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Este documento investiga el papel de las plaquetas en la regeneración y fibrosis hepática, examinando su efecto perjudicial y beneficioso en el daño hepático inducido por fármacos y en la cirrosis hepática. Se discuten los orgánulos secretores de las plaquetas, sus mediadores y su interacción con el plasma, así como su papel en la activación de células de Kupffer y la regulación de la diferenciación de las células de Kupffer y hepatocitos.
Qué aprenderás
Tipo: Tesis
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Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
En el interior de la plaqueta hay múltiples orgánulos como mitocondrias, gránulos lisosomales, gránulos electrodensos y gránulos alfa, que secretan su contenido durante la activación y constricción plaquetaria, de manera que el sistema canalicular abierto libera el contenido granular a la superficie.^2 ,^4 Cada gránulo contiene sustancias secretoras como el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF: platelet-derived growth factor ), el factor de crecimiento similar a la insulina tipo 1 (IGF-1: insulin-like growth factor 1 ), el factor de crecimiento del hepatocito (HGF: hepatocyte growth factor ), el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF: vascular endothelial growth factor ), serotonina, ADP ( adenosine diphosphate ), ATP ( adenosine triphosphate ), el factor de crecimiento epidérmico (EGF: epidermal growth factor ), el factor de crecimiento transformante de tipo β (TGF-β: transforming growth factor- β ) y la esfingosina 1-fosfato (S1P: sphingosine 1 phosphate ), entre otros.^2 ,^5 Además de los mediadores sintetizados en los MKs, las plaquetas también portan mediadores que recogen del plasma, que se ven concentrados o modificados en el interior de las plaquetas.^4 Algunos de ellos están ligados a la inflamación y reparación o regeneración del tejido, como el VEGF, la histamina o la serotonina.^6 La concentración normal de plaquetas en sangre es de 150 a 400x10^3 /μL, y su tiempo de vida media es de 7 a 10 días.^3 La mitad de las plaquetas que se producen circulan en sangre, mientras que el bazo retiene la otra mitad.^7 Así, constantemente entran en el bazo una cantidad de plaquetas igual a la cantidad que lo abandona. Si a los 7 días las plaquetas no se han destruido en los lugares donde actúan, se mueren definitivamente por apoptosis.^3 Para la activación de las plaquetas, es necesario un cambio conformacional que supone un aumento de la superficie externa de la misma, de forma que los receptores presentes en la membrana externa quedan más expuestos y se facilita su interacción con los distintos ligandos implicados en el proceso de coagulación y formación del tapón plaquetario.^3 Las plaquetas son conocidas por su función en la homeostasis primaria, donde la formación del agregado plaquetario constituye la primera medida para cerrar un vaso sanguíneo dañado.^8 Sin embargo, tienen múltiples funciones extra-homeostáticas, incluyendo la inflamación, defensa del hospedador, angiogénesis, reparación y regeneración tisular, metástasis tumoral y cicatrización de heridas.^7 Para llevar a cabo estas funciones extra- homeostásicas, las plaquetas cuentan con diferentes mecanismos: son capaces de interactuar con las células inflamatorias facilitando su traslado, excretan el contenido de sus gránulos y Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
son capaces de llevar a cabo la síntesis de novo de diversas proteínas no relacionadas con la homeostasis.^8
2. Daño hepático y reparación El fallo hepático agudo (ALF: acute liver failure ) es un síndrome clínico producido por diversas causas, como infecciones víricas, fármacos o toxinas. Es el resultado de una pérdida rápida de la función de los hepatocitos, y suele estar asociado a una coagulopatía y una encefalopatía. Ocurre en pacientes sin enfermedad hepática preexistente. El tiempo que transcurre desde el comienzo de los síntomas hasta que aparece la encefalopatía suele ser de 1 a 2 semanas, pero hay casos que evolucionan más lentamente, hasta los 6 meses de duración.^9 La enfermedad hepática crónica (CLD: chronic liver disease ) se refiere a un proceso patológico a largo plazo que consiste en la continua destrucción del parénquima hepático y su sustitución gradual por tejido fibrótico, lo que resulta en cirrosis hepática y una elevación del riesgo de carcinogénesis. Es una de las principales causas de mortalidad y morbilidad en muchos países. La fibrosis hepática es, por tanto, la consecuencia de una cicatrización sostenida en respuesta al daño hepático crónico, que puede estar inducido por múltiples causas como pueden ser infecciones virales hepatotróficas, abuso del alcohol y drogas, desórdenes autoinmunes, fármacos, colestasis y distrés metabólico.^6 ,^10 La fibrosis es un proceso dinámico de remodelado de la matriz extracelular continua (ECM: extracellular matrix ) en el lugar del daño hepático crónico. Durante el proceso, hay una acumulación de proteínas extracelulares – como son glucoproteínas, colágeno, elastina–, y proteoglicanos.2,^6 El resultado final es la sustitución del tejido hepático con ECM, la formación de tejido cicatricial y un cese gradual de las funciones hepáticas.^10 El hígado está formado por células parenquimales o hepatocitos y células no parenquimales como las células de Kupffer (un tipo especial de macrófagos), las células endoteliales sinusoidales (LSECs: liver sinusoidal endothelial cells ) y las células hepáticas estrelladas (HSCs: hepatic stellate cells ).2,^10 Las HSCs son las células que están principalmente implicadas en el proceso de fibrosis por la producción de grandes cantidades de ECM y por la secreción de TFG-β, que es una Figura 1. Daño hepático. Hepatitis 2000 Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
Los hepatocitos permanecen en estado quiescente (fase G0 del ciclo celular), pero, a diferencia de otros tejidos, tienen la capacidad de reiniciar el ciclo celular en caso de daño hepático, pérdida de tejido o estímulos externos. La proliferación celular se produce en un orden cronológico y secuencial. Los hepatocitos son las primeras células en responder a los estímulos de regeneración. Las células biliares entran en proliferación casi al mismo tiempo que los hepatocitos, mientras que las células endoteliales y las células estrelladas lo hacen más tarde.^13 La proliferación celular es posible gracias a numerosos factores de crecimiento y citoquinas, como HGF, TGF-α, EGF e IL-6, que activan a sus receptores correspondientes provocando cascadas de señalización y transcripción de genes asociados a la progresión del ciclo celular. Es un proceso muy rápido, que se inicia en segundos y finaliza en pocos días con la recuperación del volumen hepático.^10 La activación de las células de Kupffer da lugar a la secreción de citoquinas estimuladoras del crecimiento que promueven la proliferación de los hepatocitos tras una hepatectomía, y con ello inducen el proceso implicado en la regeneración hepática. Las células de Kupffer son la fuente más importante de IL-6 y TNF-α. El hecho de que los niveles de TNF-α estén aumentados tras una hepatectomía sugiere que esta citoquina, así como su principal productor, – las células de Kupffer, – están implicados en la reparación del hígado en condiciones patológicas. Esta idea se ve respaldada por la observación de una supresión de la proliferación de hepatocitos producida por anticuerpos anti-TNF-α. Además, en ratones carentes de receptores para TNF-α no se produce la regeneración hepática debido al descenso en la producción de IL- 6.^10 , 1^3 TNF-α e IL-6 son los principales responsables del abandono de la fase G0 y la entrada en la fase G1 del ciclo celular, pues activan dos factores transcripcionales diferentes: ▪ NFκB es un factor de transcripción formado por dos subunidades y una proteína. El complejo migra al núcleo y actúan como promotor de secuencias genéticas que mejoran la transcripción de genes implicados en el ciclo celular. La rápida activación de NFκB tras una hepatectomía está regulada por TNF-α, hecho que se demuestra por el dramático descenso de la activación de NFκB en ratones que han sufrido una eliminación homocigótica del receptor TNF tipo 1.^13 ▪ STAT3 es fosforilado por las JAK-quinasas ( Janus kinase ), y migra al núcleo, induciendo la expresión de genes asociados con la regulación del ciclo celular, como el factor activador de proteínas tipo 1 (AP-1: activating protein 1 ). En ratones Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
con una eliminación homocigótica de IL-6, la activación del factor de transcripción STAT3 es deficiente, por lo que se puede afirmar que IL-6 está implicado en su activación.^13 Por otro lado, la adición de anticuerpos anti-HGF bloquea la proliferación de los hepatocitos. No está claro si el HGF actúa sólo de forma local tras la activación, o si actúa también de forma indirecta a través de la sangre. La activación de su receptor dentro de la primera hora tras la hepatectomía sugiere que sus efectos son tempranos y críticos para el inicio del ciclo celular.^13 Figura 2. Cascadas de señalización tras la unión de HGF a su receptor. Research Gate. Los hepatocitos que se están regenerando reciben señales mitogénicas que provienen de las células adyacentes, y generan señales similares hacia otras células del hígado. Estas señales paracrinas se producen gracias al TGF-α, cuya expresión comienza 20 horas después del comienzo del ciclo celular en los hepatocitos.^13 La proliferación de los hepatocitos progresa desde las áreas periportales a las áreas pericentrales del lobulillo. La regeneración hepática finaliza cuando la masa inicial del hígado es restaurada y se permite que el hígado lleve a cabo sus funciones.^13 La estricta regulación del índice hepático, entendido como la relación entre el volumen hepático y la superficie corporal, es uno de los factores más intrigantes de la regeneración Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
bajo número de plaquetas. La serotonina protege al hígado frente a lesiones colestásicas, y parece aminorar los efectos de la edad en la regeneración hepática mejorando la producción del VEGF y mediando en la formación de las fenestras en las LSECs.^13 a. Acción directa en los hepatocitos Las plaquetas pueden inducir la regeneración hepática directamente interaccionando con los hepatocitos. Un mecanismo propuesto consiste en la migración de las plaquetas en el hígado dañado desde los sinusoides hepáticos hasta el espacio de Disse, donde mediante la interacción con los hepatocitos, las plaquetas secretan HGF, IGF-1 y VEGF, induciendo así la proliferación de los hepatocitos que resulta en la regeneración hepática. Otro mecanismo posible sería la existencia de una transferencia horizontal de RNA codificante o regulador entre las plaquetas y los hepatocitos, lo que estimularía la proliferación de estos últimos. Sin embargo, el papel de ambos mecanismos necesita confirmación in vivo.^10 ,^19 b. Acción en las células no parenquimales Las HSCs son claves en el proceso fibrótico por producir grandes cantidades de ECM y por su secreción de TGF-β. Estas HSCs cuentan con receptores para la adenosina, de manera que un aumento en los niveles de adenosina en sus proximidades inactiva estas células al aumentar los niveles de AMPc intracelular. Esto da lugar a la inactivación del proceso fibrótico. Ikeda et al.^2 describieron que las plaquetas humanas contribuyen a la supresión de la activación de las HSC y de la producción de colágeno tipo 1 por una vía de señalización dependiente de AMPc mediante ensayos in vitro.^10 Se producirían grandes cantidades de adenosina en el entorno de las HSCs como consecuencia de la degradación de nucleótidos de adenosina, como el ADP y el ATP, que están almacenados en los gránulos densos de las plaquetas.^10 ,^20 Los niveles de AMPc intracelular se incrementarían al activarse los receptores de adenosina de las HSCs, lo que da lugar a la inactivación de dichas células.^11 ,^20 Estas HSCs en estado quiescente, que están inactivadas por la adenosina, disminuyen su capacidad para producir TFG-β y secretar ECM, y, por lo tanto, disminuye también el proceso fibrótico.^13 ,^21 Figura 3. Acción de las plaquetas en las HSCs. Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
Además, el HGF también atenúa la fibrosis mediante la supresión de la activación de las HSCs y la expresión de TFG-β por los hepatocitos, bloqueando la activación de los miofibroblastos, en modelos murinos.^10 Sin embargo, las plaquetas humanas contienen menor cantidad de HGF que las plaquetas de los roedores, por lo que no está claro que estos mecanismos que tienen lugar en los roedores sean aplicables a los humanos.^13 ,^21 Por otra parte, el contacto directo de las plaquetas con las LSECs estimula la proliferación de LSECs y acelera la síntesis de DNA en los hepatocitos mediante la inducción de la secreción de IL-6, posiblemente vía S1P (S1P: sphingosine 1 phosphate ).^10 La S1P induce la activación de STAT3 mediante la estimulación de la secreción de IL-6. Las plaquetas activadas secretan grandes cantidades de S1P, lo que actúa en las células endoteliales durante procesos como la trombosis, la angiogénesis o la ateroesclerosis.2,^21 En cuanto a las células de Kupffer, es muy probable que las plaquetas sean activadas por contacto directo con estas células, y que, a su vez, las células de Kupffer sean estimuladas por contacto directo con las plaquetas. El efecto colaborativo de las plaquetas con las células de Kupffer en la regeneración hepática tras la hepatectomía, se cree que ocurre como consecuencia de la activación de las células de Kupffer, las cuales inducen la acumulación y activación de plaquetas en el hígado. A su vez, las funciones de las células de Kupffer se ven aumentadas por la acumulación de plaquetas.^2 La regeneración hepática, por tanto, se produciría por la acción directa de los factores de crecimiento liberados por las plaquetas y por el efecto paracrino de las células de Kupffer, que se ve estimulado por las plaquetas.^2 Una complicación habitual de la CLD es la trombocitopenia producida por una disminución en la producción de trombopoyetina (TPO: thrombopoietin ) por parte del hígado, un aumento en la destrucción de las plaquetas y la incapacidad de la médula ósea para llevar a cabo la hematopoyesis.^6 La trombocitopenia agrava la destrucción hepática y contribuye a la patogénesis de la enfermedad hepática crónica y a la cirrosis.^8 ,^9 La TPO es el factor de crecimiento más importante en la regulación de la diferenciación de los MKs y de la producción de plaquetas.^2 Hay compuestos que estimulan los receptores de TPO con el fin de elevar los niveles de plaquetas, como son eltrombopag y romiplostim, frecuentemente utilizados en el tratamiento de la trombocitopenia en pacientes con enfermedad crónica hepática y cirrosis.2,^10 Su capacidad para aumentar los niveles de plaquetas puede reducir significativamente la necesidad de una trasfusión de plaquetas y Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
2. El papel de las plaquetas en la reparación del daño hepático inducido por fármacos: el papel de las plaquetas en la cirrosis hepática La regeneración hepática tras una hepatectomía ha sido el modelo utilizado para conocer las vías moleculares de la regeneración hepática. Sin embargo, el hígado no solo se regenera tras la retirada física del tejido hepático, sino que la respuesta regenerativa también ocurre cuando el tejido hepático está dañado por virus, toxinas o por daños por isquemia/reperfusión.13, 18 El daño hepático producido por fármacos produce una pérdida de parénquima hepático en una zona geográfica concreta. La lesión más frecuente causada por los fármacos es la necrosis centrilobular. Los hepatocitos de la región centrilobular tienen una alta expresión de las enzimas de la familia del citocromo P450 (CYP).^13 Estas hemoproteínas pertenecen a una amplia familia de enzimas con funciones detoxificantes de fármacos y otros compuestos mediante reacciones oxidativas que generan radicales libres tóxicos para los hepatocitos. El grado de daño hepático dependerá de la dosis de fármaco.^13 Los compuestos más utilizados para realizar estudios experimentales son acetaminofeno y tetracloruro de carbono.^29 , 30 La mayoría de los estudios relacionados con el daño hepático inducido por fármacos están centrados en los efectos en los hepatocitos,^31 y los efectos crónicos que dan lugar a la activación de las HSCs y a la aparición de fibrosis.13,^32 La capacidad regenerativa en el hígado cirrótico está muy deteriorada, lo que hace que estos pacientes tengan un elevado riesgo de fracaso postoperatorio tras la hepatectomía. Para evitar el fracaso de la resección hepática, se buscan terapias que aceleren la regeneración hepática, mejoren la fibrosis y protejan a las células hepáticas de los mediadores químicos.^24 El papel de las plaquetas en la fibrosis hepática no ha sido lo suficientemente estudiado in vivo hasta la fecha.^15 Se ha demostrado que el número de plaquetas afecta a la regeneración hepática en el primer periodo tras la hepatectomía. Como ya se ha explicado, las plaquetas se translocan al espacio de Disse e interaccionan de forma directa con los hepatocitos. Además, se ha visto que promueven la regeneración en condiciones de disminución del número de células de Kupffer tras una hepatectomía en ratones.^24 Se ha investigado sobre el efecto de la administración de TPO con el objetivo de mejorar la fibrosis hepática y favorecer la regeneración hepática en condiciones de cirrosis hepática.^24 Para ello, Murata et al.^16 llevaron a cabo un estudio en ratones, que se dividieron en tres grupos: Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
determinar si las plaquetas previenen la progresión de la fibrosis hepática.^15 Para ello, se emplearon ratones, que se dividieron en cinco grupos de 8 miembros cada uno:
contribuyen a la expresión de HGF en el hígado. Las HSCs en estado quiescente que han sido inactivadas por la adenosina o el HGF reducen la producción de TGF-β y ECM, y con ello la fibrosis.^6 Figura 4. Papel de las plaquetas en la supresión de la fibrosis hepática. 6
3. Efecto perjudicial de las plaquetas Sin embargo, las plaquetas contienen TGF-β, que es producido principalmente por las células de Kupffer y las HSC. El TGF-β estimula a las HSCs, favoreciendo la secreción de ECM e inhibiendo su degradación actuando en diferentes rutas bioquímicas. Además, el PDGF, producido principalmente por las células de Kupffer, las HSCs y las plaquetas, es el estímulo más potente para las HSCs.^15 A pesar de que los efectos estimulantes de las plaquetas en la regeneración hepática están bien establecidos, las plaquetas también tienen efectos perjudiciales en la función hepática. Se ha visto que las plaquetas agravan la lesión hepática o fibrosis en modelos murinos con fallo hepático agudo y crónico. Además, las plaquetas contribuyen al daño por isquemia/reperfusión, lo que es relevante en el contexto de trasplante hepático y hepatectomía parcial.^18 Los riesgos potenciales de la elevación del número de plaquetas no justifican estudios clínicos para el uso profiláctico de esta estrategia en la regeneración hepática en pacientes con una respuesta regenerativa suficiente. El tratamiento del fallo en la regeneración en pacientes con fallo hepático agudo tampoco está justificado, pues estos pacientes suelen Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
