MOLECULAR BASES OF THE HEPATOBILIARY-LIKE EXCRETORY FUNCTION OF THE PLACENTA

Abstract
The liver plays an important excretory role eliminating from the body potentially toxic compounds that are xenobiotics or produced endogenously, such as bile acids and biliary pigments. This involves both transport and biotransformation processes. During intrauterine life, the inmature fetal liver cannot carry out this function. Therefore, the placenta performs a hepatobiliary-like excretory role, transferring cholephilic compounds from the fetus to the mother. The similarity of this function in the placenta and the adult liver is probably accounted for by the presence in both organs of proteins of the OATP family, involved in the uptake of organic anions across the basolateral membrane of several epithelia, and of members of the superfamily of ATP-binding cassette (ABC) proteins, which are involved in the export of substances out of many different cells. Thus, several studies have shown that, in addition to a difussional component, that may become particularly important for unconjugated bilirubin, the main mechanisms for bile acids and bilirubin transplacental transfer from the fetus to the mother are carrier-mediated transport systems, which have vectorial properties and also play an important role in the placental barrier by preventing or reducing the net flux of noxious substances from the mother to the fetus.

Key words
Bile acids, cholephilics anions, bilirubin, biliverdin, fetus, liver, trophoblast

Artículo completo
La función excretora en el hígado adulto
Una gran variedad de sustancias son eliminadas mayormente en la bilis por el hígado adulto. Por ello se les denomina compuestos colefílicos (con afinidad por la vía biliar). Algunos son xenobióticos mientras que otros son producidos endógenamente, como los ácidos biliares y los pigmentos biliares, entre los que cabe destacar la bilirrubina y la biliverdina. Varios se eliminan directamente sin ser modificados químicamente. Su destoxificación se realiza solamente por mecanismos de transporte que implican fase 0 (captación) y fase III (secreción). Otros compuestos son previamente biotransformados durante su residencia intrahepática mediante procesos de destoxificación de fase I (óxido-reducción) o fase II (conjugaciones con grupos poliatómicos).¹
Aunque algunos compuestos, como la bilirrubina no conjugada, pueden alcanzar el interior de los hepatocitos por difusión,² la vía principal de captación hepática de estos compuestos es la mediada por proteínas transportadoras de membrana.^3,4
Los procesos de fase 0 se llevan a cabo principalmente por miembros de la familia de transportadores de membrana para múltiples aniones orgánicos (OATP, de "organic anion transporting polypeptide"). En el hígado humano existen varias isoformas: OATP-A (o de acuerdo con la nueva nomenclatura para la proteína y el gen: OATP1A2 y SLCO1A2, respectivamente), OATP-C (OATP1B1 y SLCO1B1) y OATP-8 (OATP1B3 y SLCO1B3). De ellas, las dos últimas parecen las más abundantes y podrían estar implicadas en la captación de ácidos biliares, bilirrubina y otros aniones orgánicos colefílicos.⁵
Un sistema hepatocitario de captación más eficaz y más moderno filogenéticamente es el cotransportador de ácidos biliares y sodio (NTCP, de "Na-taurocholate cotransporting polypeptide", SLC10A1), una proteína de la misma familia a la que pertenece el cotransportador con sodio que juega un papel determinante en la absorción intestinal de ácidos biliares (IBAT de "intestinal bile acid transporter", SLC10A2) y que también se localiza en colangiocitos y células del túbulo proximal renal,⁶ pero no en la placenta.
Otros transportadores de la familia de genes SLC22A transportan aniones orgánicos (OAT de "organic anion transporters") o cationes orgánicos (OCT de "organic cation transporters") y colaboran así en la captación de aniones y cationes orgánicos desde la sangre sinusoidal hepática.⁷ La expresión de un miembro de esta familia, el OCT3 (SLC22A3) en la placenta humana es muy abundante.⁸
Los procesos hepáticos de fase III son llevados a cabo en gran parte por bombas de la superfamilia de proteínas ABC (de "ATP-binding cassette"), que consumen ATP y tienen una elevada capacidad de exportar al exterior celular gran variedad de sustancias.⁹ De entre ellas, son especialmente importantes en la membrana apical del hepatocito la MDR1 ("multidrug resistance protein", símbolo del gen ABCB1), la bomba exportadora de sales biliares (BSEP, ABCB11) y la MRP2 ("multidrug-resistance associated protein 2"; ABCC2) que secreta a la bilis glucurónidos de bilirrubina y ácidos biliares sulfatados dianiónicos.¹⁰
En adultos sanos, la expresión de MRP1 (ABCC1) y MRP3 (ABCC3) en la membrana basolateral de los hepatocitos es muy baja pero puede verse aumentada considerablemente en situaciones de colestasis^11-13 y endotoxemia,¹⁴ lo que favorece la expulsión de las células hepáticas de compuestos potencialmente tóxicos. Al no estar plenamente funcional la vía biliar, estos compuestos son eliminados del organismo mayormente por vía renal.¹⁵
Puesto que el hígado fetal no es aún capaz de realizar esta función, es la placenta la que asume un papel excretor similar al que desempeña el sistema hepatobiliar en el adulto, mediado también en la placenta por transportadores OATP y proteínas ABC que, en conjunto, confieren al proceso de transferencia placentaria características de vectorialidad feto-materna. Por ello también juegan un papel protector en la barrera placentaria reduciendo el flujo de sustancias nocivas desde la madre al feto.¹⁶
Transferencia placentaria de ácidos biliares fetales
En humanos adultos sanos, los ácidos biliares mayoritarios son los ácidos biliares primarios, es decir, sintetizados directamente por el hígado a partir de colesterol.¹⁷ Sorprendentemente, aunque durante la vida fetal no existe ni necesidad de ácidos biliares en la luz intestinal, ni de hecho se produce una cantidad apreciable de bilis, los ácidos biliares son sintetizados por el hígado fetal desde etapas muy tempranas de la gestación.^18-20 Puesto que el desarrollo de las vías de síntesis precede al de maduración y puesta en marcha de los procesos de secreción biliar, los ácidos biliares son regurgitados desde las células hepáticas hacia la sangre fetal, alcanzando niveles superiores a los que se encuentran en la sangre materna.²¹
Teniendo en cuenta la naturaleza lipídica de los ácidos biliares y la existencia de un gradiente desde el feto a la madre, durante mucho tiempo se aceptó que la transferencia placentaria de estos compuestos, potencialmente tóxicos para el feto, se lleva a cabo por difusión simple. Sin embargo, a pH fisiológico en la sangre o el interior celular, los ácidos biliares se encuentran en forma de aniones con muy escasa capacidad de atravesar las membranas celulares.²² Por otra parte, un sistema de difusión simple debería permitir el paso de compuestos en ambas direcciones, reduciendo la eficacia del proceso excretor. Aunque, de hecho la transferencia de ácidos biliares desde la madre al feto también se produce, como lo demuestra la presencia en el feto, que carece de flora bacteriana, de ácidos biliares secundarios producto de la acción de las bacterias intestinales sobre los ácidos biliares primarios. Sin embargo, esta transferencia es mínima comparada con la que llevan a cabo los sistemas de transportadores de membrana situados en el trofoblasto y que confieren al proceso global características de transferencia vectorial del feto a la madre. Este hecho encierra considerables ventajas funcionales, por ejemplo, que en situaciones de acumulación de ácidos biliares en la sangre materna debida a colestasis, la repercusión en la colanemia fetal es mínima.²³
Las primeras evidencias de la existencia de un proceso de transporte placentario de ácidos biliares mediado por proteínas de membrana se obtuvieron en estudios funcionales utilizando preparaciones de vesículas de membrana plasmática de trofoblasto humano, que fueron separadas por métodos de centrifugación diferencial en poblaciones enriquecidas en membranas basales (cara fetal del trofoblasto) y apicales (cara materna).²⁴
La primera etapa (fase 0) en el mecanismo de destoxificación placentaria de ácidos biliares fetales es la captación desde la sangre fetal a través de la membrana basal. Estos estudios indicaron que este proceso se lleva a cabo según un mecanismo de intercambio aniónico, en el que, probablemente, el bicarbonato que se suministra al feto desde la madre es el responsable de suministrar la energía para el transporte de ácidos biliares en sentido contrario.²⁵ El sistema presenta distinta eficacia de transporte para las diferentes especies moleculares de ácidos biliares, en función del número y posición de los grupos hidroxilo y de la presencia de aminoácido conjugante,²⁶ lo que podría determinar un paso parcialmente selectivo para los distintos ácidos biliares, que explicaría, en parte, la diferencia de composición de ácidos biliares en las sangres materna y fetal.²¹ Este sistema de transporte no sólo es capaz de transportar ácidos biliares, por lo que podría jugar un papel importante en la eliminación del compartimento fetal de otros aniones orgánicos.²⁷ Las características funcionales de transportadores multiespecíficos de aniones orgánicos apuntan a la implicación de varios miembros de la familia de proteínas de membrana OATP, cuyos niveles de expresión en el trofoblasto humano y de rata, que han sido determinados en trabajos recientes,^5,28 son compatibles, en el caso de algunas isoformas, con un papel en dicha función.
La etapa final en el tránsito a través del trofoblasto (fase III) es la salida de los ácidos biliares hacia la sangre materna a través de la membrana apical del trofoblasto. Este proceso se lleva a cabo según un mecanismo que requiere la hidrólisis de ATP, como se demostró utilizando vesículas de membrana apical de trofoblasto humano²⁹ y de rata.³⁰ Sin embargo, también se describió la existencia en esta membrana de sistemas de transporte capaces de mediar un intercambio iónico³¹ y la difusión facilitada.³² Estos sistemas podrían constituir un mecanismo de seguridad para la salida de ácidos biliares desde el trofoblasto, en casos de déficit funcional del sistema de bombeo o una excesiva acumulación de ácidos biliares en este tejido provenientes del feto.En relación con la naturaleza de estos sistemas de transporte, los candidatos más probables para otorgarles la responsabilidad del transporte independiente de ATP son los OATP, mientras que distintas proteínas ABC podrían estar implicadas en el sistema de bombeo dependiente del consumo de energía metabólica. En la placenta humana se detectó la presencia de varios miembros de la familia MRP con capacidad de transportar aniones orgánicos colefílicos, concretamente MRP1, MRP2 y MRP3.³³ Sus ortólogos Mrp1, Mrp2 y Mrp3 también se encontraron en la placenta de rata.²⁸ Es interesante reseñar que su expresión aumenta considerablemente tras la exposición de la placenta a niveles elevados de ácidos biliares en la sangre materna,²⁸ lo que probablemente ocurre como respuesta a la activación de receptores nucleares. De forma análoga a lo que ocurre en otros tejidos,³⁴ los ácidos biliares probablemente actúen en la placenta como ligandos para receptores nucleares, como el FXR.
Transferencia placentaria de pigmentos biliares fetales
Desde temprana edad la actividad hemooxigenasa fetal produce biliverdina y CO, en el catabolismo de protoporfirina IX, sobre todo el isómero IXα.^35,36 La actividad biliverdina reductasa alfa detectable en varios tejidos,³⁷ incluida la placenta,³⁸ convierte este pigmento verde hidrosoluble y poco tóxico en bilirrubina IXα. En el adulto, la bilirrubina no conjugada (BNC), un pigmento amarillo, poco hidrosoluble y potencialmente tóxico, es eficazmente captada por el hígado, convertida en derivados monoglucoronados y diglucuronados más hidrosolubles por la bilirrubina uridina difosfato-glucuronosil transferasa-1A1³⁹ y posteriormente secretados activamente hacia la luz biliar por la MRP2.¹⁰
Las concentraciones de BNC en la sangre fetal son más elevadas que en el adulto sano,^21,40 lo que se debe a dos hechos aditivos: una elevada producción de bilirrubina fetal y la baja actividad conjugante presente en el hígado fetal.⁴¹ La inmadurez del sistema de excreción hepatobiliar determina que esta vía de eliminación no sea relevante. Sólo se encuentran en bilis fetal cantidades apreciables del isómero IXα de bilirrubina, probablemente porque es bastante más hidrosoluble y no requiere glucuronidación.⁴² Sin embargo, para el isómero mayoritario, es decir BNC IXα, la vía mayoritaria de excreción es la placenta.
Hasta hace pocos años se aceptaba la hipótesis de que una de las ventajas evolutivas de la conversión de una sustancia no tóxica, como la biliverdina, en otra potencialmente tóxica, como la BNC, era la facilidad de ésta para difundir a través de las membranas placentarias. Sin embargo, utilizando vesículas de membrana plasmática del polo basal y apical de trofoblasto humano se demostró recientemente que la vía difusional no es la mayoritaria a concentraciones fisiológicas de BNC, sino que existen claras evidencias de la implicación determinante de sistemas de transporte.⁴³
En estudios realizados usando el modelo experimental de placenta de rata perfundida in situ, se encontró que la transferencia placentaria de BNC marcada radiactivamente puede ser inhibida por varios aniones orgánicos colefílicos.⁴⁴ Este modelo experimental ha permitido obtener resultados que indican que la BNC no es biotransformada durante su tránsito transplacentario.⁴⁴ Por otra parte, cuando se administra a la madre antipirina intravenosa, una molécula que difunde fácilmente a través de las membranas,⁴⁵ ésta es rápidamente detectable en la sangre fetal, estableciéndose un equilibrio entre ambos compartimentos a un nivel elevado en sangre fetal similar al materno. Por el contrario, cuando se administra BNC en la circulación materna, la cantidad de este pigmento que atraviesa la placenta en dirección al feto es muy reducida.⁴⁴ Los resultados obtenidos en placenta de rata apoyan un sistema mayormente no difusional para la transferencia placentaria de BNC e indican que los mecanismos implicados tienen características vectoriales en dirección feto-madre. Como apoyo de esta hipótesis se encuentra el hecho de que en ratas gestantes con colestasis e hiperbilirrubinemia, los niveles de BNC en el suero fetal están muy levemente afectados.²³
Los estudios funcionales y de biología molecular revelaron que los sistemas de transporte de BNC en el trofoblasto humano incluyen sistemas independientes de ATP en los procesos de captación desde la sangre fetal,⁴³ en los que podrían estar implicados algunos miembros de la familia OATP, como el OATP-8,⁵ y dependientes de ATP en el bombeo desde el trofoblasto hacia la sangre materna,⁴³ probablemente mediados por miembros de la familia MRP, como la MRP2.^28,33
Los autores no manifiestan conflictos.

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