Cuantificación mediante 67Ga-citrato del estado inflamatorio multi-orgánico en el ratón sometido a estrés fisiológico

Abstract

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), se informó que México es el país con mayor índice de estrés laboral a nivel mundial, incluso por encima de China y Estados Unidos, lo que representa tres cuartas partes de los trabajadores. El estrés es una respuesta fisiológica normal del organismo, de manera crónica puede provocar un desequilibrio de la homeostasis y relacionarse con una gran cantidad de enfermedades que resultan sub-diagnosticadas clínicamente. Algunos autores indican que el estrés psicológico puede incrementar la susceptibilidad a estados asmáticos debido a una desregulación de la tolerancia inmunitaria. Otros estudios vinculan procesos inflamatorios con trastornos por déficit de atención tanto en niños como en adultos. A su vez, estas condiciones pueden afectar la calidad de vida social, académica y ocupacional de las personas. Entre los mecanismos propuestos para explicar estos desordenes se encuentra: el daño neuronal e incremento de estrés oxidatívo. No obstante, los resultados han sido controversiales, motivo por el cual se requiere una mayor investigación en el tema. En respuesta al estrés se produce un incremento en la secreción de cortisol, al cual se le atribuyen efectos antiinflamatorios. Por lo que de manera crónica y dosis dependiente, puede provocar un incremento de la tensión arterial, de los niveles de glucosa sanguínea y provocar estrés oxidatívo o metabólico. A su vez, estos factores se relacionan directamente con estados proinflamatorios crónicos y silenciosos. Por esta razón, se requiere un análisis profundo sobre los mecanismos que vinculan el estrés con los estados inflamatorios. Los modelos de estrés en animales surgen de las necesidades de explicar ciertas conductas y comportamientos en humanos, a su vez están clasificados en: homotípicos o heterotípicos, agudos, crónicos, continuos o intermitentes. Dependiendo la variable o variables a estudiar se emplearan estos modelos con el fin de proveer información útil para poder entender y explicar ciertas alteraciones fisiológicas, química, bioquímicas, psicológicas, etc, en humanos. En este sentido el modelo de estrés crónico por inmovilización es uno de los modelos más eficientes para activar las vías neuroendocrinas, debido a las respuestas del Hipotálamo Hipófisis Adrenal (eje HPA) o del Sistema Nervioso Simpático permiten la respuesta mixta o la activación simultanea de ambos sistemas del estrés. Con base en lo anterior, sí el estrés pone en marcha sistemas que producen desregulación hormonal (catecolaminas y glucocorticoides) y estas a su vez activan mecanismos de defensa para contrarrestar las alteraciones producidas por los agentes estresantes. No obstante, cuando los sistemas encargados de controlar dichas alteraciones no son capaces de contrarrestar las hormonas del estrés, se producen cambios anatómicos y fisiológicos en distintos órganos. Un escenario a tener en cuenta es la inflamación silenciosa y estéril que se produciría de manera específica en cada órgano, dando como resultado diferentes patologías asociadas a este mal. Por lo que el objetivo de este trabajo fue cuantificar mediante 67Ga el estado inflamatorio multiorgánico en ratones sometidos a estrés crónico. Para tal motivo se diseñó la siguiente metodología, se emplearon 16 ratones machos CD1 con un peso 30-35g, los cuales fueron obtenidos de la Unidad de Experimentación y Producción Animal de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco, Ciudad de México. Los animales se mantuvieron bajo condiciones estándar de bioterio, temperatura de 20-24°C, humedad relativa 45-55%, ambiente máximo de ruido 60 dB, ciclos de luz/oscuridad (12h). Después de dos semanas de adaptación previa, fueron distribuidos aleatoriamente en dos grupos de experimentación (n=8): I. control (CT) y II. Sometidos a estrés por inmovilización (ST). Durante este tiempo se documentó la cinética de peso corporal cada tercer día, el agua y alimento fue ad libitum. Los animales del grupo ST fueron sometidos a esquema de estrés crónico por inmovilización, en un periodo de dos horas por día, en un horario fijo (10-12h), durante 14 días consecutivos. Se fijaron con cinta adhesiva en posición ventral sobre la mesa de trabajo con las extremidades extendidas. Antes y después del periodo de estrés, los animales se mantuvieron con agua y comida a libre demanda. Para evitar la adaptación de los ratones al modelo de estrés se movía la mesa de trabajo cada 15 minutos. Los ratones del grupo control no se les aplicó ningún tipo de agente estresante. Después de trece días de experimento se les administró en promedio 11.1-12.95 MBq (300–350 µCi) de citrato de galio (67Ga) a cada ratón por inyección intraperitoneal, esto se realizó en los dos grupos, posteriormente al día catorce se sacrificaron todos los ratones mediante una cámara de CO2 con el fin de evitar el sufrimiento de los animales. Subsiguientemente se cuantificó la actividad mediante un contador de pozo. Los órganos; sangre, corazón, hígado, bazo, hueso, cerebro, riñón, estómago, se colocaron en el centro del detector y se procedió a realizar la medición de la captación. Los desechos biológicos de los animales, se manejaron de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana de Bioseguridad NOM-087-ECOL-SSA1-2002. De acuerdo con la metodología Medical Internal Radiation Dose (MIRD) por sus siglas en inglés, la Dosis absorbida está dada por la expresión matemática D= à S, donde à se le conoce como la actividad acumulada (dependiente del tiempo) y S se conoce como los factores físicos que no cambian con el tiempo, por tal motivo se requirieron obtener los valores S, para tal efecto se construyó un modelo matemático del ratón con las masas y medidas de los órganos obtenidos, se construyeron elipsoides para obtener los valores S, mediante simulación Monte Carlo, mediante el transporte de las emisiones ionizantes del 67Ga a través del código PENELOPE. Los resultados de esta simulación muestran disminución en la masa de los órganos estresados; riñones 7%, hígado 25%, bazo 36% y corazón 32%, el timo se mantuvo sin cambios. Sin embargo, el cerebro presentó un incremento del 6% con respecto al control. Los valores S dependen del órgano en estudio, geometría, del tipo de radionúclido introducido al ratón y del tipo de agente estresante sometido, a su vez, estos valores varían dependiendo de la localización de cada órgano dentro del modelo de ratón. Por su parte el modelo de estrés crónico por inmovilización propuesto produce alteraciones físicas y psicológicas en el ratón, presentan una disminución del peso corporal de 4.6±1.94 g (13%) vs 0.47±0.24 g (<1%) control, con n= 16 y mediante la prueba U de Mann Whitney muestra diferencia significativa (P<0.05). Los pesos de los riñones y las glándulas adrenales en el grupo de estrés se incrementaron 0.9±0.03 g con respecto al grupo control 0.71±0.17. El organismo bajo estrés crónico presenta a las 24h la captación más grande en todos los órganos vs control. No obstante, después de este tiempo la cinética de eliminación es más rápida que en el grupo control, por tal motivo se pudo ajustar a una cinética de primer orden aunado permite ajustar a un modelo de suma de exponenciales. Conclusiones, el modelo matemático de ratón desarrollado en este trabajo muestra que los valores S de órganos en ratones bajo estrés crónico son diferentes a los hallados en ratones normales. El estrés fisiológico provoca la desregulación hormonal en la corteza y medula de las glándulas adrenales, de manera crónica el cortisol pasa de ser un analgésico a dar marcha a la sobre activación del sistema inmune, esté a su vez provoca inflamación multi-orgánica en diferentes sistemas y órganos, en este estado los órganos se ven comprometidos a experimentar cambios fisiológicos y/o morfológicos, en este sentido el 67Ga demostró ser una herramienta para hallar el estado inflamatorio presente en cada órgano. Se determinó que la grasa visceral, hígado, riñones y testículos son los órganos más propensos al estrés crónico, mientras que los globos oculares y las vesículas seminales no presentan captación del radiofármaco, esto implicaría que no existe inflamación alguna en estos órganos. Por otra parte, los pesos de los riñones y las glándulas adrenales en el grupo estrés se incrementaron en comparación con el grupo control como se ha reportado en la literatura, no obstante, el peso corporal disminuyo en los ratones estresados. Los ratones bajo estrés crónico por inmovilización tienen depuración del 67Ga más rápida después de las 24 horas, a partir de este tiempo se presenta la fase de eliminación del radiofármaco. Sin embargo, en grupo de estrés la captación del 67Ga a las 24 horas es mayor en todos los órganos de interés vs el grupo control.