Papel del transportador de membrana ABCG2 sobre la farmacocinética y secreción activa a leche del fármaco Flunixin y de lignanos presentes en la dieta

Resumen

ABCG2 es un transportador de membrana perteneciente a la superfamilia de transportadores ABC (ATP Binding Cassette). Se encuentra ampliamente distribuido en el organismo formando parte de los principales órganos farmacocinéticos además de localizarse en barreras de protección como la barrera hematoencefálica o la fetoplacentaria, donde actúa como “bomba exportadora” transportando activamente compuestos hacía el medio extracelular y realizando una importante labor en la protección del organismo (Schinkel y Jonker, 2012; Jani et al., 2014; Mao y Unadkat, 2015). Esta proteína interacciona con compuestos de muy diversa naturaleza entre los que se encuentran, compuestos endógenos, compuestos naturales, fármacos y xenobióticos (Mao y Unadkat, 2015), algunos de los cuales pueden actuar como sustratos, inhibidores o ambos (Jani et al., 2014). Debido a su localización estratégica, este transportador está estrechamente implicado en los procesos de absorción, distribución, metabolismo y excreción del organismo (ADME) (Jani et al., 2014). Además, junto con la glicoproteína P y diversos transportadores de la subfamilia MRP participa en fenómenos de multirresistencia a fármacos antitumorales y en interacciones farmacológicas (Müller y Fromm, 2011; Chen et al., 2016). ABCG2 se sobreexpresa en glándula mamaria en lactación (Jonker et al., 2005) y diversos estudios lo han relacionado con el transporte activo de compuestos a la leche (van Herwaarden y Schinkel, 2006; Mealey, 2012). Este transportador ha demostrado su implicación en la secreción a leche de diferentes compuestos entre los que se encuentran compuestos de la dieta y fármacos de uso veterinario, aunque actualmente existen pocos estudios sobre la interacción de esta proteína con los antiinflamatorios no esteroideos (AINEs). Por otra parte, la función de ABCG2 puede encontrarse modificada por la existencia de diversos polimorfismos como el Q141K o el V12M con elevada incidencia en la especie humana (Jani et al., 2014; Hira y Terada, 2018). En medicina veterinaria se ha descrito la presencia del polimorfismo Y581S en ganado vacuno lechero, en la raza Frisona Holstein Israelí, el cual inicialmente fue descrito como un polimorfismo capaz de afectar a las características y la cantidad de leche producida por estos animales (Cohen-Zinder et al., 2005; Ron et al., 2006). Además, se ha demostrado que este polimorfismo está implicado en el incremento de la secreción activa de distintos compuestos a la leche de los animales portadores por lo que puede estar implicado en la aparición de mayores niveles de residuos farmacológicos en este alimento (Otero et al., 2013, 2015, 2016a, 2016b). Diversos estudios han puesto de manifiesto que el transportador ABCG2 es capaz de interactuar tanto in vitro como in vivo con polifenoles de diversa naturaleza incluyendo a los fitoestrógenos (Planas et al., 2012; Bircsak y Aleksunes, 2015), siendo responsable de su paso a leche (Miguel et al., 2014; Otero et al., 2016b). En las últimas décadas, el consumo de fitoestrógenos como los lignanos se ha incrementado considerablemente debido a sus propiedades beneficiosas (Adolphe et al., 2010; Cardoso Carraro et al., 2012; Desmawati y Sulastri, 2019). Los enterolignanos, enterolactona (ENL) y enterodiol (END), son los principales responsables de estas acciones beneficiosas. Estos compuestos son producidos por la microbiota intestinal a partir del secoisolaricierinol diglucósido (SDG) y otros lignanos presentes en diversos alimentos vegetales. Una de las fuentes dietéticas más ricas de estos precursores son las semillas de lino. Los derivados del lino, incluyen además del enterodiol y la enterolactona, a otros metabolitos susceptibles de ser sustratos de este transportador. La interacción con ABCG2 va a influir en su biodisponibilidad, en sus niveles en tejidos hormono-dependientes donde estos compuestos llevan a cabo algunas de sus acciones biológicas y en su presencia en leche. Por lo tanto, la finalidad de los estudios llevados a cabo en esta tesis doctoral fue, por una parte, conocer la acción del transportador ABCG2 en los niveles plasmáticos, tisulares y de secreción a leche de compuestos derivados de lino, y por otra, la evaluación del papel del transportador ABCG2 y de su polimorfismo bovino Y581S en la aparición de residuos en leche de fármacos utilizados en animales de producción lechera como es el AINE flunixin y su principal metabolito el 5-hidroxiflunixin. El principal reto que plantea esta memoria de Tesis Doctoral es profundizar en el conocimiento de la implicación de la proteína transportadora ABCG2 en la secreción activa de diversos compuestos a la leche, con el objetivo de aumentar su calidad y garantizar la llegada al mercado de un producto seguro y saludable; así como, evaluar la función de este transportador en los niveles plasmáticos y de distribución tisular de los derivados del lino. Los artículos 1 y 2 presentan los estudios de la implicación del transportador ABCG2 en los niveles plasmáticos, tisulares y de secreción a leche de los derivados del lino y sus metabolitos. Estos artículos exponen los estudios realizados en machos y hembras en lactación de ratón Abcg2-/- alimentados con una dieta enriquecida al 1% en un extracto de cáscara de semilla de lino (LinumLife®EXTRA) durante 7 días. El empleo de ambos sexos nos permitió, estudiar las diferencias en los niveles tisulares en ratones machos Abcg2-/-, la implicación de esta proteína en la secreción activa a leche de estos compuestos en hembras de ratón Abcg2-/- en lactación, y la comparación de los niveles plasmáticos entre ambos géneros. La administración de la dieta durante 7 días supone un consumo prolongado de estos compuestos y la estabilización de sus niveles como previamente había sido observado en otros estudios con la administración de SDG en animales de experimentación (Rickard y Thompson, 1998; Saarinen y Thompson, 2010). Nuestros resultados mostraron mayores niveles plasmáticos tanto en machos como en hembras de los enterolignanos en ratones Abcg2-/- frente a los wild-type, observándose el mismo comportamiento con los niveles plasmáticos de sus metabolitos conjugados con el ácido glucurónico, por lo que Abcg2 está implicado en el transporte de estos compuestos. Las concentraciones en plasma llegaron a ser 5 veces superiores en el caso del END en las hembras con respecto a los machos, confirmando las diferencias de los niveles de lignanos descritas por otros estudios entre ambos sexos (Xu et al., 2013). En la secreción a leche observamos que Abcg2 está implicado en la secreción activa de estos compuestos. Los mayores niveles de sus metabolitos glucoconjugados en intestino delgado y colon en los animales wild-type comparado con los animales Abcg2-/- sugieren que esta proteína desempeña un importante papel en la circulación enterohepática de estos compuestos probablemente debido a su función en la excreción hepática y en la absorción intestinal de los mismos. Además, los mayores niveles de sulfoconjugados de la ENL en riñón en los animales carentes del transportador indica la importante función de esta proteína en la eliminación de este metabolito conjugado cuya interacción con Abcg2 ya había sido descrita previamente (van de Wetering y Sapthu, 2012). El artículo 3 engloba los estudios llevados a cabo para investigar la implicación de ABCG2 y su polimorfismo Y581S del ganado vacuno en el paso a leche del flunixin y su principal metabolito el 5-hidroxiflunixin; así como, su participación en la presencia en leche de residuos de estos compuestos. Aunque se ha descrito la interacción entre ABCG2 y algunos AINEs, este es el primer estudio que relaciona la actividad de ABCG2 y de su polimorfismo bovino con la secreción activa a leche de un AINE ampliamente usado en medicina veterinaria (De Vito, 2015; van Pamel y Daeseleire, 2015). Nuestros ensayos de transporte transepitelial con células MDCK-II transducidas con los subclones murino y las dos variantes del bovino, wild-type y polimórfica, mostraron un transporte preferencial basal-apical tanto del flunixin como de su principal metabolito detectado en leche, el 5-hidroxiflunixin (Feely et al., 2002) en todas las variantes, por lo tanto ambos compuestos son sustratos in vitro del transportador murino y bovino. Por otra parte, nuestros estudios mostraron diferencias en la capacidad de transporte de las variantes bovinas para el compuesto parental flunixin con una mayor capacidad de transporte de este compuesto en la variante polimórfica; sin embargo, no se apreciaron diferencias entre ambas variantes para el metabolito. Los estudios continuaron con la realización de experimentos de niveles plasmáticos y de secreción a leche de ambos compuestos en hembras de ratón Abcg2-/- en lactación. Los resultados mostraron niveles significativamente mayores en la leche de las hembras wild-type en comparación con los detectados para las hembras Abcg2-/- en ambos compuestos. Estas diferencias también fueron observadas en el ratio leche/plasma; sin embargo, no se detectaron en los niveles plasmáticos entre ambos grupos de animales. A la vista de estos resultados concluimos que Abcg2 está implicado en el transporte activo del flunixin y su principal metabolito el 5-hidroxiflunixin a leche. Para finalizar se llevaron a cabo estudios farmacocinéticos y de secreción a leche con vacas portadoras y no portadoras del polimorfismo Y581S a las que se administró una dosis única de Finadyne® (flunixin meglumine). Los resultados mostraron que el polimorfismo Y581S no afectaba a los niveles plasmáticos de estos compuestos; sin embargo, las vacas portadoras del polimorfismo Y581S vieron incrementada la secreción a leche del compuesto parental flunixin sin afectar a la secreción del 5-hidroxiflunixin. Los resultados obtenidos en esta memoria de tesis doctoral ponen de manifiesto la participación de ABCG2 en la farmacocinética y secreción a leche de compuestos de variada naturaleza, en nuestro caso afectando a los derivados y metabolitos de un compuesto natural como el lino, pero también siendo un factor importante en el paso a leche de fármacos de uso veterinario como el antiinflamatorio flunixin, siendo responsable de la aparición de sus residuos en este alimento.