Variaciones en la capacidad de reparación del DNA en la IRC

El mayor mecanismo de defensa contra el cáncer reside en la capacidad celular de reparación del daño al DNA (Culotta y Koshland., 1994), y esta aseveración general es válida para el caso de pacientes con IRC. Existen diversos trabajos que han tratado de relacionar el desarrollo de la IRC con alteraciones en la capacidad de reparación de las lesiones del DNA. Así, en el estudio de Vamvakas et al. (1996) se investigó la reparación del DNA en linfocitos aislados

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de pacientes con IRC sometidos a HD con y sin cáncer, comparándola con controles sanos y con pacientes con carcinomas con una función renal normal. Como indicador de daño al DNA se consideraron los inducidos por la irradiación con luz UV (9 y 18 J/m2) observándose una baja reparación en el grupo de pacientes en HD y en el grupo de pacientes que desarrollaron un carcinoma durante su tratamiento en HD. En los pacientes con menos tiempo en HD (el de <3 meses y el de 3 a 12 meses) se observó una reparación incrementada del DNA, comparada con la de los controles, mientras que en los grupos de duración media en HD (60 meses) la reparación observada fue similar a la de los controles. Estos resultados son similares a los encontrados por Zevin et al. (1991) en pacientes sometidos a HD durante 45 meses. Otros estudios que demostraron una menor capacidad de reparación del DNA en pacientes con IRC no sometidos a HD son los de Friedman et al. (1988) y de Malachi et al. (1993). En un estudio más reciente Herman et al. (2008) se encontró que la capacidad de reparación disminuye (debido a estrés oxidativo) en los pacientes con IRC inmediatamente después de una sesión de HD.

Se conoce que el incremento agudo de los niveles de calcio en linfocitos inhibe la reparación del DNA in vitro, y en los pacientes urémicos la concentración celular de calcio es elevada, debido a el exceso crónico de la hormona paratiroidea y su habilidad para promover la entrada de calcio a las células (Massry, 1987). Este dato podría ayudar a entender la razón de la disminución de la capacidad reparadora observada en pacientes con IRC.

Por lo que respecta a los niveles de daño fijado, se ha encontrado que existe una mayor incidencia de cromosomas estructuralmente anormales y una mayor frecuencia de intercambios entre cromátidas hermanas en pacientes con IRC (Cengiz et al., 1988; Buemi et al., 2006; Pernice et al., 2006). Utilizando el ensayo de MN se ha encontrado que existe una frecuencia significativamente mayor de MN en los pacientes con IRC sometidos o no a HD, comparada con la observada en una población control (Stopper et al., 1999; Kobras et al., 2006; Shupp et al., 2006; Roth et al., 2008). Otros estudios han encontrado que las frecuencias de MN son mayores en los pacientes con IRC bajo HD convencional que en los que están bajo HD diaria (Fragedaki et al., 2005; Shupp et al., 2008a).

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Recientementre se ha demostrado que mediante la administración de ácido fólico y vitamina B12 se reduce la frecuencia de este biomarcador en pacientes con IRC, lo que indicaría que los incrementos de MN tal vez se deban a la reducción de la homocisteina, una de las toxinas urémicas que se encuentra elevada en la mayoría de estos pacientes (Shupp et al., 2008b; Stopper et al., 2008).

Una manera indirecta de medir alteraciones en la capacidad de reparar las lesiones del DNA, es la observación de incrementos significativos en los niveles de daño genómico, ya sea a nivel primario o fijado. Son diversos los estudios que han dado este enfoque a su trabajo. Estudios donde se determina el daño genómico midiendo las concentraciones de 8-OHdG, han encontrado que en los pacientes con IRC sometidos o no a HD los niveles de daño genómico son mayores que en controles (Tarn et al., 2000; 2001y 2002); Otros estudios con la misma técnica han medido el efecto de las infusiones de hierro que reciben los pacientes bajo HD, encontrado que los niveles de daño son mayores (con un efecto dosis dependiente) en los pacientes que reciben dichas infusiones durante la HD, respecto a los que no las reciben (Muller et al., 2004; Kuo et al., 2008;). Así mismo, en un estudio, donde se midieron las concentraciones de 8-OHdG, y se utilizó el ensayo del cometa para medir los niveles de daño al DNA, se observó que la administración de vitamina E a pacientes PD y a pacientes en HD, reducía el daño en ambos grupos (Domenici et al., 2005).

Mediante el ensayo del cometa (EC) se ha visto también una relación entre el daño al DNA en linfocitos de sangre periférica y el grado de severidad de la IRC (niveles de creatinina, pacientes prediálisis) o con la duración de tratamiento, en el caso de los que se encuentran en HD (Stopper et al., 2001). Sin embargo, estudios posteriores encontraron que la iniciación del tratamiento con HD no supone cambios en los niveles de daño genómico, sólo tendencia a disminuirlos (Kobras et al., 2006; Scupp et al., 2006). Otro estudio con el EC encontró que el daño disminuye después de 14 semanas de suplementación con vitamina E, y que no se hay una asociación con el tiempo en HD (Kan et al., 2002). En un estudio con el EC se encontró que los niveles de daño genómico

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aumentan inmediatamente después de una sesión de HD, pero que estos niveles disminuyen 48 horas después de la sesión de HD (Bagatini et al., 2008). Por último, con respecto a los estudio con el EC, se ha realizado un estudio en nuestro grupo de investigación (Stoyanova et al., 2009) donde se encontró que los niveles de daño genómico son mayores en los pacientes con IRC que en la población control y que son mayores en los pacientes bajo HD, comparados con los que aún no han iniciado tratamiento con HD; además, se encontró que dichos niveles de daño se asocian con la progresión (creatinina y ferritina) de la patología y disminuyen con el tiempo en HD.

Hay algunos estudios que evalúan el daño inducido en el DNA mitocondrial mostrado, que existen mayores niveles de daño en los pacientes con IRC comparados con los controles (Lim et al., 2000; Liu et al., 2001). Finalmente, también existe un estudio donde se encontró que en pacientes con IRC, la longitud telomérica aumenta con el tiempo bajo tratamiento con HD (Boxall et al., 2006).

Los resultados anteriores apuntan a que los pacientes con IRC poseen una menor capacidad de reparar el daño inducido en su DNA; por lo tanto, una manera de contrastar esta hipótesis consiste en inducir un determinado nivel de daño y medir el efecto final, una vez se hayan dejado actuar los mecanismos de reparación. Entre los distintos agentes que se pueden utilizar para inducir el daño en el DNA destaca la radiación ionizante.

Las radiaciones ionizantes (electromagnéticas o particuladas) son aquellas con energía, longitud de onda y frecuencia tales que al interaccionar con un medio le transfieren energía suficiente para desligar a un electrón de su átomo. En ese instante en el que el electrón se desprende del átomo al que pertenecía, se produce la ionización que es, por lo tanto, la formación de un par de iones, el negativo (el electrón libre) y el positivo (el átomo sin uno de sus electrones). La ionización producida por una radiación incidente que interacciona con la materia (inerte o viva) puede ser directa o indirecta. En el caso de la célula viva, las modificaciones sufridas por sus átomos y moléculas tienen importantes consecuencias a nivel biológico.

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• La acción directa se produce cuando la RI interacciona con una célula y se producen ionizaciones y excitaciones en moléculas voluminosas como el DNA, RNA, enzimas, proteínas, etc., que también son conocidas como moléculas diana.

• La acción indirecta es cuando la interacción se produce con el medio (mayoritariamente agua) en el que están en suspensión las estructuras celulares (el citoplasma) produciendo radicales libres, siendo estos los que acaban interaccionando con la macromolécula diana.

La importancia de la acción sobre el medio reside en que, debido a que en la célula hay más cantidad de agua que en cualquier otro componente, la probabilidad de lesiones mediadas por estos mecanismos es mucho mayor que la de las lesiones directas sobre las moléculas diana. Además, la modificación radio-inducida puede producirse lejos del lugar de la interacción con la radiación, ya que los radicales libres pueden difundirse en el medio como mínimo hasta distancias de 40 Å, ya que su vida media es del orden de 10-5 s (Dubner et al., 1995).

Los efectos que la RI tiene sobre el DNA son los siguientes: pérdida o cambios de bases, roturas de simple cadena (SSB) y roturas de doble cadena (DSB); y si estos daños no son reparados, dan lugar a efectos celulares como aberraciones cromosómicas, necrosis, apoptosis o iniciación del cáncer. La frecuencia relativa de aparición de aberraciones varía con la dosis total, la tasa de dosis y la transferencia lineal de energía (LET: linear energy transfer) de la radiación. Las roturas simples se producen sobretodo con radiaciones de baja LET y aumentan con la dosis. Las roturas dobles aumentan con la dosis y con la tasa de dosis, y predominan con las radiaciones de alta LET (Baverstock y Will, 1989).

Actualmente el sistema internacional de medidas utiliza como unidad de radiación absorbida al Grey, que equivale a la energía absorbida por kilogramo de sustancia irradiada, y es la unidad de medida utilizada en el presente estudio.

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Una vez administrada una dosis de RI a linfocitos primarios, de sangre periférica, procedentes e distintos individuos, podemos obtener un gran abanico de efectos, desde individuos donde la dosis aplicada produce poco daño, a individuos que muestran elevados niveles de daño. A esta variación en su respuesta se le denomina radiosensibilidad.