Cultivo de tejido mamario de rumiantes. Una alternativa a la experimentación animal

La leche es el alimento más completo de la naturaleza, es vital para todas las crías incluyendo los bebes e infantes de los seres humanos, y representa un papel importante en la dieta de más de 6 mil millones de personas en el mundo.

El consumo de leche de vaca varía en todo el mundo, con un promedio de 10 a 212 kg por persona por año. Los lácteos aportan nutrientes que proporcionan energía, proteínas de alta calidad y minerales, los cuales desempeñan un papel clave en la nutrición de los seres humanos.

En los rumiantes, como en todos los mamíferos, la glándula mamaria es la estructura anatómica secretora de leche en las hembras. Las glándulas mamarias son glándulas sudoríparas modificadas que producen leche para la alimentación de la descendencia. En los rumiantes, estas glándulas se encuentran en la ubre.

En bovinos, la ubre consta de cuatro glándulas mamarias separadas, y cada una tiene un pezón con una abertura. El patrón de desarrollo en bovinos y ovinos es similar, aunque las ovejas y las cabras tienen solo dos glándulas y dos pezones.

En la producción lechera mundial, la de origen bovino predomina con un 83 %, aunque también se destacan las cabras y las ovejas como otras de las especies que aportan este alimento. Varios estudios han mostrado que este producto  tiene una amplia gama de funcionalidades fisiológicas como anticancerígeno, antinflamatorio, antioxidante, antihipertensivo, antihiperglucemiante y antiosteoporosis.

Una mirada a la investigación

Dada la importancia de la leche como alimento en la dieta humana, durante décadas ha sido fundamental realizar investigaciones que permitan entender la morfología, desarrollo y regulación de la glándula mamaria de especies animales en la salud, enfermedad y producción, lo que posibilita el adecuado manejo de la ganadería lechera.

El cultivo de tejidos es un método reciente para mantener y mutiplicar in vitro de células, tejidos u órganos aislados en un entorno artificial apropiado, bajo condiciones definidas y en un medio que contiene nutrientes y factores de crecimiento. Constituye una herramienta importante que ofrece sistemas modelo para la investigación en áreas como biología celular y molecular, descubrimiento y desarrollo de fármacos, mutagénesis y carcinogénesis, fisiología normal y bioquímica de las células, así como efectos potenciales de fármacos y compuestos tóxicos sobre las células.

La cuestión clave en los experimentos biológicos de la glándula mamaria es seleccionar un modelo de investigación apropiado que ayude a esclarecer la biología y la patología de la glándula mamaria. Un enfoque es establecer cultivos de las células productoras de leche, denominadas células epiteliales mamarias, como material de investigación conveniente.

El modelo debe imitar la función de la glándula mamaria para evaluar sus funciones fisiológicas, bioquímicas e inmunológicas, incluso bajo condiciones de enfermedad. En el campo de la medicina veterinaria se ha explorado el cultivo celular en varias especies animales, tal es el caso de las células epiteliales mamarias de ratones, bovinos, cerdos, ovejas y cabras. Se plantea que el primer crecimiento in vitro exitoso de células epiteliales mamarias bovinas en cultivo celular fue realizado por Ebner y otros en 1961.

En el siguiente cuadro se resumen las aplicaciones del uso de cultivos de células epiteliales mamarias.

En la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, se han realizado investigaciones que se vinculan a este tema. Se han evaluado los factores que influyen en la calidad de la leche en los sistemas de producción a pequeña escala  y las pérdidas económicas ocasionadas por esta enfermedad.

Además, se han explorado diferentes alternativas para el tratamiento de la mastitis como el uso de plantas medicinales y de la ozonoterapia, así como el diseño de sistemas de liberación controlada.

Cumpliendo con las 3Rs

Como resultado de los avances respecto al interés de proporcionar mejores condiciones de vida tanto a animales de investigación como de producción, se implementó el principio de las 3Rs (Reemplazo, Reducción y Refinamiento).

La puesta en marcha del principio de las 3Rs ha facilitado el desarrollo de varias estrategias alternativas que se han sugerido como sustitución de las pruebas tradicionales con animales. Entre los métodos disponibles que permiten cumplir con el “reemplazo” y la “reducción” se encuentra el cultivo de tejidos, como método in vitro.

Además de las cuestiones bioéticas, las líneas celulares permiten el uso de muchas réplicas técnicas, un mejor control del medio ambiente y superan los problemas de la variación introducida por la individualidad del animal y de los efectos sistémicos, lo que dificulta la aclaración de una contribución de un tipo de célula particular de difícil interés.

Con la finalidad de estudiar la glándula mamaria se han establecido diferentes modelos que permiten aplicar los principios del bienestar animal, de forma tal que se reduce el número de animales que se utilizan con fines de investigación. El cultivo de tejidos de células epiteliales mamarias de las diferentes especies de rumiantes tiene aplicación en varios campos de investigación, aportando avances a la producción lechera.

En México se han realizado estudios donde se emplean células epiteliales mamarias. En 2016, Ivan Medina-Estrada, et al., evaluaron el efecto modulador del 17β-Estradiol en la respuesta inmune innata de células epiteliales mamarias bovinas durante la internalización de Staphylococcus aureus.

En 2019, Marisol Báez-Magaña y otros investigadores analizaron los efectos de un extracto de semilla de aguacate mexicano sobre la internalización de Staphylococcus aureus en estas células.

Los hallazgos obtenidos en estos estudios impactan positivamente en la industria lechera mexicana, debido a que se centran en la búsqueda de tratamientos para el control de patógenos causantes de mastitis, la cual se considera la enfermedad más común que conduce a pérdidas económicas en las industrias lácteas por reducción de la cantidad, calidad y condición de la leche.

Se considera que, en promedio, el costo total de fallas debido a la mastitis bovina es $147 por vaca al año.

En México, la mastitis ocasiona pérdidas económicas de varios miles de millones de pesos,  y en vacas lecheras causa pérdidas en la producción láctea hasta del 30%, lo cual significa que se puede tener un costo promedio anual por tratamiento hasta de $1,200 por vaca.