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un perfil de expresión próximo a los hepatocitos humanos María José Gómez-Lechón Moliner
(53). Así mismo las actividades basales de los CYPs y su
respuesta a inductores enzimáticos son similares a la de los cultivo y conseguir modelos in vitro más predictivos.
hepatocitos humanos en cultivo primario. También Actualmente existen ya nuevos modelos capaces de
expresan los enzimas de conjugación y funciones hepáticas reproducir la heterocelularidad hepática, la organización
clave como la síntesis de urea, lípidos, glucógeno y espacial tridimensional, la micro-arquitectura y la
proteínas plasmáticas, a niveles próximos a los hepatocitos microcirculación de fluidos, aspectos todos ellos
(53). Se ha mostrado su utilidad para estudios preclínicos esenciales para la homeostasis funcional del hígado. Se
de hepatotoxicidad y metabolismo dada su capacidad han desarrollado diferentes tipos de bioreactores y
biotransformadora y buena conservación del fenotipo microtejidos en los que se trata de recrear las interacciones
hepático (53). celulares y célula-biomatriz, así como el flujo de nutrientes
característicos del microambiente hepático. Los sistemas
4.7. Co-cultivos de hepatocitos con otras células 3D pueden consistir en la microencapsulación de las
células en un soporte no rígido como el alginato o los
El hígado se compone de dos poblaciones celulares hidrogeles no adhesivos, o en la formación de agregados
mayoritarias, las células parenquimáticas (hepatocitos) y celulares o esferoides sin ningún tipo de soporte (6,8).
células no parenquimáticas (CNPs) que incluyen las Otros sistemas 3D consisten en cultivar los hepatocitos en
células endoteliales sinusoidales, estrelladas y Kupffer. soportes sólidos formados por matrices porosas derivadas
Las interacciones celulares entre los distintos tipos de de materiales naturales (MEC de hígados decelularizados,
células son esenciales para la homeostasis funcional del colágeno, alginato, chitosan) (60) o sintéticos
hígado y para modular el metabolismo de los xenobióticos (polietilenglicol, ácido poliláctico, ácido poliglicólico,
(54). Además, como muchas respuestas tóxicas in vivo ácido poli (láctico-co-glicólico) y suelen incluir también
están mediadas por una compleja interacción entre los sistemas microfluídicos (Figura 2) (36). Los soportes
diferentes tipos de células del hígado, la capacidad naturales ofrecen ventajas en términos de
predictiva de los hepatocitos en cultivo monotípico es biocompatibilidad y reproducen las interacciones de las
frecuentemente limitada. En el hígado sano se requiere una células con la MEC, en cambio los soportes sintéticos
interacción directa o una comunicación vía mediadores ofrecen reproducibilidad y estabilidad. Los modelos más
solubles entre las células Kupffer y los hepatocitos para sencillos se basan en el monocultivo de hepatocitos, pero
que éstos mantengan su funcionalidad. Los co-cultivos con la mayor parte de los sistemas 3D utilizan co-cultivos
CNPs particularmente células de Kupffer permite la donde conviven los hepatocitos con otras células (15, 56).
difusión de factores y citocinas (TNF-a, IL-6, IL-1, TGF- Asimismo, el cultivo de líneas celulares hepáticas en
b) a los hepatocitos para poder estudiar la hepatotoxicidad configuración 3D muestra cambios importantes en la
de fármacos mediada por reacciones inflamatorias. Estas expresión génica, el fenotipo y la expresión de los
citocinas están involucradas en la toxicidad idiosincrática receptores celulares hacia propiedades más hepáticas. En
de ciertos fármacos como el trovafloxacino (55). general los modelos 3D presentan mayor supervivencia y
Kostadinova y colaboradores (56) han mostrado que los mejoran su capacidad metabólica y funcional, permitiendo
co-cultivos 3D de hepatocitos y células estrelladas, tratamientos prolongados con los fármacos y
Kupffer y endoteliales permiten estudiar el efecto de los administración de dosis repetidas, por lo que actualmente
fármacos con toxicidad idiosincrática con base representan los modelos de elección para mejorar la
inflamatoria. En otro estudio reciente se ha utilizado un co- predicción in vitro del metabolismo y la hepatotoxicidad
cultivo 3D de hepatocitos y células de Kupffer para de fármacos (6-9).
estudiar el efecto anti-inflamatorio de los glucocorticoides,
y se observó una distribución de metabolitos similar al 5.1. Esferoides
observado en la orina humana (57). Por tanto, se utiliza
cada vez más el co-cultivo de hepatocitos con CNPs en Los hepatocitos en suspensión son capaces de
cualquiera de los sistemas de cultivo utilizado tanto en autoagregarse, si se les impide la posibilidad de adherirse a
monocapa como en configuración 3D, dada su implicación un soporte sólido, restableciendo los contactos
farmacológicas y toxicológicas tras la exposición a los intercelulares para formar estructuras multicelulares 3D. El
fármacos. Los co-cultivos establecen interacciones entre tamaño de los esferoides es crítico para evitar el riesgo de
células y muestran mayor supervivencia y capacidad necrosis en su interior (200-300 µm) puesto que la difusión
metabólica y funcional mejorando la fiabilidad y la de oxigeno es un factor limitante (61). Los esferoides
predicción in vitro del metabolismo y la hepatotoxicidad hepáticos tanto monotípicos como heterotípicos mantienen
de fármacos (6-8, 58, 59). contactos intercelulares estables y duraderos lo que es
clave para la preservación de la polaridad y el
5. MODELOS CELULARES HEPÁTICOS EN mantenimiento de la expresión y actividad de los enzimas
de biotransformación y de marcadores específicos de
CONFIGURACIÓN 3D funcionalidad hepática durante semanas (6, 62-64). Un
estudio reciente muestra que los esferoides de co-cultivos
Como consecuencia de las limitaciones de los modelos de hepatocitos con CNPs constituye un sistema versátil y
hepatocelulares tradicionales para el estudio pre-clínico de prometedor para estudiar patologías hepáticas (colestasis,
la hepatotoxicidad de fármacos, se han desarrollado esteatosis y hepatitis vírica) y hepatotoxicidad aguda y
estrategias capaces de estabilizar el fenotipo hepático en crónica de fármacos (64).
262 @Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
