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La epigalocatequina-3-galato induce apoptosis en plaquetas
Epigallocatechin-3-gallate induces apoptosis on human platelets
La epigalocatequina-3-galato induce apoptosis en plaquetas
Investigación Clínica, vol. 59, núm. 2, pp. 146-154, 2018
Universidad del Zulia
Recepción: 16 Noviembre 2017
Aprobación: 22 Marzo 2018
Resumen: La apoptosis, una forma de muerte celular característica de las células nucleadas, se presenta también en las plaquetas humanas, donde juega un importante papel en el control de la densidad plaquetaria. La desregulación de este proceso en plaquetas, podría contribuir en el desarrollo de trombocitopenia. La apoptosis plaquetaria puede ser activada por agentes agonistas plaquetarios y xenobióticos. De estos últimos, es importante destacar las biomoléculas derivadas de plantas, a las cuales se les atribuyen efectos benéficos sobre la salud. De aquí surge la importancia de evaluar el proceso de apoptosis plaquetaria en presencia de estas sustancias. En este trabajo se evalúa el efecto apoptótico de la epigalocatequina-3 galato (EGCG) sobre distintos marcadores apoptóticos en plaquetas humanas. La EGCG es el flavonoide más abundante presente en extractos derivados de hojas de té verde, del cual se han reportado diversos efectos benéficos relacionados con sus propiedades antioxidantes. Las plaquetas obtenidas de donantes sanos fueron sometidas a un procedimiento de lavado y luego se incubaron en presencia de EGCG por 45 minutos a 37°C para posteriormente evaluar diversos marcadores apoptóticos. La EGCG, disminuyó el potencial de membrana mitocondrial en una manera dependiente de la concentración; activó a las caspasas 3, 8 y 9; e indujo la exposición de fosfatidilserina. El efecto apoptótico in vitro de la EGCG sugiere su posible papel en la disminución del número de plaquetas circulantes en sangre.
Palabras clave: apoptosis, plaquetas, epigalocatequina-3-galato, potencial de membrana mitocondrial, caspasas, fosfatidilserina.
Abstract: Apoptosis, a form of cell death characteristic of nucleated cells, also occurs in human platelets. It plays an important role in platelet density control. A deregulation of this process could contribute to increase thrombocytopenia. Platelet apoptosis can be triggered by platelet agonists and xenobiotic agents. Important xenobiotics are plant-bioproducts (secondary metabolites) which have been recognized for having beneficial effects on health. However, it is important to evaluate platelet apoptosis in presence of these substances and thus to establish safety profiles. In this work, we evaluated the apoptotic effect of epigallocatechin-3-gallate (EGCG) on different apoptotic markers in human platelets. The EGCG is the most abundant flavonoid present in extracts derived from green tea leaves, which has various beneficial effects related to its antioxidant properties. Platelets obtained from healthy donors were washed and then incubated with EGCG. for 45 minutes at 37°C, to evaluate its influence in the mitochondrial membrane potential, caspases activity and phosphatidylserine exposure. The results showed that EGCG, decreases the mitochondrial membrane potential in a concentration-dependent manner. It also activates caspases 3, 8 and 9, and induces exposure to phosphatidylserine. The in vitro apoptotic effect of EGCG suggests its possible role in decreasing the number of circulating blood platelets.
Keywords: apoptosis, platelets, epigallocatechin-3-gallate, mitochondrial membrane potential, caspases, phosphatidylserine.
INTRODUCCIÓN
Las plaquetas humanas juegan un papel importante en los procesos de hemostasia y coagulación. Recientemente, se han descrito procesos de apoptosis en plaquetas, a pesar de ser estas, fragmentos celulares carentes de núcleo (1, 2). La muerte celular por apoptosis se lleva a cabo mediante la permeabilización mitocondrial y la activación de caspasas. La activación de estas proteasas se traduce en cambios morfológicos como la fragmentación del DNA, la modificación de la membrana plasmática y la posterior eliminación de la célula por fagocitosis. Existen dos rutas principales de activación de la apoptosis: 1) La vía extrínseca que se inicia en la membrana con la activación de los receptores de muerte que al unirse a determinadas proteínas extracelulares, desencadenan la activación de la caspasa 8 iniciadora. 2) La vía intrínseca se inicia en respuesta al daño celular causado por radiación o por determinados compuestos tóxicos, esto desencadena una pérdida del potencial de membrana mitocondrial, la liberación del citocromo-c al citoplasma con la activación de la caspasa-9 y la formación de una estructura molecular conocida como apoptosoma (3-5).
Tanto la vía extrínseca como la intrínseca, tienen una vía de activación final común a nivel de la caspasa-3 ejecutora, que inicia las vías de señalización que producen la fragmentación del DNA y la exposición de fosfatidilserina en la cara externa de la membrana plasmática. La consecuencia final es un cambio morfológico donde la célula apoptótica es eliminada por un proceso de fagocitosis. En las plaquetas humanas, se ha evidenciado la presencia de los marcadores apoptóticos antes mencionados, a excepción de los relacionados con la degradación del DNA debido a la carencia de núcleo. Se ha sugerido que uno de los papeles fisiológicos de la apoptosis en plaquetas, es el relacionado con el control de la densidad plaquetaria (2, 6). El mantenimiento del número adecuado de plaquetas en sangre, garantiza que los procesos hemostáticos funcionen de manera adecuada. En este sentido, algunas evidencias sugieren que diversos factores químicos exógenos alteran la densidad plaquetaria en sangre e inducen trombocitopenia. Así, fármacos como la aspirina, anestésicos locales, la trombina y algunos bioproductos derivados de plantas, incrementan la apoptosis en plaquetas. Adicionalmente, la apoptosis plaquetaria contribuye a la liberación de micropartículas derivadas de plaquetas, las cuales son microvesículas implicadas en enfermedades cardiovasculares, alteración de la hemostasia y otras funciones patológicas (7-9).
La literatura describe ampliamente el efecto protector de los antioxidantes sobre la acción de los radicales libres (10-14). Es de esperar que una inhibición de la producción de radicales libres contribuya en la disminución de la apoptosis plaquetaria, ya que las especies reactivas de oxígeno se encuentran implicadas en la activación de la vía intrínseca de la apoptosis. En este sentido, se ha sugerido el uso de antioxidantes derivados de plantas por su efecto antioxidante. No obstante, se ha observado un efecto dual de estas moléculas, debido a que altas concentraciones de las mismas contribuyen con efectos pro-oxidantes que inducen eventos apoptóticos. La epigalocatequina-3-galato (EGCG), es una molécula que se encuentra presente en grandes cantidades en el té verde. Desde el punto de vista estructural, la EGCG es un polifenol del grupo de los flavonoides, que contiene en su estructura, mayor cantidad de potenciales grupos funcionales que se encuentran implicados en procesos de autooxidación, cuando se compara con una molécula como el pirogalol, un agente con capacidad de generar radicales libres y producir efectos apoptóticos (15-19). A la EGCG se le adjudican los efectos benéficos del té verde en diversos modelos experimentales (14, 20). Sin embargo, se desconoce a qué concentraciones la EGCG puede inducir apoptosis en plaquetas, lo que permitiría sugerir un posible efecto tóxico sobre estos fragmentos celulares. En este estudio se caracterizó el efecto apoptótico de la EGCG en plaquetas humanas, utilizándose como marcadores apoptóticos, el descenso del potencial mitocondrial, la activación de las caspasas 3, 8 y 9 y la exposición de la fosfatidilserina en la capa externa de la membrana plasmática.
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos
Pirogalol, EGCG, CCCP (carbonilcianuro-m-clorofenilhidrazona) y JC-1 fueron adquiridos de Sigma-Aldrich Chemical Company (St. Louis, MO, USA). El kit FAM FLICA usado para la detección de caspasa 3, 8 y 9 fue obtenido en Immunochemistry Technology (MN, USA) y la anexina V-FITC fue adquirida de Thermo Fisher Scientific (Grand Island, NY, USA).
Procesamiento y obtención de plaquetas lavadas
Las muestras de sangre utilizadas fueron obtenidas, en el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, de donantes aparentemente sanos (30 individuos), del sexo femenino o masculino, de edades comprendidas entre 20 y 30 años, en ayunas y como condición no haber tomado medicamentos durante dos semanas antes de la toma de la muestra, ni ningún tipo de bebida alcohólica 24 horas antes. Este estudio siguió los lineamientos de la Declaración de Helsinki de 1975 y revisada en 2008 (21) y fue aprobado por el Comité de Bioética del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas con el número DIR-0997/1569/2016.
La muestra de sangre se obtuvo por venopunción antecubital, y fue colocada en tubos cónicos plásticos de 15 mL, que contenían ACD como anticoagulante (citrato de sodio di-hidratado 25%, ácido cítrico 1,5%, glucosa 2%) en una proporción 1:9 (ACD:sangre) y mezclada por inversión. Seguidamente, se obtuvo el plasma rico en plaquetas (PRP) por centrifugación a 160×g durante 20 minutos a temperatura ambiente. El PRP fue separado del resto de los componentes de la sangre, sin perturbar la capa leucocitaria. La densidad plaquetaria se determinó mediante contaje en hemocitómetro automático DREW3® (Drew Scientific Inc, Miami, USA).
Para la obtención de las plaquetas lavadas, el PRP fue centrifugado a 1200×g por 10 minutos a temperatura ambiente, el sobrenadante fue descartado y el sedimento plaquetario fue lavado y resuspendido en solución amortiguadora CGS pH 6,4 (10 mM citrato de sodio, 30 mM glucosa, 120 mM ClNa); el lavado se repitió una vez más y finalmente, el precipitado de plaquetas fue resuspendido en Tyrode pH 7,4 suplementado con albúmina sérica bovina al 0,3%. Nuevamente, se determinó la densidad plaquetaria y se dejaron las plaquetas en reposo durante 1 hora.
Determinación del potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm)
El ΔΨm fue medido usando la sonda JC1, que se caracteriza por acumularse en la mitocondria dependiendo del ΔΨm. A bajo ΔΨm, el JC-1 es un monómero y emite fluorescencia en la región verde (545nm), mientras que JC-1 se agrega con ΔΨm alto y emite fluorescencia en la región roja (596nm). Cuando disminuye el potencial de membrana mitocondrial, la relación de las unidades relativas de fluorescencia es menor a la unidad (RFU596/RFU545< 1) (22).
Las plaquetas (1×108/mL) fueron incubadas en ausencia (control) o en presencia de EGCG (0,01-100 µM), o pirogalol (concentración 0,01-100 µM) durante 45 min a 37°C. Transcurrido este tiempo, las plaquetas fueron cargadas con 0,5 µM de JC-1 a 37°C durante 10 min, y posteriormente, fueron centrifugadas a 1200×g por 10 min a temperatura ambiente, resuspendidas en Tyrode pH 7,4 y analizadas inmediatamente en un lector de fluorescencia. Las muestras fueron excitadas a 488 nm y la emisión se detectó a 545 nm para JC-1 monomérico y 596 nm para JC-1 agregado. Los resultados se expresaron de la manera siguiente:

donde %ΔΨm es el porcentaje de potencial mitocondrial con respecto al control.
Rmuestra y Rcontrol son las relaciones de fluorescencia entre agregado y monómero (RFU596/RFU545) para muestra y control respectivamente.
En todos los ensayos se utilizó el desacoplante de protones mitocondrial CCCP como control positivo para evaluar la disipación del ΔΨm.
Evaluación de la activación de las caspasas 3, 8 y 9
Las plaquetas (1×108/mL) fueron tratadas con pirogalol (30 µM) o EGCG (10 µM) por 60 min a 37°C, y posteriormente, se centrifugaron a 1200×g durante 10 min a temperatura ambiente y se resuspendieron en solución Tyrode. La detección de las caspasas 3, 8 y 9, se realizó mediante incubación de las plaquetas con 10 µL del reactivo inhibidor FAM-FLICA correspondiente a cada caspasa, durante 1 hora a 37°C y en oscuridad. Luego, las plaquetas se centrifugaron a 1200×g por 10 min a temperatura ambiente y se resuspendieron en 200 µL de solución Tyrode pH 7,4. La fluorescencia emitida fue detectada usando un lector de fluorescencia (excitación/emisión 488nm/530 nm).
Evaluación de la exposición de fosfatidilserina con anexina V-FITC
La anexina V marcada con isotiocianato de fluoresceína (FITC) fue usada para detectar la externalización del fosfolípido fosfatidilserina en células apoptóticas. Para ello, las plaquetas (1×108/mL) previamente tratadas con pirogalol o EGCG por 1 hora a 37°C, fueron colectadas por centrifugación a 1200×g por 10 min, y resuspendidas en 200 µL de buffer de unión a anexina V (0,3% albumina sérica bovina, 0,01 M HEPES, pH 7,4; 0,14 M NaCl; 2,5 mM CaCl2) que contenía 0,2µL de Anexina V-FITC (0,6 g/mL) e incubadas durante 10 min a temperatura ambiente en oscuridad. Posteriormente, las plaquetas se centrifugaron a 1200×g por 10 min y fueron resuspendidas en Tyrode pH 7,4. El análisis se realizó empleando el lector de fluorescencia de microplacas con excitación/emisión de 496/560 nm.
Análisis de los datos
La relación de fluorescencia agregado/monómero, para la determinación del potencial de membrana mitocondrial, fue analizada con el software GraphPadPrism®. El software utiliza ajustes de regresión no lineal en el análisis de curvas de dosis respuesta para así obtener el valor del IC50 de cada sustancia (concentración del agente que produce una disminución de la respuesta inicial en un 50%). Las comparaciones entre los diferentes tratamientos fueron sometidas a pruebas estadísticas no paramétricas de tipo Kruskall-Wallis, considerando un valor de P< 0,05 como estadísticamente significativo.
RESULTADOS
Determinación del potencial de membrana mitocondrial
En plaquetas lavadas incubadas con EGCG, pirogalol o CCCP, se evidenció una disminución significativa del potencial de membrana mitocondrial (Fig. 1). El efecto desacoplante del EGCG fue potencialmente similar al del CCCP y superior al del pirogalol. El patrón de caída del potencial mitocondrial fue de naturaleza sigmoidea y permitió calcular los valores de IC50 para EGCG (Fig. 2). La Fig. 2 muestra, adicionalmente, las estructuras del pirogalol y la EGCG tomadas de la literatura, que permiten comparar la potencia de estas moléculas sobre la caída del potencial mitocondrial. Esto sugiere que una mayor presencia de grupos polifenólicos puede estar asociada a la mayor potencia del EGCG con respecto al pirogalol.

Efecto del EGCG sobre la actividad de las caspasas 3, 8 y 9 en plaquetas humanas
La Fig. 3 muestra el incremento de la actividad de las caspasas 3, 8 y 9, inducida en presencia de 10 µM de EGCG y 30 µM de pirogalol (valores de concentración escogidos en base a los datos obtenidos de los ensayos de disipación del ΔΨm). Tanto el pirogalol como la EGCG incrementaron la actividad de las tres caspasas de manera similar, con excepción de la caspasa 3, donde el pirogalol mostró un efecto más pronunciado.

Efecto del EGCG sobre la unión de anexina V
La Fig. 4 muestra el efecto de concentraciones variables de EGCG sobre la unión de la anexina V. El EGCG incrementó la unión de anexina V. Este incremento fue superior al producido en presencia de pirogalol.
DISCUSIÓN
Los resultados del presente estudio permiten sugerir que el flavonoide EGCG estimula la apoptosis in vitro en plaquetas. Este efecto es dependiente de la concentración, como lo sugiere la curva dosis-respuesta relacionada con la disipación del potencial de membrana mitocondrial.
La apoptosis ocurre a través de dos vías principales: las vías apoptóticas extrínseca (citoplasmática) e intrínseca (mitocondrial). En la vía apoptótica extrínseca, las citosinas (factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), Fas ligando (FasL) o el ligando inductor de apoptosis (TRAIL)), se unen a receptores de muerte de la membrana plasmática (receptores DR, TNF-α, FasL o TRAIL), que pueden captar el complejo de señalización inductor de la muerte (DISC) y activar a la caspasa-8 (4, 22, 23). En el citoplasma, el citocromo-c, el factor-1 activador de proteasas apoptóticas (Apaf-1) y la procaspasa-9 forman el apoptosoma que puede auto-activar a la caspasa-9, la cual posteriormente activa a la caspasa-3. La vía apoptótica intrínseca puede ser iniciada por una variedad de estímulos de estrés que incluyen daño al ADN, radiación UV, activación de genes supresores de tumores y la mayoría de los agentes quimioterapéuticos, lo cual lleva a la liberación de citocromo-c y la posterior activación de las caspasas 9 y 3 (4, 8, 23-28).


La EGCG, es un molécula presente en las hojas del té verde, posee potenciales propiedades quimioterapéuticas (20), relacionadas con su capacidad de activar la apoptosis en varios tipos de cáncer. En este estudio, se muestra que la EGCG induce apoptosis en plaquetas, de manera dosis-dependiente a través de la disipación del ΔΨm.
Las curvas dosis-respuesta de la caída del potencial de membrana mitocondrial mostraron que la EGCG exhibe un efecto mayor en comparación con el pirogalol. Esto puede ser explicado en principio, por la mayor cantidad de grupos polifenólicos en la molécula de la EGCG comparada con el pirogalol. Hou y col. (29), han reportado que la EGCG se autoxida y genera radicales libres en medios de cultivo. La EGCG está constituida por dos anillos polifenólicos unidos a la catequina (30). La autooxidación de la EGCG se concentra en el anillo que conserva una similitud estructural con el ácido gálico; la generación de un radical libre por el O2 es idéntica a la generada por este ácido cuando se oxida a pH alcalino. Luego de la autooxidación se produce una degradación de toda la estructura, debido a la generación de radicales libres liberados de la EGCG. Otro elemento importante sumado a la observación anterior, sería la capacidad de la EGCG de perturbar la estructura de la membrana mitocondrial, debida también al componente hidrofóbico presente en su molécula, el cual es de mayor complejidad al presente en el pirogalol. Sun y col. (14), han observado que a concentraciones de EGCG superiores a 30µM, se produce un trastorno conformacional de bicapas lipídicas artificiales, representado por una menor movilidad y un aumento de las interacciones laterales de las cadenas de hidrocarburos en los microdominios lipídicos (14). Las alteraciones en las membranas lipídicas celulares pueden modificar la actividad de proteínas implicadas en la regulación de la muerte celular. Esto podría explicar parcialmente, el efecto de la EGCG en la apoptosis plaquetaria.
El efecto apoptótico de la EGCG observado en este estudio, se evaluó a una temperatura de 37°C; sin embargo, se ha reportado un efecto de preservación de las plaquetas cuando estas se almacenan en presencia de EGCG a temperaturas de 22°C. Esta dualidad en el comportamiento de la EGCG ha sido observada con otros polifenoles (31). Lin y col. (32), han estudiado los mecanismos de inducción de apoptosis plaquetaria por resveratrol, un polifenol presente en el vino rojo. Similar al EGCG, el resveratrol afecta distintos marcadores apoptóticos plaquetarios. Pero recientemente, en un estudio de almacenamiento de plaquetas se demostró que el resveratrol preserva las funciones hemostáticas críticas (33). Las explicaciones para estos hechos, suelen estar relacionadas con el proceso de autoxidación asociado a los polifenoles y su dependencia de la temperatura (34, 35).
Este estudio sugiere que las caspasa-3, -8 y -9 se activan en presencia de EGCG. El proceso de activación de la caspasa 8 en plaquetas, pudiera estar relacionado con eventos no apotóticos, pero no hay estudios concluyentes acerca de la presencia de una vía FasL en plaquetas; de aquí que sean necesarios estudios más detallados para caracterizar esta vía de señalización apoptótica. Por otra parte, a diferencia de algunas sustancias que inducen apoptosis plaquetaria sin exposición de fosfatidilserina, la EGCG incrementó la exposición de este fosfolípido, como lo sugieren los resultados de unión de anexina V. Sin embargo, se requieren más estudios para caracterizar las subpoblaciones de plaquetas positivas a la exposición de fosfatidilserina.
El efecto apoptótico de la EGCG indica que esta molécula puede provocar una disminución de la supervivencia plaquetaria o incrementar el aclaramiento plaquetario in vivo. Thushara y col. (24, 27), han sugerido que las estrategias para promover la supervivencia plaquetaria mediante la inhibición de la apoptosis, pueden ser ventajosas en algunos pacientes con trombocitopenia. Por el contrario, los pacientes que padecen enfermedades trombóticas pueden beneficiarse del tratamiento con inductores apoptóticos para promover la apoptosis plaquetaria y prevenir así las secuelas asociadas con la coagulación patológica. Sin embargo, la función fisiológica de la maquinaria apoptótica en las plaquetas, aún no se comprende claramente, y la manera de influenciarla in vivo necesita ser investigada más a fondo.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo está conformado en parte por los resultados obtenidos del Trabajo Especial de Grado de la Universidad Católica Andrés Bello. Caracas, realizado por Katherin Rosal y Aliana Useche. Este trabajo fue subvencionado por el proyecto “Estudio de la Muerte Celular en Plaquetas Humanas” del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas # 178.
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Notas de autor
Autor de correspondencia: Gustavo Bruges. Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Centro de Biofísica y Bioquímica. Km 11, Carretera Panamericana. Altos de Pipe, Caracas, Venezuela. Tel: +58 2125041470. Fax: +58 212 5041093. Correo electrónico: gbruges@gmail.com