Factor Estimulador de Colonias de Granulocitos-Macrófagos

El GM-CSF es una citocina linfo-hematopoyética con efectos in vitro bien estudiados sobre la supervivencia, proliferación y diferenciación de leucocitos mieloides y sus precursores (Metcalf, 1989).

La estructura general del GM-CSF (recombinante) es altamente compacta y globular, con un núcleo predominantemente hidrofóbico. El rasgo estructural principal de rhGM- CSF es un “racimo” de cuatro hélices, la cual representa el 42% de la estructura.

Las hélices están dispuestas en un haz antiparalelo “left handed”, con dos conexiones entrelazadas.

Fig. 10. Estructura del GM-CSF (hp.vector.co.jp)

Entre las conexiones se encuentra una lámina-β antiparalela. En este “esquema de cintas”, el N Terminal está representado por la esquina superior derecha (Walter et. al, 1992) (Fig. 10).

La actividad hematopoyética in vivo de GM-CSF ha sido confirmada en modelos murinos (Lang et. al, 1987), con la administración exógena de este factor (Metcalf et. al, 1987).

Experimentos in vivo e in vitro indican que la GM-CSF también modula la función de monocitos-macrófagos, granulocitos y células dendríticas maduras, promoviendo la presentación del antígeno, quimiotaxis, adhesión, fagocitosis e inducción de inmunidad antitumoral (Gasson, 1991).

En las células hematopoyéticas, el GM-CSF ejerce sus efectos sobre la superficie de la célula blanco a través de la unión a un complejo receptor de alta afinidad, compuesto de una subunidad α específica para el GMCSF y una subunidad β de traducción de señal, compartida con el receptor de la interleukina (IL)-3 y (IL)-5 (Hayashida et. al, 1990).

Células no linfohematopoyéticas que incluyen células endoteliales, oligodendrocitos, ciertas células tumorales y células trofoblásticas, también pueden expresar receptores y respuesta biológica a esta citocina (Baldwin, 1992).

En el tracto reproductor femenino murino (Robertson, 1992) y humano (Imakawa, 1993), el GM-CSF es sintetizado bajo la regulación del estrógeno producido por las células epiteliales glandulares y luminales del útero (Giacomini, et. al, 1995). En ratones, se libera un pico de este factor posterior al apareamiento (Robertson, 1992), el cual es inducido por factores específicos presentes en el plasma seminal incluyendo el factor de crecimiento transformador TGF-β1 (Robertson et. al, 1996; Tremellen, 1998). Este proceso se acompaña de la infiltración del estroma endometrial, con la activación de leucocitos, incluyendo macrófagos, células dendríticas, neutrófilos y eosinófilos (Mc Master et. al, 1992; Robertson et. al, 1996). Se ha propuesto que esta respuesta inflamatoria modula tanto la remodelación tisular, así como los cambios inmunológicos necesarios en el ambiente donde se implantará el embrión (Robertson et. al, 1994, 1997).

También se ha reportado que el GM-CSF es un regulador del crecimiento y desarrollo del producto de la concepción y de los tejidos derivados de éste (Sjöblom et. al, 2005).

Embriones murinos en estadio de preimplantación expresan receptores para este factor y logran un mayor número celular (Robertson et. al, 2001), así como una mayor capacidad para eclosionar y adherirse a la placa de cultivo, cuando son cultivados con medios suplementados con GM-CSF (Sjöblom et. al, 1999). Behr y colaboradores (2005) hallaron que los niveles de apoptosis disminuyeron significativamente en presencia de dosis exógenas de GM-CSF agregadas al medio de cultivo embrionario, a través de la alteración en la expresión

de Bcl-2, lo que sugiere que este factor actúa como un regulador en el proceso de muerte celular programada.

Los efectos embriotróficos del factor son más pronunciados en humanos (Sjöblom et. al, 1999) y bovinos (de Moraes y Hansen, 1997), especies en las cuales, el desarrollo in vitro es particularmente difícil, pero también se ha descrito en porcinos, donde este factor mejora la viabilidad de los embriones desarrollados en medios de cultivo libres de proteínas (Cui et. al, 2004).

También se le ha implicado en el desarrollo morfológico y funcional de la placenta, promoviendo la diferenciación y actividad secretora de las células del citotrofoblasto in vitro (Armstrong y Chaouat, 1989; Garcia-Lloret et. al, 1994).

Hay evidencia importante del rol que juega la GM-CSF durante el embarazo: Experimentos en ratones han demostrado que cuando se administra esta citocina de manera exógena, puede alterar dramáticamente el resultado del embarazo. La administración de dosis únicas de GM-CSF protege contra la resorción fetal inducida por interferón γ y mejora el peso fetal y placentario (Chaouat et. al, 1990). Más aún, la administración de pequeñas cantidades durante el período de preimplantación puede revertir las altas tasas de fallo de implantación y resorción fetal que se presenta en ratones con tumores productores de Factor Estimulador de Colonias-1 (CSF-1) o en ratones inyectados con CSF-1 recombinante (Tartacovsky, 1991).

A pesar de que inicialmente no se había relacionado la deficiencia de GM-CSF con alteraciones a nivel reproductivo, se ha evidenciado que ratones manipulados genéticamente para que generaran deficiencia en GM-CSF, se presenta una disminución moderada en el tamaño de la camada (Seymour et. al, 1997). Por otra parte, Robertson y colaboradores (1999), demostraron que ratones con deficiencia genética de este factor, mostraron un retraso en la formación de blastocistos, con una significativa disminución en el número de blastómeras, a expensas del tamaño de la MCI. Los efectos en ratones “knockout” también incluyeron disminución en el tamaño fetal e incremento tanto en las tasa de resorción fetal durante la gestación tardía, como en la mortalidad durante la vida post-natal temprana.

En cuanto al receptor de la GM-CSF, éste está compuesto de dos sub-unidades, las cuales pertenecen a la superfamilia de receptores de citocinas tipificados por el receptor de la hormona de crecimiento (Fig. 12).

La cadena α (GM-Rα) confiere una unión de baja afinidad, mientras que la cadena β- común (Bc) no se une a GM-CSF por si mismo, sino que forma un complejo de alta afinidad cuando se asocia con el complejo ligando-cadena α (Lopez et. al, 1992). No existe referencia acerca de la especificidad en la expresión de este receptor con respecto a los diferentes estadios del desarrollo embrionario preimplantación.

En humanos, los embriones en estadio de preimplantación no expresan mRNA para Bc en ningún momento del desarrollo, por lo que la regulación de la apoptosis es mediada sólo por la interacción del ligando GM-CSF con el receptor GM-Rα, independientemente de Bc (Sjöblom et. al, 2002).