Mecanismos celulares y moleculares de la ototoxicidad por kanamicina y cisplatino y otoprotección con vitaminas antioxidantes y magnesio

Resumen

Se estima que entre 130 y 200 agentes terapéuticos son medicamentos ototóxicos. Dos clases importantes causan pérdida de audición permanente: los antibióticos aminoglucósidos y los agentes antineoplásicos basados en platino, especialmente el cisplatino. El daño ototóxico en la cóclea tiene un patrón distintivo de pérdida auditiva: se inicia en las zonas de altas frecuencias y progresa afectando regiones que corresponden a frecuencias más bajas. Así, este tipo de fármacos causan daño, inicialmente, a las células sensoriales de la cóclea en la espira basal, afectando con posterioridad a regiones más apicales. Se cree que estos fármacos producen estrés oxidativo, con producción de radicales libres (especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno), provocando la muerte de las células ciliadas externas, tanto por apoptosis como por necrosis u otros mecanismos relacionados. Los mecanismos de ototoxicidad de los aminoglucósidos y el cisplatino no se conocen en profundidad, especialmente en modelos in vivo y de manera comparada. Para desarrollar nuevas y eficaces terapias de otoprotección frente a la pérdida de audición producida por estos fármacos tan empleados en el ámbito clínico, es necesario comprender los eventos celulares y moleculares ocurridos tras su administración. Por otro lado, la reciente demostración de la eficacia del empleo de la combinación de vitaminas antioxidantes A, C, E y Mg++ (ACEMg) como terapia de otoprotección eficaz frente al trauma acústico, hace que cobre un gran interés el estudio de su eficacia frente a la ototoxicidad por kanamicina y cisplatino, que no ha sido explorada previamente. El presente estudio fue llevado a cabo en el modelo de rata Wistar. La ototoxicidad por kanamicina se indujo a través de la administración diaria de 400 mg/Kg durante 15 días, estudiando sus efectos en los días 3, 11 y 15 del tratamiento. La ototoxicidad por cisplatino se indujo con una dosis única de 16 mg/Kg, analizando sus efectos tras 24 h y 72 h. Antes de iniciar el tratamiento ototóxico y antes del sacrificio de los animales se realizaron registros de potenciales evocados auditivos del tronco cerebral (PEATC) para determinar lo umbrales auditivos. Para estudiar el grado de pérdida de CCEs y analizar los procesos apoptóticos ocurridos en el órgano de Corti se realizaron citococleogramas combinados con la técnica de TUNEL. Para definir los cambios moleculares producidos durante los procesos ototóxicos de la kanamicina y el cisplatino se analizó la expresión génica coclear, mediante RT-qPCR, de genes de enzimas antioxidantes, genes apoptóticos y genes implicados en las rutas moleculares de JNK, NFkB y NRF2/KEAP1; asimismo, se estudió la presencia de algunos de estos marcadores a nivel de proteína mediante inmunohistoquímica semicuantitativa. Para determinar el grado de estrés oxidativo en la cóclea se realizó una inmunohistoquímica contra 3-nitrotirosina (3-NT). Para el estudio de otoprotección, se inició la terapia con ACEMg 5 días antes de comenzar el tratamiento ototóxico, manteniéndose hasta el sacrificio de los animales, y se analizaron los umbrales auditivos, el grado de pérdida de CCEs y el nivel de estrés oxidativo en el oído interno. La kanamicina provocó un aumento de los umbrales auditivos de entre 15 y 20 dB SPL, afectando a las frecuencias de entre 8 kHz a 32 kHz, en consonancia con una pérdida completa de CCEs en casi el 75% más basal del órgano de Corti. La progresión de la muerte de CCEs en dirección basal-apical y del aumento de los umbrales auditivos desde las altas frecuencias fue continua y se inició en el día 11 del tratamiento. Tras 72 h de la administración de una dosis única de 16 mg/Kg de cisplatino se produjo una desaparición de potenciales evocados auditivos a frecuencias de entre 0,5 y 32 kHz, posiblemente debido a una grave afectación del potencial endococlear, así como una pérdida total de CCEs en el tercio más basal del órgano de Corti. La apoptosis fue responsable, al menos en parte, de la muerte de las CCEs como consecuencia de los efectos de la kanamicina y el cisplatino. La ototoxicidad por kanamicina y cisplatino provocó un aumento del estrés oxidativo en las CCEs y en la estría vascular de forma temprana, y disminuyó los niveles de enzimas antioxidantes en el oído interno también de forma temprana, tanto a nivel de transcripción como a nivel de proteína, afectando especialmente a GPX1 y SOD1. La ototoxicidad por kanamicina y cisplatino provocó un aumento de los marcadores de la ruta de JNK de forma temprana en el oído interno, tanto a nivel transcripcional como a nivel de proteína. Asimismo, la kanamicina provocó un aumento de los niveles proteicos de NFkB1 en la estría vascular, a partir del día 11 del tratamiento, y el cisplatino aumentó los niveles de diversos marcadores de la ruta de NFkB de forma temprana en el oído interno, tanto a nivel transcripcional como a nivel de proteína. La ototoxicidad por cisplatino parece implicar al sistema NRF2/KEAP1 de forma temprana, pero no parece intervenir en el caso de la kanamicina. La terapia de otoprotección con ACEMg logró retornar a niveles control todos los umbrales auditivos aumentados debido a la kanamicina y redujo casi completamente la pérdida de CCEs. En el caso del cisplatino, el ACEMg retornó a niveles control todos los umbrales auditivos aumentados debido al cisplatino en el 60% de los animales y logró reducir casi a la mitad la pérdida de CCEs. Asimismo, redujo a niveles control los niveles de estrés oxidativo provocado por la kanamicina y cisplatino, tanto en las CCEs como en la estría vascular.