Resumen: M-025 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005 Efectos de la administración simultánea de eritropoyetina y filgrastim sobre la granulopoyesis de ratones pretratados con ciclofosfamida Berecoechea, Carlos S. - Abraham, Raisa M. - Enacan, Rosa E. - Poletti, Oscar H. - Barrios, Lilian Cátedra Nº 1 de Fisiología Humana- Facultad de Medicina de la Universidad Nacional del NordesteMoreno 1240.CPA W3400ACX - Corrientes – ArgentinaTE: 03783- 421355- FAX: 03783-425508- E-mail: lbarrios@med.unne.edu.ar ANTECEDENTES Si bien la disponibilidad para uso terapéutico de los factores de crecimiento hematopoyéticos recombinantes eritropoyetina y filgrastim constituye una importante arma terapéutica para pacientes con patologías hematológicas u oncológicas, su uso ha mostrado efectos dispares. Mientras algunos autores hallaron que su administración conjunta amortigua el efecto mielodepresor producido por las drogas quimioterápicas y/ ó la irradiación en pacientes oncológicos (1, 2), otros autores (3) no hallaron que el uso de estos factores de crecimiento mejorara la calidad de vida y /o sobrevida mas allá del efecto de las drogas antineoplásicas en pacientes con cáncer gástrico avanzado, ni en pacientes que estaban recibiendo quimioterapia intensiva para el tratamiento de neuroblastoma(4), entre otros. Uno de los interrogantes que generan estos resultados es el comportamiento de progenitores comunes a varias células sanguíneas, cuando dicha célula está siendo estimulada para aumentar dos tipos celulares diferentes mediante la administración de dosis farmacológicas de los correspondientes factores de crecimiento recombinantes. La administración de eritropoyetina recombinante ha demostrado producir recuperación de la anemia que acompaña al tratamiento con quimioterapia antineoplásica en pacientes oncológicos (5). Por otro lado el factor estimulante de colonias de granulocitos recombinante humano (filgrastim) reduce la morbilidad relacionada a la infección en pacientes con cáncer, aliviando la neutropenia postquimioterapìa. (6). El objetivo del presente trabajo fue comparar el efecto sobre la granulopoyesis del tratamiento con filgrastim (factor estimulante de colonias recombinante humano) administrado en forma individual ó en forma conjunta con eritropoyetina recombinante humana. En nuestros estudios investigamos el comportamiento del sistema hemopoyético in vivo, Todos los estudios se realizaron en ratones pretratados con ciclofosfamida, droga que deprime tanto la granulopoyesis (7) como la eritropoyesis (8). Se evaluó la granulopoyesis mediante la medición del número absoluto de neutrófilos circulantes y el contenido, en números absolutos, del compartimento de progenitores y precursores granulopoyéticos en médula ósea femoral y bazo MATERIAL Y METODOS Animales: se usaron ratones hembras CF1 de 3 meses de edad con 25 a 30 g de peso corporal. Ciclofosfamida: (Cy) (Endoxan-Asta, LABINCA) Todos los animales recibieron 100mg/Kg de ciclofosfamida disuelta en agua destilada apirógena, vía ip, el día 0 de 1 ciclo del estudio de 20 días de duración. Factor estimulante de colonias de granulocitos recombinante humano: ( Filgrastim). Laboratorios ROCHE: 5 viales conteniendo cada uno: 30 millones de unidades = 300 µg de filgrastim. Antes de las inyecciones, la solución que contiene el filgrastim fue diluida con buffer salino de fosfato, pH 7.4, (PBS) conteniendo 0,1 % de albúmina bovina sérica. Los animales fueron inyectados con 20 µg/kg/día de filgrastim vía sc, en un volumen de 100 µl/ratón, iniciándose la administración un día después de la administración de ciclofosfamida. Se eligió la dosis de 20 ug/kg/día de filgrastim debido a que, sí bien en pacientes neutropénicos por quimioterapia es usado con frecuencia en dosis de 2 a 10 ug/kg/día, al ser esta una molécula heteróloga para el ratón, (ya que existe solo una homología parcial entre el filgrastim humano y murino), estimamos necesaria la administración de una dosis mayor a la empleada en seres humanos. Eritropoyetina recombinante humana: (Epo) Hemax. Laboratorios Sidus: cada frasco ampolla con liofilizado de HEMAX contiene 2000 UI de eritropoyetina humana recombinante. Excipientes: manitol 40 mg, cloruro de sodio 7 mg, fosfato monosódico 2,8 mg, fosfato disódico dodecahidratado 8 mg, albúmina humana 5 mg, disueltos en 2 ml de agua bidestilada estéril apirógena. Los lotes de animales que recibían diariamente una inyección de 20 ug/kg/ de filgrastim fueron inyectados simultáneamente con 50 U de Epo/kg, los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19. Animales control: Los animales control fueron inyectados con 100 ul/ratón de PBS. Lotes de seis animales fueron sacrificados los días 0, 4, 8, 12, 16 y 20. Método de cultivo para la determinación de células progenitoras: Células nucleadas de médula ósea y bazo de los distintos lotes de animales se suspendieron en alfa medio suplementado con albúmina sérica; suero bovino fetal; lecitina, ácido linoléico y araquidónico, colesterol, transferrina saturada humana, selenito sódico, 2 - mercaptoetanol; penicilina - estreptomicina, insulina, hidrocortisona y methylcelulosa. La cantidad de células fue de una concentración final de 5 x 104 /ml de medio de cultivo para estudio de GM- CFU (Unidades formadoras de colonias de granulocitos – macrófagos) medulares y de 2 x 105 para GM – CFU esplénicas usándose como estimulante una concentración final de 20 % de medio condicionante de bazo de ratón (preparado en nuestro laboratorio). 0,5 ml de suspensión final se colocó en placas de 26 cavidades, y se dejó permanecer 7 días en estufa de cultivo con control electrónico de temperatura a 37º C y atmósfera húmeda de 5 % de CO2 (Cole Parmer Resumen: M-025 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005 Instruments). Las colonias fueron contadas en microscopio invertido Nikon. Se consideraron colonias derivadas de GM-CFU a colonias mayores de 8 células claras y redondeadas. Las colonias se contaron a los 8 días de cultivo. Contajes celulares: los leucocitos periféricos/mm3 se contaron en hemocitómetro de Neubauer, mediante extracción de 300µl de sangre por punción cardíaca. Las células de médula ósea femoral y de bazo fueron procesadas con homogenador de vidrio y contadas en hemocitómetro standard. Morfología celular: fue evaluada en sangre periférica, médula ósea y bazo mediante frotis teñidos con May GrünwaldGiemsa. Análisis estadístico: los datos se analizaron mediante ANOVA y el Test de comparaciones múltiples de StudentNeuman-Keuls. Los datos son expresados como promedio ± un error estándar y se consideró significativa una p< .05. DISCUSION DE RESULTADOS En los lotes de animales control que solo recibieron ciclofosfamida y PBS, el número de neutrófilos periféricos/ mm3 disminuyó el día 4 y luego se observó un aumento, aunque no significativo hasta el día 12 del experimento, retornando la cifra de polimorfonucleares al valor normal a los 16 días posteriores a la administración del quimioterápico. Salvo en día 16, el tratamiento con filgrastim no fue capaz de aumentar significativamente el número de neutrófilos circulantes cuando se lo administró en forma simultánea con Epo, comparado con el lote control. Sin embargo, la administración diaria de 20 ug/kg/día de filgrastim solo, desde del día 1 hasta el día 20, fue capaz de sostener un número significativamente incrementado de neutrófilos desde el día 8 y hasta el final del experimento (Fig. 1) Fig 1: Cambios en el número absoluto de neutrófilos circulantes. Todos los ratones fueron inyectados con ciclofosfamida en dosis de 100 mg/kg el día 0 del experimento. .Epo y filgrastim fueron administrados en forma conjunta según el siguiente esquema y dosis: Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 + filgrastim 20 ug/kg /día desde el día 1 hasta el día 20, (barras grises). Filgrastim solo fue administrado en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 (barras negras). Los animales control (barras blancas ) recibieron PBS. Las barra representan el valor promedio ± 1 Error Standard. (***) indica diferencia significativa entre lote Cy+filgrastim ó Cy+Epo+Filgrastim comparado con lote Cycontrol p< .001.(*) p < .05. El estudio de la población granulocítica femoral no mostró variaciones significativas a lo largo del experimento en los animales control a los que se administró únicamente ciclofosfamida y solución diluyente , ni en los que fueron tratados en forma conjunta con Epo y filgrastim (salvo en día 20) . Sin embargo, en los animales que fueron inyectados solo con filgrastim, hubo un aumento significativo de la población granulocítica femoral el día 8 y los días 16 y 20 del experimento, comparado con el lote control . (Fig. Nº 2) Fig 2: Cambios en el número de células precursoras granulocíticas de médula ósea x 106. Animales inyectados con ciclofosfamida en dosis de 100 mg/kg el día 0 del experimento recibieron inyecciones simultáneas de .Epo y filgrastim según el siguiente esquema : Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 + filgrastim 20 ug/kg /día desde el día 1 hasta el día 20 (barras grises) ó fueron tratados solo con filgrastim en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 (barras negras ).Los lotes de animales control (barras blancas ) recibieron PBS. Las barras representan el valor promedio ± 1 Error Standard. (***) indica diferencia significativa entre lote Cy +filgrastim y lote Cy-control p< .001; (**): p< .01; ( * ): p< .05. A nivel esplénico (Fig. 3) , en los animales que fueron inyectados simultáneamente con Epo y filgrastim se observó un importante aumento de células granulocíticas esplénicas (Fig. 3) el día 12 del experimento, no existiendo diferencias significativas con el lote control en el resto de días en que se sacrificaron los animales. A diferencia de lo que sucede en médula ósea, en los lotes de animales que solo recibieron inyecciones de filgrastim, no se observaron cambios significativos de células precursoras granulocíticas, comparado con el lote control tratado con ciclofosfamida , salvo en el día 8 del experimento en que se observó un aumento de su contenido comparado con el lote control. Resumen: M-025 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005 Fig 3: Cambios en el compartimento de células precursoras granulocíticas esplénicas en animales pretratados con ciclofosfamida en dosis de 100 mg/kg el día 0 del experimento. Los valores de ratones que recibieron inyecciones simultáneas de .Epo y filgrastim según el siguiente esquema: Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 y 20 ug/kg /día de filgrastim desde el día 1 hasta el día 20 se representan con barras grises. Los valores de ratones tratados solo con filgrastim en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 se representan por barras negras. Los valores de animales control que recibieron PBS se representan por barras blancas.. Las barras representan el valor promedio ± 1 Error Standard. (***) indica diferencia significativa entre lote Cy+ Epo +filgrastim ó Cy + filgrastim comparado con lote Cy-control p< .001; (*): p< .05. La administración de filgrastim produjo un sostenido aumento del número de los progenitores tempranos granulocíticos GM-CFUs medulares , desde el día 8 y hasta el final del experimento, comparado con el lote control. También se observó un aumento del contenido de esta población celular en los animales tratados en forma simultánea con Epo y filgrastim los días 4 y 12. Fig 4: Cambios en el número de GM-CFU (Unidades de colonias de granulocitos – macrófagos ) de médula ósea x 103. A todos los ratones se les administró 100 mg/kg de ciclofosfamida el día 0 del experimento. Los valores de los lotes de ratones que recibieron inyecciones simultáneas de Epo y filgrastim según el siguiente esquema: Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 y 20 ug/kg /día de filgrastim desde el día 1 hasta el día 20 se representan con barras grises. Los valores de ratones tratados solo con filgrastim en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 se representan por barras negras. Los valores de animales control que recibieron PBS se representan por barras blancas.. Las barras representan el valor promedio ± 1 Error Standard. (***) indica diferencia significativa entre lote Cy+ Epo +filgrastim ó Cy + filgrastim comparado con lote Cy-control p< .001. La población de GM-CFUs de bazo, por otro lado, aumentó significativamente en los ratones que habiendo recibido previamente ciclofosfamida fueron tratados luego con filgrastim, en los días 12 – 16, disminuyendo luego a valores casi indetectables – También aumentaron estas células progenitoras en los ratones que adicionalmente al tratamiento con ciclofosfamida y filgrastim recibieron la administración de eritropoyetina en los días 12 y 20. Fig. 5: Cambios en el número de GM-CFU (Unidades de colonias de granulocitos – macrófagos ) esplénicos x 103. A todos los ratones se les administró 100 mg/kg de ciclofosfamida el día 0 del experimento. Los valores de los lotes de ratones que recibieron inyecciones simultáneas de .Epo y filgrastim según el siguiente esquema: Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 y 20 ug/kg /día de filgrastim desde el día 1 hasta el día 20 se representan con barras grises. Los valores de ratones tratados con filgrastim en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 se representan por barras negras. Los valores de animales control que recibieron PBS se representan por barras blancas.. Las barras representan el valor promedio ± 1 Error Standard. (***) indica diferencia significativa entre lote Cy+ Epo +filgrastim ó Cy + filgrastim comparado con lote Cy-control p< .001. Como puede observarse en Tabla 1, por otro lado, la administración de Eritropoyetina junto con filgrastim, no aumento significativamente el valor de hematocrito de los animales en ninguno de los lotes estudiados Resumen: M-025 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005 Tabla 1: % de hematocrito en inyectados con ciclofosfamida el día 0 del y que luego experimento recibieron inyecciones simultáneas de .Epo y filgrastim según el siguiente esquema : Epo: 30 U/ kg los días 1, 4, 7, 10, 13, 16 y 19 + filgrastim 20 ug/kg /día desde el día 1 hasta el día 20 (Cy + Epo + Filgrastim) ó fueron tratados solo con filgrastim en dosis de 20ug/kg/día desde el día 1 a 20 (Cy + Filgrastim ).Lotes de animales control (Cy control ) recibieron PBS. Cy + Filgrastim Día Cy Control Cy +Epo + Filgrastim 0 41,6 ± 0,5 41,6 ± 0,5 41,6 ± 0,5 4 38,3 ± 0,7 38,6 ± 0,6 37 ± 0,8 8 38,8 ± 1,0 36,8 ± 1,7 37 ± 1,1 12 37,3 ± 0,9 43 ± 1,2 40,5 ± 1,0 16 36,5 ± 1,5 41,2 ± 1,7 41,0 ± 0,3 20 40,3 ± 1,3 42,1 ± 0,7 38,7 ± 0,7 CONCLUSION La administración de ciclofosfamida, quimioterápico de amplio uso en tratamiento de neoplasias de diverso origen tiene, entre otros, un efecto adverso depresor tanto de la línea celular granulopoyética como de la eritropoyética (7,8). En el presente trabajo hemos empleado un animal pretratado con ciclofosfamida para estimular en forma simultánea ambas líneas celulares administrando eritropoyetina y filgrastim a los efectos de comparar el efecto estimulante sobre la granulopoyesis del filgrastim administrado en forma individual comparado la administración conjunta de filgrastim y eritropoyetina. La administración de filgrastim en forma individual a los animales pretratados con ciclofosfamida produjo un aumento sostenido del número de neutrófilos periféricos. En cambio cuando se administró este factor estimulante de la granulopoyesis en forma conjunta con eritropoyetina, solo se logró un aumento significativo de estas células el día 16. Este resultado sugiere que Epo y filgrastim podrían estar compitiendo por la célula progenitora común de las líneas granulopoyética y eritropoyética: la unidad formadora de colonias de granulocitos, eritrocitos, megacariocitos y macrófagos (GEMM-CFU), motivo por el cual el efecto estimulante granulopoyético de filgrastim no se traduce en aumentos significativos de granulocitos circulantes cuando se administra en forma simultánea con Epo . Esto es coincidente con la falta de aumento del valor de hematocrito observado en estos mismos animales En médula ósea, la administración de filgrastim en forma individual a los animales pretratados con ciclofosfamida, aumentó significativamente tanto el contenido de células progenitoras tempranas (GM-CFU) como precursoras granulocíticas tardías a lo largo del experimento, comparado con el lote de con los animales control que recibieron ciclofosfamida sola. El hecho de que cuando se administró filgrastim en forma conjunta con Epo no se produjo estímulo de la granulopoyesis femoral en ninguno de los lotes estudiados (salvo en día 20) también sugeriría un efecto competitivo de ambos factores de crecimiento sobre una célula progenitora común. Los importantes pero transitorios cambios de la granulopoyesis a nivel esplénico, sin embargo, pueden ser explicados por efectos de migración de progenitores desde médula ósea a bazo y probablemente de bazo a médula ósea, ya observados en trabajos previos (7). Los resultados obtenidos permiten sugerir que podría haber un efecto competitivo entre factores de crecimiento específicos de las líneas granulocítica y eritrocítica sobre su célula antecesora común: la GEMM-CFU, en el modelo experimental usado. Esto es de importancia clínica, BIBLIOGRAFÍA 1. 2. 3. 4. 56- 7- 8- Parvez T, Almazaini A, Al Bouq Y, Al-Hazmi OA, Al-Ahmadi YM. Scope of growth factor in cancer patients. Coll Physicians Surg Pak. 2005, 15: 375-7. Dale DC. The benefits of haematopoietic growth factors in the management of gynaecological oncology. Eur J Gynaecol Oncol. 2004;25:133-44. Schülla B, Korneka GV, Schmida K, , Maderera M et al .Effective combination chemotherapy with bimonthly docetaxel and cisplatin with or without hematopoietic growth factor support in patients with advanced gastroesophageal cancer. Oncology 2003;65:211-217 Wagner LM, Billups CA, Furman WL, Rao BN, Santana VM. Combined use of and granulocyte colonystimulating factor does not decrease blood transfusion requirements during induction therapy for high-risk neuroblastoma: a randomized controlled trial. J Clin Oncol. 2004 ; 22:1886- 1893. Stasi R, Amadori S, Littlewood TJ, Terzoli E, Newland AC, Provan D. Management of cancer-related anemia with erythropoietic agents: doubts, certainties, and concerns. Oncologist. 2005;10: 539 -554. Frasci G, D'Aiuto G, Thomas R, Comella P, Di Bonito M et al. Biweekly Docetaxel-Irinotecan Treatment with Filgrastim Support Is Highly Active in Antracycline-Paclitaxel-Refractory Breast Cancer Patients. Oncology. 2005, 68: 391-397 Barrios L ,Poletti OH, Agustini MI. The influence of recombinant human granulocyte colony-stimulating factor on granulopoiesis in mice recovering from cyclophosphamide treatment. Methods Find Exp Clinic Pharmacol 2000; 22: 275 – 280. Tas F, Eralp Y, Basaran M, et al. Anemia in Oncology Practice Relation to Diseases and Their Therapies. American Journal of Clinical Oncology 2002;25:371-379