Efecto del arsénico inorgánico presente en los alimentos sobre el epitelio intestinal

Resumo

El arsénico es un metaloide tóxico ampliamente distribuido en el medioambiente. Su forma inorgánica [As(III) y As(V)] es la más tóxica encontrada en agua y alimentos. La exposición a arsénico inorgánico, descrita en numerosas zonas del planeta y que en la actualidad se estima que afecta a 200 millones de personas, aumenta la incidencia de determinados tipos de cáncer y otras patologías no cancerígenas. Teniendo en cuenta que la principal vía de exposición es la oral, el tracto gastrointestinal se considera la puerta de entrada de este tóxico al organismo; sin embargo, los estudios para determinar los efectos tóxicos del arsénico inorgánico a nivel intestinal son escasos. Esta tesis doctoral tiene como objetivo evaluar la toxicidad del arsénico inorgánico sobre el epitelio intestinal en diferentes tipos de exposición in vitro e in vivo, así como la búsqueda de componentes de la dieta que puedan contrarrestar este efecto tóxico. Para tal fin se han empleado modelos celulares de colon (Caco-2, células procedentes de un adenocarcinoma y NCM460, línea celular no transformada) y ratones BALB/c. Como posibles estrategias de reducción de la toxicidad intestinal de este metaloide se han ensayado cepas de bacterias lácticas y suplementos dietéticos. Los estudios in vitro ponen de manifiesto que las exposiciones de corta duración a arsénico inorgánico (2-24 h) generan un aumento de la liberación de la citoquina pro-inflamatoria IL-8 y de la generación de especies reactivas de oxígeno y/o nitrógeno en células Caco-2 y NCM460. Esta respuesta pro­inflamatoria puede ser la responsable de las modificaciones estructurales que cursan con cambios en los patrones de distribución de la zonula occludens 1 y de expresión de la claudina 1, proteínas de las uniones intercelulares que interviene en el mantenimiento de la estructura del epitelio. Paralelamente a estos efectos se evidencia una pérdida de la función barrera de las monocapas intestinales. En las exposiciones subcrónicas in vitro (7-21 días), también se pone de manifiesto una respuesta pro-inflamatoria que se mantiene durante todo el tratamiento. Esta respuesta viene acompañada de cambios en el programa de proliferación celular y diferenciación, lo que conduce a un detrimento del proceso de reparación celular. Además, la exposición subcrónica afecta igualmente a la estructura epitelial, causando la pérdida de microvellosidades, y a la función de barrera del epitelio intestinal. Estos datos evidencian que la exposición aguda y subcrónica a arsénico inorgánico puede alterar la homeostasis intestinal, afectando la capa de la mucosa, que realiza las funciones más importantes de la pared intestinal. Adicionalmente se ha evidenciado in vitro que exposiciones más prolongadas (6 meses) favorecen la adquisición de características tumorogénicas en células NCM460, en parte debido al mantenimiento de la respuesta pro-inflamatoria. En las células expuestas crónicamente se observa un aumento de la expresión de CD133, disminución de la expresión de CDX1 y CDX2, mayor secreción de la metaloproteínasa de matrix MMP-2, modificaciones en el perfil de acetilación de la histona H3, aumento de la hiperproliferación y la formación de esferas flotantes. En general, estos datos sugieren que la exposición de células epiteliales de colon humano a As(III) provoca la adquisición de características de células transformadas. Los resultados obtenidos en la exposición subcrónica in vivo confirman los datos obtenidos in vitro. Esta exposición genera estrés oxidativo y una respuesta pro-inflamatoria, evidenciada por una mayor expresión génica y proteica de las citoquinas IL-1β, IL-2 e IL-6 en el intestino grueso de animales tratados con As(III). Asimismo, se observa un efecto sobre la morfología del epitelio, con evidencias de hiperplasia en las criptas. Los tratamientos con arsénico también reducen la expresión de la mucina 2 y posiblemente la formación de mucus. Estos efectos tóxicos pueden ser los causantes del aumento de permeabilidad observado en los animales tratados con arsénico. Este es el primer estudio que evidencia la pérdida de la función barrera del epitelio intestinal in vivo debido a una exposición a arsénico inorgánico. Finalmente, los ensayos in vitro para evaluar el papel protector de componentes de la dieta ponen de manifiesto que determinadas cepas de Lactobacillus y ciertos suplementos dietéticos modulan la toxicidad que el arsénico inorgánico ejerce sobre el epitelio intestinal. La recuperación de la función barrera y/o de la capacidad de regeneración celular tras los tratamientos indica que estas estrategias, cuya seguridad alimentaria está probada, podrían emplearse para aminorar los efectos que ejerce el arsénico inorgánico a nivel intestinal, y posiblemente a nivel sistémico, en poblaciones afectadas.