Animales de laboratorio
En animales de laboratorio en estudios de toxicidad se producen con bastante frecuencia erosiones gástricas y úlceras en la mucosa glandular. Las erosiones representan roturas de la mucosa superficiales a la muscularis mucosa (Figura 8.3). Las úlceras son lesiones que se extienden a través de la muscularis mucosa. Aunque las características histopatológicas de las erosiones y las úlceras gástricas son en sí mismas relativamente inespecíficas, es importante buscar cualquier patología asociada en el estómago, como agotamiento de la mucosa, hiperplasia o displasia epitelial, metaplasia intestinal y lesiones vasculares (véase más adelante).
Figura 8.3. Sección del estómago glandular de una rata tratada con una dosis alta de un antagonista de la angiotensina II que muestra degeneración superficial y ulceración (erosión) de la mucosa (H&E ×200)
Aunque las afecciones inflamatorias debidas a microorganismos son generalmente infrecuentes en el estómago, los monos pueden mostrar una variedad de organismos espirales en la mucosa gástrica, algunos de los cuales se han asociado a gastritis linfocítica con intestinalización de la mucosa o atrofia.8 También se ha informado de gastritis en monos de laboratorio en asociación con la presencia de organismos de Helicobacter.258 Al igual que en la afección análoga en los seres humanos, el estómago de los animales afectados muestra una infiltración de la mucosa por pequeños linfocitos y células plasmáticas, asociada a cambios reactivos o atróficos y a la presencia de pequeñas bacterias curvadas en las glándulas, que se ven mejor con la tinción de Warthin-Starry. Aunque el Helicobacter pylori puede infectar a otras especies, la mayoría de los animales de laboratorio no parecen desarrollar la respuesta inflamatoria observada en los primates.259 Una excepción parece ser el jerbo de Mongolia, que se considera el modelo de elección en el estudio de la gastritis, la úlcera gástrica y la metaplasia en respuesta a la infección por Helicobacterpylori.260 Los ratones C57BL y algunas otras cepas también parecen desarrollar alteraciones similares en respuesta a Helicobacter felis.261
La ulceración gástrica inducida experimentalmente por el estrés por frío o la restricción es un fenómeno particularmente bien estudiado en roedores.262 Hay diferencias en la sensibilidad a esta forma de estrés entre los animales de laboratorio. Por ejemplo, las ratas Sprague-Dawley parecen ser menos susceptibles a los efectos ulcerígenos del estrés por frío que las ratas Wistar.262
En general, existe una buena correlación de la toxicidad inducida por los fármacos en el tracto gastrointestinal en los animales de laboratorio y en los seres humanos, aunque la predicción del potencial ulcerígeno de los fármacos en los seres humanos basada en modelos animales se ve empañada por la falta de buenos datos comparativos en pacientes.206 Existen grandes diferencias en la notificación de los efectos secundarios y las comparaciones adecuadas requieren no sólo dosis terapéuticas equivalentes sino también formas de dosificación comparables.148,263
Además, puede ser bastante difícil determinar si las lesiones inflamatorias en el estómago de los animales tratados indican un riesgo ulcerígeno real para el compuesto de prueba. Hay poco que sea histológicamente específico para la ulceración de la mucosa glandular gástrica inducida por fármacos. Las erosiones y las úlceras se desarrollan en los animales de laboratorio tras el estrés, el reflujo del contenido intestinal y la bilis, los cambios en la secreción de ácido y la hipoxia, todo lo cual puede desarrollarse en las condiciones que se dan en los estudios de toxicidad a dosis elevadas. El requisito de administrar el compuesto de prueba en dosis altas también puede dictar la necesidad de administrar concentraciones excesivamente altas del agente de prueba, que pueden simplemente dañar la mucosa como resultado de la irritación local de una manera no relevante para las dosis terapéuticas utilizadas en la práctica clínica. Por ejemplo, se ha demostrado que la administración oral de soluciones hiperosmolares de sustancias bastante inocuas, como la glucosa o el cloruro de sodio, puede provocar inflamación gástrica, hemorragias, erosiones y úlceras en la mucosa gástrica de ratas.264,265 También se ha demostrado que las soluciones hiperosmolares de cloruro sódico inducen un aumento de la expresión de las enzimas del citocromo P450 de los subtipos CYP1A y CYP3A en las células superficiales y foveolares de la mucosa gástrica de las ratas, lo que también podría modificar la expresión de la actividad xenobiótica.265 La conocida asociación de erosiones y hemorragias gástricas con la uremia también puede manifestarse tras la administración de dosis elevadas de fármacos como los diuréticos, que alteran gravemente el equilibrio de líquidos y electrolitos.11 El sinergismo entre la acción ulcerogénica de los fármacos y el estrés también es un fenómeno bien descrito.266,267 La depleción proteica y la inanición también son capaces de inducir la ulceración gástrica en ratas.268
En animales de laboratorio, se han descrito diversos patrones de daño gástrico inducido por fármacos. Un estudio de diferentes fármacos antiinflamatorios administrados a ratas Sprague-Dawley en ayunas en condiciones idénticas, sugirió que los fármacos podían dividirse en tres grupos en función de sus perfiles de toxicidad gastrointestinal.269 Los fármacos inmunológicos y los agentes anticancerígenos antiproliferativos como la azatiaprina, la ciclofosfamida, el metotrexato y la D-penicilamina produjeron hemorragias en la mucosa gástrica, mientras que la aspirina y los agentes relacionados produjeron hemorragias y úlceras en la mucosa gástrica. Los potentes antiinflamatorios no esteroideos indometacina y fenilbutazona produjeron erosión de la mucosa gástrica y úlceras, así como daños en el intestino delgado. Sin embargo, las nuevas terapias dirigidas para el tratamiento del cáncer pueden no entrar en estas categorías simples. Por ejemplo, un inhibidor de la quinasa dependiente de ciclina que produjo necrosis unicelular en el intestino de las ratas tratadas, también produjo daños celulares (apoptosis) en las glándulas gástricas de las regiones del fondo y del píloro, más marcadamente en las zonas basales y en las regiones del istmo.270
Los estudios comparativos de dosis orales únicas de varios agentes antiinflamatorios no esteroideos a tres niveles de dosis diferentes en la rata, utilizando la evaluación histológica y la medición de la pérdida de sangre fecal con células sanguíneas marcadas con 51 Cr, también han demostrado que pueden producirse diferentes patrones de ulceración con diferentes agentes cuando se administran en condiciones idénticas.271 Las dosis orales únicas de algunos antiinflamatorios no esteroideos, incluida la aspirina, produjeron daños superficiales generalizados y descamación del epitelio gástrico con poca o ninguna inflamación a las 6 horas de la administración, que se curaron completamente 2 semanas después. Este daño se asoció a una pérdida de sangre fecal transitoria. En cambio, la indometacina y el ibuprofeno produjeron tanto daños gástricos como úlceras circunscritas y penetrantes a lo largo del borde mesentérico del yeyuno y el íleon. Además, las úlceras seguían presentes después de 2 semanas y se asociaban a una pérdida de sangre prolongada o bifásica. Los factores farmacocinéticos también pueden ser importantes. La solubilidad de los lípidos en el entorno de bajo pH del estómago puede influir en la penetración local en la mucosa.272
Además, las condiciones de alimentación influyen en la distribución de las erosiones y las úlceras en los animales de laboratorio. En las ratas en ayunas, las erosiones debidas al tratamiento con indometacina se encuentran en el cuerpo del estómago, mientras que en las ratas alimentadas convencionalmente son más prominentes en el intestino delgado. Un estudio detallado demostró que las ratas alimentadas durante una hora después de un ayuno de 24 horas y a las que se les administró una dosis única de indometacina en las dos horas siguientes a la realimentación desarrollaron erosiones y úlceras en el antro, principalmente a lo largo de la curvatura menor. La indometacina administrada a ratas en ayunas produjo erosiones en la mucosa corporal.273
Otro factor que debe tenerse en cuenta es que la administración crónica de compuestos ulcerígenos puede producir aspectos patológicos muy diferentes a los encontrados tras la administración de una dosis única. Se ha demostrado que la administración de aspirina a ratas durante 4 semanas estimula la proliferación epitelial del cuerpo gástrico, pero no de la mucosa antral, posiblemente por un efecto sobre el monofosfato cíclico de adenosina 3′,5′ (AMP cíclico) o por el aumento de la tasa de exfoliación epitelial.274 Esta respuesta puede ser la base de una mayor resistencia de la mucosa gástrica a los efectos crónicos de estos agentes. También puede explicar la tendencia a que se produzcan úlceras en el antro tras la administración crónica de fármacos similares a la aspirina, ya que la respuesta proliferativa y presumiblemente el potencial adaptativo parecen ser menores en esta parte de la mucosa gástrica.
Se han notificado variaciones entre especies y diferencias entre cepas en la respuesta a los compuestos ulcerígenos. Se ha observado una extravasación de glóbulos rojos y un mayor daño vascular en ratas tratadas con aspirina o benoxprofeno que en cerdos a los que se les administraron dosis similares.275
También merece la pena señalar que en los modelos de farmacología animal, sobre todo en los que se utiliza la rata, los inhibidores de la COX-2 han parecido en general menos ulcerogénicos que los agentes antiinflamatorios no esteroideos convencionales, lo que concuerda con sus efectos notificados en los pacientes.276-280 Sin embargo, el simple concepto de que la inhibición de la COX-1 provoca daños gastrointestinales y la inhibición selectiva de la COX-2 no es ulcerogénica se ha visto empañado por una serie de observaciones experimentales.281 Por ejemplo, la inhibición de la COX-2 retrasa la cicatrización de la úlcera gástrica a través de la interferencia con la proliferación celular, la angiogénesis y la maduración del tejido de granulación.282 Además, los estudios de toxicidad a altas dosis revelaron que los inhibidores de la COX-2 pueden provocar ulceración gastrointestinal. Por ejemplo, tanto las ratas como los perros y los ratones desarrollaron úlceras gástricas o pilóricas cuando fueron tratados con el inhibidor de la COX-2 celecoxib, aunque el intestino delgado distal pareció verse más afectado.283 Curiosamente, también se ha demostrado mediante inmunocitoquímica que la distribución de la expresión de la COX-2 en las células intersticiales (monocitos, macrófagos, fibroblastos y células endoteliales) de la lámina propia predomina en el íleon distal, lo que ha llevado a sugerir que esto podría ser un factor de la mayor sensibilidad del íleon que del estómago a los efectos ulcerígenos de la inhibición de la COX-2284.
Los diuréticos y algunos inhibidores de la enzima convertidora de la angiotensina (IECA) y antagonistas de la angiotensina II se han asociado con el desarrollo de erosiones y úlceras gástricas cuando se administran en dosis elevadas a animales de laboratorio (Figura 8.3)11,285. Sin embargo, estos efectos parecen estar relacionados con las graves alteraciones electrolíticas producidas por dosis excesivas de estos fármacos. Esto es quizá análogo a la conocida asociación de la erosión y la hemorragia del tracto gastrointestinal con la uraemia. Los perros parecen tener una predisposición particular a este efecto. El examen microscópico puede mostrar que esta forma de ulceración está asociada a la deposición de sustancia básica basófila y mineral en los tejidos conectivos y los vasos sanguíneos de la mucosa.286 El daño vascular que puede producirse en animales de laboratorio tratados con dosis elevadas de fármacos cardioactivos como los inhibidores de la fosfodiesterasa también puede producirse en los vasos sanguíneos intramucosos del estómago y el proceso inflamatorio puede extenderse a la mucosa glandular.»
Se notificó la infiltración del estómago por linfocitos en ratas tratadas con interleucina 2 recombinante humana sin ulceración como parte de una afectación multisistémica inducida por este agente.287