Evaluación In Vitro de la Plata Coloidal sobre la Función Inmune: Actividad Antilinfoproliferativa
- Resumen
- 1. Introducción
- 2. Materiales y Métodos
- 2.1. Plata coloidal (AgC)
- 2.2. Los reactivos
- 2.3. Caracterización de AgC
- 2.4. Aislamiento de Células Mononucleares de Sangre Periférica (PBMC)
- 2,5. Viabilidad celular
- 2.6. Ensayo de citoquinas
- 2.7. El ensayo de proliferación e IL-2
- 2.8. La determinación de la Producción de nitritos/Nitratos
- 2.9. El Análisis de Citometría de Flujo de Antígenos de Superficie Celular
- 2.10. Se generaron células dendríticas (CD) de absorción FITC-dextrano
- 2.11. Análisis estadístico
- 3. Resultados
- 3.1. Caracterización de plata coloidal
- 3.2. Determinación de la Proliferación Celular y Producción de IL-2
- 3.3. Efecto citotóxico del AgC en Líneas Celulares Linfoides y Leucémicas
- 3.4. La determinación de citoquinas
- 3.5. Fenotipado de Marcadores de Superficie Celular
- 3.6. Peroxinitritas y Captación de FITC-Dextrano Determinaciones
- 4. Discusión
- Intereses en conflicto
- Agradecimientos
Resumen
La plata coloidal (AgC) es utilizada actualmente por los seres humanos y puede internalizarse mediante inhalación, inyección, ingestión y contacto dérmico. Sin embargo, la información sobre la actividad inmunológica es limitada; se necesitan más investigaciones con plata coloidal. En el presente estudio, los efectos del AgC (17.5 ng/ml) en parámetros inmunológicos (proliferación e inmunofenotipado) utilizando células mononucleares de sangre periférica humana (PBMC) y macrófagos (fagocitosis) y citotoxicidad en líneas celulares cancerosas de leucemia y linfoma (1,75 a 17,5 ng / ml). Se observó que el AgC () disminuye significativamente la producción y proliferación de interleucina-2 (IL-2) inducida por fitohemaglutinina o concanavalina A en PBMC sin afectar su viabilidad celular, pero con efecto citotóxico sobre las células cancerosas. La producción de citocinas de IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, INF-γ e IL-17A y los fenotipos CD3+, CD3−CD19+, CD3+CD4+, CD3+CD8+ y CD16+CD56+ PBMC no se vieron afectados por el AgC. El presente estudio demuestra que la plata coloidal es inofensiva y no tóxica para las células del sistema inmunitario y su capacidad de interferir con la respuesta inmunitaria al disminuir la proliferación celular cuando se estimula con mitógenos demostró el potencial antilinfoproliferativo del AgC.
1. Introducción
La bioactividad de las sustancias se ha examinado para identificar propiedades relacionadas con la acción antitumoral o antiproliferativa . Los productos con esta actividad se han utilizado en la práctica clínica para el tratamiento de cáncer o enfermedades relacionadas con la inflamación, como la autoinmunidad. Los productos de plata se han utilizado durante miles de años para la higiene y como agentes antimicrobianos. Desde 1964, la plata coloidal (AgC) se ha registrado como material biocida en los Estados Unidos ; en México, el AgC se usa comúnmente como desinfectante de agua y alimentos para consumo humano . Generalmente, estos productos son una mezcla de nanopartículas metálicas con estado de oxidación cero (Ag + 0) y sales de plata con estados de oxidación de Ag+1, +2 o +3 . Hay estudios que indican que las propiedades antibacterianas y antitumorales dependen de los estados de oxidación de la plata . Las nanopartículas de plata (AgNPs) y los iones de plata (Ag+) tienen diferentes niveles de toxicidad debido a sus interacciones de carga superficial. Los iones de plata son más tóxicos porque pueden interactuar con grupos negativos de proteínas, produciendo cambios estructurales en la membrana celular y proteínas citoplasmáticas, mientras que los AgNPs pueden interactuar con el ADN, causando daño y bloqueo estructural; algunos estudios han propuesto que estas nanoestructuras pueden producir un aumento de la toxicidad en tiempos de exposición largos debido al hecho de que los AgNPs en soluciones acuosas pueden oxidar y liberar iones de plata; el uso exitoso de soluciones de plata coloidal se puede explicar por este mecanismo de acción . La actividad anticancerosa del CgA en las células cancerosas MCF-7 probablemente se deba a la apoptosis inducida por la disminución de la lactato deshidrogenasa y el aumento de las actividades de la superóxido dismutasa; por el contrario, en el PBMC, la actividad de la lactato deshidrogenasa disminuyó con el CgA, pero no se correlacionó con la muerte celular . Existe escasa información científica sobre parámetros inmunológicos y cancerígenos en humanos en relación con los efectos de la plata coloidal, como mezcla de nanopartículas e iones, en comparación con la investigación de nanopartículas de plata. El presente estudio fue diseñado para explorar las propiedades antiproliferativas de la plata coloidal y su efecto en el inmunofenotipado celular, la producción de citocinas y la fagocitosis en PBMC.
2. Materiales y Métodos
2.1. Plata coloidal (AgC)
La plata coloidal estabilizada con grenetina se compró a MICRODYN (México) como solución madre al 0,35%. Se esterilizó por filtración (filtro de 0,2 µm, Miliporo, EE. UU.) y se diluyó a una concentración de 10,5 µg/ml con RPMI-1640, complementado con 10% de FBS para ensayos in vitro.
2.2. Los reactivos
Fitohemaglutinina (utilizada en dosis de 5 µg/ml) y concanavalina A (utilizada en dosis de 5 µg / mL) se compraron a Sigma-Aldrich (St.Louis, MO, EE. UU.). La doxorrubicina (LEMERY S.A. de C. V., México) se almacenó como solución madre de 3,4 mm en RPMI 1640 a temperatura ambiente y se preparó LPS (E. coli 0111:B4, Sigma-Aldrich) a 10 ng/ml para tratar células mononucleares de sangre periférica humana.
2.3. Caracterización de AgC
La morfología de la plata coloidal se investigó con el microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (SEM) (Nova NanoSEM200 FEI). La solución coloidal (50 µL) se colocó en una cinta de carbono y se secó a temperatura ambiente. Las mediciones de tamaño y distribución de nanopartículas se determinaron utilizando una dispersión dinámica de luz (DLS) realizada por un nanosizer NS 90 Malvern Instruments (Malvern Instruments, Reino Unido); las distribuciones de tamaño dadas por DLS se notificaron como porcentaje de intensidad, y los resultados se presentaron como el valor medio de al menos tres mediciones. Se observó plasmón de resonancia medido por UV-vis en un rango de entre 300 y 600 nm utilizando el espectrofotómetro NanoDrop 2000 (Thermo Fisher Scientific).
2.4. Aislamiento de Células Mononucleares de Sangre Periférica (PBMC)
La sangre de voluntarios humanos sanos se obtuvo con jeringas heparinizadas y se colocó en tubos estériles de polipropileno. Los PBMC se aislaron con centrifugación histopaca de gradiente de densidad de 1.077 a 400 g durante 30 min a 25 ° C (Sigma-Aldrich). Los PBMC se lavaron dos veces con medio RPMI 1640 suplementado con suero fetal bovino al 10% y solución antibiótico-antimicótica al 1% (denominado medio RPMI completo) a 250 g durante 10 min a 25°C.
2,5. Viabilidad celular
Los PBMC se ajustaron a 1 × 106 células/ml en medio RPMI completo, y se agregaron 17,5 ng/ml de plata coloidal y se incubaron durante 72 h a 37°C y atmósfera de CO2 al 5%. A partir de entonces, el sobrenadante se eliminó por centrifugación a 250 g. Las células se lavaron dos veces con medio RPMI completo. La viabilidad celular se determinó mediante el ensayo colorimétrico de reducción de MTT, y las densidades ópticas resultantes de la producción de formazan se leyeron a 570 nm. La viabilidad celular se expresó como porcentaje de viabilidad en comparación con el control no tratado. Los resultados se dieron como la media ± DE de tres experimentos independientes.
Las líneas celulares cancerosas K562 (leucemia mielógena crónica), MOLT-4 (leucemia linfoblástica aguda), Ramos (linfoma de Burkitt) y L5178Y (linfoma) se adquirieron de American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, EE.UU.) y se mantuvieron en un medio RPMI completo. Las células se cultivaron a 37 ° C y un 5% de CO2 atmosférico. Las líneas celulares cancerosas (5 × 103 células/pocillo) se platearon en placas de 96 pocillos y se incubaron durante 24 h a 37°C en una atmósfera de CO2 al 5%.
Después de la incubación, se eliminó el medio de cultivo y se añadió plata coloidal en concentraciones que oscilaban entre 1,75 y 17,5 ng/ml. Las placas se incubaron durante 5 h a 37 ° C y un 5% de atmósfera de CO2. Posteriormente, se retiró el sobrenadante y se lavaron las células dos veces con medio RPMI 1640. La viabilidad celular se determinó mediante el método de exclusión de azul de tripano, y la citotoxicidad se expresó como inhibición del crecimiento celular del 50% (LD50) y del 100% (LD100), en comparación con el control no tratado. Los resultados se dieron como la media ± DE de tres experimentos independientes.
2.6. Ensayo de citoquinas
Se analizaron los sobrenadantes de PBMC tratados con AgC para determinar los niveles de citoquinas. Las citocinas humanas de IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IFN-γ, TNF-α e IL-17A se determinaron mediante citometría de flujo (Accuri C6, BD Bioscience, CA, EE.UU.), utilizando el Kit de citocinas CBA Th1/Th2/Th17 BD™ (BD Bioscience, Bedford, MA, EE. UU.), siguiendo las instrucciones del fabricante. El análisis de CBA Flex Set se realizó utilizando el software FCAP array v1. 0 (Soft Flow Inc., Estados UNIDOS). Los valores de proteínas se convirtieron a los estándares de proteínas NIBSC / OMS para comparaciones adicionales.
2.7. El ensayo de proliferación e IL-2
PBMC se aisló por centrifugación histopaca de gradiente de densidad, se lavó tres veces con PBS y se resuspendió en Diluyente C a 106 células/ml. La suspensión celular se diluyó con el mismo volumen de material de tinte PKH26 de 2,5 mm (Sigma, St.Louis, MO) preparado en Diluyente C, se incubó durante 3 minutos a temperatura ambiente, luego se agregó a un volumen igual de FBS y se incubó a temperatura ambiente durante otros 2 minutos para detener el etiquetado, de acuerdo con “Rimaniol et al., 2003 .”Posteriormente, los PBMC se ajustaron a concentraciones de 1 × 106 células/ml, se trataron con plata coloidal a una concentración de 17,5 ng/ml, PHA o Con A, y se incubaron durante 72 h a 37°C y 5% de CO2 atmosférico; la proliferación celular se determinó mediante citometría de flujo. Las cantidades de IL-2 en sobrenadantes de PBMC se midieron mediante un kit ELISA de Alta Sensibilidad de IL-2 Humano (límite de detección 0,4 pg/ml) y se utilizaron de acuerdo con las instrucciones del fabricante (eBiosciences, Viena, Austria).
2.8. La determinación de la Producción de nitritos/Nitratos
Los niveles de nitritos y nitratos se midieron mediante la reacción colorimétrica de Griess utilizando nitrato reductasa (Kit de ensayo colorimétrico de nitratos/Nitritos Caimán, EE. UU.) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Los niveles séricos de nitrito/nitrato se expresaron en nM / 200 µL.
2.9. El Análisis de Citometría de Flujo de Antígenos de Superficie Celular
PBMC se ajustó a concentraciones de 1 × 106 células/mL y se trató con plata coloidal a una concentración de 17,5 ng/mL, y las placas se incubaron durante 72 h a 37°C y atmósfera de CO2 al 5%. Posteriormente, se recolectaron células por centrifugación a 600 g durante 10 minutos y se añadió un conjunto de anticuerpos CD3+ FITC/CD8+, PE/CD45+ y PerCP/CD4 APC u otro conjunto de anticuerpos CD3+ FITC/CD16+, CD56 PE/CD45 y PerCP/CD19 APC (BD Multitest IMK Kit) y se incubaron 15 minutos a temperatura ambiente en la oscuridad. Los eritrocitos se lisaron añadiendo 450 µL de 1 solución de lisado BD FACS™ e incubando 15 minutos a temperatura ambiente en la oscuridad. Las muestras estaban listas para ser analizadas en el citómetro. La adquisición se realizó en el instrumento Accuri C6 BD utilizando el software Multiset BD con el software Gestor de listas de trabajo BD. Se utilizó la apertura automática de puertas para facilitar el análisis de cada subconjunto de población.
2.10. Se generaron células dendríticas (CD) de absorción FITC-dextrano
a partir de PBMC y se les permitió adherirse a matraces de cultivo tapados con filtro de 0,22 µm (TPP, Alemania). Después de 2 h a 37 ° C se retiraron células no adherentes, y posteriormente se cultivaron monocitos adherentes durante 5 días en RPMI-1640 suplementado con 10% de FBS y 800 U/ml de rhuGM-CSF (Peprotech, México) y 50 ng/ml de IL-4 (Peprotech, México). Posteriormente, las células se trataron con plata coloidal a concentraciones de 17,5 ng/ml y se incubaron durante 72 h a 37°C y 5% de CO2 atmosférico. La endocitosis de DCs se evaluó incubando 1 × 106 células con 1 mg/ml de FITC-Dextrano (BD) durante 30 min a 37°C. Después del lavado, las células se analizaron por citometría de flujo. Los controles incluyeron tubos incubados con FITC-Dextrano a 4°C para inhibir el proceso endocítico y una captación basal realizada en el punto de tiempo 0. La absorción se cuantificó mediante el análisis de FACS (10.000 células por punto) . La viabilidad se determinó mediante la técnica de exclusión de azul tripano.
2.11. Análisis estadístico
Los resultados se evaluaron mediante ANOVA y la mediana de los niveles de citocinas entre tratamientos se comparó mediante la prueba de Mann-Whitney.
3. Resultados
3.1. Caracterización de plata coloidal
La caracterización de plata coloidal disuelta en agua y medio de cultivo celular se analizó mediante dispersión dinámica de luz( DLS); la plata coloidal disuelta en agua mostró un tamaño promedio de 100 nm con un índice de polidispersidad de 0,2; la plata coloidal disuelta en medio de cultivo celular mostró un tamaño promedio de 155 nm y un índice de polidispersidad de 0,23 (Figuras 1(a) y 1(b)). La imagen SEM mostró la población de partículas disueltas en agua con un tamaño de partícula entre 50 y 190 nm(Figuras 1(c) y 1 (d)); la plata coloidal disuelta en medio de cultivo celular mostró una combinación de nanopartículas y algunas sales de plata (Figuras 1(e) y 1(f)); sin embargo, el tamaño promedio obtenido por DLS se correlacionó con el histograma de partículas y la resonancia plasmónica característica (Figuras 1(g), 1(h) y 1(i)). El análisis de la plata coloidal sugiere que esta solución tiene forma semiesférica y población heterogénea, formada por nanopartículas y conglomerados formados por sales de plata. Una vez que se caracterizó el AgC, se procedió a evaluar los diferentes efectos biológicos.
3.2. Determinación de la Proliferación Celular y Producción de IL-2
En primer lugar, se determinó si la dosis citotóxica utilizada previamente en células de cáncer de mama afecta las funciones de los linfocitos o de los macrófagos. Los resultados mostraron que el tratamiento con plata coloidal no afectó significativamente () la proliferación y el recuento de células de PBMC, y los tratamientos con mitógenos Con A o PHA aumentaron significativamente () la proliferación y el recuento de células, en comparación con el control no tratado; curiosamente, los tratamientos combinados con AgC/Con A o AgC/PHA disminuyeron significativamente () la proliferación y el recuento de células (Figuras 2 y 3) de PBMC. Se observaron resultados similares mediante citometría de flujo y microscopía de fluorescencia utilizando el colorante fluorescente PKH26 (control (94%), Con A (165%), PHA (156%), AgC (91%), AgC + Con A (80%) y AgC + PHA (77%)) (Figuras 3, 4 y 5). Además, el tratamiento con AgC no afectó la producción de IL-2 en comparación con el control (15 pg/ml) (), pero se encontró un aumento en la producción de IL-2 cuando se estimularon PBMC con PHA (176 pg/ml) o Con A (150 pg/ml), y los tratamientos con AgC + Con A (15 pg/ml) o AgC + PHA (13 pg/ml) disminuyeron la producción de IL-2 () (Figura 4).
(un)
(b)
(c)
d)
(e)
(f)
(g)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
3.3. Efecto citotóxico del AgC en Líneas Celulares Linfoides y Leucémicas
Nuestros resultados confirmaron las propiedades antiproliferativas y citotóxicas del AgC en líneas celulares leucémicas (Molt-4 y K562) y de linfoma (Ramos y L5178Y) de forma dosis dependiente (1,75 a 17,5 ng/ml) (Figura 6).
3.4. La determinación de citoquinas
Además del tratamiento con AgC, no afectó a la producción () de IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IFN-γ, IL-17A (0 pg/ml) o TNF-α (5,84 pg/ml), en comparación con el control no tratado. Sin embargo, el tratamiento con SLP utilizado como control positivo indujo una alta producción de todas las citocinas evaluadas (Tabla 1).
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Notas. Producción total de IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF, INF-e IL-17A, después del tratamiento con AgC o LPS, utilizados como control positivo. Los datos representan la media ± desviación estándar de tres experimentos independientes. . AgC, plata coloidal; LPS, lipopolisacárido. |
3.5. Fenotipado de Marcadores de Superficie Celular
Nuestros resultados demostraron que el tratamiento con AgC no afectó el porcentaje de expresión de las poblaciones celulares CD3+ (79,7%), CD3−CD19+ (10,2%), CD3+CD4+ (52,2%), CD3+CD8+ (33,9%) y CD16+CD56+ (7,6%), en comparación con el control () (Tabla 2).
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Notas. Análisis citométrico de flujo representativo de subconjuntos linfoides de PBMC. Los datos representan la media ± desviación estándar de tres experimentos independientes. AgC, plata coloidal. |
3.6. Peroxinitritas y Captación de FITC-Dextrano Determinaciones
El tratamiento con plata coloidal (99%) no afectó a la viabilidad de las células dendríticas (Figura 7(a)) ni a los niveles de peroxinitritas evaluados (Figura 7(b)), pero aumentó el porcentaje de fagocitosis (Figura 7(c)), en comparación con el control ().
(un)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
4. Discusión
Se sabe que varios agentes quimioterapéuticos utilizados en el tratamiento del cáncer (ciclofosfamida, vinblastina, vincristina, bleomicina y cisplatino) tienen efectos antiproliferativos y citotóxicos; pero en dosis bajas pueden estimular la respuesta inmunitaria . Se debe evaluar el efecto de cualquier sustancia en el sistema inmunitario, ya que cualquier daño en este sistema podría afectar a la homeostasis corporal. En el presente estudio, el análisis de plata coloidal sugiere la presencia de una población heterogénea de nanopartículas y racimos formados por sales de plata, probablemente originadas por interacciones con proteínas contenidas en medio de cultivo completo. Se ha reportado el efecto de agregación de las partículas de plata en fluidos biológicos debido a la presencia de proteínas y lípidos . Además, nuestros resultados mostraron que el AgC (17,5 ng/ml) puede inhibir la producción de IL-2 inducida por mitógenos. Por lo tanto, la inmunosupresión inducida en PBMC podría estar mediada por la inhibición de la liberación de IL-2. La actividad inmunosupresora de algunos fármacos como la ciclosporina y la azatioprina ha sido corroborada por la inhibición de la proliferación de linfocitos y la producción de citocinas (INF-γ, IL-2, RANTES, TGF-β y TNF-α), cuando los linfocitos son estimulados por reactivos como PHA, Con A o mitógeno de escaramujo . La IL-2 es un factor de crecimiento autocrino para las células T y su producción ha sido inhibida selectivamente por el tratamiento con los inmunosupresores tacrolimus (FK506) o ácido micofenólico . Se sabe que los agentes inmunosupresores (corticosteroides) se utilizan para el tratamiento de las neoplasias linfoides malignas porque inducen la apoptosis de las células linfoides malignas . Demostramos las propiedades antiproliferativas y citotóxicas del AgC (155 nm) (dosis que oscilan entre 1,75 y 17,5 ng/ml) en líneas celulares leucémicas y linfomatosas, a pesar de los informes anteriores que mencionaban que las partículas de plata en el rango de 10-100 nm de diámetro son más citotóxicas que las partículas de mayor tamaño . Es necesario conocer el mecanismo de selectividad entre la PBMC y las células cancerosas de origen mieloide y linfoide y se deben desarrollar estudios futuros en el área de la apoptosis mediada por receptores, como se discute en “Vega y De Maio, 2005 .”Debido a la resistencia a los glucocorticoides en el tratamiento del linfoma, las células tumorales continúan su expansión en presencia de glucocorticoides . Por esta razón, el AgC podría ofrecer una nueva opción clínica a considerar, pero se necesitan más estudios relacionados. Por otro lado, nuestros resultados indican que la producción de citocinas y el porcentaje de marcadores de superficie expresados por las células T, B y NK no se ven afectados en respuesta al AgC (17,5 ng/ml), frente a otros inmunosupresores como la rapamicina o el sorafeno, para los cuales el efecto inmunosupresor se atribuye a la interferencia de una vía de señalización y al metabolismo de los ácidos grasos . Además, hay evidencia de que las células del sistema inmunitario pueden activarse en respuesta a biomateriales, aunque no se esperan vías de señalización inducidas por MHC/péptidos/TCR. Sin embargo, las vías alternativas no identificadas pueden conducir a la activación mediante la reticulación de glicoproteínas en la superficie de la membrana plasmática, como la proliferación de linfocitos inducida por mitógenos . Con respecto a las peroxinitritas, la plata coloidal (17,5 ng/ml) no indujo su producción, pero la actividad de fagocitosis aumentó probablemente debido a la captación de plata coloidal de manera inespecífica. Otros autores han descrito que las nanopartículas de plata en un rango de 5, 10, 15 y 100 nm aumentan las especies reactivas de oxígeno que afectan la función mitocondrial y que la fagocitosis de partículas de plata bloquea el ciclo celular en la fase S y estimula la señalización inflamatoria a través de la generación de especies reactivas de oxígeno, seguidas de la secreción de TNF-α, que disminuye la viabilidad de las células hepáticas de rata .
En conclusión, el presente estudio demuestra la no toxicidad de la plata coloidal sobre las células del sistema inmune y su capacidad de interferir con la respuesta inmune al disminuir la proliferación celular cuando se estimula con mitógenos, lo que sugiere que la plata coloidal puede considerarse un agente inmunosupresor, pero se deben realizar más estudios para establecer su efectividad y mecanismo de acción.
Intereses en conflicto
Los autores declaran que no existe conflicto de intereses con respecto a la publicación de este artículo.
Agradecimientos
Este estudio es apoyado por el Laboratorio de Inmunología y Virología, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza, NL, México, en colaboración con la “Red Temática de Inmunología en Cáncer y Enfermedades Infecciosas”, con Registro no. 253053, CONACYT.