Hiperpigmentación Inducida por Material Particulado 2.5 en un Modelo de Epidermis Humana Reconstruida (MelaKutis®)
Estudios epidemiológicos han establecido una relación entre el material particulado fino (PM2.5) y la hiperpigmentación cutánea, aunque la evidencia experimental ha sido limitada. Este estudio investigó el impacto del PM2.5 en la melanogénesis utilizando queratinocitos (NHEKs) y melanocitos (NHEMs) epidérmicos humanos normales, así como un modelo de epidermis humana reconstruida denominado MelaKutis®. Este modelo tridimensional, compuesto por queratinocitos y melanocitos, reproduce la estructura y funciones metabólicas de la piel humana, permitiendo evaluar la producción de melanina inducida por estímulos externos.
Se recolectaron muestras de PM2.5 en días de neblina en Beijing, China (noviembre 2018 a marzo 2019), utilizando un muestreador HY-1000 con filtros de cuarzo a un flujo de 1000 L/min. Las partículas se eluyeron con etanol al 75% mediante ultrasonificación. Se prepararon soluciones madre almacenadas a -20°C. El benzo[a]pireno (BAP), componente tóxico del PM2.5, se empleó como control positivo.
La viabilidad celular se evaluó mediante el ensayo MTT en NHEKs y NHEMs expuestos a concentraciones de PM2.5 (3,13-400,00 mg/mL) o BAP (0,50-50,00 mmol/L) durante 24 h. Las concentraciones ≤12,50 mg/mL (PM2.5) y ≤5,00 mmol/L (BAP) no afectaron significativamente la viabilidad ni la morfología celular. Concentraciones superiores indujeron muerte celular dependiente de la dosis. Estas concentraciones máximas seguras (Cmax) se utilizaron en experimentos posteriores.
En MelaKutis®, se aplicaron PM2.5 (7,50 y 12,50 mg/mL) o BAP (3,00 y 5,00 mmol/L) diariamente durante 7 días. No se observaron alteraciones morfológicas histológicas, pero los grupos tratados con 12,50 mg/mL PM2.5 y 5,00 mmol/L BAP presentaron oscurecimiento cutáneo, disminución de los valores L* (P = 0,000) y aumento de melanina (P = 0,001 y P = 0,047, respectivamente). La melanina se localizó predominantemente en las zonas basales, coincidiendo con su metabolismo natural. El grupo BAP 5,00 mmol/L mostró fisuras epidérmicas, posiblemente relacionadas con la inflamación inducida por metaloproteasas (MMPs).
Los resultados sugieren que el PM2.5 induce hiperpigmentación a través de la estimulación paracrina/autocrina de los queratinocitos, activando melanocitos sin contacto directo. Este mecanismo involucra la vía del receptor AhR, estrés oxidativo y factores proinflamatorios como α-MSH e interleucinas, que estimulan la síntesis de melanina. La producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la desregulación de MMPs podrían contribuir a la disfunción de la barrera cutánea observada.
La distribución basal de melanina en MelaKutis® refleja un ciclo epidérmico incompleto durante el período experimental (7 días vs. 28 días de recambio natural). Las fisuras en el grupo BAP se asemejan a acantólisis en pénfigo vulgar, vinculada a MMP-9, cuya expresión es inducida por PM2.5.
Este estudio demuestra experimentalmente que bajas concentraciones de PM2.5 provocan hiperpigmentación en modelos cutáneos humanos, destacando el papel crítico de la unidad epidermo-melanocítica en la respuesta a contaminantes ambientales. Se requieren estudios adicionales para dilucidar las vías moleculares implicadas.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001934