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Revista chilena de pediatría

versión impresa ISSN 0370-4106

Rev. chil. pediatr. vol.89 no.4 Santiago ago. 2018

http://dx.doi.org/10.4067/S0370-41062018005000709 

ACTUALIDAD

Farmacogenética, tabaco, alcohol y su efecto sobre el riesgo de desarrollar cáncer

Pharmacogenetics, tobacco, alcohol and its effect on the risk development cancer

Ángela RocoA  B  C 

Berta CerdaD 

Juan Pablo CayúnA 

Alejandra LavanderosA 

Juan Carlos RubilarA 

Roberto CerroA 

Christian AcevedoA 

Dante CáceresA 

Nelson VarelaA 

Luis A. QuiñonesA 

A Laboratorio de Carcinogénesis Química y Farmacogenética, Departamento de Oncología Básico Clínica. Facultad de Medicina, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

B Escuela de Bioquímica, Facultad de Ciencias de la Vida, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile.

C Servicio de Salud Metropolitano Occidente, Ministerio de Salud, Chile.

D Instituto Nacional del Cáncer, SSM Norte, Ministerio de Salud, Chile.

Resumen:

El cáncer es la segunda causa de muerte en el mundo, según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el año 2015 ocasionó 8,8 millones de muertes. Dentro de los factores de riesgo para el desarrollo de cáncer se encuentran el tabaquismo y el consumo de alcohol. En Chile el 33,6% de la población fuma y un 21,2 % de los jóvenes. El consumo de alcohol en la población chilena es de 74,5 % y en los jóvenes de un 12,2 %. Entre los factores fisiológicos que influyen en el desarrollo de cáncer, el factor genético juega un rol relevante, habiéndose demostrado que la presencia de polimorfismos genéticos alteran la capacidad del organismo de eliminar contaminantes y aumentan el riesgo de desarrollar cáncer. Lo mismo ocurre con polimorfismos que impiden la reparación de ADN debido a daños producidos por efecto de contaminantes ambientales como el humo de cigarrillo. El objetivo de esta revisión es analizar el estado del arte de la relación entre farmacogenética, tabaco y alcohol como factores de riesgo para el desarrollo de cáncer. Los resultados sugieren que la presencia de po limorfismos que alteran la función de enzimas de biotransformación fase I (CYP1A1, CYP1E1) y fase II (GST), además de polimorfismos en enzimas de reparación del ADN (ERCC1/ERCC2) aumentan el riesgo de cáncer inducido por el hábito tabáquico y alcohólico. Esta asociación es importante, si consideramos que en la población chilena el hábito de fumar y beber alcohol es altamente prevalente.

Palabras clave: Farmacogenética; cáncer; tabaco; alcohol

Abstract:

Cancer is the second leading cause of death in the world, causing 8.8 million deaths in 2015 according to the World Health Organization (WHO). Risk factors for cancer include smoking and alcohol con sumption. In Chile, 33.6% of the population and 21.2% of young people smokes. Alcohol consump tion in the Chilean population is 74.5% and 12.2% in young people. Among the physiological factors that influence the development of cancer, the genetic factor plays a relevant role. It has been shown that the presence of genetic polymorphisms that alter the ability of the body to eliminate contami nants increase the risk of developing cancer. The same applies to polymorphisms that prevent DNA repair due to damage caused by environmental pollutants such as cigarette smoke. The objective of this review is to analyze the state of the art of the relationship between pharmacogenetics, smoking, and alcohol consumption as risk factors for the development of cancer. In conclusion, the results suggest that the presence of polymorphisms that alter the function of biotransformation enzymes phase I (CYP1A1, CYP1E1) and phase II (GST), as well as polymorphisms in DNA repair enzymes (ERCC1 / ERCC2), increase the risk of cancer induced by smoking and alcohol consumption. This association is important considering that smoking and drinking alcohol are highly prevalent among the Chilean population.

Keywords: pharmacogenetics; cancer; tobacco; alcohol

Introducción

El cáncer es la segunda causa de muerte en el mun do, en el año 2015 según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) ocasionó 8,8 millones de defunciones. Cerca del 70% de las muertes por cán cer se registran en países de ingresos medios y bajos. El impacto económico del cáncer es enorme y va en aumento, el costo estimado atribuible a la enfermedad en el año 2010 ascendió a US$ 1,16 billones1. El término “cáncer infantil” se utiliza para designar distintos tipos de cáncer que pueden aparecer en los niños antes de cumplir los 15 años. El cáncer infantil es poco frecuen te, pues representa entre un 0,5% y un 4,6% de la carga total de morbilidad por esta causa. Las tasas mundiales de incidencia oscilan entre 50 y 200 por cada millón de niños en las distintas partes del planeta2.

Alrededor de un tercio de las muertes por cáncer se debe a los cinco principales factores de riesgo conductuales y dietéticos: índice de masa corporal elevado, ingesta reducida de frutas y verduras, falta de actividad física, consumo de tabaco y consumo de alcohol. El tabaquismo es el principal factor de riesgo y ocasiona aproximadamente el 22% de las muertes por cáncer en el mundo1.

Según las estimaciones realizadas en base a la infor mación provenientes de los registros poblacionales de cáncer y de la mortalidad entre 2003 y 2007 en Chile, la tasa de incidencia anual de cáncer fue de 216,9 por 100 mil habitantes, lo que equivale a aproximadamente 35.000 casos nuevos al año3. En los hombres, los cance res más incidentes son próstata, estómago, piel no me lanoma, pulmón, colon y vesícula biliar; en las mujeres los primeros lugares son mama, piel no melanoma, vesícula biliar, cérvico uterino, estómago y colon. En relación con la presentación geográfica, se observa que en el norte del país las tasas más altas corresponden a cánceres del sistema respiratorio, piel y vejiga, mien tras que en el sur predominan los cánceres del aparato digestivo (estomago, vesícula biliar y colon).

La incidencia de cáncer en menores de 15 años en Chile es de 12,8 por 100.000, algo más frecuente en ni ños (13,9 por 100.000) que en niñas (11,6 por 100.000), lo que equivale a cerca de 500 nuevos casos al año. El 40,1% de los casos corresponde a leucemias, el 20,3% a sistema nervioso central y el 12,7% a Linfomas3. Los subgrupos de cáncer con mayores tasas son la Leuce mia linfática (3,9 por 1000,000) y la Leucemia mieloide aguda (0,9 por 100.000)3.

Las tasas de mortalidad del año 2013 en Chile para las primeras cinco causas de muerte por tipo de cán cer y las del Mundo correspondientes al año 2012 se muestran en la (Tabla 1)4,5. En Chile la primera causa de muerte en ambos sexos en el cáncer de estómago, seguido del cáncer de tráquea, bronquios y pulmón, en tercer lugar se ubica el cáncer de próstata, en hombres la primera causa de muerte es el cáncer de estómago y en mujeres de mama4. En el mundo la primera causa de muerte en ambos sexos y en hombres es el cáncer de pulmón y para mujeres el cáncer de mama5.

Tabla 1 Tasa de Tumores Malignos según Sexo, Chile 2013 y Mundo 20124,5

El objetivo de esta revisión es analizar el estado del arte de la relación entre farmacogenética, tabaco, alcohol como factores de riesgo para el desarrollo de cáncer.

Consumo de tabaco y alcohol en población chilena

Tabaco

En Chile, según el Estudio Nacional de Drogas en Población Escolar 2015 la edad promedio de inicio de consumo de tabaco es 13,7 años, sin diferencias entre hombres y mujeres. El 66% de los fumadores señala haber probado tabaco por primera vez antes de los 15 años. La prevalencia de fumar en escolares es de un 21,2%, con un 5,5% entre 15 a 18 años y un 16,5% en tre 19 a 25 años, alcanzando un máximo en los grupos de 26 a 34 y 34 a 44 años6.

Por otra parte, en la Encuesta Nacional de Salud de Chile desarrollada en el año 2016-2017 por el Ministerio de Salud7, se evidenció la magnitud de las Enferme dades Crónicas No Transmisibles (ECNT) en términos de morbilidad, al medir por tercera vez su prevalencia y la de sus factores de riesgo a nivel nacional. Los resul tados muestran un predominio de estilos de vida poco saludables, con elevado consumo de tabaco (33,6%), sedentarismo (86,7%), consumo riesgoso de alcohol (11,7%), sobrepeso (39,8%) y obesidad (3,2%), entre otros. La alta prevalencia de hábitos de vida poco saludables queda en evidencia también entre los más jóvenes. En la Encuesta Mundial de Tabaquismo en Jóvenes (GITS de sus siglas en inglés) 2008-2010 se observa un consumo de cualquier producto de tabaco de un 35,1% y un consumo de Cigarrillos en el último mes de 34,2%, en los jóvenes encuestados de la Región Metropolitana8. Otro dato interesante de la ENS 2016 2017 es que el 15,2% está expuesto al humo de tabaco en el hogar y un 20,3% está expuesto en el lugar de estudio o trabajo7.

Se ha postulado que la reducción del consumo de tabaco impactaría en la incidencia de enfermedades cardiovasculares y respiratorias en primer lugar, y posteriormente en cáncer y otras enfermedades9,10. Se gún el estudio de Carga de Enfermedad atribuible al Tabaquismo en Chile del año 2014, se concluye que el 87% de las muertes por cáncer de pulmón y un 32% del resto de los cánceres son atribuibles al consumo de tabaco11. Este estudio muestra que el 73% cáncer esó fago, 85% cáncer de laringe, 47% cáncer vejiga, 27% cáncer de estómago y un 21% leucemias son atribuible al tabaquismo en Chile11. Varios estudios han mostra do el impacto de fumar o vivir en ambientes con humo de tabaco y el mayor riesgo de desarrollar cáncer12,13,14.

Alcohol

Basados en estimaciones de la OMS, en 2010, el consumo total de alcohol per cápita en todo el mun do registró un promedio de 21,2 litros de alcohol puro entre los hombres, y 8,9 litros entre las mujeres15. El consumo de alcohol es uno de los más importantes factores de riesgo para el desarrollo de cáncer y uno de sus factores más evitables15. En Chile, el alcohol es el principal factor de carga atribuible, responsable del 12,4% de los años de vida perdidos por muerte o discapacidad16. La encuesta nacional de salud (ENS) 2009 2010 muestra en relación con el hábito alcohólico de la población chilena, que un 74,5% de la población ha consumido alcohol en el último año, un 57,6% en el último mes y un 36,1% en la última semana17. La ENS 2016-2017 sólo evalúa el consumo riesgoso de alcohol que se presenta en el 11,7% de la población, con un 20,5% en hombres y un 3,3% en mujeres7. El mayor consumo riesgoso se presenta en los rangos etarios 15 a 19 años (12,2%) y entre 20 a 29 años (18,8%)7. Según el duodécimo estudio de drogas en población general chilena del año 2016, los resultados para uso de alcohol en la población general muestran que la prevalencia de “consumo alguna vez en la vida” varía de 79,1% en 2014 a 79,9% en 2016 y el “consumo en el último mes” baja de 48,9% a 46,0%, estas diferencias no son esta dísticamente significativas. Por otra parte, las mayores prevalencias de consumo de alcohol se presentan en los rangos etarios de 19 a 25 años (56,7%) y en el rango de 26 a 34 años (58,1%)18.

En general, la cantidad de alcohol consumido en el tiempo, y no el tipo de bebida alcohólica, parece ser el factor más importante en el riesgo de desarrollar cán cer. Unos de los efectos del alcohol es una disminución en la absorción de folato, lo que se ha correlacionado con mayor riesgo de cáncer de mama y colorectal19,20. Se ha descrito en varias publicaciones la asociación en tre mayor riesgo por consumo de alcohol en diferentes tipos de cáncer21,22, entre ellos el estudio de Fedirko y colaboradores que asocia un aumento del riesgo de cáncer colorectal con el consumo de 12,5 g/día de etanol23. Plichart y su colaboradores demostraron que el consumo paterno de tabaco (mayor a 20 cigarrillos/ día) y el consumos materno de bebidas con cafeína (mayor a tres tazas de café al día o de una taza de té al día) durante el embarazo se correlaciona con un ma yor riesgo de desarrollar tumores malignos del sistema nervioso central de la infancia24.

Metabolismo hidrocarburos aromáticos presentes en el humo del cigarrillo y farmacogenética

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) como los que se encuentran en el humo del cigarrillo (benzo(a)pireno), y en el medio ambiente en general, presentan elevados niveles en Santiago de Chile y en otras ciudades del mundo produciendo dramáticos cambios en el metabolismo de las monooxigenasas del sistema Citocromo P450 (CYP). Estos compuestos son eliminados del organismo a través de eficaces sistemas de desintoxicación, especialmente por la enzima de fase I monooxigenasa CYP1A1, cuyas reacciones, ade más de estar involucradas en el metabolismo de fár macos, síntesis de colesterol, esteroides y otros lípidos, están involucradas en la bioactivación de un gran nú mero de compuestos pre-carcinógenos25,26, entre ellos los contaminantes ambientales presentes en el humo del cigarrillo27,28,29.

Los compuestos pro-carcinógenos al ser activados se transforman en compuestos carcinogénicos, los cuales se intercalan en el ADN produciendo alteraciones, si es que la maquinaria de reparación de ADN no es capaz de eliminarlas (Figura 1). La enzima CYP1A1 metaboliza benzo(a)pireno a un epóxido, el cual es hidrolizado por la epóxido hidrolasa a un dihidrodiol, nuevamente actúa la enzima CYP1A1 que transforma este dihidrodiol a una especie altamente reactiva: diol-epóxido [benzo(a)pireno-7,8-dihidrodiol-9,10-epóxido] que se une covalentemente al ADN, produciendo aductos con guanina25. El metabolito diol-epóxido puede ser desintoxicado por la familia de enzimas de biotransformación Glutatión S-transferasas (GSTs), en particular por GSTM1 y GSTP1 (Figura 1)25.

Figura 1 Metabolismo benzo(a)pireno por CYP1A1 y GST23. Polimorfismos CYP1A1 *2A/*2A y *2C/*2Caumentan activada enzimática y su efecto es aumentar producción del intermediario Benzo(a)pireno 7,8 diol,9,10 -epóxido. Polimorfismos GSTP1 G/G o mutante GSTM1 null no permiten conjugar con glutación el intermediario Benzo(a)pireno 7,8 diol,9,10 -epóxido, la única opción de este inter mediario reactivo es formar aductos con Guanina. Si existen mutaciones en el Sistema de Reparación de ADN (NER, de sus siglas en inglés) se generará el inicio del proceso tumoral. 

El gen CYP1A1 presenta polimorfismos, de ellos los dos más secuenciados y estudiados CYP1A1*2A y CYP1A1*2C que aumentan la actividad enzimática29,30,31. La principal función de las enzimas Glutatión S-Transferasas es detoxicar fármacos, compuestos contaminantes, carcinógenos y mutágenos por conjugación con glutatión (GSH), se han descrito las mutantes null para GSTM1 y GSTT1 donde no hay enzima y la mutante de GSTP1 (rs1695) que disminuye la activi dad enzimática (metabolizador pobre)29,30,31.

Los sistemas de reparación del ADN determinan, en parte, el grado de daño ocasionado por la exposi ción a agentes ambientales con potencial canceríge no. Esto es debido a que estos mecanismos de repa ración forman la “segunda línea” de defensa frente a posibles efectos tóxicos, complementando así los me canismos de metabolización. Por tanto, la respuesta individual al daño en el ADN inducido por agentes xenobióticos está también condicionada por la efica cia de los sistemas de reparación. El sistema de repa ración por NER (Nucleotide Excision Repair) es un grupo de proteínas que son capaces de reparar el daño en el ADN producido por la formación de aductos por contaminantes ambientales (por ejemplo: humo del cigarrillo) (Figura 1)32. Los polimorfismos gené ticos de las enzimas implicadas en estos procesos de reparación van a determinar su capacidad funcional, pudiendo conducir a una menor capacidad de repa ración del ADN, que puede ser la base de una tasa de mutación más alta, y como consecuencia última provocar un aumento de riesgo de desarrollo de pro cesos tumorales33,35. Los polimorfismos en ERCC1 y ERCC2 han sido asociados a un mayor riesgo para el desarrollo de cáncer de piel, cáncer de mama y cáncer colorectal36,40.

Metabolismo alcohol y farmacogenética

En la ruta de metabolización el etanol se oxida a acetaldehído mediante las enzimas alcohol deshidrogenasa (ADH), que son codificadas por los genes AD- H1B y ADH1C, a través de la enzima citocromo P450 2E1 (CYP2E1) y por microorganismos que habitan en el tracto gastrointestinal. El acetaldehído, el metabolito más tóxico del etanol, se considera un agente cancerígeno, ya que, promueve el desarrollo del cáncer a través de múltiples mecanismos, en los que se incluye la interferencia con la replicación, inducción de daño y formación de aductos de ADN41. Se ha demostrado que el acetaldehído causa alteraciones en el material gené tico, como mutaciones puntuales, así como también alteraciones cromosómicas macroscópicas42. El acetaldehído perjudica el proceso de reparación al ADN, inhibiendo enzimas involucradas43. El acetaldehído se oxida a acetato por la enzima aldehído deshidrogenasa 2 (ALDH2). Las sustancias inductoras de cáncer son generadas durante las diversas rutas del metabolismo del alcohol. Entre estas se incluyen el acetaldehído, es pecies reactivas de oxígeno (ROS) generado por CY- P2E1 y aductos formados por las interacciones del acetaldehído o ROS con el ADN44,43. Las especies reactivas de oxígeno son metabolizadas por las GST y reducidas por la conjugación de GSH44.

GSTT1 puede impedir la proliferación de células tumorales mediante la inducción de apoptosis y senescencia mediada por p38/MAPKAP quinasa 2 (MK2). Se ha observado que en presencia de niveles incremen tados de tiol y en ausencia de estrés oxidativo GSTT1 se encuentra en forma monomérica, frente a la presencia de estímulos pro-oxidativos, GSTT1 forma dímeros que se unen a p38 y MK2 para facilitar la activación de estas quinasas, que a su vez elevan la expresión de GSTT1. Además, GSTT1 interactúa con la proteína quinasa 3 activada por mitógeno (MKK3), p38 fosforilado y MK2, activando la apoptosis y la senescencia (Figura 2). En ausencia de GSTT1 (GSTT1 nulo) no hay enzima y, por lo tanto, no se pueden activar los procesos de apoptosis y senescencia en las células tumorales44. La variante GSTT1 nula provoca que aumenten los xenobióticos y los niveles de ROS, generan do productos tóxicos y carcinogénicos; principalmente radicales libres que provienen de grupos hidroxilos y superóxidos. Estos productos están asociados a la formación de aductos en el ADN, y de esa manera se inicia un proceso tumoral44.

Figura 2 Esquema de los roles potenciales de GSTT1 en la prevención de la tumorigénesis en las células. (A) GSTT1 monomérico se disocia de p38 y MK2 y se une a su inhibidor. (B) En presencia de estímulos pro-oxidativos, GSTT1 se dimeriza y se une a p38 y MK2, aumentado su expresión. (C) p38 y MK2 fosforilados interactúan con MKK3 e inician la reducción de la polarización de la membrana mitocondrial, activando apoptosis y senescencia. Abreviaturas: GSTT1, glutatión S-transferasa theta 1; MK2: proteína quinasa 2 activada por mitógeno; MKK3: proteína quinasa 3 activada por mitógeno (Adaptada de Wang, Y., et al. 2016)44

Polimorfismos genéticos relacionados con cáncer

En la (Tabla 2) se muestran las frecuencias de los polimorfismos relacionados con la desintoxicación de hidrocarburos aromáticos presentes en el humo del ci garrillo y con el metabolismo del alcohol asociados a mayor riesgo de cáncer y su frecuencia en diferentes etnias, incluida la chilena45,49,50. En negrilla se muestran las frecuencias más altas en población chilena que po drían impactar en el riesgo de desarrollar diversos tipos de cáncer asociados al consumo de tabaco o alcohol.

Tabla 2 Frecuencia alélica de variantes genéticas (polimorfismos) de enzimas de fase I y fase II en diferentes etnias45,49,50

En la (Tabla 3) se muestran las asociaciones encon tradas por nuestro grupo de investigación entre la presencia de polimorfismos de enzimas fase I y fase II, el hábito tabáquico o alcohólico y el mayor riesgo de desarrollar cáncer oral, cáncer laringe, cáncer gástrico y cáncer de pulmón en población chilena29,46,47,48, lo anterior también se ha descrito en otras etnias.

Tabla 3 Valores de asociación de riesgo (OR) entre la presencia de polimorfismos genéticos de enzimas fase I y fase II, hábito tabáquico o alcohólico y el mayor riesgo de desarrollar cáncer en población chilena29,46,47,48

Conclusiones

Los datos existentes a nivel mundial y los resulta dos de nuestro grupo de investigación sugieren que en las interacciones genético-ambientales, la presencia de las variantes genéticas de enzimas de biotransformación fase I (CYP1A1, CYP1E1) y fase II (GST), además de polimorfismos en el sistema de reparación de daño al ADN (ERCC1/ERCC2) tendrían un efecto modifi cador del riesgo de cáncer inducido por el hábito de fumar y el consumo de alcohol. Esta asociación es importante, si consideramos que en la población chilena el hábito de fumar y beber alcohol es muy prevalente (33,6 % y 79,1%, respectivamente). Finalmente, las correlaciones entre variantes genéticas de enzimas de biotransformación y sistemas de reparación del ADN, exposición medioambiental y susceptibilidad a cáncer constituyen un área prometedora de investigación básico-clínica que permitirá una mejor comprensión de por qué individuos con un grupo de genes casi idénti cos pueden ser variables en la generación de numero sas patologías, en particular del cáncer.

Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Agradecimientos:

Los autores del presente trabajo desean agradecer el soporte económico brindado a su línea de investiga ción por CONICYT a través del proyecto Fondecyt 1140434.

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Recibido: 22 de Mayo de 2018; Aprobado: 07 de Junio de 2018

Correspondencia: Ángela Roco. E-mail: aroco.farmacogenetica@gmail.com.

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