Premio Aventis – Proyectos de Investigación: «Análisis de Longitud Telomérica y Actividad Telomerasa en Carcinogénesis Gástrica»

Breve Historia de La Neurocirugía, Libros de Medicina
Grupo de Patología Molecular. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia Director: Humberto Arboleda Coinvestigadores: Juan Jose Yunis, Luis Jaime Castro, Orlando Ricaurte, William Otero Martín Gomez. Asesor: Pelayo Correa.

Libros de Medicina

El adenocarcinoma gástrico representa la segunda causa más frecuente de cáncer en el mundo, así como la segunda causa de muerte por cáncer1. Sin embargo, en regiones como Japón, Europa del Este, y Suramérica, especialmente Chile y Costa Rica esta enfermedad sigue siendo epidémica2. En Colombia, el adenocarcinoma gástrico es un importante problema de salud pública, ya que representa la primera causa de muerte por cáncer3-5. Se estima que se detectan seis mil casos nuevos al año, con tasas de mortalidad del 24.1 por cada 100,000 habitantes para el sexo masculino y 17.4 por cada 100,000 habitantes para el sexo femenino. Además, esta enfermedad ocasiona 54.700 años de vida saludables perdidos por año (AVISA) lo que representa el 16.3% de los AVISA por enfermedades neoplásicas y el 1% del total anual.

Según datos del Registro Poblacional de Cáncer de Cali, el cáncer gástrico en hombres es el segundo más frecuente después del cáncer de piel, continúa siendo la tercera causa de cáncer en mujeres precedido por el cáncer de cervix y seno, es la primera causa al reunir ambos sexos, y predomina en personas de edad mediana y avanzada siendo más frecuente en mayores de cincuenta años6.

Los principales aportes en el conocimiento de este tipo de cáncer en nuestro país se derivan de estudios epidemiológicos, a partir de los cuales quedaron establecidas la incidencia, prevalencia y mortalidad, las variaciones geográficas, y la identificación de factores de riesgo medioambientales7-13.

Adicionalmente, a partir del estudio histopatológico de lesiones precancerosas en poblaciones de alto riesgo, se planteó como hipótesis etiológica para la variante de tipo intestinal un proceso de carcinogénesis en múltiples pasos. Este modelo sugiere la progresión de lesiones precancerosas que se presume es secuencial así: gastritis crónica, atrofia, metaplasia intestinal, displasia, carcinoma14-16. Se sugiere que este proceso es multifactorial ya que en él intervienen varios factores ambientales, entre los cuales se considera la infección por Helicobacter pylori17-20.

El modelo de carcinogénesis gástrica en múltiples pasos establece la acumulación de mutaciones en células de la mucosa gástrica que con el tiempo permiten el cambio en la morfología tisular. Aunque los mecanismos moleculares de la mutagénesis química y/o biológica involucrados en la iniciación, promoción y progresión del cáncer gástrico todavía no son claros, la caracterización de las alteraciones genéticas y epigenéticas encontradas en estos tumores ha permitido conocer que genes y moléculas pueden estar implicados en estos procesos21-30. El mejor conocimiento de la biología tumoral gástrica, y especialmente del proceso de carcinogénesis permitirá establecer la utilidad de marcadores moleculares en el diagnóstico temprano, pronóstico, y definición de blancos terapéuticos31.

La teoría de la carcinogénesis sugiere que para el desarrollo del cáncer es necesario considerar tres procesos celulares básicos: diferenciación, proliferación y senescencia32. Durante la progresión al estado maligno, las células cancerosas deben romper la barrera de senescencia y alcanzar la inmortalidad al adquirir una capacidad de proliferación celular ilimitada33. Uno de los mecanismos moleculares más estudiados en inmortalidad, senescencia y cáncer es la dinámica del complejo funcional telómero/telomerasa34. Se considera que con cada división celular, los extremos de los cromosomas conocidos como telómeros se acortan hasta alcanzar el punto de senescencia celular, pues las células normales tienen una capacidad de replicación finita35-38. Por otro lado, la expresión de telomerasa, una transcriptasa reversa que permite la síntesis de nuevo ADN telomérico, es considerada un paso fundamental para la inmortalización celular39-41.

Esta enzima se encuentra presente en las células germinales y hematopoyéticas, pero su expresión es reprimida en los otros tejidos42-44. Sin embargo, las células cancerosas reactivan la telomerasa para estabilizar el acortamiento de sus telómeros, y permitir que los clones celulares con cromosomas aberrantes tengan una capacidad de proliferación ilimitada. La evidencia reciente sugiere que el acortamiento telomérico permite la fusión entre cromosomas, y por lo tanto contribuye a la generación de inestabilidad cromosómica en los estadios iniciales del cáncer45. De esta forma, las células cancerosas muestran una dinámica teloméro/telomerasa característica, sus cromosomas usualmente tienen telómeros cortos y una alta actividad telomerasa. Esto ha sido confirmado en el 85% de los cánceres analizados,46-47 sin embargo las pocas líneas de evidencia en lo que se refiere al adenocarcinoma gástrico son controvertidas y se requieren más estudios en poblaciones de alto riesgo para confirmar estos resultados.

En el presente estudio se analizará la longitud telomérica (I fase) y actividad telomerasa (II Fase) en el adenocarcinoma gástrico de tipo intestinal. El estudio de la dinámica de acortamiento telomérico y la actividad telomerasa en lesiones precancerosas permitirá evaluar desde el punto de vista molecular la progresión tumoral del proceso de carcinogénesis gástrica en múltiples pasos. Para confirmar el modelo de carcinogénesis en múltiples pasos, será necesario establecer una correlación histológica/molecular y analizar mediante una prueba de significancia estadística las diferencias de los hallazgos moleculares que se encuentren en lesiones precancerosas, tejido tumoral y tejido sano.

En el estudio se incluirán pacientes que lleguen al servicio de Gastroenterología de las Clínicas Carlos Lleras y San Pedro Claver de Bogotá D.C, para realización de endoscopia de vías digestivas altas mas biopsia. Con previo consentimiento informado, se obtendrán muestras de mucosa gástrica lesionada y sana del mismo paciente la cual se utilizará como control. Además también se estudiarán especímenes quirúrgicos de pacientes de la Clínica Fundadores y el Instituto Nacional de Cancerología.

La confirmación del tipo de cáncer y/o lesión precancerosa se realizará por histopatología, y el estudio molecular de las muestras comprenderá la determinación de la longitud promedio del TRF (Telomeric Restriction Fragment) de cada muestra mediante hibridización Southern blotting utilizando una sonda telomérica específica, detección por método no radioactivo, y análisis por densitometría. La actividad telomerasa a su vez se determinará a través del ensayo TRAP (Telomeric Repeat Amplification Protocol) que comprende la extracción protéica de la muestra de tejido, amplificación por PCR y detección por método no radioactivo.

Con este estudio se busca expandir las bases científicas de la prevención secundaria del cáncer, ya que el análisis del complejo funcional telómero/telomerasa podrá utilizarse como marcador de diagnóstico molecular con utilidad en la detección temprana de lesiones con riesgo de desarrollar cáncer, así como en la detección de células tumorales en los márgenes de resección. El valor pronóstico hará parte de estudios posteriores que evaluen la sensibilidad, especificidad y valores predictivos de este marcador frente al diagnóstico histopatológico.

1. Descripcion del proyecto

1.1 Planteamiento del Problema y Justificación

La carcinogénesis gástrica en múltiples pasos es considerada como la acumulación de mutaciones responsables de eventos secuenciales conocidos como iniciación, promoción y progresión tumoral en un lapso de 20 a 30 años, y cuya expresión fenotípica es evidenciada por el cambio en la morfología tisular15-16. Inicialmente, este proceso secuencial fue establecido a partir del estudio histopatológico de lesiones consideradas precancerosas48,49. Sin embargo, debido a que lesiones como metaplasia y displasia son considerados mecanismos de adaptación celular que no necesariamente progresan a cáncer, y a que existe mucha variabilidad en la interpretación subjetiva de cada examinador, los estudios de genética y biología molecular se han enfocado en determinar las bases moleculares de la carcinogénesis gástrica21 buscando una mayor precisión diagnóstica con la utilización de los marcadores moleculares.

Estudios recientes han demostrado que la secuencia de cambios morfológicos se relaciona con una serie de eventos genotípicos tales como rearreglos de la región promotora de translocación MET aparentes desde la etapa de gastritis crónica; mutaciones del oncogen k-ras con la aparición de cambios metaplásicos; mutaciones de p53 con el desarrollo de cambios displásicos; y mutación del gen DCC en el adenocarcinoma23- 29.

Si bien estas alteraciones genéticas pueden estar presentes en lesiones precancerosas, ninguna puede considerarse como marcador de progresión tumoral, ya que su presencia no es indicador de la existencia de clones inmortales, lo cual cambiaría el valor del riesgo para las lesiones que posean dicho marcador. El mejor conocimiento de los mecanismos moleculares implicados en los procesos celulares característicos de la carcinogénesis tales como senescencia, proliferación y diferenciación, ha permitido establecer la importancia del complejo funcional telómero/telomerasa en la biología de la progresión tumoral. Los estudios sugieren que un telómero corto y una telomerasa activa forman una poderosa fuerza directriz para que las células cancerosas continúen su evolución clonal, ya que un telómero reducido y una telomerasa activa, permien generar cromosomas aberrantes y amplificar los efectos deletéreos de los mismos respectivamente45,50a,b. De esta forma, solo aquellas lesiones precancerosas que exhiban telómeros cortos y actividad telomerasa son probablemente de mayor riesgo, pues son la evidencia objetiva de la presencia de clones celulares inmortales con gran potencial de malignidad.El análisis del acortamiento telomérico y actividad telomerasa ha sido estudiado en modelos de carcinogénesis que muestran una progresión secuencial desde un estado premaligno hasta un estado agresivo evidenciado a partir de lesiones precancerosas51-57.

Sin embargo, la dinámica funcional del complejo telómero/ telomerasa en carcinogénesis gástrica y su significancia clínica es aún controversial. El primer reporte de actividad telomerasa y longitud telomérica en cáncer gástrico no evaluó estos parámetros en lesionesprecancerosas,58 mientras que en otros dos estudios no se estimó la longitud telomérica de las muestras que exhibían actividad telomerasa; además, el número de displasias fue relativamente pequeño59,60. Todos estos estudios fueron realizados a partir de especímenes quirúrgicos, y en general hay inconsistencia entre la correlación de los hallazgos moleculares y algunas variables clínicopatológicas. Por otra parte, existen pocos reportes de estudios moleculares a partir de biopsias61. También se han utilizado otras metodologías como la detección de los componentes de telomerasa por análisis de ARNm mediante hibridización in situ o ensayos basados en anticuerpos, ya que de esta forma es posible estudiar tejido archivado62. Aunque la expresión de la subunidad ARN (hTR), y hTERT han sido detectadas en lesiones precancerosas, 63-66 hay evidencia que sugiere que la expresión de estas no siempre es paralela a la actividad telomerasa, ya que pueden ser constitutivamente expresadas en ciertos tejidos, aún en células que no tienen normalmente actividad telomerasa67,68. En conclusión, se requieren más estudios en poblaciones de alto riesgo para reevaluar el papel del complejo funcional telómero/ telomerasa dados los resultados anteriormente expuestos. En este sentido, el estudio planteado, será un aporte que contribuirá no solo al conocimiento en este campo de investigación, sino a las aplicaciones directas e indirectas que se derivan del mismo.

1.2 Marco teorico y estado del arte

Cáncer gástrico en el mundo Actualmente, a pesar de una marcada disminución en su incidencia, el adenocarcinoma gástrico representa la segunda causa más frecuente de cáncer en el mundo, así como la segunda causa de muerte por cáncer1. Sin embargo, en regiones como Asia, Europa del Este, y Latinoamérica, especialmente Chile, Costa Rica y Colombia esta enfermedad sigue siendo epidémica2. El pronóstico de los pacientes con cáncer de estómago es bastante pobre, con tasas de sobrevida entre el 5 y 15% a los 5 años. En Japón, las tasas de sobrevida han aumentado en los últimos 25 años debido a un aumento en la detección temprana de la enfermedad, y a un aumento en el número de pacientes que reciben resección curativa. Por el contrario, en los demás países con alta incidencia, muchos casos son diagnosticados en un estadio avanzado, y la enfermedad tiene una recurrencia en al menos el 80% de los pacientes sometidos a gastrectomía69. Cáncer gástrico en Colombia En Colombia, el cáncer gástrico sigue siendo la primera causa de mortalidad por cáncer. Se estima que se detectan seis mil casos nuevos al año, con tasas de mortalidad del 24.1 por cada 100,000 habitantes para el sexo masculino y 17.4 por cada 100,000 habitantes para el sexo femenino, lo que nos ubica en el grupo de países con alta tasa de mortalidad por cáncer gástrico cuya tendencia se ha mantenido constante en los últimos años. Se calcula además, que esta enfermedad ocasiona 54.700 años de vida saludables perdidos por año (AVISA) lo que representa el 16.3% de los AVISA por enfermedades neoplásicas y el 1% del total anual. Según datos del Registro Poblacional de Cáncer de Cali, el cáncer gástrico pasó de ser la primera causa de cáncer en hombres al segundo lugar después del cáncer de piel en el quinquenio92- 96, continúa siendo la tercera causa de cáncer en mujeres precedido por el cáncer de cervix y seno, predomina en personas de edad mediana y avanzada, es más frecuente en mayores de cincuenta años y ocurre excepcionalmente en personas menores de treinta años3-6.

Estudios epidemiológicos y patológicos En 1970 gracias a la iniciativa del Dr. Pelayo Correa, se realizaron los estudios de epidemiología descriptiva del cáncer gástrico en Colombia, a partir de los cuales se demostró una alta incidencia en poblaciones como Nariño, Cauca, el Altiplano Cundiboyacense y el Oriente Antioqueño. Al estudiar la frecuencia de tipos histológicos, se encontró que en estas poblaciones de alto riesgo, el carcinoma gástrico de tipo intestinal prevalece sobre el de tipo difuso, el cual a su vez es más frecuente en poblaciones de bajo riesgo como Cartagena. También quedaron establecidos factores de riesgo medioambientales, principalmente relacionados con hábitos alimenticios, una flora bacteriana en la cavidad gástrica capaz de reducir nitratos a nitritos, y altas concentraciones de nitratos en aguas de aljibes de las poblaciones de mayor riesgo7-13. Con base en todos estos estudios se planteó una hipótesis causal en la cual se considera que la variedad intestinal o epidémica del carcinoma gástrico, es el resultado final de un proceso multifactorial en múltiples pasos, en el cual los factores medioambientales son muy importantes. El modelo sugiere la progresión de lesiones precancerosas en un proceso de carcinogénesis que se presume es secuencial así: gastritis crónica – atrofia – metaplasia intestinal – displasia, ya que al estudiar la historia natural de estas lesiones se pudo demostrar que cada una de estas alteraciones morfológicas se asocian con un incremento del riesgo para cáncer gástrico. Además se estableció que los cambios fenotípicos de la mucosa gástrica requieren un largo período de incubación14-16. La evidencia reciente sugiere además que la infección por Helicobacter pylori en las edades tempranas de la vida también es un factor de riesgo importante17-20. El mecanismo de carcinogénesistodavía no está muy claro pero se considera que induce la proliferación celular, permite la progesión de gastritis a atrofia, y estimula una respuesta inflamatoria que con el tiempo es genotóxica, ya que el estrés oxidativo de especies reactivas del oxígeno generadas por monocitos y polimorfonucleares tiene potencial carcinogénico causando alteraciones genéticas en la mucosa gástrica20b.Carcinogénesis en múltiples pasos El modelo del Dr. Correa establece la acumulación de mutaciones en las células de la mucosa gástrica que con el tiempo permiten el cambio en la morfología tisular. Aunque los mecanismos moleculares de la mutagénesis química y/o biológica involucrados en la iniciación y promoción del cáncer gástrico todavía no son claros, la caracterización de las alteraciones genéticas y epigenéticas encontradas en estos tumores ha permitido conocer que genes y moléculas pueden estar implicados en la progresión tumoral21.

Se observa por ejemplo, la secuencia de cambios morfológicos aariba mencionados; y acortamiento del telómero y actividad telomerasa en metaplasia, displasia y pólipos hiperplásicos23- 29. De esta forma, será posible plantear modelos que evidencien las bases moleculares del proceso de carcinogénesis en múltiples pasos para el adenocarcinoma gástrico, de manera similar a como fue planteado para el cáncer colorectal. La teoría de la carcinogénesis sugiere que la proliferación celular ilimitada es requerida para el desarrollo de la enfermedad maligna, y que las células cancerosas deben alcanzar la inmortalidad para la progresión al estado maligno39. Los avances en genética y biología molecular han permitido la comprensión de algunos mecanismos responsables de estos procesos, principalmente en lo que se refiere al papel del complejo funcional telómero/telomerasa. Esto ha permitido evaluar su utilidad como marcador de progresión tumoral en varios tipos de cánceres, lo cual puede ser útil como herramienta diagnóstica temprana, ya que su presencia en lesiones precancerosas son la evidencia objetiva de clones celulares inmortales con mayor riesgo de progresión a cáncer, pues lesiones como metaplasia o displasia son consideradas desde el punto de vista histopatológico mecanismos de adaptación celular que no necesariamente progresan a neoplasia. Además, dado que la telomerasa no se expresa en tejidos normales adyacentes al tejido tumoral, su presencia puede permitir en algunos casos la detección de células tumorales en los márgenes de resección.

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