Cáncer colorrectal y daño oxidativo a biomoléculas

El cáncer colorrectal es uno de los mayores problemas de salud presente en las sociedades desarrolladas, estando ampliamente demostrado que el periodo de supervivencia aumenta cuando la enfermedad se diagnostica de forma precoz y no está totalmente desarrollada (Arnold et al., 1995). Por tanto, es importante encontrar nuevos y fiables marcadores capaces de proporcionar un diagnostico temprano de esta patología.

El colon está constantemente expuesto a ROS y RNS provenientes de fuentes tanto endógenas como exógenas (Stone and Papas, 1997). Así, es ampliamente conocido que elevados niveles de estrés oxidativo están asociados a un mayor riesgo de cáncer colorrectal (Blau et al., 1999) interviniendo en los procesos de iniciación, promoción y/o progresión de la carcinogénesis (Figura 23).

Figura 23. Estrés oxidativo y carcinogénesis en el tracto gastrointestinal.

carcinogénesis y envejecimiento, habiendo sido identificadas más de 100 productos de oxidación del DNA. Además, se ha podido constatar como estas especies reactivas están implicadas en los procesos de metástasis, migración celular y angiogénesis (Wu, 2006).

Además de las especies oxigénicas reactivas (ROS), existen varios metales redox, debido a su capacidad de generar radicales libres, o metales no-redox, pero con capacidad para unirse a tioles, que también están implicados en los mecanismos de carcinogénesis y envejecimiento (Pourahmad and O'Brien, 2001; Santos et al., 2005; Stayner et al., 1996; Waalkes et al., 2004). Así, el estrés oxidativo inducido por el hierro es considerado uno de los factores determinantes del cáncer colorrectal (Valko et al., 2001).

Las alteraciones en el DNA implican ruptura de las hebras, modificaciones de las bases púricas o pirimidínicas o bien de las desoxirribosas y alteraciones en el proceso de entrecruzamiento de sus cadenas. Estos procesos se traducen en la detención o inducción de la trascripción, inducción de las vías de transducción de señales, replicación de los errores e inestabilidad genómica, todos ellos asociados a la carcinogénesis (Marnett, 2000).

La alteración más ampliamente estudiada es la formación de la base modificada 8-hidroxi-desoxiguanina (8-OH-dG). Esta lesión es importante ya que se forma con relativa facilidad y es mutagénica, aspecto que le permite desempeñar un importante papel como biomarcador de carcinogénesis (Haghdoost et al., 2005).

En este sentido, tanto el daño al DNA, las mutaciones y la alteración de la expresión genómica tienen como común denominador el estrés oxidativo, asimismo las diferentes etapas de los procesos carcinogénicos y apoptóticos (Valko et al., 2004; Valko et al., 2001; Valko et al., 2006).

Además de ROS, especies reactivas nitrogenadas (RNS), tales como peroxinitritos y el óxido de nitrógeno, han sido relacionadas con el daño al DNA (Hehner et al., 2000). De la misma forma que con el oxígeno, el peroxinitrito es capaz de formar la base modificada 8-nitroguanina. Esta modificación puede inducir

transversión de G:C a T:A. Mientras que la estabilidad de esta lesión en el DNA es baja, en el RNA el compuesto nitrogenado formado es muy estable.

Además de los extensos estudios que existen sobre el papel del daño oxidativo en el DNA nuclear en procesos neoplásicos, existen evidencias sobre la implicación del daño oxidativo del DNA mitocondrial en dichos procesos, habiéndose encontrado diversas mutaciones y alteraciones en la expresión de genes mitocondriales y en regiones del DNA mitocondrial en varios tipos de cáncer (Shokolenko et al., 2003), incluido el colorrectal.

El daño a lípidos, que media fundamentalmente a través de procesos de peroxidación lipídica, también ha sido relacionado con mecanismos de carcinogénesis (Cejas et al., 2004). Una vez formado el radical lipoperoxilo, éste puede ser reorganizado mediante una reacción de ciclación para formar el producto final de la peroxidación, llamado malondialdehido (MDA). Además de tratarse de un producto mutagénico, se ha demostrado que el malondialdehido puede reaccionar con las bases guanina, adenina y citosina del DNA (Marnett, 1999), pudiendo provocar transversiones a timina (Fink et al., 1997; Mao et al., 1999). La cuantificación del MDA está siendo empleado en la actualidad como indicador del estado de peroxidación lipídica, de forma que niveles elevados de MDA se relacionan con niveles de estrés oxidativo y procesos de carcinogénesis, respecto a valores más bajos encontrados en sujetos controles sanos (Ahmad et al., 2008).

Cabe destacar que los productos resultantes de los procesos de peroxidación lipídica también pueden inducir mecanismos de señalización intracelular (Leonarduzzi et al., 2000), y por tanto modular funciones relacionadas con expresión génica, proliferación celular y otros mecanismos de respuesta celular (Uchida, 2003). El daño a proteínas causado por ROS y RNS, produce formación de grupos carbonilo y como consecuencia alteraciones en su conformación y por tanto en sus funciones biológicas, relacionadas con carcinogénesis y envejecimiento (Valko et al., 2006). De esta forma, la cuantificación de los grupos carbonilos de las proteínas se ha comenzado a emplear como biomarcador del daño a proteínas causado por estrés oxidativo consecuencia de ROS y RNS. Además, en numerosos estudios se

carcinogénesis respecto a los valores determinados en sujetos controles sanos (Ahmad et al., 2008; Di Giacomo et al., 2003).

Además del daño a DNA, lípidos y proteínas que se ha detectado en los procesos de carcinogénesis consecuencia de la acción de ROS y RNS, diferentes estudios han puesto de manifiesto como se ven afectadas otra serie de biomoleculas que intervienen en el control del equilibrio redox, como el tripéptido GSH y su especie oxidada GSSG, así como el sistema tiorredoxina.

La concentración de glutation reducido (GSH) en plasma refleja los niveles presentes en los tejidos, de forma que una disminución en plasma de los niveles de GSH puede ser un indicador de un estado patológico (Wlodek et al., 2006). Así, se han medido en sangre de enfermos de cáncer de colon y mama los niveles de GSH en relación con su estado oxidado, observándose concentraciones significativamente inferiores respecto a grupos controles. Esta diferencia se hace especialmente significativa cuando los estadios de cáncer son más avanzados (Pastore et al., 2003). Estos hallazgos podrían justificarse por el incremento en la generación de peróxidos, causando por tanto aumento del glutation oxidado.

En cuanto al sistema tiorredoxina existen evidencias experimentales que muestran niveles elevados en pacientes con cáncer colorrectal respecto a sujetos sanos (Lincoln et al., 2003). Además, tanto la tiorredoxina como la tiorredoxina reductasa son secretadas al medio, pudiéndose detectar y cuantificar en el plasma extracelular (Soderberg et al., 2000).

Así, resultados de varios estudios sugieren que la tiorredoxina tiene diferentes funciones en las células tumorales dependiendo del estado del desarrollo del cáncer (Tonissen and Di Trapani, 2009). En estadios iniciales, la tiorredoxina puede ser beneficiosa, ya que actúa previniendo el cáncer gracias a su capacidad para contrarrestar el estres oxidativo causado por muchas sustancias carcinogénicas. Sin embargo, una vez que las células han iniciado el proceso cancerigeno, altos niveles de tiorredoxina pueden ayudar al desarrollo de la enfermedad debido a su papel en la promoción del crecimiento celular y sus funciones antiapoptóticas. En estadios más avanzados de la enfermedad, la tiorredoxina puede estar implicada en los procesos de angiogénesis y metástasis. De hecho, se ha podido comprobar como

interviene en la regulación de la expresión y en el funcionamiento del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) (Welsh et al., 2002). Por otra parte, niveles elevados de tiorredoxina se han asociado con resistencia a determinados fármacos quimioterápicos incluido el cisplatino, el oxaliplatino (Kopetz et al., 2009; Sun and Rigas, 2008) y el docetaxol (Kim et al., 2005).