El impacto de la involución de la glándula mamaria bovina en la producción lechera

Publicado: 20 de marzo de 2025

Por: Gabriela Pérez-Hernández 1, Agustín Ruíz-Flores 2, Reyes López-Ordaz 3, Alejandro Lara-Bueno 2, Alfredo Lorenzo-Torres 2, Rufino López-Ordaz 2 / 1 Virginia State University, Animal Science Department, VA, USA; 2 Universidad Autónoma Chapingo, Posgrado en Producción Animal, Chapingo, Estado de México, México; 3 Universidad Autónoma Metropolitana, Departamento de Producción Agrícola, Ciudad de México, México.

Resumen

La producción de leche a lo largo de la lactancia depende de factores múltiples incluyendo la regeneración celular de la glándula mamaria (GM) bovina durante el periodo seco y el inicio de la lactancia siguiente, un proceso fisiológico conocido como involución. La involución del tejido mamario conlleva cambios histológicos y funcionales, que se regulan por genes. En un lapso breve, parte del epitelio glandular mamario entra en un proceso de muerte celular durante el cual las células epiteliales, encargadas de la síntesis de leche, mueren de forma programada y, se eliminan mediante fagocitosis. La involución presenta dos momentos: reversible e irreversible. En el primero, la leche acumulada debido a la suspensión del ordeño induce la muerte celular por apoptosis, como reflejo de factores locales. Este momento se asocia con la activación genes, incluyendo lb/bp-5, Tg/83 y p53, factores de transcripción como STAT3, C/ebpd y Vdr. En contraste, se presenta una regulación negativa de FASN, ACACA, CD36, FABP3, SCD SREBF y SREBF2. Después del cese del ordeño, en 24 h, se activan las caspasas. Dicho momento reversible es seguido por otro irreversible donde tienen lugar la apoptosis y la remodelación de tejidos. La fagocitosis intensiva participa en la limpieza de células apóptoticas o autofágicas, remoción residual de componentes de leche y prevención de mastitis. Esta revisión se centra en rasgos moleculares de la regresión poslactacional, rutas bioquímicas del ciclo de lactancia-involución y remodelación de la ubre vincualada a STAT3. El conocimiento del proceso de involución en bovinos permitirá la comprensión de la biología, muerte y renovación celular de la misma.

Palabras Clave: Lactancia, muerte celular, involución, fagocitosis, remodelación de la ubre.

Introducción

La glándula mamaria (GM), también conocida como mama o ubre, es una estructura anatómica compleja y única destinada a la producción de leche para la descendencia presente en los mamíferos. Esta estructura es un órgano tubular ramificado simple con una o dos capas de células epiteliales⁽¹⁾ y responde a las señales del entorno hormonal. Las modificaciones principales de este órgano se presentan en la estructura y función glandular durante la pubertad, embarazo, lactancia e involución.

El signo de desarrollo primario de la mama en bovinos es la formación de un brote a partir del ectodermo con el establecimiento subsiguiente del tejido adiposo. Después del nacimiento, los bovinos mantienen la almohadilla de grasa y desarrollan conductos, pezones, cisternas de pezones y cisternas glandulares⁽²⁾. La expansión de la ubre continúa con el crecimiento isométrico y alométrico, donde se forma una red ductal más intensa durante la pubertad. Este complejo es la base para el desarrollo del lóbulo alveolar mamario que ocurrirá durante la gestación, donde el mismo se acelera en magnitud en preparación para la lactancia próxima^(2,3).

El crecimiento de la ubre se consuma con la diferenciación funcional completa y la producción de leche por el epitelio⁽⁴⁾. Después de establecer la lactancia y satisfacer los requisitos nutrimentales de la descendencia, la ubre comienza a disminuir la cantidad de leche producida hasta el destete de la cría, conduciendo a la misma a la regresión⁽⁵⁾. Después de la terminación de la lactancia las alteraciones morfológicas, estructurales y bioquímicas de la mama, son notables.

La cantidad de leche obtenida en los bovinos está vinculada a la regeneración celular de la ubre, desde el cierre de la lactancia actual hasta el comienzo de la siguiente. La renovación celular o involución de la GM es el proceso de retorno del tejido mamario a un estado latente al final de la lactancia. Este fenómeno, implica una transformación intensiva del tejido mamario^(6,7,8).

El proceso involutivo se relaciona con dos aspectos fundamentales como la muerte celular programada o apoptosis y la remoción de células epiteliales alveolares o fagocitosis. Las últimas son responsables de la síntesis y secreción de leche. Los dos procesos fisiológicos ocurren en un periodo de tiempo breve. Sin embargo, la fagocitosis no es exclusiva de las células secretoras epiteliales, la remoción incluye glóbulos de grasa, y otras células muertas.

En el estudio de la regresión de la ubre, el modelo más utilizado es con ratones. En estos, la regresión se presenta en dos etapas: reversible e irreversible. En la primera, la leche acumulada debido a la suspensión de la secreción o el amamantamiento induce apoptosis, como reflejo de factores locales. Después de 48 h de establecida, esta fase todavía puede ser reversible por el amamantamiento o por el ordeño.

La primera faceta de la involución mamaria se ha asociado con la activación de varios genes, incluyendo lb/bp-5⁽⁹⁾, Tg/83⁽¹⁰⁾ y p53⁽¹¹⁾, factores de transcripción como STAT3^(12,13), C/ebpd⁽¹⁴⁾ y el receptor de vitamina D3 (Vdr⁾⁽¹⁵⁾. En contraste, reducen su actividad los genes asociados con síntesis de grasa como FASN, ACACA, CD36, FABP3, SCD⁽¹⁶⁾, transcripción de lípidos (SREBF1, SREBF2), metabolismo de glucosa (SLC2A1), síntesis de caseína (CSN2, CSN3), y lactoalbúmina (LALBA)^(17,18).

Después de eliminar el estímulo de la bajada de la leche o la suspensión del amamantamiento, en 24 h, se activan las enzimas proteasas, caspasas. La activación de la caspasa-3^(19,20), durante esta fase inicial de la involución, solo se da en las células del lumen alveolar y no en las mioepiteliales⁽²¹⁾. Esto sugiere que la muerte celular es el resultado de la perdida de interacciones y señalización entre ellas en el lumen, y se activa la caspasa-3.

También es posible que otros factores preapoptóticos intensifiquen la muerte epitelial, como reflejo de que las células están distribuidas en el lumen antes de las caspasas. Dicho momento reversible se prosigue por otro irreversible donde tienen lugar la muerte celular intensa y la remodelación parcial del tejido glandular. El papel del sistema inmune en el proceso no ha sido definido claramente. Sin embargo, se reportó que la fagocitosis intensiva derivada de la activación del sistema inmune participa en la limpieza de células apóptoticas y autofágicas, la remoción residual de componentes de leche y la prevención de mastitis durante la involución⁽²²⁾.

Esta revisión se centra en los detalles moleculares de la regresión poslactacional, las vías de señalización involucradas en el ciclo de lactancia-involución y los avances recientes en la recuperación de la ubre asociada con STAT3. El conocimiento de la involución permitirá la comprensión de la biología, la muerte y la renovación celular de la mama bovina. El entendimiento de los principios de renovación celular abre nuevas perspectivas en el manejo del ganado bovino durante este proceso, lo cual puede tener un impacto positivo en la producción de leche, persistencia de la lactancia y eficiencia general de producción.

Características de la GM

Los mecanismos relacionados con metabolismo de proteínas, rutas bioquímicas y aspectos fisiológicos que participan en la regresión de la ubre se discuten por Zhao et al⁽²³⁾ y Jaswall et el⁽²⁴⁾. Los matices moleculares se describen por Slepicka et al⁽²⁵⁾, Jiann et al⁽⁷⁾ y Xuan et al⁽⁸⁾, mientras que los aspectos neurales se presentan por Stein et al⁽²⁶⁾. Los factores que regulan la iniciación de la lactancia se revisan por Guo et al.⁽²⁷⁾. Las diferencias entre células epiteliales se escriben por Jena et al⁽²⁸⁾. En esta revisión, solo se discutirán eventos relacionados con las características, regresión y remodelación de la ubre.

En la mama coexisten diferentes tipos de células durante la vida de la vaca. La glándula está formada por una red extendida de conductos que terminan en alvéolos⁽²⁹⁾. Dicho órgano sufre cambios cíclicos durante la preñez, lactancia y regresión. El desarrollo de la ubre se gobierna por la acción coordinada de hormonas reproductivas y factores de crecimiento. Antes de la pubertad, la estructura glandular se identifica por conservar tejido conectivo y adiposo en proporciones mayores. También se caracteriza por un alargamiento moderado de los conductos mamarios con células madre entreveradas en la almohadilla grasa.

La invaginación no depende de la acción de hormonas. Las esteroidales ováricas aceleran la extensión y bifurcación de los ductos al comienzo de la pubertad⁽³⁰⁾, mientras que el tejido glandular se compone de múltiples tipos de unidades celulares. La unidad funcional de la glándula mamaria son los alveolos, formados por una bicapa de células basales y luminales. La capa interior está poblada de células luminales orientadas en forma de ápice. Dichas unidades recubren los conductos lecheros, mientras que las mioepiteliales se organizan con la membrana basal.

Visvader y Stingl⁽³¹⁾ reportaron varios tipos de posibles células madre y progenitoras en dicha membrana. Durante la pubertad y preñez parece haber tipos de células madre especializadas exclusivas del desarrollo. En pubertad, por ejemplo, las unidades celulares de la cápsula y del cuerpo, que son epiteliales especializadas, surgen en la yema terminal.

Las células basales contactan con el estroma circundante a través de una lámina basal delgada y parecen diferenciarse en mioepiteliales que generan mayor grosor en la misma⁽³²⁾. Por el contrario, las células somáticas de la ubre llenan el interior de la yema terminal. En seguida, las unidades celulares centrales son removidas para formar el lumen, y las restantes se transforman en células epiteliales secretoras luminales. Esto da lugar al epitelio ductal de la mama adulta⁽³³⁾. En cambio, en la gestación, las epiteliales luminales se expanden con rapidez, formando alvéolos revestidos con células preparadas para síntesis de leche alrededor del parto (Fig. 1).

Durante la preñez, los conductos siguen desarrollándose mediante la división de células epiteliales, las cuales acumulan grasa conforme al ritmo de crecimiento. Los conductos galactóforos son los encargados de conducir y transportar la leche⁽³⁴⁾. La ramificación mayor de los conductos se transforman en lóbulos que están hechos por alvéolos. De estos, la capa más interna está formada por epiteliales que se diferencian y secretan leche después del parto. Cuando la lactancia o el amamantamiento cesan, la leche no removida llena las cisternas de la ubre y se inicia la regresión del epitelio mamario.

Alexander et al.⁽³⁵⁾ indicaron que la regeneración del epitelio en murinos es escalonada, y se caracteriza por la muerte intensiva con el desarrollo del tejido adiposo (algunos de los fibroblastos funcionan como preadipocitos). Al mismo tiempo, se produce la diferenciación de adipocitos que va acompañada de la acumulación de lípidos y culmina con la remodelación del tejido. En la iniciación, desarrollo y sincronización de esos procesos participan una amplia gama de genes que no solo regulan la muerte celular y fagocitosis, sino también la remodelación de la matriz y respuesta inmune en la regresión⁽³⁶⁾.

La ubre proporciona un modelo in vivo para analizar los mecanismos de la regresión, donde los patrones genéticos en ratones han sido útiles. En una investigación con animales transgénicos que presentan la proteína Bax, pro-apoptótica de la familia Bcl-2, se demostró que la reducción del número celular y la actividad de STAT3 guardan una relación estrecha⁽³⁷⁾. De manera similar, se demostró que los ratones transgénicos producen una cinasa de serina/treonina (Akt) que funciona como supresor de la muerte celular, anti-apoptótico, que tuvieron retrasos y fallaron para iniciar la involución⁽³⁸⁾. Lo que permite sugerir que, la modulación de un factor proapoptótico o antiapoptótico in vivo puede alterar la muerte celular.

Las células epiteliales de la ubre son las unidades que sintetizan leche, que proliferan, experimentan y reemplazan por nuevas siguiendo la lactancia y su remodelación. En dicho ciclo, se sincronizan eventos moleculares que incluyen hormonas, factores de crecimiento y moléculas reguladoras⁽³⁹⁾.

Fig. 1. Componentes del tejido glandular mamario, arreglos alveolares, lumen del alveolo y células epiteliales secretoras de bovinos

Los factores locales también son responsables de la muerte celular. En el momento primero, junto con el aumento del gen pre-apoptótico Bax y la activación de STAT3, STAT5a, y STAT5b se producen otro tipo de proteínas. Por ejemplo, se produce la glucoproteína sulfatada-2, inhibidor tisular de la metaloproteinasas-1(TIMP-1) y enzimas convertidoras de interleucinas-1b. La muerte intensa de las células diferenciadas se produce sin afectar la matriz extracelular. En esta fase también se presentan un cúmulo de otras proteínas incluyendo interleucina-10 (IL-10)⁽⁴⁰⁾ y factor de crecimiento tumoral (TGF-µ)⁽¹⁰⁾.

Nguyen y Pollard⁽¹⁰⁾ indicaron que el TGF promueve muerte celular ampliada. Por ejemplo, los niveles altos de IL-10 desencadena la expresión de un factor de necrosis tumoral relacionado con apoptosis (TRAIL). Este se relacionó con el factor de necrosis tumoral (TNF) y el receptor de muerte (DR4) que contribuyen con la muerte celular inicial⁽⁴⁰⁾. El gen p53 está implicado en varios tejidos. La presencia de estromelisina-1 no presento daño alguno por la no presencia de p53, lo que refleja que el gen participa en la primera sin afectar la segunda etapa de la remodelación mamaria, donde aparecen las proteasas estromales⁽¹¹⁾.

De acuerdo con Yart et al⁽⁴¹⁾, el crecimiento de la ubre de bovinos incluye varias fases: embrionaria, prepuberal, puberal, embarazo, lactancia e involución. En esta última, se anexan apoptosis, remodelación de la matriz y generación de células que buscan recuperar la forma de una glándula no lactante, en preparación para la lactancia futura.

La remodelación del epitelio glandular mamario

La involución se caracteriza por la muerte intensa de células epiteliales mamarias⁽⁴²⁾. Varios grupos de genes regulan procesos como la muerte celular intensa, fagocitosis, reorganización de la matriz y respuesta inmune innata^{(26,43,36, 44)}. Sin embargo, la relación específica entre los inductores y ejecutores de la apoptosis, y el desarrollo total de la transformación, continua sin dilucidarse.

Con base en la expresión génica, reacciones bioquímicas e histología de la mama, la involución se divide en dos etapas. La primera (48 h después del destete en ratones), se caracteriza por el llenado de las cisternas de la ubre. En este caso, la ruta es la muerte celular mediada por lisosomas (LCD). En este sitio se recibe un estímulo que provoca la permeabilización de la membrana. Lo que promueve la liberación del contenido lisosómico (catepsinas) en el citosol y con esto se inicia la muerte celular intensa⁽⁴⁵⁾.

El estímulo inicial más conocido es TNF-1 que se produce en cantidades excesivas en la etapa reversible. La señalización de STAT3 también aumenta las catepsinas y reduce el inhibidor endógeno de la misma (Spi2a), para facilitar LCD⁽³⁹⁾. Esta fase es reversible, debido a que la reanudación de la ordeña promoverá la síntesis de lactosa.

El llenado de la ubre con leche produce el aumento de TGF. Esto ocurre previo a la muerte celular, lo que explica su papel en eventos apoptóticos⁽¹⁰⁾. Por otro lado, los niveles altos de IL-10 desencadenan la acción de TRAIL, que está relacionado con el TNF y DR4. Ambos contribuyen en el inicio del exterminio intenso de células⁽⁴⁶⁾. El gen supresor de tumores p53, tiene un papel fundamental en el desarrollo de tejidos.

La segunda etapa de la involución es irreversible, después de 48 h del destete en ratones y 190 h en bovinos e incluye la vía apoptótica mediada por mitocondrias (debido al repliegue de prolactina, PRL), para facilitar la remodelación de la glándula⁽⁴⁷⁾. Dicha parte resalta de la reposición de tejidos debido al impacto de proteinasas y cambios hormonales. La recreación de la mama ocurre con el fallecimiento celular exagerado en el cuarto día de destete en ratones. Dentro de las características de este tiempo, se destaca la presencia de gelatinasa A, estromelisina-1 y activador del plasminógeno de tipo uroquinasa de serina⁽²¹⁾.

En los primeros días de involución, las células epiteliales alveolares envuelven a las células apoptóticas y reprimen la liberación del mediador inflamatorio^(48,49). Por otra parte, Schuler et al⁽⁵⁰⁾ demostraron que la proteína BIM (solo BH) provocó muerte mitocondrial excesiva en esta fase irreversible. El incremento de BIM es inducido por STAT5, en lugar de STAT3. La captesina D es de las proteínas cruciales, como lo demuestran sus patrones de expresión en la glándula de ratones. Por ejemplo, Seol et al⁽⁵¹⁾ observaron que catepsina D incrementó en el cuarto día durante la regresión del tejido glandular mamario e indujo el exterminio celular intenso.

El Zn parece activar al LCD y también la apoptosis mediada por mitocondrias. El transportador de Zn participa en la acumulación del mineral en lisosomas y mitocondrias. Este hecho suprime el fallecimiento intenso y tiene como resultado el reinicio de la regresión mamaria⁽⁴⁵⁾. Otro estudio en el epitelio mamario de ratones, demostró deterioro de las respuestas de fase aguda debido a la deleción de STAT3, donde el mismo modula el perfil de células inmunes en la regresión después de finiquitada la lactancia⁽⁵²⁾.

El factor inhibidor de leucemia y citocinas como activadores de STAT3

El factor inhibidor de la leucemia (LIF) es una glucoproteína, que pertenece a la superfamilia de IL-6. Dicho factor tiene gama amplia de actividades incluyendo diferenciación, inflamación y renovación de células madre. Los receptores de LIF se encuentran en varios tejidos diferentes y están involucrados en estrés inflamatorio y reparación de tejidos óseos, musculares y nerviosos⁽⁵³⁾. El factor inhibidor de la leucemia se estimula durante algunas infecciones inflamatorias como la neumonía, y su presencia parece ser crítica para la activación de STAT3 en el epitelio mamario⁽⁵⁴⁾.

Al igual que la mayoría de los biomarcadores involucrados en la remodelación de la mama, la presencia de LIF depende de factores múltiples, incluyendo el tipo de tejido, célula y ambiente. Algunos de sus reguladores identificados incluyen estrogenos, p53, la presencia de hipoxia y la activación de citocinas^(55,56,57). También es conocido que LIF desempeña roles duales en la glándula mamaria, activando la apoptosis mediada por STAT3 durante la involución y promoviendo la morfogénesis ramificada durante el embarazo por ERK1/2^(58,42).

Como se indicó anteriormente, LIF tiene actividades diversas. Dicho componente es perceptible durante la lactancia, con la excepción que aumenta durante la regresión temprana. Cuando se suministra de forma exógena, induce apoptosis y fosforilación de STAT3⁽⁵⁹⁾. Este último también protagoniza la muerte celular a raudales en presencia de las subunidades reguladoras p50-a y p55-ade fosfatidilinositol 3´-cinasa (PI3´-K), que reducen la señalización de supervivencia de PI (3) K-Akt⁽⁶⁰⁾. Este inductor se activa por citocinas que emiten señales, mediante receptores deferentes de tirosina cinasas y citocinas que comparten con gp130. Este último funciona como receptor de IL-6 que incluye IL-6, IL-11, LIF y oncostatina-M.

El llenado de las cisternas de la glándula promueve la regulación positiva de interleucinas IL-6⁽⁶¹⁾ y LIF⁽⁵⁹⁾, que emiten señales vía gp130 para la activación de STAT3. Las proteínas supresoras de señales de citocinas (SOCS) atenúan las indicaciones mediada por las mismas en varios tejidos por retroalimentación negativa. La PRL induce la presencia de SOCS3 en el epitelio mamario⁽⁶²⁾ y funciona como catalizador de las rutas proapoptóticas durante la lactancia y la regresión de la ubre. STAT3 también es activado por angiotensina-II, que induce la regresión de la mama poslactancia a través del sistema renina-angiotensina⁽⁶³⁾.

Los estudios in vitro de las unidades celulares del epitelio glandular mamario y COS-7 (línea de células que exhiben la morfología de fibroblastos) demostraron que la activación de STAT3 está subordinada a las acciones de p44/42 MAPK y la proteína del glóbulo de grasa de leche-factor 8 (EGFR). Este se relaciona con la actividad de gp130 y son independientes de EGF. Lo que revela una interacción citoplásmica entre los dos receptores, estableciendo senderos distintos de STAT3 provenientes de gp130, para ser utilizadas en la regresión de la mama⁽⁶⁴⁾.

Singh et al.⁽⁶⁵⁾ observaron que la aceleración de STAT3 y STAT5 ocurre a un ritmo más lento en bovinos que en roedores. Como consecuencia, la regulación del aumento de los transductores de señales STAT, en el inicio de la regresión de la mama, se debe a la reducción sistemática de hormonas lactogénicas.

Diferentes eventos también promueven la muerte celular prematura. Por ejemplo, la desregulación de la síntesis y producción de las hormonas tiroidales T₃ y T₄⁽⁴⁵⁾. Un segundo estudio con ratones lactantes, demostró que la obesidad crea un microambiente proinflamatorio en el epitelio glandular originado por la infiltración de macrófagos. El hecho aumenta la concentración de Zn en retículo endoplásmico (RE) y lisosomas⁽⁶⁶⁾. Esta redistribución de las reservas subcelulares de Zn produjo estrés del RE, autofagia de células y falla en la respuesta inmune⁽⁴³⁾.

Los neutrófilos se encuentran en la etapa inicial de la remodelación mamaria, seguidos de macrófagos y linfocitos. Las células apoptóticas, restos celulares y componentes de leche se eliminan por estos agentes en asociación con fagocitos (endoteliales y fibroblastos). El MFGE8 se libera en asociación con las vesículas de membrana similares a exosomas que predominan en el transcurso de la involución⁽⁶⁶⁾. También se conoce que MFGE8 se une a células apoptóticas en el proceso involutivo. En ese tiempo, es devorado por macrófagos y epiteliales vecinas a través de un puente formado por receptores de adesión a las células con integrinas (RGD-integrina). Lo que lo que facilita la eliminación de las apoptóticas^(67).

El inductor STAT 3 es el regulador primero de la involución

El acelerador y catalizador STAT3 se acelera en respuesta a factores de crecimiento y citocinas. Entre los principales transductores de señales se identifican a STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5 y STAT6. Todos ejecutan y regulan actividades en procesos de sincronización completa como la proliferación celular, desarrollo, diferenciación, inflamación y fallecimiento programado de células^(68,69).

Las proteínas STAT forman parte de una red regulatoria reservada y conservada. Por ejemplo, están involucrados en diferentes etapas del desarrollo de la mama. También modulan el desarrollo de la ubre durante el embarazo, lactancia e involución⁽⁷⁰⁾. Algunos de los activadores y transductores de señales son miembros de la vía JAK/STAT, el sistema que conduce signos extracelulares como mensajes de citoquinas, que trabajan regulando la transcripción del ADN y la presencia de genes que intervienen en la muerte celular intensa⁽⁷¹⁾.

Los JAK1 y JAK2 son protagonistas en el aumento de la velocidad de transducción de STAT en las glándulas mamarias de ratones durante la remodelación hacia el final de la lactancia⁽⁷²⁾. Por ejemplo, JAK2 promueve la aceleración de STAT5, que es una proteína antiapoptótica con presencia intensa en la lactancia, en respuesta a las indicaciones de PRL. Por otro lado, mientras que JAK1 incrementa los niveles de STAT3 que desencadena en la muerte intensa de las células⁽⁴²⁾. Sin embargo, se ha informado que la activación de STAT3 y STAT5 ocurre a una velocidad más lenta en bovinos que en especies murinas⁽⁴⁷⁾.

STAT3 es un marcador influyente de la involución, y es conocido su papel en la iniciación de la regresión mamaria de ratones^(73,74). Después del cese del ordeño, la ubre entra en un proceso de remodelación que incluye la regresión glandular postlactacional. Está regresión comprende dos ondas primarias: una de muerte celular intensa, y la otra de remodelación marcada del estroma. La regresión es controlada por STAT3 y SOCS que limitan la actividad de STAT5^(54,75,47).

Como se indicó líneas arriba, el llenado de las cisternas de la ubre por el cese del ordeño conducen a la fosforilación de STAT3 y el inicio del proceso involutivo⁽⁴⁷⁾. Como consecuencia, el incremento es debido a la reducción sistemática de hormonas lactogénicas. El aumento celular de LIF demostró que dicho factor es activador de STAT3 durante la regresión de la mama en ratones⁽⁵⁷⁾.

Los transcriptores citoplasmáticos que administran a las citocinas, están inmersos en la proliferación, diferenciación y muerte celular ampliada. Estos factores sincronizan las indicaciones de receptores de citocinas, hormonas y factores de crecimiento⁽⁷⁶⁾. También participan en el desarrollo y diferenciación de la mama⁽⁷⁰⁾. Por ejemplo, STAT3 vía permeabilización de membranas lisosomales libera captesinas que promueven muerte celular intensa^(12,77,55).

El hipotiroidismo reduce no solo la expresión de los receptores de prolactina sino también la expresión y la presentación de STAT5a y STAT5b. Dichos genes se ligan con la tiroides, para reducir los estímulos hormonales y promover el rompimiento del proceso involutivo en la ruta de LIF-STAT^(78,79). Este funciona como regulador de la inmunidad innata y la entrada de células inflamatorias a la mama. Además, polariza los macrófagos hacia un fenotipo activado alternativamente (M2). Por esto, las proyecciones de STAT3 son esenciales para la inflamación en ambas fases del proceso involutivo, lo que puede ser clave para la patogénesis del cáncer de mama asociado al embarazo⁽⁵⁵⁾.

En el inicio de la apoptosis no se observan macrófagos, sin embargo, el nivel de estos es alto después de la cascada inicial de muerte de células. La población de M2, que son macrófagos derivados de la médula ósea, y operan bajo la influencia del mismo inductor, juegan un papel crucial en la muerte de células y desarrollo de adipocitos⁽⁸⁰⁾. Las unidades sintetizadoras involucionadas parecen ser quimiostácticas para M2, donde el colágeno brillante proteolizado impacta el reclutamiento de las mismas⁽⁸¹⁾.

Los macrófagos y la acumulación de colágeno aumentan las citocinas secretadas por los macrófagos M2 (IL-4 e IL-13), que imitan el microambiente de la progresión tumoral. La expresión de genes inmunitarios se regula durante la regresión de la mama. La ubre, según el análisis de microarreglos de cDNA⁽⁸²⁾, proporciona un microambiente adecuado para incrementar la respuesta inmune después de la involución⁽⁸³⁾, e incentiva el crecimiento de la población de macrófagos.

Posterior a la regresión, las mamas son más resistentes a las infecciones que las lactantes⁽⁸⁴⁾. Dicho efecto se asocia con la liberación de proteínas LPS (LBP) y CD14 (receptor de LPS) en una cascada inmunitaria en respuesta a la fase aguda⁽²²⁾. Los niveles de LBP aumentan en forma similar a CD14 al principio de la regresión de la ubre, incluso sin infección bacteriana. LBP es un objetivo secundario de STAT3 y CD14 y se activa por C/EBP¶⁽²²⁾.

El TGF-α es una molécula reguladora en la proliferación, diferenciación y muerte celular intensa⁽⁸⁴⁾. Su expresión es variable, por ejemplo, es alta en el embarazo, baja en lactancia y vuelve a ser alta durante la remodelación. El TGF-α es el inductor principal de la transición epitelial-mesenquimatosa (TEM) en la regresión de tejidos⁽⁸⁵⁾. Los niveles séricos reducidos de PRL y glucocorticoides aumenta TGF y ácido araquidónico, ambos implicados con TEM. Zhang et al.⁽²³⁾ indicaron que TEM es importante en la remodelación de tejidos, donde las epiteliales pierden su polaridad y uniones, convirtiéndose en células mesenquimales migratorias⁽⁸⁶⁾.

Después de consumado el proceso involutivo, se requiere eliminar las células y otros compuestos residuales. La presencia de estas tiene efectos adversos en la lactancia sucesiva, homeostasis y regeneración de la ubre. Las epiteliales próximas eliminan a las apoptóticas mediante TGF-α. Este catalizador promueve la capacidad fagocítica, reorganiza las uniones celulares y convierte a las contiguas en fagocíticas⁽⁸⁷⁾. El mismo compuesto se expresa en las mioepiteliales y su participación aumenta, debido a su relación con la recreación de la mama en la segunda etapa de la remodelación de la ubre⁽⁸⁷⁾.

La proteína SnoNdel inglés Ski-novel protein, que induce transformación de fibroblastos embrionarios se comportan como prooncogénicas o antioncogénicas. También parecen ser un regulador negativo de TGF-α. En ratones transgénicos, se observó que esta proteína acelera el proceso involutivo, acompañado de una regulación de Akt fosforilada, lo que indica el papel de SnoNen la regresión una vez terminada la lactancia⁽⁸⁸⁾. Cuandp la ubre se expone a niveles altos de PRL y bajos de TGF-α, la apoptosis es mínima. Sin embargo, cuando se reduce la hormona después del destete, TGF-α aumenta y predomina la muerte celular intensa.

Regulación endocrina de la regeneración de la ubre

Las secreciones endocrinas implicadas incluyen a glucocorticoides y hormonas esteroidales, que mantienen las uniones interepiteliales⁽⁸⁹⁾. Las funciones principales lo hacen las cadherinas-E, que pertenecen a una familia de glucoproteínas. Estas catalizan la adhesión a la membrana interepitelial dependiente de Ca²⁺ en la próstata y glándula. La glucoptoteína se corta en el dominio citosólico (mando de catenina-µ) en la mama involutiva. Lo que da como resultado la pérdida de supremacía de catenina-µ y hace que las células se disocien previo a la muerte. Por lo tanto, la cadherina-E puede regular la homeostasis mamaria entre la supervivencia dependiente de adhesión y apoptosis⁽⁹⁰⁾.

La progesterona (P4) endógena y los glucocorticoides inhiben la muerte celular durante la lactancia⁽⁹¹⁾. El factor STAT5a y los corticoides actúan en sinergia para inducir la acción de genes en el mismo tiempo y operan como de entes de supervivencia. Los corticoides sintéticos y la dexametasona regulan la señalización de STAT3 y STAT5a al inhibir apoptosis, cuando se administran en las primeras 48 h de la terminación de la lactancia. Esto retrasa la velocidad de reacción de STAT5a, reduce los niveles séricos de corticoides provocada por el destete. También se observa que reduce la expresión de STAT3 y su translocación al núcleo⁽⁹²⁾.

Los estrógenos exógenos incrementan la regresión de la mama⁽⁹³⁾. También se ha observado una reducción de PRL plasmática debido a la suspensión del amamantamiento y del ordeño. Esto es seguido del aumento de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) y anexina A5⁽⁹⁴⁾. En adición a la proliferación y división de las células somáticas, PRL regula el desarrollo de la ubre, el inicio de la producción y estimula el mantenimiento de la lactancia. Por lo tanto, está asociada con la producción de leche y grasa⁽¹⁰⁾.

Para lograr el inicio de la lactancia, la PRL ejerce su función biológica uniéndose al receptor de PRL en la superficie celular del sitio objetivo hasta activar JAK2. Tanto JAK2 como STAT5 actúan sobre los genes a cargo de la síntesis de proteína en leche⁽⁹⁵⁾. El mecanismo posible implica la unión de PRL a sus receptores durante el desarrollo mamario, estimulando los folículos y promoviendo el inicio y mantenimiento de la lactancia⁽⁹⁶⁾.

La producción de células epiteliales secretoras depende de la recuperación de la mama por efectos de PRL, como fue demostrada por su producción in vitro, la diferenciación y muerte de las epiteliales se relacionó con la exfoliación de las mismas⁽⁹⁷⁾. También se le adjudica protección contra el fallecimiento celular mediante la reducción de IGF-1⁽⁹⁸⁾.

En un intento por comprender la iniciación de la secreción de leche por P4, se encontró que dicha hormona estimula la síntesis de TGF-a. Estas proteínas se requieren para la migración, diferenciación y proliferación de células (Wnt5b), y otras que unen a factores de crecimiento parecidos a la insulina (IGFBP-5) durante la preñez⁽⁹⁹⁾. Estos factores interfieren con la presentación de PRL e IGF-I y reprimen la secreción de leche. Por lo que, estos compuestos se activan con la retirada de P4, que a su vez activa Akt/PKB y factores de transcripción unidos a las membranas que activan genes que codifican enzimas (SREBP), lo que da como resultado un aumento en la síntesis de lípidos en el inicio de la lactancia.

Por otra parte, los estrógenos impulsan la remodelación y la coordinación funcional de la ubre. El estradiol y P4 influyen en el desarrollo de la mama y la regulación de la producción de leche⁽⁹³⁾. Conforme los estrógenos disminuyen en sangre, se retrasa la degeneración mamaria. Cerca del parto, la concentración de estrógenos aumenta, estimulando la hipófisis posterior que libera PRL. Estas acciones provocan el inicio de la lactancia⁽¹⁰⁰⁾. Los estrógenos coordinan el crecimiento y desarrollo de la ubre, estimulando el eje neuroendocrino y aumentando la hormona del crecimiento o somatotropina (GH)⁽²⁷⁾. Ambas acciones no solo regulan IGF-1 sino también las proteínas de unión vinculadas a factores de crecimiento⁽¹⁰¹⁾.

Varas et al⁽¹⁰²⁾ estudiaron los efectos del hipertiroidismo crónico durante el ciclo de producción lechera. Los autores reportaron que tiroxina reduce la liberación de PRL, GH y oxitocina, por lo tanto, reduce la síntesis de componentes y secreción de leche. La presencia de GH inició la remodelación de la glándula en vacas que producían y secretaban leche de forma habitual. Por el contrario, la deficiencia de GH y PRL resultó en pérdida de las unidades formadoras de leche dentro de las 48 h posteriores al destete en ratas.

Accorsi et al⁽¹⁰³⁾ demostraron que en ausencia de PRL, GH e IGF-1 se incrementan los niveles de ARNm de IGFBP-5 durante el proceso involutivo. Lo que apoya una posible explicacion del papel interactivo de GH y PRL. La somatotropina estimula la síntesis del factor de sobrevivencia, mientras que PRL optimiza la acción de IGFBP-5⁽¹⁰⁴⁾. Una de las fosfoproteínas secretadas es la osteopontina (que apoya la adhesión celular), y la inhibición dirigida de su presentación provoca morfogénesis anormal y reducción de la producción de leche⁽¹⁰⁵⁾.

Por otro lado, se demostró que dexametasona activa su acción en células del epitelio mammario en crecimiento durante el proceso⁽¹⁰⁶⁾, lo que sugiere protección de grupos específicos de células, por adhesión celular. La sincronización de PRL, TGF-α y la citocinasa de proteína B (Akt/PKB) deciden el destino celular de la mama para producción y regresión. La PRL suprime el fenómeno apoptótico mediante TGF-α que interactúa con PI3K, mientras que este activa la Akt/PKB, que respalda la supervivencia celular⁽¹⁰⁷⁾.

La acción de IGF (IGF-I e IGF-II) está regulada por seis proteínas de unión (IGFBP). Ning et al⁽¹⁰⁸⁾ demostraron que IGFBP-5 es esencial para la regresión normal. La demostración fue con ratones knockout para IGFBP-5, y puede regular la morfogénesis de glándula en respuesta a la estimulación hormonal. Mohapatra et al.⁽¹⁰⁹⁾ compararon la expresión de IGFBP-5 en la leche de Bos indicus y Bubalus bubalus, y revelaron su expresión durante la involución. Esta presentación se relacionó inversamente con la producción lechera.

La serotonina es una hormona y neurotrasmisor conocida como regulador autocrino-paracrino de la secreción de leche. Dicha hormona es sintetizada y secretada por las epiteliales y tiene un papel esencial en la regresión del epitelio^(110,111), y la merma de producción se relaciona con la apoptosis y la exfoliación. En conjunto, con las hormonas anteriores, es posible pensar que serotonina puede estar involucrada en la muerte celular, formación y rompimiento de las uniones celulares en activación de genes. Sin embargo, los mecanismos moleculares involucrados permanecen sin ser aclarados.

Remodelación de la glándula durante la regresión mamaria

La morfología y las funciones estromales de la glándula deberán estar intactas al inicio de la lactancia. Las interacciones e indicaciones por integrinas contribuyen a la longevidad de células⁽¹¹²⁾. El rompimiento de metaloproteinasas de matriz (MMPs) y el inhibidor tisular de las mismas (TIMPs), afecta la morfología y función del estroma mamario. Las MMP operan en la interfaz del epitelio y el estroma, y su actividad proteolítica facilita la transformación maligna⁽¹¹³⁾. Los TIMP (de uno a cuatro) son moléculas reguladoras que inhiben dos familias de metzincina de proteinasas dependientes de Zn, como las MMP y una desintegrina y metaloproteasa (ADAM) involucradas en la proteólisis pericelular⁽¹¹⁴⁾.

La TIMP-3 influye en la muerte celular y su deficiencia en el tejido mamario promueve la muerte celular ampliada sin dañar la productividad de la vaca⁽¹¹⁵⁾. Por otro lado, existe una diferenciación acelerada de los adipocitos sin afectar la muerte celular, lo que implica que las MMP alteran el microambiente del estroma en lugar de inducir la muerte epitelial exagerada no programada después del cese del ordeño.

La diferenciación de adipocitos ocurre durante la ramificación ductal y alveologénesis en la preñez, mientras que la re-diferenciación se presenta durante la remodelación de la ubre. La MMP-3, también conocida como estromelisina-1 (Str1), determina la tasa de diferenciación de adipocitos en la regresión de la ubre, como lo demuestra un estudio con ratones transgénicos que manifiestan TIMP-1 y animales que tienen una mutación específica en el gen Str⁽¹¹⁶⁾.

Las integrinas son proteínas transmembrana que sirven como receptores para la adhesión celular, conectando los entornos externos e internos de la célula⁽¹¹⁷⁾. Las interacciones célula-célula que involucran a la integrina-α1, desempeñan un papel crucial en la transcripción de genes de proteínas de leche y en el mantenimiento de las células mamarias epiteliales diferenciadas. Las células epiteliales envían mensajes a otras células vecinas a través de integrinas, lo que resulta en la regulación de MMP y TIMP. La integración promueve eventos migratorios, invasivos y diferenciadores en la ubre⁽¹¹⁸⁾.

La expresión genética en la comunicación entre células mamarias en la regresión inducida mostró un aumentó en la regulación de integrinas (α1, α6 y α5) y otros principios de longevidad, mientras que el factor proapoptótico Bax incremento a los ocho días de regresión⁽¹¹⁹⁾. La persistencia requiere adhesión conjunta con efectos catalizados por integrina-α1 derivadas de componentes específicos, y de la familia de proteasas de enzimas convertidoras de interleucina- α1 también denominadas caspasas.

La diferenciación de lactancia y regresión de la ubre requieren plasminógeno, como se demostró en ratones primíparas con deficiencia de plasminógeno⁽⁴⁾. La calicreína plasmática, una serina proteasa, que activa el plasminógeno, y es un interlocutor fundamental de la regresión de la mama. También participan en la remodelación del estroma y reposición de adipocitos al dirigir su diferenciación. La calicreína plasmática se produce localmente y se localiza en los mastocitos⁽¹²⁰⁾.

Como se ha visto, la involución de la ubre tiene como fin principal la distribución temporal y espacial de las células mamarias. El llenado de la ubre por el cese del ordeñó activa STAT3, que a su vez, activa a las caspasas y se inicia la regresión de la ubre. Aunque los primeros estudios sugieren que la población de macrófagos no incrementa durante la remodelación de la mama, varios estudios recientes han demostrado lo contrario^(43,48). Confrome la involución progresa, los macrofagos reemplazan a las células polimorfonucleadas como inmunes prdominantes. Los macrofagos y neutrofilos juegan un papel importanteen la limpieza de las células^(43,48).

Agradecimientos y conflicto de interés

Los autores declaran que no hay conflicto de interés.

Conclusión

La involución de glándula mamaria es un fenómeno complejo, que abarca desde la muerte celular programada de las células epiteliales hasta la remodelación del tejido estructural. Varias moléculas de señalización, proteínas y hormonas están involucradas en este proceso, como se demuestra en la literatura revisada. En particular, STAT3 emerge como la molécula pivotal, en la regresión. Considerando la importancia de la involución en la salud mamaria de los animales, el manejo adecuado durante el periodo de seco se vuelve imperativo. La remodelación completa de la ubre debe ser contemplada como un mecanismo para asegurar una producción de leche abundante y reducir el riesgo de infecciones mamarias. La comprensión de la involución y su impacto en la salud de la ubre proporciona una base sólida para promover estrategias de manejo efectivas y garantizar el bienestar y la productividad de los bovinos lecheros. En última instancia, la investigación continua en este campo es esencial para perfeccionar las prácticas de manejo y mejorar la salud de la ubre.

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