Marcadores citogenéticos aplicados en biomedicina = Cytogentic biomarkers applied in biomedicine

Resumen

Cuando se pretende identificar una determinada exposición a una sustancia exógena al organismo se utilizan biomarcadores que nos permitan confirmar esta exposición. En el caso de que la exposición provoque un efecto nocivo en el material genético, el interés se centra en biomarcadores genotóxicos. Si el efecto en el material genético se traduce en cambios en la estructura o en el número de cromosomas observables y cuantificables mediante técnicas citogenéticas, estos cambios se podrán emplear como biomarcadores citogenéticos. De hecho, los biomarcadores citogenéticos son criterios de valoración frecuentemente utilizados en estudios poblacionales. Su sensibilidad para la medición de exposición a agentes genotóxicos y el papel de algunos biomarcadores como indicadores tempranos del riesgo de cáncer han contribuido a este éxito. Existen distintos biomarcadores citogenéticos según el propósito del estudio, entre ellos, los generalmente más utilizados son los micronúcleos, los intercambios de cromátidas hermanas y las aberraciones cromosómicas. Entre los agentes químicos a los que los humanos pueden estar expuestos se encuentran aquellos que componen el tabaco. Un elevado número de compuestos presentes en el tabaco han sido clasificados por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC) como cancerígenos o posibles cancerígenos para el ser humano. La evaluación mediante técnicas citogenéticas del daño causado en el ADN por la exposición a estos compuestos es de gran utilidad para confirmar los efectos perjudiciales del tabaco sobre el material genético. Otro tipo de agentes, concretamente los presentes en las pinturas usadas como aerosoles, causaron un grave impacto en la salud de ciertos trabajadores de industrias textiles in la región de Valencia (España). Este suceso fue clasificado como el “syndrome de Ardystil” y después del accidente se pensó en llevar a cabo un plan de vigilancia de la salud de la gente afectada. Con el fin de evaluar la posible persistencia de alteración en los cromosomas, se realizó la técnica de intercambio de cromátidas hermanas. La radiación ionizante es otro agente que provoca lesiones en el material genético de las células. En determinados casos estas lesiones forman parte del efecto deseado de las radiaciones, como en la radioterapia, sin embargo, en estos procedimientos de tratamiento o en determinadas situaciones de diagnóstico médico con radiaciones ionizantes se pueden ocasionar efectos indeseados con repercusiones sobre la salud de los individuos. Con el propósito de evitar o mitigar estos efectos indeseados de la radiación ionizante se han investigado diversos productos sintéticos y naturales, con un interés creciente por estos últimos. Mediante los biomarcadores citogenéticos como las aberraciones cromosómicas podemos evaluar el daño que la radiación causa en el ADN de las células y la posible disminución ofrecida por parte de los compuestos llamados radioprotectores. De forma semejante podemos evaluar la toxicidad que los compuestos objeto de estudio pueden ejercer por sí mismos. Uno de los grupos con más interés para su aplicación como radioprotectores es el grupo de los polifenoles. En relación con la exposición a la radiación ionizante, las técnicas citogenéticas pueden ser utilizadas como una herramienta para evaluar la posible radiosensibilidad de cada individuo ya que se sabe que en los seres humanos se exhibe un rango de variación interindividual en la frecuencia y severidad de los efectos aparecidos después de la exposición a las radiaciones ionizantes. Esta medida podría ayudar a evaluar el riesgo individual de sujetos expuestos a tratamientos con radiaciones ionizantes con la posibilidad de un ajuste más personalizado de las dosis o como una medida preventiva adicional en trabajadores expuestos a radiación ionizante. Además, la técnica citogenética desarrollada para la evaluación de la radiosensibilidad individual permite evaluar in vitro, cómo determinados compuestos, que pueden estar presentes de forma simultánea a la radiación, son capaces de modificar la respuesta de las células a la misma. En los estudios de genotoxicidad, se analizan los biomarcadores de aberraciones cromosómicas, intercambio de cromátidas hermanas, índice mitótico e índice de proliferación. Concretamente, en el estudio de individuos fumadores y afectados por el síndrome Ardystil, del análisis del intercambio de cromátidas hermanas se extrajeron dos parámetros, las células con un número de intercambios superior al percentil 95 y un ratio que analiza la concentración de intercambios en un cromosoma en lugar de distribuilos uniformemente en los 46 cromosomas. Resulta imprescindible la diferenciación del número de ciclos celulares que han experimentado los linfocitos, por lo que al principio del cultivo se debe añadir una sustancia que permitirá diferenciar la primera, segunda y tercera división mediante la técnica de tinción concreta de Fluorescencia más Giemsa. Para los estudios del tabaco y síndrome de Ardystil se procesaron las muestras de sangre periférica obtenidas de los sujetos estudiados y se procedió al análisis citogenético para el estudio del biomarcador de intercambio de cromátidas hermanas. Para el estudio de la genotoxicidad de los polifenoles de la curcumina y el trans-resveratrol, ambos compuestos se añadieron por separado y en distintas concentraciones un determinado tiempo antes de empezar el cultivo de las muestras. El análisis citogenético incluyó el estudio de los biomarcadores de aberraciones cromosómicas, intercambio de cromátidas hermanas y los índices mitótico y de proliferación. En los estudios de radioprotección, se utilizaron dos técnicas citogenéticas. Por una parte, el ensayo de cromosomas dicéntricos, basado en la irradiación con radiación ionizante de muestras de sangre periférica humana pre-incubadas con curcumina y trans-resveratrol, cultivo de las mismas y análisis citogenéticos de las aberraciones cromosómicas para el recuento de cromosomas dicéntricos considerados biomarcadores de daño radioinducido. Por otra parte, la técnica de condensación prematura de cromosomas, basada en la irradiación con radiación ionizante de linfocitos aislados de sangre periférica humana previamente incubadas con diferentes concentraciones de curcumina y trans-resveratrol, fusión con células mitóticas de ovario de hámster chino, cultivo y análisis citogenético del daño radioinducido en forma de fragmentos cromosómicos. En los estudios de radiosensibiliad, se empleó el ensayo G2 para dos aplicaciones distintas. Por un lado, el ensayo de radiosensibilidad en fase G2 aplicado a la evaluación de la radiosensibilización in vitro de compuestos químicos, concretamente curcumina y trans-resveratrol, para estudiar si ambas sustancias son capaces de modificar la radiosensibilidad en fase G2 de linfocitos humanos. Por otro lado, el ensayo de radiosensibilidad en fase G2 aplicado a un caso clínico para la evaluación de la radiosensibilidad individual de un paciente con efectos secundarios adversos tras un tratamiento de radiología intervencionista. De esta forma la paciente puede ser clasificada como “hiperradiosensible”, “radiosensible”, “normal” o “radioresistente” según la clasificación propuesta por Terzoudi y Pantelias (2011). Mediante el empleo de biomarcadores citogenéticos es posible evaluar como diferentes agentes químicos y físicos causan una alteración del material cromosómico. El análisis de los biomarcadores utilizados para evaluar la genotoxicidad del tabaco y de componentes utilizados en aerografía textil sin condiciones de prevención de riesgos laborales (“Síndrome de Ardystil”) permitió observar un aumento estadísticamente significativo de la afectación del material genético en individuos fumadores así como comprobar que esta afectación ya no estaba presente en sujetos afectados por el “síndrome de Ardystil” pasados diez años del suceso. El estudio in vitro de las propiedades genotóxicas, radioprotectoras y radiosensibilizantes de los compuestos polifenólicos curcumina y trans-resveratrol pone de manifiesto la versatilidad con la que actúan estos compuestos dependiendo de las concentraciones utilizadas, el momento del ciclo celular en el que son absorbidos por las células y las condiciones a las que son sometidas las muestras. La aplicación del ensayo de radiosensibilidad individual en fase G2 del ciclo celular a una paciente con efectos secundarios tras una intervención mediada por radiación ionizante es un primer paso para la aplicación futura de esta técnica citogenética en medicina preventiva. Tanto pacientes como trabajadores sometidos a tratamientos con radiaciones ionizantes dispondrían de una herramienta adicional para mejorar la individualización del tratamiento o para la mejor prevención de riesgos laborales.