IL-10 y disminución de IL-6. 17 Por otra parte, también se han reportado efectos inhibitorios de BPA sobre la función de los Mφ. Se evaluó la capacidad de adherencia de Mφ peritoneales de ratas expuestas a BPA, demostrando que el BPA (10nM), inhibe la adherencia de los Mφ, pero no altera su viabilidad 43. 1.3.2.2 Células dendríticas Las células dendríticas (DCs, por sus siglas en inglés) son las células presentadoras de antígeno por excelencia y juegan un papel fundamental en la regulación y polarización de las respuestas inmunológicas, además, se ha reportado que estas células también expresan el ER-α y el ER-β 44. Acerca de las acciones que puede tener el BPA sobre estas células, se reporta que DCs derivadas de PBMCs en presencia de TNF-α incrementan la expresión del ligando de la quimiocina 1 (CCL1), además de generar aumento en la producción de IL-5, IL-10 e IL-13, así como en la expresión de GATA3 45. En otra investigación se reporta aumento en la diferenciación de las DCs, así como aumento en la expresión de MHCII y CD86 en estas células 46. 1.3.2.3 Granulocitos Los granulocitos son las células de la inmunidad innata más abundantes en el organismo. Se dividen en neutrófilos, que constituyen entre el 90 y el 95% de su totalidad, los eosinófilos del 3 a 5% y los basófilos menos del 1%. En la literatura existen muy pocos reportes acerca del efecto del BPA sobre estas células, un ejemplo es en el que se demuestra que el BPA a dosis de 1mg/kg, aumenta el reclutamiento de eosinófilos inducidos por ovoalbúmina en los alveolos y submucosa de las vías aéreas 47 y se ha reportado que la exposición perinatal a BPA aumenta la inflamación eosinofílica en las vías aéreas 48. 18 En el caso de los neutrófilos, en los trabajos se ha evaluado el efecto del BPA sobre la diferenciación neutrofílica de las células HL-60 inducida por dimetilsulfóxido (DMSO) y el factor estimulante de colonias de granulocitos. Estos autores reportan que el BPA, a dosis bajas, genera aumento en la diferenciación neutrofílica y adicionalmente, reportan que al agregar tamoxifen (inhibidor competitivo de los ERs), no se suprime el efecto del BPA, lo cual sugiere que este efecto potenciador en la diferenciación de los neutrófilos se da a través de una vía independiente de los receptores nucleares de estrógenos 49. 1.3.3 Efecto del BPA sobre las células de la inmunidad adaptativa 1.3.3.1 Linfocitos T Los LT son células de la inmunidad adaptativa que se pueden dividir en linfocitos T citotóxicos (LTCs, por sus siglas en inglés) o en linfocitos T cooperadores (T helper, por sus siglas en inglés), y estos a su vez en Th1,Th2, Th9, Th17, Th33, con base en el patrón de citocinas que secretan. Estas células han demostrado poseer receptores para esteroides sexuales 50. Los esteroides sexuales a su vez, pueden estar modulando la diferenciación de los LT y con esto regulando la respuesta inmunitaria 51, y al poseer receptores para dichas hormonas, el BPA puede estar ejerciendo su efecto a través de dichos receptores como se ha reportado en distintos estudios, en los cuales hay diferentes resultados que difieren en cuanto a la polarización de la respuesta inmune por parte de los LT. Entre los reportes que indican polarización de la respuesta inmunitaria hacia Th1, se cultivaron esplenocitos activados con concanavalina de ratones expuestos al BPA por 4 semanas en el agua de beber, a dosis de 0.015, 1.5 y 30 mg/ml, y se encontró que la exposición a BPA aumenta la expresión de IFN-γ y genera reducción en la expresión de IL-4 52. Del mismo modo, se ha evaluado el efecto del BPA en un modelo de inmunización con lisozima de huevo de gallina (HEL), reportando que el BPA a 19 dosis de 30 y 300µg/kg aumentó significativamente la secreción de IFN-γ, mientras que la producción de IL-4 aumentó a dosis de 300 y 3000µg/kg, con lo cual indican que existe predominancia de la respuesta tipo Th1, además, usando un esquema de exposición prenatal al BPA, donde las crías macho expuestas al BPA, posteriormente fueron inmunizadas en la edad adulta con HEL, mostraron que el BPA generó aumento tanto en los parámetros de respuesta Th1 (IFN- γ) como de la respuesta Th2 (IL-4) pero, el aumento en la respuesta Th1 fue mayor que en la Th2 53, 54. Un estudio realizado en ratones, donde se analizó el efecto de la exposición perinatal (día 9.5 de gestación y hasta el destete) a BPA con una dosis de 1mg/kg/día intraperitoneal 55, reporta que en las crías macho al llegar a la etapa adulta, en los niveles séricos, existe incremento de G-CSF, GM-CSF, IL-12p70, IL-1α, IL-1β y TNF-α en comparación con el grupo control e igualmente en esplenocitos obtenidos de los mismos animales y estimulados con concanavalina, hay aumento de G-CSF, GM-CSF, IL-12p70, IL-17, IL-4, IL-6 y TNF-α, además de que en los sobrenadantes de los esplenocitos estimulados con LPS hay aumento de GM-CSF, IFN-γ e IL-17, con lo cual concuerdan que existe aumento en las citocinas Th1 con sesgo hacia una respuesta de tipo Th17. En cuanto a los estudios donde se reporta que el BPA genera polarización hacia una respuesta Th2, en un estudio in vitro, utilizando un cultivo primario de linfocitos de ratón estimulado con BPA (50µM), reportan que los linfocitos aumentan la expresión de GATA-3, IL-4 e IL-10 y disminuye la de Tbet, lo que indica que se genera polarización hacia una respuesta Th2 56. En otro trabajo indican que a la misma concentración de BPA aumenta la producción de IL-4 en LT activados, provenientes de ganglios linfáticos de ratón 57. Adicionalmente, con un esquema de exposición gestacional, se demostró que la exposición a BPA (40 y 400 µg/Kg/día) y donde posteriormente se evaluó la respuesta inmunitaria en esplenocitos, genera que la expresión del ER-α se encuentre disminuida en machos e incrementada en hembras, mientras que la expresión de citocinas Th1 20 (IL-2, IL-12, IFN-γ y TNF-α) se encuentra disminuida tanto en machos como en hembras 58. En cuanto a las células T reguladoras (Tregs), la administración perinatal de BPA (1 ppm) administrada en la dieta durante la gestación y 3 dosis de 20mg/ratón a los 14, 16 y 18 días posnatal, genera disminución en el número de éstas células en esplenocitos provenientes de ratones macho 59. 1.3.3.2 Linfocitos B y células plasmáticas Los LB son células cuya importancia radica en la inmunidad humoral, ya que son capaces de diferenciarse hacia células plasmáticas, encargadas de la producción de anticuerpos como IgA, IgG, IgE, IgD e IgM. En distintos estudios se ha observado que el BPA puede estar modificando de manera distinta la producción de anticuerpos por parte de estas células, como se demostró en ratones adultos DBA/1J machos y hembras, en los que el BPA genera aumento en la proliferación de esplenocitos, además de aumento en la producción de anticuerpos de forma dosis-dependiente: a 300µg/kg hay aumento de IgG2 anti- HEL y a 3000µg/kg hay aumento de IgG1 anti-HEL 60. Del mismo modo, en otro estudio se demuestra que la exposición gestacional (desde el día del apareamiento (día 0), hasta el día 17 de gestación) el BPA (3000 µg/Kg) generó aumento en la producción de anticuerpos IgG1 e IgG2a, con predominio de anticuerpos IgG2a en las crías macho 61. De manera similar, existe aumento de IgE en ratones BALB/c hembras expuestas al BPA durante la vida adulta a dosis de 25mg/kg cada dos días por una semana 62. La administrando BPA en el agua de bebida (10mg/L), por 2 semanas en ratones machos y hembras con TCR transgénico, causa aumento en la producción de IgG2a e IgA en los sobrenadantes de cultivos de esplenocitos provenientes de estos ratones 63. De modo similar, en otro estudio con ratones de la cepa BALB/c, utilizando un modelo de asma, la exposición perinatal (1 semana antes del 21 apareamiento y hasta el día 21 posnatal) a BPA (10µg/ml) en el agua de bebida, aumenta los niveles séricos de IgG anti-OVA 64. 1.4 Cáncer de mama Es un conjunto de enfermedades que se caracteriza por la presencia y desarrollo de un grupo de células que crecen de manera desordenada e independiente, pudiendo formar una masa o tumor maligno que se origina en las células de la mama, tienden a invadir los tejidos que lo rodean, así como órganos distantes, pudiendo evadir la respuesta inmunitaria. Debido a la estructura de las mamas, este tipo de cáncer generalmente se desarrolla en los conductos lactíferos (carcinoma ductal) o en los lobulillos (carcinoma lobulillar), glándulas donde se produce la leche materna. El cáncer de mama ocurre casi exclusivamente en las mujeres, en hombres es una enfermedad infrecuente, ya que representa el 1 % de todos los cánceres y es responsable del 0.1 % de las muertes por cáncer en hombres 65. 1.5 Estadísticas El cáncer de mamá ocupa el primer lugar como causa de muerte por neoplasia maligna más común entre las mujeres a nivel mundial 66, y representa el 16% del total de los casos de cáncer para esta población. En 2012, la OMS le atribuyó 521 000 fallecimientos, los cuales ocurren principalmente en países en desarrollo. En México, en el año 2014, del total de casos de cáncer diagnosticados en la población, el de mama es el de mayor presencia con casi 20%. En este mismo año, la tasa de mortalidad por tumor maligno de mama tuvo un registro de 15 decesos por cada 100 000 mujeres 67. 22 De acuerdo con el último reporte de GLOBOCAN 68, en México, este padecimiento ocupa el primer lugar tanto en incidencia como en mortalidad en mujeres, seguido por el cáncer cérvico-uterino. 1.6 Microambiente tumoral mamario: Inmunopatología La primera ola de protección con la que el sistema inmunológico interviene, es por las células de la inmunidad innata, encargadas de detectar, marcar y eliminar a las células transformadas. Las células que no mueren se convierten posteriormente en el blanco de células de la inmunidad adaptativa, que posteriormente se encargaran de atacar, contener el crecimiento de estas células anormales y eliminarlas definitivamente. A este proceso inicial de detección de células, se le denominó “inmunovigilancia” 69. 1.6.1 Inmunovigilancia Aunque durante este proceso se detectan células transformadas y se genera una respuesta inmunológica agresiva en contra, de manera particular, existen células que logran evadir el reconocimiento y ataque del sistema inmunológico. Estas células proliferan y, en respuesta, se generan nuevos mecanismosdel sistema inmunológico 70. La respuesta humoral, por ejemplo, logra una nueva presión de selección inmunológica sobre las células transformadas. Sin embargo, este proceso es más complejo de lo que originalmente se pensaba y comprende no sólo una serie eventos y procesos simples, sino etapas alternativas, conocidas como la “Inmunoedición”, y la “Inmunosubversión” 70. 23 1.6.2 Inmunoedición Durante este proceso, se generan clonas de células transformadas con menor inmunogenicidad, que son más resistentes a los mecanismos citotóxicos que ejerce el sistema inmunológico. Por su parte, estas clonas tienen mayores propiedades inmuno-moduladoras, tales como mayor habilidad para producir y secretar factores solubles (citocinas) que modifican el microambiente tumoral, de manera que afectan los mecanismos efectores de las células del sistema inmunológico e inducen mayor tolerancia inmunológica y anergia en ciertos tipos celulares 70. 1.6.3 Inmunosubversión Durante este proceso, los linfocitos T reguladores (Treg), intervienen junto con diversos elementos humorales en el microambiente tumoral, convirtiendo esta etapa en la parte medial de la respuesta antitumoral, durante la cual las células exitosamente modificadas escapan a la presión del sistema inmunológico 71. 24 A continuación se describe de manera breve, el papel que distintas poblaciones celulares del sistema inmunológico juegan en estos procesos, que pueden observarse de manera resumida en la Figura 1. Figura 1. Inmunovigilancia e inmunosubversión. Los elementos de la inmunidad innata son los primeros en intervenir; las células NK detectan células anormales o transformadas y las atacan secretando perforinas y granzimas, produciendo apoptosis en las células tumorales. Los cuerpos apoptóticos son fagocitados y procesados por las CPAs, ya sean macrófagos (Mφ) o células dendríticas (DC), las cuales migran hacia los nódulos linfáticos periféricos (NLP) y presentan antígenos a los linfocitos. Posteriormente, las clonas de linfocitos T helper (Th) y T citotóxicos (LTCs) que fueron activados, proliferan y activan la inmunidad adaptativa antitumoral. Por su parte, las células tumorales modifican el microambiente tumoral produciendo factores solubles, denominados inmunomoduladores como el TGF-β, el cual disminuye la actividad de las células citotóxicas y las CPAs (con lo que se favorece la generación de linfocitos T reguladores inducidos (iTreg), otro factor como la IL-10 promueve la proliferación de los Treg ya existentes, también el TGF-β modifica el perfil de activación de los MATs hacia un fenotipo protumoral, generando más moléculas inmunomoduladoras (ROS, IL-12) y factores angiogénicos como el VEGF. 25 1.6.3.1 Lifocitos T citotóxicos Los linfocitos T citotóxicos (LTCs), que se caracterizan por la expresión del correceptor CD8+, son células que se activan por las células presentadoras de antígenos (CPAs) en los nódulos linfáticos periféricos, seguido de su propia expansión clonal y estas, ya que adquieren su fenotipo efector, migran hacia el sitio en el que las CPAs detectaron el antígeno, ya sea de un agente exógeno o uno propio transformado. Una vez que los LTCs encuentran alguna célula que expresa el antígeno contra el cual están dirigidos, inducen la muerte de la misma por contacto, mediante TRAIL o por la secreción de perforinas y granzimas. Adicionalmente, los LTCs secretan IFN-γ y TNF-α 72. En cuanto a la respuesta inmune antitumoral, los LTCs son capaces de infiltrar y eliminar a las células transformadas durante etapas tempranas del desarrollo tumoral, pero pierden su capacidad citotóxica ante una exposición crónica al microambiente tumoral. Sin embargo, se sabe que estos linfocitos, en este tipo de exposición, siguen siendo capaces de producir IL-2 e IFN-γ 73. 1.6.3.2 Linfocitos T cooperadores Los linfocitos T cooperadores (T helper), caracterizados por la expresión del correceptor CD4*, se encuentran tanto en circulación como residiendo en nódulos linfáticos periféricos y mesentéricos, también en órganos linfoides. Cuando estos linfocitos son activados por las CPAs, proliferan y adquieren su carácter efector, dependiendo del microambiente en el que se encuentren. Una vez activados, los T helper migran hacia el sitio donde se inició la respuesta inmune y ahí producen citocinas y quimiocinas que modulan y orquestan esta respuesta antitumoral. Existe una variedad de linfocitos T helper, dependiendo del perfil de citocinas que producen. Entre los que encabezan la lista, se pueden mencionar a los T helper (Th-) 1, Th2 y Th17. Los Th1 se caracterizan por secretar IFN-γ y 26 TNF-α. Los Th2 producen IL-4, IL-5 e IL-13. Los Th17 secretan IL-17A, IL-17F, IL- 6, IL-22 y TNF-α 74. Con respecto a su mecanismo efector, se ha reportado que los Th1 favorecen la respuesta antitumoral al secretar citocinas proinflamatorias que ejercen un efecto directo sobre las células tumorales y sobre otras poblaciones en el microambiente tumoral. El IFN-y tiene propiedades antiproliferativas y antiangiogénicas, a la vez que estimula a las células NK y a los LTCs, ya que incrementan su capacidad citotóxica, mientras que activa a macrófagos y a células dendríticas. Cabe mencionar que el TNF-α también posee propiedades antiproliferativas e incrementa la expresión de moléculas del MHC clase I, tanto en las células tumorales como en las CPAs, facilitando de esta manera, la presentación de antígeno y la susceptibilidad de las células tumorales a los mecanismos citotóxicos 75. 1.6.3.3 Linfocitos T reguladores Los linfocitos T reguladores (Treg) representan entre el 5 y el 10% de los linfocitos T CD4+ (T cooperadores) en la periferia y son capaces de modular la respuesta inmune mediante la activación de mecanismos de supresión. Los Treg se caracterizan por la expresión del factor de transcripción FoxP3 y una elevada expresión del receptor de IL-2 CD25 76. Los Treg, como principal característica, inhiben la actividad de las CPAs mediante un mecanismo dependiente de contacto que involucra las interacciones FasL/Fas y PD1/B7-H1, así como mecanismos independientes de contacto mediados por IL-10, IL-35, IL-27 y TGF-β 77. Asimismo, dada la elevada expresión de CD25, estos linfocitos consumen altas cantidades de IL-2, lo que conduce a una privación de esta citocina, la cual deja de estar disponible para otras poblaciones, como los LTCs y los T helper, reduciendo su potencial de activación y acción. 27 De manera general, los Treg promueven el desarrollo del cáncer al suprimir la respuesta inmune antitumoral. De manera interesante, la eliminación de estos linfocitos por quimioterapia o mediante terapia de anticuerpos restaura la respuesta inmune antitumoral en varios modelos animales, lo que resulta en la eliminación o disminución de tumores 78. 1.6.3.4 Células NK Las células NK (Natural killer) son células del sistema inmunológico innato de carácter efector, que controlan varios tipos de células tumorales, virus y patógenos microbianos exógenos, limitando su crecimiento, proliferación y diseminación, principalmente mediante su actividad citolítica 79. Estas células son uno de los principales linajes celulares que inician el proceso de inmunovigilancia, pues se ha asociado su baja actividad con un mayor riesgo de desarrollar cáncer 80. Las células NK vigilan constantemente las células del organismo, censan y determinan si sus moléculas de membrana son propias y se encuentran sanas. Por este motivo, las células NK expresan múltiples receptores de inhibición que tienen afinidad por las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase I, las cuales presentan polimorfismos incluso entre individuos de la misma especie y cuya expresión puede verse alterada ante fenómenos de estrés yalgunas patologías 81,82. Por otra parte, estas células también expresan receptores de activación, cuyos ligandos se expresan de manera esporádica en células normales, pero se expresan en respuesta al estrés y a la trasformación celular. Una vez que las células NK fueron activadas, utilizan dos principales mecanismos efectores: la exocitosis de gránulos que contienen perforina y granzimas A/B y la señalización por medio de ligandos receptores de muerte celular, tales como FasL (Ligando de Fas), TRAIL (Ligando Inductor de Apoptosis 28 Relacionado con TNF) y segundo, las células NK activadas producen citocinas que controlan y modifican el crecimiento tumoral, además de promover la activación de otros tipos celulares y moléculas secretadas como el IFN-γ y el TNF- α. Sin embargo, las células tumorales utilizan diversos mecanismos para resistir y evadir a las células NK, incluyendo su inhibición mediante interacciones por contacto, la secreción de factores inhibitorios como el factor transformante del crecimiento beta (TGF-β) y la modificación del microambiente tumoral, favoreciendo el reclutamiento y diferenciación de linfocitos Tregs y favoreciendo el crecimiento de las células transformadas, derivando en la aparición de una masa tumoral 83. 1.6.3.5 Macrófagos asociados a tumor Los MATs son células de carácter fagocítico y residen en la mayoría de los tejidos del cuerpo. En respuesta a daño tisular e infección, los monocitos circulantes son reclutados hacia el sitio del evento y se diferencian a macrófagos tisulares propiamente. Este tipo celular, expresa una gran variedad de receptores de membrana que les permiten reconocer moléculas características de células propias estresadas, modificadas o necróticas, cuerpos apoptóticos, restos celulares e indudablemente patógenos. Una vez que entran en contacto con estos elementos, los macrófagos los fagocitan y los procesan para su destrucción. Así como las células dendríticas, los macrófagos son considerados células presentadoras de antígeno (CPAs) y representan el vínculo entre la inmunidad innata y la inmunidad adaptativa. Después de que un patógeno o una célula dañada es fagocitadas y procesada, el macrófago migra hacia el nódulo linfático más próximo, sea periférico o mesentérico y en el transcurso madura, adquiriendo la expresión de moléculas coestimuladoras de superficie (CD40, CD80, CD86), las cuales le permiten activar a linfocitos T 84. 29 Se sabe que los macrófagos pueden presentar toda una gama de perfiles de activación, de manera general se habla de dos clases de macrófagos: clásicamente activados (M1) y alternativamente activados (M2) 85. Los macrófagos M1 se generan de la estimulación con IFN-γ sólo o en conjunto con moléculas bacterianas, tal como el lipopolisacárido (LPS). Por otra parte, los macrófagos M2 son diferenciados por distintos estímulos, como las citocinas interleucina (IL-) 4, IL-13, IL-10, TGF-β y glucocorticoides 86. Los MATs presentan un fenotipo similar al M2 87, caracterizado por la expresión de Arg-1, Fizz-1 y Ym-1, entre otros y una mínima expresión de iNOS. En cáncer de mama, los MATs son antiinflamatorios y se correlacionan con un mal pronóstico. Esto se debe a que los MATs no son CPAs competentes, ya que la expresión de moléculas coestimuladoras se ve disminuida, a tal grado que, en vez de activar a linfocitos T, ocasionan la anergia de estas células. De manera importante, estos macrófagos producen IL-10, citocina inmunomoduladora que disminuye la activación de linfocitos T cooperadores, citotóxicos y células NK encargados de la destrucción dirigida de cuerpos anormales. Además, la participación de los MATs no se limita a la inmunomodulación en el microambiente tumoral, pues contribuyen de manera directa a la vascularización del mismo, ya que producen factores angiogénicos como el factor de crecimiento vascular-endotelial (VEGF), además de que favorecen la invasión ya que al secretan metaloproteasas que degradan la matriz extracelular 88. 1.7 Modelo murino de tumores mamarios: línea 4T1 La línea tumoral 4T1 es una subpoblación que fue obtenida a partir de un tumor que creció espontáneamente en una hembra BALB/c (H-2d). Es un modelo singénico en ratones hembras maduras y las células tumorales se caracterizan por ser transplantables, pueden ser inoculadas vía ectópica u ortotópica, creciendo 30 anatómicamente en el sitio correcto. Tras su inoculación, se desarrolla un tumor primario que se palpa a partir de la primera semana, invade y hace metástasis espontánea agresiva vía hematógena (similar a la del estadio IV de cáncer de mama en humanos) a pulmón, hígado, bazo, nódulos linfáticos, ocasionalmente hueso y cerebro, siendo una de las pocas líneas que presentan esta característica 89, 90. Dado que el crecimiento tumoral y la diseminación metastásica de células 4T1 imitan muy estrechamente el cáncer de mama humano, los tumores inducidos por esta línea pueden usarse como modelo de esta enfermedad en animales de la cepa BALB/c haploidéntica, ya que a diferencia de otros modelos, no es necesario el uso de modelo animal parcial o en su totalidad inmunodeprimidos. 31 2. Antecedentes Se tomó como antecedente directo, un trabajo doctoral de nuestro grupo de investigación, en el que se realizó una disrupción endocrina a ratones hembra neonatos al tercer día de vida con BPA, y alcanzada su madurez sexual, se les administro la línea celular 4T1 (Adenocarcinoma mamario murino) 91. Como resultado, después de 25 días de crecimiento tumoral, la susceptibilidad a desarrollar tumores de mayor tamaño y peso, en ratones expuestos a BPA es doblemente mayor. Además, el incremento en la abundancia de Treg en el infiltrado tumoral en este mismo grupo de ratones, es significativo y lo que sugiere es que una única dosis de BPA como disrupción neonatal, es capaz de modificar y mantener cambios en la respuesta antitumoral del organismo en la vida adulta. Estos hallazgos, si bien nos muestran el efecto que tiene este disruptor endocrino en la vida adulta del animal y en un estadio avanzado de tumor mamario, surge la pregunta de cómo y en qué momento de este crecimiento tumoral comienza este comportamiento celular y cómo se manifiesta la respuesta inmunológica en etapas tempranas de desarrollo del tumor. 3. Planteamiento del problema Si se toma en cuenta la red de interacciones inmuno-endócrinas y el efecto de los disruptores endócrinos que no solo se limita a sistemas reproductivo, endócrino y los tejidos involucrados, sino que podría extenderse y afectar al sistema inmune, especialmente si la exposición ocurre durante las etapas críticas del desarrollo, es de interés evaluar el efecto que el Bisfenol A pueda ejercer sobre el sistema inmune, particularmente en su respuesta contra tumores mamarios. 32 4. Hipótesis La exposición neonatal a Bisfenol A favorecerá el crecimiento del tumor mamario inducido por la inyección de la línea celular 4T1 durante la vida adulta. 5. Objetivos 5.1 Objetivo general Estudiar la respuesta inmune sistémica e intratumoral en ratones hembra con tumores inducidos con la línea celular 4T1 que hayan sido expuestos neonatalmente a Bisfenol A. 5.2 Objetivos particulares Determinar las diferencias de peso seco entre las masas tumorales en los animales de los grupos control, vehículo y expuestos a BPA. Cuantificar mediante citometría de flujo, los porcentajes de Linfocitos T CD3+; CD4+, CD8+ y Treg en las masas tumorales de los grupos control, vehículo y expuestos a BPA. Analizar mediante citometría de flujo, los porcentajes de Linfocitos T CD3+; CD4+, CD8+ y Treg a nivel sistémico (Nódulos linfáticos periféricos (NLP) y bazo) en los grupos; control, vehículo y expuestos a BPA. Identificar losporcentajes de células NK y Macrófagos, a partir de masa tumoral de los grupos control, vehículo y expuestos a BPA. Observar mediante citometría de flujo los porcentajes de células NK y Macrófagos en NLP en los grupos control, vehículo y expuestos a BPA. 33 6. Materiales y métodos 6.1 Modelo biológico Los ratones macho y hembra de la cepa BALB/c AnN (H-2d) singénica, fueron obtenidos de Harlan México. La colonia se mantuvo en constante reproducción, alojados en un rack ventilado en una sala con inyección y extracción de aire, en condiciones estables de temperatura (19-22°C) y ciclos de 12 horas de luz y oscuridad, alimento 2017 Envigo (RMS S.A, Ciudad de México) ad libitum y agua suministrada en hydropac®, en la Unidad de Modelos Biológicos (UMB) del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIB). De cada camada se utilizaron únicamente las hembras para el estudio. Los experimentos con los animales se llevaron a cabo dentro de las instalaciones del IIB, apegado a la NOM-062-ZOO-1999 y al Instituto Nacional de Salud (NIH) de los Estados Unidos de América (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals). El CICOAL del IIBM avaló el presente proyecto. 6.2 Disrupción Neonatal con BPA 6.2.1 Inoculación Se determinó que la disrupción neonatal seria hecha al tercer día de nacimiento. Se contaron tres días, tomando como 0.5 día postnatal, el día de hallazgo de camada. Mediante observación y medición urogenital, se determinó el sexo de las crías, siendo necesario el uso de hembras para este estudio y se designaron a cada uno de los grupos experimentales y se les administró el tratamiento correspondiente. 34 6.2.2 Dosis Tomando en cuenta tres grupos experimentales, las crías hembras del grupo “BPA” recibieron una inyección subcutánea de BPA (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) equivalente a 250 µg/kg de peso corporal, el grupo “Vehículo” recibió una inyección subcutánea de 20 μL de aceite de maíz (Sigma-Aldrich). El grupo “Intacto” no recibió ningún tratamiento neonatal. 6.3 Administración de línea 4T1 6.3.1 Cultivo La línea celular 4T1 (ATCC® CRL-2539) fue cultivada en medio RPMI 1640 (Sigma-Aldrich) con 10% de Suero Fetal Bovino (By Productos, Guadalajara, Jal, México). Tras 48 h en cultivo, se hizo un subcultivo. Se retiró el medio, se hicieron dos lavados con PBS, se incubó con una solución de Tripsina-EDTA 0.25% (Gibco, Grand Island, NY, EUA) durante 5 minutos para despegar las células de la base del frasco de cultivo y añadirlas a medio nuevo. Después del segundo “pase”, las células fueron cosechadas y suspendidas en solución salina al 0.9% (PiSA, Guadalajara, Jal, México), se contaron y llevaron a una concentración de 250,000 células/mL para ser inoculadas, siendo necesario mantenerlas a baja temperatura para evitar muerte celular. 6.3.2 Inoculación Los ratones se anestesiaron mediante la por inhalación de sevofluorano (Abbot, Ciudad de México) al 5% durante unos segundos. Posteriormente, se desinfectó el vientre, se localizó el 4° cojinete mamario inguinal y por debajo de él, con una jeringa de 1 mL se inyectaron 40 μL de suspensión celular a cada animal, equivalente a 10,000 células. Se monitoreó el desarrollo de la masa tumoral durante 14 días. https://www.atcc.org/Products/All/CRL-2539.aspx 35 6.3.3 Ciclo Estral Se determinó previamente, que el BPA no altera este parámetro endócrino, cuando se alcanza la madurez sexual y por ello, se planteó descartar el posible efecto que la línea celular 4T1 pudiera tener sobre este. La toma de muestra se realizó cada día por catorce días consecutivos de crecimiento tumoral. Consistió en realizar un lavado vaginal, con pipeta pasteur y 50 μL de solución salina estéril al 0.9% (PiSA). Las muestras se colocaron sobre portaobjetos, fueron fijadas y teñidas con Giemsa (Merck S.A., México), posteriormente fueron observadas al microscopio óptico. Las muestras vaginales fueron caracterizadas de acuerdo al tipo celular dominante en cada etapa del ciclo estral. Se asignó la fase del ciclo estral correspondiente a cada frotis con base en los siguientes criterios de interpretación: Proestro: predominancia de células epiteliales nucleadas ocasionalmente acompañadas de células epiteliales cornificadas. Leucocitos escasos o ausentes. Estro: abundantes células epiteliales cornificadas escamosas, en cúmulos. Metaestro: predominancia de leucocitos con presencia de células epiteliales cornificadas escamosas y ocasional presencia de escasas epiteliales nucleadas. Diestro: abundancia de leucocitos con ocasional presencia de escasas células epiteliales nucleadas. 6.4 Obtención y procesamiento de muestras Concluidos los 14 días de crecimiento tumoral, se realizó la eutanasia de los animales para la obtención de tejidos u órganos involucrados en la respuesta antitumoral y su debido procesamiento. 36 6.4.1 Sangre Como primer paso, se anestesió al ratón con sevofluorano, en seguida, se realizó la punción cardiaca con el uso de una jeringa de 1mL, ingresando en el área torácica, por debajo de las costillas, hasta llegar al corazón. Se recolectaron entre 700 y 900 μL de sangre por cada animal. Las muestras se colocaron en tubos eppendorf de 1.5 mL, se esperó la coagulación y posteriormente se centrifugaron a 3500 rpm durante 10 minutos a 4°C. El suero de cada muestra se separó y almacenó a -20°C. 6.4.2 Tumor Seguido de la punción cardiaca, se realizó la dislocación cervical del roedor. Con la ayuda de pinzas y tijeras de punta redonda se hizo una disección roma sobre la línea media ventral y dos más a partir del extremo caudal de la incisión hacia las patas traseras del animal. Ya expuesta la cara interna de la piel, se separó del peritoneo y se localizó el tumor y con ayuda del bisturí, se procedió a la separación del mismo. El tumor fue pesado en una balanza analítica (Kern & Sohn, GmBH) y se registró el peso. Las masas tumorales se dividieron en dos partes iguales; la primera, se almacenó en capsulas beem #3 (Cientifca Senna S.A., Ciudad de México) para congelación en Tissue-Tek (Sakura Finetek Inc., Torrance, CA) y la segunda fue picada finamente e incubada durante 20 minutos en medio de digestión (RPMI 1640 (Sigma-Aldrich), 10 U/mL DNasa I (Roche, Mannheim, GER), 0.5 mg/mL Colagenasa IV (Sigma-Aldrich) la digestión se detuvo añadiendo 50 μL de SFB y se procedió a la disgregación con malla de nylon. Las células de todas las muestras se lavaron y suspendieron en buffer de FACS (solución amortiguadora de fosfatos (PBS), suplementada con SFB 2%, NaN3 0.02%). 37 6.4.3 Bazo y ganglios linfáticos Posterior a la extracción completa del tumor, se procedió a la búsqueda y extracción de los ganglios linfáticos periféricos inguinales y bazo, éste último localizado por disección del peritoneo para exponer las vísceras del animal. Ambos órganos linfoides se almacenaron en PBS frio hasta ser procesados. En el caso de las muestras de bazo, se dividieron en dos partes iguales; una se congeló, en tubo eppendorf con 500 μL de reactivo TRIzol (Ambion, Carlsbad, CA, EUA) y almacenó a -70°C. La parte restante de bazo, así como los ganglios linfáticos, se mantuvieron en PBS frio hasta ser disgregados entre dos mallas de nylon. Los eritrocitos del bazo se lisaron e incubaron 10 minutos en buffer de lisis de eritrocitos (NH4Cl 0.15 M, KHCO3 1 M, Na2EDTA 0.1 mM, pH 7.3). Las células de bazo y ganglios linfáticos se lavaron y suspendieron en buffer de FACS al igual que las muestras de tumor. Las muestras de los tres tejidos se tiñeron para citometría de flujo. 6.5 Citometría de flujo Se utilizaron placas con fondo U de 96 pozos para la tinción y en cada uno de ellos se colocaron 20 μL de muestra, equivalente a 1 x 106 células.Como primer paso, para evitar una tinción no especifica, se bloquearon los receptores FC de la superficie celular con anticuerpo anti-CD16/CD32 (TruStain®, BioLegend, San Diego, CA, EUA). Transcurridos 20 minutos de incubación a 4°C, se les realizó un lavado con buffer de tinción. Posteriormente, se incubaron durante el mismo tiempo y condiciones, con los anticuerpos para tinción de superficie respectiva (ver Tabla 1) y una vez teñida la superficie celular, las células se fijaron y permeabilizaron con el kit para FOXP3 (Tonbo biosciences, San Diego, CA, EUA) para poder ser teñidas con el 38 anticuerpo para tinción intracelular (ver Tabla 1), protegidas de la luz durante 30 minutos a 4°C. Finalmente, las células se lavaron con buffer de permeabilización y se suspendieron en 200 μL de buffer de tinción. Las células teñidas se contaron utilizando el citómetro Attune NXT (Life Technologies) y se analizaron con los programas FlowJo® (Tree Star Inc.) y Prism 7 (GraphPad Software, Inc.). Tabla 1. Anticuerpos utilizados en tinciones de citometría. Anticuerpo Clona Fluoróforo Marca Anti-CD3 145-2C11 APC Cy7 Biolegend, Anti-CD4 GK1.5 PE Biolegend, Anti-CD8 53-6.7 PerCP Biolegend, Anti-Foxp3 150D AlexaFluor®647 Biolegend, Anti-F4/80 BM8 AlexaFluor®647 Biolegend, Anti-NKp46 29A1.4 PE Biolegend, La regionalización e identificación de las poblaciones y subpoblaciones celulares se llevó a cabo tomando en cuenta sus características de tamaño y complejidad o granularidad, vinculadas a los parámetros FSC-A y SSC-A del programa. El área correspondiente a linfocitos totales se muestra en la figura 2a. A partir de esta región, se reemplazó el parámetro FSC-A por el canal de fluorescencia al que corresponde el fluoróforo APC Cy7 que identifica a la molécula CD3, característica de los linfocitos T (figura 2b) y se seleccionó a la población positiva para este marcador. Dentro de esta región, con los parámetros PE en las abscisas y PerCP en las ordenadas, se determinaron y seleccionaron las poblaciones positivas a los marcadores CD4, de linfocitos T cooperadores y CD8, de linfocitos T citotóxicos (figura 2c). 39 Finalmente dentro de la población CD4+, tomando como parámetro “y” a SSC-A y como parámetro “x” al canal del fluoróforo Alexa Fluor®647, que identifica al marcador Foxp3 intracelular, se determinó a la población positiva de linfocitos T reguladores (figura 2d) Figura 2. Método de identificación de linfocitos T y subpoblaciones. Dot Plots representativos. Datos analizados con FlowJo ® . 40 Para la identificación de células NK, se utilizó una región parecida a la señalada de linfocitos totales, pero esta vez abarcando eventos más grandes y granulares que es donde se posiciona este linaje celular (figura 3a). A partir de esta población se seleccionó a la población positiva para Nkp46, marcada con el fluoróforo PE (figura 3b). Figura 3. Método de identificación para células NK. Dot Plots representativos. Datos analizados con FlowJo ® . Finalmente, para la identificación de macrófagos, se excluyeron células linfoides de menor tamaño y complejidad, dando paso a la selección de aquellas células grandes y complejas que es donde se ubica a este tipo celular (figura 4a) Dentro de esta región, con el canal correspondiente al fluoróforo Alexa Fluor®647 en las abscisas y el parámetro SSC-A en las ordenadas, se determinó y seleccionó la poblaciones negativas como control sin teñir (figura 4b) y a las positivas al marcador F4/80 (figura 4c). 41 F ig u ra 4 . M é to d o d e i d e n ti fi c a c ió n p a ra c é lu la s N K . D o t P lo ts r e p re s e n ta ti v o s . D a to s a n a liz a d o s c o n F lo w J o ® . 42 7. Resultados 7.1 Ciclo estral Tomando en cuenta que la estrategia experimental requiere el desarrollo de un tumor, era de gran importancia determinar si la línea celular 4T1, afecta por sí misma la respuesta hormonal. Así, para evaluar este parámetro, se monitoreó durante 14 días de crecimiento tumoral el estadio de ciclo estral en el que se encontraba el animal y no se encontraron alteraciones en ninguno de los grupos experimentales. Cada uno de los animales cicló en tiempo y forma adecuada. 7.2 Tumores mamarios Al término de 14 días post inoculación de la línea celular 4T1, se realizó la extirpación de las masas tumorales. El grupo expuesto a BPA presentaba tumores de menor tamaño (figura 5a). Para corroborar este hecho, se determinó el peso de los mismos y se normalizo juntando los resultados de dos experimentos independientes. Como se muestra en la figura 5b, los tumores de los animales del grupo BPA tienen un peso 50% menor respecto a su control. 43 Figura 5. Crecimiento tumoral. a. Imágenes representativas de los tumores en los tres grupos experimentales. b. Evaluación del peso de los tumores (peso final). Con una media de 1 (I.C. = 0.91 – 1.04) para el grupo Intacto (n=6), 0.83 (I.C. = 0.65 – 1.009) para el grupo Vehículo (n=6) y 0.41 (I.C. = 0.17– 0.68) para el grupo BPA (n=6). **, **** p=0.0001. 7.3 Poblaciones celulares Se analizaron diversas subpoblaciones celulares a nivel local y sistémico mediante tinciones de citometría de los órganos linfoides, nódulos linfáticos periféricos y bazo, además del infiltrado leucocitario tumoral, estos pertenecientes a los animales experimentales. 7.3.1 Bazo Como primera respuesta, hay menor infiltrado de linfocitos T totales en los animales expuestos a BPA sin tumor (figura 6a). Al evaluar el patrón celular por linajes, si se observaron efectos como consecuencia del desarrollo tumoral. El porcentaje de células T reguladoras es mayor en los animales con tumor inducido (figura 6d). El mismo fenómeno lo presentan las células NK que se encuentran aumentadas en los animales portadores de tumor (figura 6e). No se observaron diferencias significativas por efecto del tratamiento neonatal en los grupos sanos ni en aquéllos con desarrollo de tumor. 44 Grupos experimentales Figura 6. Subpoblaciones celulares en bazo. a. Linfocitos T totales identificados con el marcador CD3. b. Linfocitos T cooperadores identificados con el marcador CD4 dentro de población CD3+. c. Linfocitos T citotóxicos identificados como CD8+ dentro de población CD3+. d. Linfocitos T reguladores identificados con el marcador FOXP3, dentro de la población CD4+. e. Células NK marcadas como NKp46+. f. Macrófagos identificados como F480+. Datos de 2 experimentos independientes expresados como media ± DE; n = 6. En a, **** p = 0.001 BPA vs Intacto y Vehículo. a b c d f e 45 7.3.2 Nódulos linfáticos periféricos Para evaluar una respuesta inmunológica regional, se procede al análisis de este tejido. Se puede apreciar en la figura 7, que el desarrollo tumoral modifica las subpoblaciones estudiadas, ya que promueve la proliferación de linfocitos T reguladores a consecuencia del desarrollo tumoral casi doble (figura 7d), mientras que disminuye la proporción de linfocitos T cooperadores y mantiene sin cambios la población de T citotóxicos entre animales 4T1 y controles sin mostrar diferencias significativas por efecto del BPA. a b Grupos experimentales Figura 7. Subpoblaciones celulares en nódulos linfáticos periféricos. a. Linfocitos T totales identificados con el marcador CD3. b. Linfocitos T cooperadores identificados con el marcador CD4 dentro de población CD3+. c. Linfocitos T citotóxicos identificados como CD8+ dentro de población CD3+. d. Linfocitos T reguladores identificadoscon el marcador FOXP3, dentro de la población CD4. Datos de 2 experimentos independientes expresados como media ± DE; n = 6. c d 46 7.3.3 Tumor a b Grupos experimentales Figura 8. Subpoblaciones celulares en tumor. a. Linfocitos T totales identificados con el marcador CD3. b. Linfocitos T cooperadores identificados con el marcador CD4 dentro de población CD3+. c. Linfocitos T citotóxicos identificados como CD8+ dentro de población CD3+. d. Linfocitos T reguladores identificados con el marcador FOXP3, dentro de la población CD4+. e. Células NK marcadas como NKp46+. f. Macrófagos identificados como F480+. Datos de 2 experimentos independientes expresados como media ± DE; n = 6. En a, *** p= 0.0008 vs Vehículo, p= 0.0002 vs BPA, en c, * p= 0483, en e, * p= 0.494, en f, ** p= 0.0060. c d f e 47 Como se puede apreciar, la composición celular a partir del infiltrado linfoide total, es homogénea entre los grupos (figura 9a-d), sin embargo cabe resaltar que el porcentaje de células NK infiltradas en tumor es 50% mayor en el grupo expuesto a BPA (figura 9e). De manera resaltable, la población de MATs se encuentra disminuida en el grupo BPA y de la misma forma, el infiltrado de células Treg se encuentra ligeramente disminuido en el grupo de animales expuestos a BPA, sin mostrar diferencias significativas. 48 8. Discusión El objetivo principal de este trabajo fue evaluar efectos y repercusiones que se manifiesten en la respuesta inmune temprana, contra tumores de mama inducidos de animales que hayan sido expuestos durante el periodo neonatal a Bisfenol A. En los individuos tratados, la etapa crítica de desarrollo del sistema inmunológico comprende tanto la gestación como el periodo neonatal, pero más allá de la formación de los órganos linfoides y la hematopoyesis, la maduración del sistema inmunológico tiene lugar entre el nacimiento y el día 30 postnatal 92. Se ha demostrado que los días 2 a 4 de vida postnatal, son críticos para el desarrollo y establecimiento de los componentes de la inmunidad adaptativa mediada por linfocitos T y el desarrollo de linfocitos T reguladores, dado que se tienen estudios en donde se ha demostrado que la remoción quirúrgica del timo o el uso de medicamentos justo en esta ventana, resulta en fenómenos de autoinmunidad multiorgánica 93. Con base en este dato, se decidió utilizar una única dosis de BPA al tercer día postnatal a razón de 250 µg/kg de peso corporal, ocasionando así una disrupción endócrina durante un periodo crítico en el desarrollo del sistema inmunológico. A pesar de que la exposición fue única, el modelo experimental que se utilizó, involucró el desarrollo de un adenocarcinoma mamario, lo que resulta en un sistema susceptible a hormonas. Esto supondría un sistema en el que todo cambio observado por el crecimiento tumoral, podría deberse tanto a factores endócrinos como a factores inmunológicos. Originalmente, se planteó el uso de la línea 4T1 como una estrategia experimental que permitiría excluir el aprovechamiento del estradiol como factor de crecimiento, dado que existen reportes que señalan que esta línea celular es un modelo de cáncer de mama triple negativo 94, lo que significa que no expresa 49 receptores de estrógenos, de progesterona o el receptor HER2 95 y por este motivo, su desarrollo sería independiente de los niveles hormonales de los individuos. Sin embargo, en un trabajo del laboratorio se detectó que esta línea celular sí expresa el receptor ER-α. Esto planteó la posibilidad de que los cambios observados en cuanto al desarrollo tumoral pudieran ser atribuidos tanto a factores endócrinos como a factores inmunológicos o la interacción de los mismos. Por lo anterior, se decidió evaluar el grado de alteración endócrina que pudiese ocurrir ante el esquema de inoculación de la línea celular 4T1, es decir, evaluar durante 14 días post inoculación de la línea a razón de 10,000 células, si afectaba algún parámetro endócrino. Como se reportó en la sección de resultados, no se observaron alteraciones en la regularidad del ciclo estral, lo que nos permite sugerir que los efectos observados en cuanto al desarrollo tumoral son debidos principalmente a factores inmunológicos y no a alteraciones endócrinas significativas. Por otro lado, se encuentra bien documentado que la administración de BPA, produce una variedad de efectos sobre el sistema endócrino en roedores, en el eje reproductivo, tales como inicio temprano de la pubertad, alteraciones del ciclo estral e incluso en el desarrollo de la glándula mamaria 96, 97, 98, 99, la mayoría de estos efectos se observan tras exposiciones crónicas en el periodo perinatal o prepuberal y a dosis mayores 100. Sin embargo, Palacios Arreola 91, reportó la ausencia de alteraciones en cuanto a la edad de inicio de la pubertad, la regularidad del ciclo estral o los niveles basales de estradiol sérico, lo que nos permite sugerir que los efectos observados tanto por la administración de BPA como por el uso de la línea 4T1 como modelo experimental para el desarrollo tumoral, son debidos principalmente a factores inmunológicos y no a alteraciones endócrinas de mayor significancia. De manera sobresaliente, como consecuencia de una única exposición al BPA, se promovió el crecimiento tumoral. 50 Estudios anteriores asocian el riesgo de desarrollar cáncer de mama con la exposición a BPA, pero principalmente asocian a este compuesto con alteraciones en el desarrollo de la glándula mamaria y una mayor susceptibilidad a la carcinogénesis 101, 102. Sin embargo, nuestros resultados muestran un nuevo aspecto mediante el cual el BPA puede inhibir el desarrollo y la progresión del tumor mamario en etapas tempranas del crecimiento de este, contrario a lo esperado y reportado por Palacios 91, donde se encontró que este mismo compuesto contribuye al aumento en el tamaño de masas tumorales, pero a mayor tiempo de desarrollo tumoral. Puesto que en el modelo utilizado, la glándula mamaria del ratón no fue el objeto de dicha transformación celular, sino el tejido en el que se introdujeron células tumorales, el desarrollo en mayor o menor medida del tumor, va a depender de la respuesta inmunológica generada. Al analizar el infiltrado leucocitario de los tumores, se observó que los tumores del grupo expuesto a BPA no presentaban una mayor proporción de Treg, lo cual corresponde con los tumores de menor tamaño para este grupo. Se sabe que los Treg expresan las citocinas inmunomoduladoras IL-10 y TGF-β, a la vez que limitan la producción de citocinas proinflamatorias que secretan otros tipos celulares 103, 104. Por lo que es importante analizar la producción de estos factores solubles para entender de mejor manera los mecanismos de regulación de los Treg en estas condiciones en las que el tumor comienza a crecer. Aunque los elementos de la inmunidad adaptativa revelan información importante, el microambiente tumoral no se define únicamente por las células de la inmunidad adaptativa. Los MATs constituyen una población muy importante en este microambiente. Se sabe que los MATs adquieren un fenotipo muy particular al encontrarse en el microambiente tumoral, el fenotipo es de activación alternativa 105, 106. 51 Los MATs encontrados en las muestras de tumor de animales que fueron expuestos a BPA mostraron una baja comparado con su control y se espera que este grupo celular tenga un perfil de activación alternativa y sería de gran importancia evaluar la expresión de Arginasa y Fizz-1. Algo muy interesante es lo que ocurre con las células NK: estas células si fueron identificadasen el microambiente tumoral y en los bazos de los animales que desarrollaron tumor, contrario a lo reportado por Palacios y colaboradores 91. El hecho de que haya sido posible analizar esta población celular en los individuos que desarrollaron tumores se debe a que esta población si interviene en etapas más tempranas del desarrollo tumoral. 52 9. Conclusiones 1. La exposición a una única administración de la línea celular 4T1 a razón de 10,000 células por individuo, no produce alteraciones evidentes en el eje reproductivo. 2. Este trabajo muestra que la disrupción endócrina por BPA ocurrida durante un periodo crítico del desarrollo, particularmente en lo que se refiere a la comparación de la respuesta a diferentes tiempos de la maduración tumoral y del sistema inmunológico, si muestra cambios en las poblaciones de la inmunidad innata y adaptativa. 3. Primeramente y contrario a lo que se esperaba en etapas tempranas de crecimiento tumoral, hubo una disminución en el tamaño de los tumores pertenecientes a animales expuestos a BPA. 4. La disparidad existente entre un tumor con mayor tiempo de crecimiento y uno con la mitad de tiempo, se caracteriza por una mayor proporción de células NK y reguladoras en bazo, y de manera interesante, el infiltrado de reguladoras en tumor no es mayor en el grupo expuesto a BPA en comparación con animales no expuestos, sin embargo la población de NKs se encuentra significativamente aumentada en tumor. Lo cual no sugiere como se pensaba, que el BPA dejara una marca epigenética en estas poblaciones involucradas. 53 10. Referencias 1. Besedovsky, H. O. & Rey, A. Immune-Neuro-Endocrine Interactions: Facts and hypotheses. Endocr. Rev. 17, 64–102 (1996). 2. Grossman, C. J. & Roselle, G. The interrelationship of the HPG-thymic axis and immune system regulation. J. Steroid. Biochem. 19, 461–467 (1983). 3. Jacobson, D. L., Gange, S. J., Rose, N. R. & Graham, N. M. Epidemiology and estimated population burden of selected autoimmune diseases in the United States. Clin. Immunol. 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