Lapatinib y neratinib, ambos inhibidores de la tirosina quinasa (TKI) de molécula pequeña, recibieron la aprobación de la FDA en 2007 y 2017, para el tratamiento del cáncer de mama metastásico1. Se sabe que estos medicamentos inhiben el receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano, HER22, un receptor de tirosina quinasa que se sobreexpresa en ciertos cánceres de mama3. A pesar de su éxito clínico, lapatinib y neratinib también se asocian con efectos adversos, particularmente hepatotoxicidad 4,5. La lesión hepática aguda, que se manifiesta por niveles elevados de aminotransferasa, ocurre en aproximadamente el 14% de los pacientes sometidos a tratamiento con lapatinib o neratinib6. La hepatotoxicidad se atribuye en gran medida al metabolismo hepático de estos fármacos, que involucra enzimas del citocromo P450 (CYP), predominantemente CYP3A4/5 7,8. Estas enzimas catalizan la formación de intermedios quinona-imina, que son electrófilos y altamente reactivos 9,10. Estos metabolitos reactivos, incluidos el lapatinib O-desalquilado, el lapanib N-desalquilado y el N-hidroxilapatinib, el neratinib O-desalquilado y el naratinib N-desmetilado, pueden formar aductos covalentes con macromoléculas celulares, interrumpiendo así las funciones celulares normales y, en última instancia, provocando lesión hepática11.
Los metabolitos reactivos de lapatinib y neratinib también pueden inducir estrés oxidativo, un desencadenante clave de la senescencia celular12. La senescencia celular es un estado de crecimiento detenido pero metabólicamente activo, caracterizado por la secreción de varias citoquinas proinflamatorias, factores de crecimiento y proteasas. Este fenotipo secretor se conoce como fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP)13,14,15. El SASP puede afectar profundamente el microambiente circundante, a menudo promoviendo la inflamación y la remodelación de los tejidos. En el contexto de la terapia contra el cáncer, el SASP puede enriquecer la población de células madre cancerosas y modificar la respuesta inmune para favorecer la supervivencia tumoral16. Además, las citoquinas inflamatorias pueden exacerbar el daño tisular. Especulamos que en pacientes tratados con lapatinib y neratinib, la lesión hepática se debe en parte a la senescencia inducida por TKI y la producción proinflamatoria de SASP.
Nuestros experimentos demostraron que lapatinib y neratinib inducen la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las células hepáticas, lo que conduce a daños en el ADN y disfunción mitocondrial, lo que a su vez desencadena la senescencia celular. Esta senescencia puede contribuir a la hepatotoxicidad inducida por lapatinib / neratibib al liberar factores SASP, que pueden influir en la polarización de los macrófagos.
Los macrófagos juegan un papel crítico en la respuesta inmune y su fenotipo funcional puede cambiar en respuesta a diversos estímulos17,18. El fenotipo clásico de macrófagos M1 se asocia típicamente con respuestas proinflamatorias, incluida la producción de citocinas como TNF-α e IL-1β, y generalmente se considera un marcador de inflamación aguda19,20. Por el contrario, el fenotipo de macrófagos M2 se asocia con fibrosis, reparación tisular21, inmunosupresión y respuesta a la inflamación crónica22,23. Las citocinas inflamatorias en el SASP pueden influir en la polarización de los macrófagos, promoviendo la conversión de macrófagos M1 a un fenotipo similar a M223. Este cambio en la polarización puede tener implicaciones significativas para el microambiente inmunológico, lo que puede conducir a la inmunosupresión, la progresión tumoral y la remodelación de la arquitectura tisular.
Para investigar la polarización de macrófagos inducida por lapatinib y neratinib, utilizamos la línea celular RAW264.7, una línea celular similar a un macrófago murino comúnmente utilizada en la investigación inmunológica24,25. Las células RAW264.7 se derivan de ratones BALB/c y se utilizan ampliamente para estudiar la inflamación, la fagocitosis y las respuestas inmunitarias25. Responden a diversos estímulos, incluidos los lipopolisacáridos (LPS), y son particularmente valiosos para estudiar la función de los macrófagos, la producción de citoquinas y la biología del cáncer26. En este estudio, HepG2, una línea celular de hepatoma humano, se trató con lapatinib y neratinib para imitar los efectos hepatotóxicos observados en los pacientes. La línea celular HepG2 se utiliza a menudo como modelo de estudio del metabolismo de los fármacos y la hepatotoxicidad debido a su origen humano y linaje de carcinoma hepatocelular27. Después de tratar las células HepG2 con los TKI, se recolectaron los medios acondicionados y se agregaron a las células RAW264.7. Se monitorizaron los cambios fenotípicos de macrófagos posteriores, centrándose en si el tratamiento induce un cambio del fenotipo M1 proinflamatorio al fenotipo M2 inmunosupresor.
La hepatotoxicidad inducida por fármacos generalmente se estudia mediante ensayos de citotoxicidad, evaluación de marcadores inflamatorios y el uso de modelos animales. En comparación con estos, nuestro método de examinar la hepatotoxicidad inducida por TKI lapatinib y neratinib a través de factores de fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP) y su influencia en la polarización de los macrófagos tiene varias ventajas. En primer lugar, nuestro método establece una conexión entre los factores SASP producidos por las células hepáticas senescentes inducidas por fármacos y la inmunidad innata, que puede estar relacionada con la remodelación de los tejidos, la inflamación crónica y la carcinogénesis 28,29,30,31. Las pruebas de toxicidad convencionales no pueden ayudarnos a capturar las interacciones a corto plazo entre el hígado y las células inmunitarias, ni pueden revelar el impacto a largo plazo de los TKI en la inflamación y la fibrosis hepáticas, particularmente en el contexto de la exposición crónica a medicamentos. Cuando se combina con un enfoque proteómico adecuado para identificar los componentes de SASP, esta técnica puede ayudar a identificar biomarcadores predictivos de hepatotoxicidad inducida por TKI e informar el diseño de intervenciones terapéuticas para mitigarla 29,30,31.
Para la implementación, los investigadores deben utilizar sistemas de medios acondicionados o de cocultivo con líneas celulares hepáticas e inmunes, como se describe, y evaluar biomarcadores de senescencia, así como macrófagos M1 y M2. Este método es más eficaz para evaluar la lesión hepática aguda o crónica inducida por fármacos, o para explorar estrategias para minimizar los efectos fuera del objetivo de las terapias contra el cáncer 29,30,31.