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sábado, 6 de marzo 2021
06/03/2021
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La piel producida en el laboratorio sirve para reemplazar los animales de experimentación en la evaluación de sustancias irritantes y corrosivas

 

Catalina Gaviria A,  Natalia Becerra C, Alfonso Correa, Sergio Estrada M, Luz Marina Restrepo M. 
Grupo de Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares, Facultad de Medicina
IPS Universitaria

 

La piel es el órgano más extenso del cuerpo y provee una barrera eficiente pues controla el paso de agua y electrolitos, los cuales son esenciales para mantener el equilibrio corporal. Además, protege al cuerpo contra estímulos que pueden causar daño como la radiación ultravioleta, microorganismos, toxinas y diversos tipos de sustancias químicas (1). 

La piel puede sufrir daños por la exposición a diferentes sustancias como fármacos, cosméticos, productos para el aseo, químicos industriales, agroquímicos etc. Esta exposición puede ser accidental o intencional y, de acuerdo con el daño producido, se clasifican los efectos básicamente en irritantes y corrosivos. Las sustancias irritantes producen efectos reversibles que se manifiestan como reacción inflamatoria localizada, enrojecimiento, edema (hinchazón), entre otras.  Las sustancias corrosivas producen efectos irreversibles tanto en la epidermis, que es la capa más superficial de la piel, como en la dermis, que es la capa más profunda (2).

Actualmente, la mayoría de investigaciones para verificar los efectos nocivos de sustancias químicas sobre la piel, se llevan a cabo en animales. Debido a la crueldad del método y a la tendencia mundial a la reducción del uso de animales de experimentación, se han desarrollado modelos de piel in vitro para evaluar respuestas toxicológicas cutáneas, algunos de los cuales han sido validados siguiendo las directrices establecidas por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OECD). En el ámbito local, varios grupos de investigación y casas farmacéuticas deben realizar pruebas de irritación y corrosión y, para ello, se ven obligados a importar modelos de piel aceptados internacionalmente. Estos modelos por lo general son costosos, requieren transporte en cadena de frío (que no siempre se puede garantizar) y largos trámites de importación y legalización, lo que aumenta enormemente los costos y genera una pérdida de tiempo invaluable. 

Luego de varios años de investigación en el Grupo Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares (GITTC), se logró la producción de equivalentes cutáneos (ECs) conformados por queratinocitos (células de la epidermis) y fibroblastos (células de la dermis). Validar la capacidad de estos equivalentes para predecir la irritabilidad y/o corrosividad de diferentes sustancias químicas, como una alternativa a la utilización de modelos animales, y disponer en Colombia de un sistema equivalente a los aceptados internacionalmente, representa una ventaja competitiva para el desarrollo y comercialización de diferentes productos químicos.

 

En los ECs realizados en el GITTC, se observa una dermis sana que se distingue fácilmente de la epidermis (Figura 1). Allí se observa una epidermis relativamente gruesa, compuesta de más de 4 capas celulares y con estructuras similares a los desmosomas, los cuales mantienen la unión entre las células (flechas amarillas). 

EC Piel nativa
   
Figura 1. Características morfológicas de los ECs.

Los equivalentes han sido validados para la realización de pruebas de irritación y corrosión (3) y se logró establecer su utilidad para la realización de estas pruebas. Como ejemplo se incluye la figura 2, en la que se puede apreciar el efecto que las sustancias probadas tiene sobre la viabilidad de las células utilizadas para la construcción de los ECs. Información más detallada se puede encontrar en el artículo publicado en la revista Toxicology in vitro (3).

Figura 2. Efecto de las sustancias químicas sobre la viabilidad de los ECs.

 

Fue posible obtener ECs con características morfológicas similares a las de la piel nativa y que expresan marcadores de diferenciación epidérmica, los cuales permitieron clasificar varias sustancias químicas. Los queratinocitos produjeron diferentes estratos epidérmicos y no se evidenciaron grandes diferencias en la expresión de marcadores de diferenciación entre los diferentes lotes. Todos los ECs mostraron un patrón de expresión similar de integrina, citoqueratina 14, citoqueratina 10, loricrina, involucrina que son proteínas que se expresan y están presentes en la piel, lo que da evidencia de un proceso de diferenciación.

  EC Piel nativa
Citoqueratina 10
Citoqueratina14
Loricrina
Involucrina

El sistema obtenido cuenta con potencial para clasificar sustancias químicas irritantes y corrosivas. El paso siguiente en la validación de este sistema es que al menos otros grupos de investigación de la universidad lo utilicen para evaluar la reproducibilidad del sistema, para luego compararlo con los sistemas comerciales producidos internacionalmente. La diferencia fundamental entre los sistemas que existen actualmente en el comercio internacional con los ECs producidos en el GITTC, es que los primeros solo están compuestos de queratinocitos, mientras que en los del GITTC se incluyen fibroblastos y esto brinda mayor similitud con la piel nativa y, por ende, la evaluación de las sustancias irritantes y corrosivas en este tipo de ECs podría ser más confiable. 

Referencias

1. EURL-ECVAM. Skin Irritation [Internet]. [cited 2016 Aug 23]. Available from: https://eurl-ecvam.jrc.ec.europa.eu/validation-regulatory-acceptance/topical-toxicity/skin-irritation
2. Vinardell, MP1; Mitjans M. Alternative methods for eye and skin irritation tests: an overview. J Pharm Sci. 2008;1(97):46–59.
3. M. Morales, D. Pérez, L. Correa, and L. Restrepo, “Evaluation of fibrin-based dermal-epidermal organotypic cultures for in vitro skin corrosion and irritation testing of chemicals according to OECD TG 431 and 439,” Toxicol. Vitr., vol. 36, pp. 89–96, 2016.

 

 
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