Más allá de expulsar sus órganos a depredadores: ¿Qué esconden los pepinos de mar?

Artículo escrito por Maria Marlin y editado por Cypress Novick, julio 3, 2022. Artículo traducido por Andrea Valcarcel, septiembre 21, 2022.

Pie de foto destacado: Los pepinos de mar son equinodermos que viven en los fondos marinos de todo el mundo. Algunas especies son también comestibles y constituyen una rica fuente de nutrientes. (Fuente de la imagen: “Sea cucumber at Pulau Redang.jpg” por Anders Poulsen, con licencia CC BY-SA 3.0).

Referencia científica: Ru, R., Guo, Y., Mao, J., Yu, Z., Huang, W., Cao, X., Hu, H., Meng, M. and Yuan, L., 2022. Cancer Cell Inhibiting Sea Cucumber (Holothuria leucospilota) Protein as a Novel Anti-Cancer Drug. Nutrients14(4), p.786. https://doi.org/10.3390/nu14040786


La Magia de la Vida Marina

En general, los invertebrados marinos son una rica fuente de nutrientes y extractos que pueden poseer propiedades curativas e incluso antitumorales. Por ejemplo, el Aplidin® es un extracto de un tunicado marino tóxico que se encuentra actualmente en fase de ensayo clínico para tratar tumores de páncreas, estómago e intestino. Los pepinos de mar también han llamado la atención de los científicos por sus efectos antiinflamatorios, anticoagulantes y antibacterianos. Pero primero, ¿qué es exactamente un pepino de mar? A pesar de su apariencia aparentemente ordinaria, estos organismos son criaturas oceánicas fascinantes. Se mueven por el fondo del océano comiendo algas, materia orgánica en descomposición o pequeños crustáceos. Cuando se ven amenazados, los pepinos de mar tienen una brillante estrategia de defensa: expulsan sus órganos fuera de su cuerpo para sorprender y confundir al depredador. Esta impactante expulsión puede servir como fuente temporal de alimento mientras el pepino de mar emprende una huida heroica. Afortunadamente, los órganos vuelven a crecer poco después. En algunas especies, también se puede excretar una sustancia tóxica para dañar a los depredadores.

Los pepinos de mar han sido codiciados en la medicina china desde hace siglos por su amplia gama de nutrientes, entre los que se encuentran los péptidos bioactivos. Un péptido bioactivo es un bloque de construcción de proteínas que tiene un propósito más allá de su valor nutricional; beneficia la función del cuerpo o la salud humana en general de alguna manera. Holothuria leucospilota es un pepino de mar tropical comestible que se cultiva ampliamente en China. Su pared corporal está compuesta por un 70% de proteínas y es una fuente de ricos péptidos bioactivos. Los extractos de este pepino de mar en particular ya han demostrado importantes efectos curativos, lo que llevó a Ru et al. a seleccionar esta especie para su estudio. Los científicos reconocieron las dificultades del tratamiento del cáncer, que van desde las mutaciones hasta la rápida división celular. Faltan estudios sobre los efectos anticancerígenos de los péptidos bioactivos de H. leucospilota, por lo que los científicos se propusieron determinar si estas proteínas combinadas poseían algún beneficio. En concreto, querían investigar el efecto de las proteínas en varios procesos clave a lo largo del ciclo vital de una célula cancerosa, como el crecimiento, la reproducción y la muerte.

Pie de foto: Holothuria leucospilota es un pepino de mar tropical que se utiliza en la medicina china por sus propiedades curativas y su gran cantidad de nutrientes. (Fuente de la imagen: “Black Sea Cucumber, Holothuria (Mertensiothuria) leucospilota (Brandt, 1835)” por Patrick Randal, con licencia CC BY-NC-SA 2.0).
Investigando La Pared Interior

Los científicos primero cultivaron los pepinos de mar y luego extrajeron la proteína cruda de la pared corporal de estos organismos. Para estudiar las propiedades anticancerígenas, seleccionaron tres líneas celulares humanas cancerosas (denominadas aquí HepG2, A549 y Panc02) y tres líneas celulares humanas “normales” (denominadas aquí NIH-3T3, HaCaT y 16HBE). El tratamiento experimental fue el extracto proteico de la pared corporal de H. leucospilota, mientras que el tratamiento de control fue el clorhidrato de epirubicina (EPI), un fármaco antitumoral establecido. El estudio está dividido en investigaciones más pequeñas; en cada una, los cultivos de los seis linajes celulares individuales recibieron el tratamiento experimental, y cultivos separados de cada linaje celular recibieron también el tratamiento de control para su comparación.

Primero se analizó el efecto de concentraciones crecientes (empezando por 0,005 µg /L hasta 10 µg /L) de la proteína H. leucospilota en la viabilidad celular. La viabilidad celular, o la proporción de células sanas y vivas, se puede monitorizar con un kit de reactivos que hace que las células viables tengan un color diferente al de las inviables. Se trataron todas las líneas celulares y se controló su viabilidad a las 24, 48 y 72 horas. Aunque los resultados variaron entre las diferentes líneas celulares de cáncer, el extracto proteico de H. leucospilota mostró efectos citotóxicos para las tres. En otras palabras, los extractos de pepino de mar disminuyeron la cantidad de células cancerosas vivas. Los resultados más prometedores se observaron en las líneas Panc02, donde incluso la concentración más baja (0,005 µg /L) del tratamiento con proteínas de pepino de mar disminuyó significativamente la viabilidad de las células cancerosas. El extracto proteico de H. leucospilota también disminuyó la viabilidad de las líneas celulares normales, pero en los tres casos se requirió una mayor concentración de proteína para lograr el mismo efecto negativo. Por lo tanto, el extracto proteico de pepino de mar fue más tóxico para las células cancerosas que para las líneas celulares normales.

Pie de foto: Las células tienen cuatro etapas principales en el ciclo celular, que culminan en la mitosis. La mitosis da lugar a dos células idénticas. (Fuente de la imagen: “Cell cycle simple.png” por Simon Caulton, con licencia CC BY-SA 3.0).
¡Parar el Ciclo Celular!

La mayoría de las células se dividen mediante un proceso llamado mitosis. La mitosis tiene cuatro fases: G1, S, G2 y M. En G1, la célula comienza a crecer. Durante la fase S, la célula replica su ADN. Luego, en G2, la célula sigue creciendo y se prepara para la fase final, M, o mitosis. La mitosis es la división celular que da lugar a dos células idénticas. Ru et al. investigaron los efectos de H. leucospilota en las distintas fases del ciclo celular de las líneas seleccionadas. Para ello, utilizaron un procedimiento llamado citometría de flujo. Durante este proceso, los científicos suspenden las células en una solución y las hacen pasar por un citómetro de flujo. Este equipo emite rayos láser sobre las células a su paso; el software correspondiente proporciona información sobre las características y la morfología de las células en función de su fluorescencia o dispersión de la luz. El tratamiento con EPI interrumpió el ciclo celular tanto en las líneas celulares normales como en las cancerosas, mientras que el tratamiento con la proteína del pepino de mar interrumpió el ciclo celular sólo en las líneas celulares cancerosas. En HepG2, la fase inicial de crecimiento (G1) se redujo cuando las células fueron expuestas a la proteína. Las células A549 experimentaron un efecto diferente: se estimuló G1, pero se redujeron las fases S y M. La disminución de la capacidad de las células cancerosas para completar la división celular es una propiedad crítica de un compuesto bioactivo destinado a tratar el cáncer.

¿Parar de Existir?

¿Te has preguntado alguna vez qué ocurre exactamente con las células viejas? Están destinadas a un proceso conocido como apoptosis, o muerte celular programada. La destrucción celular por apoptosis suele implicar el encogimiento de la célula seguido de su desintegración. Utilizando de nuevo la citometría de flujo, se contrastaron los efectos del EPI y de la proteína H. leucospilota sobre la apoptosis de las líneas celulares. El EPI provocó un aumento de la apoptosis de todas las líneas celulares; la tasa de muerte fue cercana al 60%. Curiosamente, H. leucospilota sólo provocó una muerte celular significativa en las líneas celulares cancerosas (de nuevo, en torno al 60%). Las líneas celulares normales, al ser tratadas con la proteína del pepino de mar, también experimentaron apoptosis, pero a una tasa menor (7,16%-29,65%). Estas tasas son estadísticamente iguales a la tasa de muerte cuando las células son tratadas con un control en blanco.

Pie de foto: Las proteínas, como las aisladas en este estudio, son estructuras complicadas compuestas por varias unidades individuales, representadas por los diferentes colores de arriba. Cada unidad tiene una función única. Investigar estas funciones más de cerca proporcionará una pista sobre su modo de acción contra las células cancerosas específicamente. (Fuente de la imagen: “Spombe Pop2p protein structure rainbow.png” porDebstar, con licencia CC BY-SA 3.0).

La proteína aisladas de las paredes celulares de H. leucospilota se muestran muy prometedoras como agente anticancerígeno en este estudio. En el futuro habrá que precisar los modos de acción específicos y determinar si existe un péptido bioactivo determinado responsable de las propiedades antitumorales de la muestra compuesta. Después habrá que realizar más ensayos en sujetos vivos y desarrollar un método de administración de fármacos seguro y eficaz. En cualquier caso, los organismos de las profundidades marinas pueden ser la clave de agentes naturales eficaces que ayuden a tratar los cánceres humanos.

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Andrea Valcarcel

Having graduated with a Bachelor of Science degree in Animal Biology from Thompson Rivers University (BC, Canada), I am currently working as a marine mammal specialist and marine resource analyst in the Dominican Republic while also being an MSc candidate in Ecology and Environmental Sciences. My research so far has been mostly focused on corals and marine mammals, but I'm not completely set on being focused on marine sciences for the rest of my life. When not monitoring marine ecosystems, you can find me training therapy dogs and reading YA and fantasy novels. Twitter: @andreavalcar

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