22.6: Carcinógenos y Teratógenos
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- Explicar el proceso de desarrollo del cáncer.
- Enumere los factores que pueden aumentar y disminuir el riesgo de cáncer.
- Definir los teratógenos y describir los defectos congénitos que resultan de ellos.
Un carcinógeno es cualquier agente que aumenta directamente la incidencia de cáncer. La mayoría, pero no todos los carcinógenos son mutágenos. Los carcinógenos que no dañan directamente el ADN incluyen sustancias que aceleran la división celular, dejando así menos oportunidades para que las células reparen mutaciones inducidas, o errores en la replicación. Los carcinógenos que actúan como mutágenos pueden ser de naturaleza biológica, física o química, aunque el término se usa con mayor frecuencia en relación con sustancias químicas.
Definición del cáncer
El cáncer es en realidad un grupo de más de 100 enfermedades, todas las cuales implican un crecimiento celular anormal con el potencial de invadir o diseminarse a otras partes del cuerpo. En términos generales, el cáncer ocurre cuando el ciclo celular ya no está regulado debido al daño del ADN. El número de posibles causas subyacentes de este daño en el ADN es grande, por lo que hay muchos factores de riesgo diferentes para el cáncer. Cualquier célula que se vuelva cancerosa se divide más rápidamente que las células normales. Pueden formar una masa de células anormales llamadas tumor. Las células que se dividen rápidamente ocupan nutrientes y espacio, dañando las células normales que las rodean. Si las células cancerosas se diseminan a otras partes del cuerpo, invaden y dañan otros tejidos y órganos. Eventualmente pueden llevar a la muerte.
Fuente: Instituto Nacional del Cáncer/Univ. de Pittsburgh Cancer Institute
Con mucho, el más común de los más de 100 tipos de cáncer humano es el carcinoma basocelular, el tipo de cáncer de piel que Bernie Sanders había extirpado en 2016. El carcinoma basocelular constituye el 40 por ciento de todos los cánceres nuevos cada año en Estados Unidos. Otros tipos comunes de cáncer incluyen los cánceres de pulmón, colorrectal, próstata (en hombres) y mama (en mujeres). Estos cánceres no son tan comunes como el cáncer de piel, pero causan la mayoría de las muertes por cáncer.
Cómo se desarrolla el cáncer
La carcinogénesis, también llamada oncogénesis o tumorigénesis, es la formación de un cáncer, por lo que las células normales se transforman en células cancerosas. La transformación de una célula normal en una célula cancerosa es un proceso de múltiples etapas que implica iniciación, promoción, progresión y finalmente malignidad (ver Figura\(\PageIndex{2}\)). Este proceso lleva años y comienza con una sola célula en la que se mutan los genes correctos para que la célula no muera apropiadamente y comience a proliferar anormalmente. Luego, ocurren mutaciones adicionales que seleccionan células de crecimiento más rápido dentro de esta población, lo que lleva a un tumor de rápido crecimiento y malignidad. Para cuando las células son cancerosas, los protooncogenes se han activado y los genes supresores de tumores inactivados. Incluso dentro del mismo tipo de tumor, como el cáncer de colon, los genes específicos mutados pueden variar de persona a persona haciendo del cáncer una enfermedad única para cada individuo.
Cómo se propaga el cáncer
Una vez que una célula normal se transforma en una célula cancerosa y comienza a dividirse fuera de control, las células cancerosas pueden propagarse desde el sitio original (llamado tumor primario) a otros tejidos. Esto puede ocurrir de tres maneras diferentes. Una forma es la propagación local, en la que las células cancerosas que se dividen agresivamente invaden directamente los tejidos cercanos. Otra forma involucra el sistema linfático. Las células cancerosas pueden diseminarse a los ganglios linfáticos regionales a través de los vasos linfáticos que pasan por el tumor primario.
La tercera forma en que las células cancerosas pueden propagarse es a través de la sangre a sitios distantes. Esto se llama metástasis, y los nuevos cánceres que se forman se llaman metástasis. Aunque la sangre puede transportar células cancerosas a tejidos en todas partes del cuerpo, las células cancerosas generalmente crecen solo en ciertos sitios (Figura\(\PageIndex{3}\)). Los diferentes tipos de cáncer tienden a metastatizar a órganos particulares. Los lugares más comunes para que ocurran metástasis son el cerebro, los pulmones, los huesos y el hígado. Casi todos los cánceres pueden hacer metástasis, especialmente durante las últimas etapas de la enfermedad. El cáncer que ha metastatizado generalmente tiene el peor pronóstico y se asocia con la mayoría de las muertes por cáncer.
Carcinógenos Químicos
Los carcinógenos químicos (Tabla\(\PageIndex{1}\)) pueden ser compuestos naturales o sintéticos que, a partir de ensayos de alimentación animal o estudios epidemiológicos (es decir, población humana), incrementan la incidencia de cáncer. La definición de un químico como carcinógeno es problemática por varias razones. Algunos químicos se vuelven cancerígenos solo después de que se metabolizan en otro compuesto en el cuerpo; no todas las especies o individuos pueden metabolizar químicos de la misma manera. Además, las propiedades cancerígenas de un compuesto suelen depender de su dosis. Puede ser difícil definir una dosis relevante tanto para animales de laboratorio como para humanos. Sin embargo, cuando se observa una correlación entre la incidencia de cáncer y la exposición química, generalmente es posible encontrar formas de reducir la exposición a ese químico.
Cuadro\(\PageIndex{1}\): Algunas Clases de Carcinógenos Químicos.
| Clase | Ejemplos y/o Fuentes |
| PAHs (hidrocarburos aromáticos policíclicos) | benzo [a] pireno y varios otros componentes del humo de cigarrillos, madera y combustibles fósiles |
| Amina aromática | compuestos formados en los alimentos cuando la carne (incluyendo pescado, aves de corral) se cocina a alta temperatura |
| Nitrosaminas y nitrosamidas | que se encuentran en el tabaco y en algunas carnes y pescados ahumados |
| Colorantes azoicos | diversos tintes y pigmentos utilizados en textiles, cuero, pinturas. |
| Carbamatos | carbamato de etilo (uretano) que se encuentra en algunas bebidas destiladas y alimentos fermentados |
| Compuestos halogenados | ej., pentaclorofenol utilizado en algunos conservantes de madera y pesticidas. |
| Compuestos inorgánicos | amianto; puede inducir inflamación crónica y especies reactivas de oxígeno |
| Compuestos diversos | ej., agentes alquilantes, compuestos fenólicos |
Una lista detallada de carcinógenos ocupacionales se puede encontrar en el siguiente enlace
Los carcinógenos implicados como los principales agentes causantes de los cuatro cánceres más comunes a nivel mundial se dan en la siguiente tabla. Estos cuatro cánceres son cánceres de pulmón, mama, colon y estómago. Juntos representan alrededor del 41% de la incidencia mundial de cáncer y 42% de las muertes por cáncer.
Cuadro\(\PageIndex{2}\): Carcinógenos principales implicados en los cuatro cánceres más comunes a nivel mundial.
| Tipo de Cáncer | Carcinógeno |
| Cáncer de Pulmón | Humo de tabaco |
| Cáncer de Mama | Estrógeno |
| Cáncer de Colon | Humo de tabaco y ácidos biliares: ácido desoxicólico (DCA) o ácido litocólico (LCA) |
| Cáncer de estómago | Heliobacter pylori |
Nota: Una descripción más detallada de cada carcinógeno principal enumerado en la Tabla se\(\PageIndex{2}\) puede encontrar en el siguiente enlace
Anticarcinógenos
La fibra dietética y la restricción calórica son dos anticancerígenos o antipromotores que disminuyen el riesgo de formación de tumores. La fibra dietética es tanto y está inversamente asociada con el cáncer, particularmente el cáncer de colon. Entonces, cuanta más fibra comes, menor riesgo tienes de desarrollar cáncer de colon. Un mecanismo por el cual actúa la fibra es acelerar la excreción de ácidos biliares. La fibra también aumenta la velocidad de paso de los materiales a través del colon resultando en una disminución de la producción y exposición del colon a agentes causantes de cáncer, es decir, diluye la concentración de carcinógenos.
Estudios en animales han demostrado que restringir la ingesta calórica en un 30% reduce el crecimiento tumoral y aumenta la vida útil. El mecanismo no se conoce pero puede deberse a una menor oxidación, por lo que el daño al ADN.
Los antioxidantes pueden ayudar a bloquear la acción de iniciadores o promotores si su modo de acción es dañar el ADN por oxidación. La vitamina A, C, E, betacaroteno y selenio son nutrientes antioxidantes. Algunos trabajan localmente, como la vitamina E en el colon, mientras que otros funcionan más globalmente como el selenio y la vitamina C. La vitamina A parece funcionar manteniendo las células diferenciadas, lo que ralentiza la tasa de crecimiento.
Otros compuestos en los alimentos, particularmente frutas y verduras, han demostrado ralentizar la formación de tumores. Las verduras crucíferas (por ejemplo, brócoli, coliflor, repollo y coles de Bruselas, por nombrar algunos) son ricas en nutrientes, fibra, glucosinolatos que son químicos que contienen azufre, indoles e isotiocianatos. Estudios en animales han encontrado que estas sustancias inhiben el desarrollo de cáncer en varios órganos en ratas y ratones (Hecht SS. Inhibición de la carcinogénesis por isotiocianatos. Revisiones del Metabolismo de Medicamentos 2000; 32 (3-4) :395-411; Murillo G, Mehta RG. Hortalizas crucíferas y prevención del cáncer. Nutrición y Cáncer 2001; 41 (1-2) :17-28). Los indoles e isotiocianatos ayudan a proteger las células del daño del ADN; ayudan a inactivar carcinógenos; tienen efectos antivirales y antibacterianos; tienen efectos antiinflamatorios; inducen la muerte celular (apoptosis); e inhiben la formación de vasos sanguíneos tumorales (angiogénesis) y la migración de células tumorales (necesaria para metástasis) (Nacional Instituto del Cáncer, Hortalizas Crucíferas y Prevención del Cáncer, 2012, https://www.cancer.gov/about-cancer/...les-fact-sheet). Los estudios en humanos, sin embargo, han mostrado resultados mixtos.
Prueba de Carcinógenos
En genética, un mutágeno es un agente físico o químico que cambia permanentemente el material genético, generalmente el ADN, en un organismo y así aumenta la frecuencia de mutaciones por encima del nivel de fondo natural. Como muchas mutaciones pueden causar cáncer, tales mutágenos son por lo tanto carcinógenos, aunque no todos necesariamente lo son. Se han desarrollado muchos sistemas diferentes para detectar mutágenos. Los sistemas animales pueden reflejar con mayor precisión el metabolismo del ser humano, sin embargo, son caros y consumen mucho tiempo (pueden tardar alrededor de tres años en completarse), por lo tanto no se utilizan como primer tamiz de mutagenicidad o carcinogenicidad.
La prueba de Ames es un método ampliamente empleado que utiliza bacterias para probar si un químico dado puede causar mutaciones en el ADN del organismo de prueba. De manera más formal, se trata de un ensayo biológico para evaluar el potencial mutagénico de los compuestos químicos. Una prueba positiva indica que el químico es mutagénico y por lo tanto puede actuar como carcinógeno, porque el cáncer suele estar vinculado a la mutación. La prueba sirve como un ensayo rápido y conveniente para estimar el potencial cancerígeno de un compuesto porque los ensayos estándar de carcinógenos en ratones y ratas requieren mucho tiempo (tardan de dos a tres años en completarse) y son costosos. Sin embargo, se conocen falsos positivos y falsos negativos. También se han desarrollado otras pruebas, similares a las pruebas de Ames, utilizando levaduras y otras bacterias.
Drosophila, plantas y cultivos celulares se han utilizado en diversos ensayos de mutagénesis de sustancias químicas.
En los sistemas de ensayo con animales, los roedores suelen ser utilizados en pruebas con animales. Los productos químicos bajo prueba se administran generalmente en los alimentos y en el agua potable, pero a veces por aplicación dérmica, por alimentación forzada o por inhalación, y se llevan a cabo durante la mayor parte de la vida útil de los roedores. El ensayo de ratón transgénico usando una cepa de ratón infectada con un vector lanzadera viral es otro método para probar mutágenos. Los animales se tratan primero con sospecha de mutágeno, luego se aísla el ADN del ratón y se recupera el segmento de fago y se usa para infectar E. coli.
Video Factores \(\PageIndex{1}\)de riesgo para el cáncer.
Factores de riesgo para el cáncer
https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/patient-prevention-overview-pdq#_199
Mitos y conceptos erróneos comunes sobre el cáncer
https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/myths
Listado de probables carcinógenos
Prevención del cáncer: hazte cargo de tu estilo de vida
https://medlineplus.gov/ency/patientinstructions/000825.htm
Verduras crucíferas y prevención del cáncer
https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/diet/cruciferous-vegetables-fact-sheet
Defectos de nacimiento:Teratógenos
Un teratógeno es un compuesto que deforma permanentemente la función o estructura de un embrión o feto en desarrollo en el útero. En general, el grado de teratogenicidad depende de:
- La potencia del fármaco como mutágeno.
- La susceptibilidad del feto a la teratogénesis.
- La dosis del teratógeno.
- La duración de la exposición a teratógenos.
- El tiempo de exposición.
- El grado de transferencia de la circulación materna a la fetal.
El promedio global de todos los nacidos vivos complicados por malformación es del 6% (Perspectivas de Salud Ambiental, (NIH), octubre de 2009). La mayoría de estas complicaciones se deben a factores desconocidos. La gran mayoría de etiologías reconocidas son genéticas, y solo el 10% se atribuye a etiologías ambientales como la salud materna, la infección y los tóxicos. En general, los sistemas nervioso central y esquelético son los más afectados.
La talidomida (un sedante comercializado previamente en Europa para prevenir las náuseas matutinas) ver Figura\(\PageIndex{4}\) es un teratógeno clásico que causó defectos en las extremidades en bebés nacidos de mujeres que tomaron este medicamento en la década de 1960 (ver Figura\(\PageIndex{5}\)). La talidomida se comercializó por primera vez en 1957 en Alemania Occidental, donde estaba disponible sin receta. [5] [6] Cuando se liberó por primera vez, la talidomida fue promovida por ansiedad, dificultad para dormir, “tensión” y náuseas matutinas. [6] [7] Si bien inicialmente se consideró seguro durante el embarazo, en 1961 se notaron preocupaciones con respecto a los defectos congénitos y el medicamento se retiró del mercado en Europa ese año. [6] [5] El número total de personas afectadas por el uso durante el embarazo se estima en 10,000, de las cuales alrededor del 40% murieron alrededor del momento del nacimiento. [6] [3] Quienes sobrevivieron tuvieron problemas en las extremidades, los ojos, las vías urinarias y el corazón. [5]
Su entrada inicial al mercado estadounidense fue impedido por Frances Kelsey en la FDA. [7] Los defectos congénitos de la talidomida condujeron al desarrollo de una mayor regulación y monitoreo de medicamentos en muchos países. En 2006 la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos otorgó una aprobación acelerada para la talidomida en combinación con dexametasona para el tratamiento del mieloma múltiple recién diagnosticado pacientes.
Las mujeres pueden encontrarse con otros teratógenos. El tabaquismo es más probable que cause retraso en el crecimiento, pero también se ha implicado en la ruptura preparto de las membranas, el parto prematuro, el desprendimiento de la placenta, el aborto espontáneo, la morbilidad y mortalidad perinatal y el síndrome de muerte súbita infantil. El tabaquismo puede ejercer sus efectos a través de la unión competitiva del monóxido de carbono con la hemoglobina y/o a través de otros componentes que se encuentran en los cigarrillos que causan efectos biológicos adversos.
El consumo de alcohol en el embarazo puede resultar en síndrome alcohólico fetal (SAF) ver Figura\(\PageIndex{6}\), que ocurre en aproximadamente 1% de todos los nacimientos. Los niños con FAS presentan un labio superior aplanado y delgado, pequeñas fisuras palpebrales, pliegues epicánticos, puente nasal aplanado y nariz corta. También pueden exhibir microcefalia, retraso mental y tener discapacidades de aprendizaje. No está claro si hay alguna cantidad segura de consumo de alcohol en el embarazo.
La cocaína generalmente produce restricción de crecimiento, parto prematuro, microcefalia, aborto espontáneo, desprendimiento placentario, anomalías en las extremidades y anomalías del sistema nervioso central. La cocaína parece ejercer una serie de sus efectos a través de la vasoconstricción periférica que conduce a la hipoxia fetal.
Las mujeres con indicaciones para el tratamiento con warfarina deben abstenerse del embarazo o cambiar a heparinas de bajo peso molecular. La warfarina normalmente produce retraso mental, restricción del crecimiento, hipoplasia nasal y anomalías oftalmicas.
Los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (ECA) causarán insuficiencia renal fetal y oligohidramnios que conducen a hipoplasia pulmonar y contractura de extremidades. Las anomalías óseas craneales fetales también son comunes.
La isotretinoína (Accutane), utilizada para tratar el acné, puede causar anomalías cardíacas, orales, otológicas, tímicas y del sistema nervioso central. En una cuarta parte de los casos, provoca retraso mental.
Otras clases y condiciones de sustancias teratogénicas incluyen
- Diversos medicamentos recetados y carencias de nutrientes (por ejemplo, insuficiente ácido fólico).
- Se sospecha que los compuestos químicos como el yoduro de metilo (utilizado en pesticidas) y el bisfenol A (utilizado en plásticos) son teratógenos sospechosos.
Resumen
- Un carcinógeno es cualquier agente que aumenta directamente la incidencia de cáncer.
- El cáncer es causado por cambios en el ADN que podrían heredarse o adquirirse.
- Se han desarrollado diversas pruebas para detectar carcinógenos.
- La American Cancer Society proporciona una extensa lista de probables carcinógenos químicos, incluidos los que se encuentran en alimentos y bebidas procesados, diversos productos domésticos, pesticidas, etc.
- Los efectos de un teratógeno en el feto dependen de varios factores: la potencia del teratógeno, la susceptibilidad del feto al teratógeno, la dosis y duración de la exposición al teratógeno, el grado de transferencia de la circulación materna a la fetal, y cuando durante el desarrollo se produce la exposición.
- Aproximadamente el 10% de las malformaciones congénitas se atribuyen a factores ambientales, y el 20% se deben a factores genéticos o hereditarios. El resto tienen causas desconocidas o se deben a una mezcla de diferentes factores.
- Los componentes del cigarrillo, el alcohol, la cocaína, la warfarina, los inhibidores de la ECA y Accutane son todos teratógenos que afectan el desarrollo fetal.
Colaboradores y Atribuciones
Libretextos: Genética abierta en línea (Nickle, T. & Barrette-Ng, I.)
Libretextos: Biología Humana (Wakim y Grewal)
Libretextos: Una introducción a la nutrición (Byerley)
Libretextos: Anatomía y Fisiología (Boundless)
Wikipedia
Sociedad Americana contra el Cáncer
NIH-MedlinePlus
NIH- Instituto Nacional de Cáncer