8.25.2.1.2 Desintoxicación enzimática reducida
El BLM se reconoce generalmente como un clastogénico inespecífico; sin embargo, su toxicidad es altamente selectiva para las células pulmonares. El mecanismo de esta toxicidad pulmonar selectiva no se ha resuelto completamente. Algunas posibles explicaciones mecanicistas de esta toxicidad selectiva en los tejidos incluyen una capacidad reducida de las células pulmonares para iniciar la reparación del ADN (revisado en Chen y Stubbe 2005), un aumento de la retención de MBL por mayor afluencia o menor eflujo (revisado en Chen y Stubbe 2005), o la capacidad enzimática reducida de las células epiteliales pulmonares para desintoxicar MBL. La evidencia culminante en la literatura apoya la hipótesis de que los niveles reducidos de bleomicina hidrolasa (BlmX, Blmh) en el pulmón y, en consecuencia, la reducción de la desintoxicación enzimática de la BLM pueden desempeñar un papel importante en la acumulación de BLM y la toxicidad pulmonar.
Blmh es una cisteína proteasa que se asemeja a la subunidad 20S del proteasoma(Joshua-Tor et al. 1995). El Blmh se descubrió por primera vez a través de su capacidad para inactivar metabólicamente el BLM A2 al metabolito primario del BLM deamido-BLM A2 (dA2), que parece ser el único metabolito del BLM (Schwartz et al. 1999). Blmh ha sido clonado y mantiene la actividad de la desamidasa BLM en múltiples eucariotas, incluyendo levadura (Xu y Johnston 1994), conejo (Sebti y Lazo 1987; Sebti et al. 1987, 1989), rata (Takeda et al. 1996a, b) y humanos (Bromme et al. 1996; Ferrando et al. 1996). Blmh cataliza eficientemente la desamidación de ambas isoformas de BLM encontradas en la mezcla clínica, blenoxano A2 y B2, hidrolizando la amina terminal y eliminando un sitio de coordinación de metales (Morris et al. 1991; Sebti et al. 1987). Ambos humanos (Bromme et al. 1996) y conejo (Sebti et al. 1989) blmh fueron más eficientes en catalizar la desamidación de BLM B2 que la de BLM A2. Los estudios genotóxicos in vitro han demostrado que el dA2 es significativamente menos activo para producir escisiones de cadena simple o doble utilizando cualquiera de los fagos (Huang et al. 1981) o plantillas de ADN plásmido (Zou et al. 2002). De acuerdo con estos resultados, se encontró que la forma desamidificada de BLM era de 6 a 35 veces menos potente que el compuesto original en su capacidad para inhibir la proliferación del carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (Lazo 1989, p. 436). La sobreexpresión de Blmh humano en células CHO también protegió a las células de la genotoxicidad inducida por BLM, presumiblemente mediante la conversión de BLM a la forma desamidada (Lefterov et al. 1998). In vivo, la inyección de dA2 no demostró toxicidad pulmonar a través de los niveles de hidroxiprolina, que es un indicador de aumento de colágeno y fibrosis pulmonar (Lazo y Humphreys 1983). La posible explicación de esta falta de toxicidad es que la dA2 es incapaz de acumularse en las células pulmonares o no es tóxica para las células pulmonares.
Está bien establecido, al menos en estudios con animales, que la reducción de la actividad de Blmh es un factor que contribuye significativamente a la toxicidad pulmonar inducida por BLM. Los ratones knockout de Blmh fueron incapaces de generar el metabolito dA2 y fueron significativamente más susceptibles a desarrollar fibrosis pulmonar inducida por BLM que sus controles de tipo salvaje (Schwartz et al. 1999). Las dosis bajas de BLM a 25 mg kg-1 aumentaron los niveles de hidroxiprolina en un 30% en ratones knockout, frente a la ausencia de cambios en ratones de tipo salvaje. En otro estudio genético, en el que se utilizaron diferencias de cepas en la susceptibilidad a BLM (C3 resistente a BLM, C56/Bl6 sensible a BLM), se identificaron dos loci genéticos que confieren susceptibilidad, denominados blmpf1 y blmpf2. el blmpf1 se localizó en el gen del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC), mientras que el segundo locus, el blmpf2, se localizó en el cromosoma 11 y confirió susceptibilidad específica al BLM (Haston et al. 2002). Los autores concluyeron que al menos uno de los genes de la región blmpf2 es probablemente Blmh. Los estudios en humanos han examinado las diferencias en los polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) en el extremo C-terminal del gen Blmh. Sin embargo, estos estudios no han identificado una correlación entre el SNP y la toxicidad pulmonar (Nuver et al. 2005), aunque el SNP(G/G) se correlaciona con la disminución de la supervivencia general de los pacientes testiculares que reciben tratamiento combinado con BLM (de Haas et al. 2008). Se requieren estudios adicionales para determinar si este SNP reduce la inactivación metabólica de la MBL y contribuye a la morbilidad de los pacientes que reciben quimioterapia basada en MBL.
Enzimáticamente, está claramente establecido que la actividad de Blmh hacia BLM A2 disminuye en los pulmones de especies susceptibles y que esta disminución se correlaciona con la fibrosis pulmonar, como se indica a través de niveles elevados de hidroxiprolina dentro del pulmón (Lazo y Humphreys 1983). Los conejos resistentes a la fibrosis pulmonar inducida por BLM muestran tasas de conversión similares de BLM A2 a dA2 en pulmones y otros tejidos, mientras que los ratones no mostraron actividad enzimática pulmonar para BLM A2 (Lazo y Humphreys 1983). Además, los ratones knockout sin HBL funcional demuestran hipersensibilidad a la fibrosis pulmonar inducida por MBL (Schwartz et al. 1999).
Es concebible que la actividad diferencial observada de Blmh pueda explicar la predisposición a la toxicidad en los pulmones. Esta actividad diferencial podría explicarse potencialmente a través de los niveles diferenciales de expresión de Blmh en los pulmones y otros tejidos. El análisis del Norte demostró niveles bajos de expresión de Blmh en el pulmón y el hígado, con la expresión más alta observada en el testículo y el músculo esquelético (Bromme et al. 1996). Curiosamente, las células alveolares humanas de tipo II exhibieron el nivel más bajo de expresión de Blmh entre los ocho tipos de células cancerosas analizados (Bromme et al. 1996). Los datos que examinan los niveles de proteínas dentro del pulmón son escasos. Hasta donde sabemos, solo ha habido un estudio que examinó las diferencias de proteína Blmh entre tejidos en ratas. Utilizando ELISA y western blotting, Kamata et al. (2007) observaron que los niveles de proteína Blmh en el pulmón eran aproximadamente la mitad de los identificados en el hígado de ratas de 6 semanas de edad. Sin embargo, nadie ha intentado identificar estas diferencias dentro de las subpoblaciones heterogéneas de células dentro del pulmón, específicamente las células más susceptibles designadas a través de estudios de patología microscópica, las células epiteliales de tipo I (Adamson 1984; Aso et al. 1976; Jones y Reeve 1978). Se requieren más estudios para identificar si las diferencias en la HBL se deben a una expresión reducida o a un modo de acción alternativo.
Alternativamente, se puede considerar la posibilidad de que las células pulmonares expresen niveles más altos de un transportador de MBL putativo. Aunque esta hipótesis sería consistente con la incapacidad, in vivo, de los pulmones para convertir el BLM a dA2, no existe un consenso general sobre la capacidad de las células pulmonares para absorber el BLM. Está claro que el BLM depende del transporte activo para entrar en la célula (Poddevin et al. 1991). Usando línea celular pulmonar de hámster y BLM (Pron et al. 1993), se identificó una proteína de superficie celular de 250 kDa que se une al BLM. Curiosamente, la comparación de dos líneas celulares humanas con susceptibilidad diferente al BLM reveló que las células resistentes al BLM tenían menos sitios de unión al BLM (Pron et al. 1999). La identificación del supuesto sistema de transporte de MBL ayudará a comprender la importancia de la internalización o el metabolismo de MBL en la susceptibilidad de las células pulmonares a la toxicidad de MBL.
Queda por determinar si el mecanismo de toxicidad selectiva celular es una respuesta primaria de reducción de la expresión de Blmh, reducción de la captación de BLM, o una combinación de ambos, que lleve a un aumento de la sensibilidad de las células epiteliales alveolares pulmonares. Independientemente del mecanismo, está claro que el Blmh desempeña un papel crítico en la protección contra la toxicidad del BLM.