CNCER DE PULMNCurso de la ESO en espaol

17-18 febrero 2005

Coordinadores: M. Snchez-Cspedes, ES - R. Rosell, ES

Auditorio Centro Nacional de Investigacin Oncolgicas (CNIO)Melchor Fernndez Almagro, 328029 Madridwww.cnio.es

La reproduccin del material de este libro est condicionada a la obtencin previa del permiso correspondiente de los ponentes.

NDICE

Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Programa del curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Lista de ponentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Contribuciones de los ponentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Sesin I: Etiologa y bases moleculares del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Moderador: ngel Lpez-Encuentra

Epidemiologa del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Jos Franco

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Juan Miguel Barros Dios

Carcingenos y origen del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Julin Carretero

Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Montserrat Snchez-Cspedes

Telmeros y telomerasa en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Jean Charles Soria

Lectura crtica de los artculos sobre factores etiolgicos del cncer de pulmn . . . . . . 71Esteve Fernndez-Muoz

Sesin II: Alteraciones gentico-moleculares en cncer de pulmn: utilizacin clnica . . . . . . . . 81Moderador: Rafael Rosell

Clasificacin histolgica y lesiones preneoplsicas en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . 83Jos Ramrez

Bsqueda de marcadores moleculares para la deteccin precoz del cncer de pulmn . . 89Luis M. Montuenga

Factores pronsticos en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111ngel Lpez-Encuentra

Aplicacin de las matrices de tejido ("tissue microarrays") al estudio de los carcinomasde pulmn no microcticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Fernando Lpez-Ros

Metilacin y cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Manel Esteller

Sesin III: Perspectivas de las nuevas terapias en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155Moderador: Montserrat Snchez-Cspedes

Dianas moleculares y nuevas terapias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Rafael Rosell

Factores de resistencia a quimioterapia en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195Miquel Taron

Terapia gnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205Noem Regart

Cuidados de enfermera en las nuevas modalidades teraputicas . . . . . . . . . . . . . . . . . 213Ana Jimnez

Avances en el manejo multimodal del cncer de pulmn no microctico . . . . . . . . . . . . 231Pilar Garrido

Actualizacin del tratamiento de cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247Jos Miguel Snchez

ndice 5

En primer lugar les damos nuestra ms cordial bienvenida a este segundo curso de la EscuelaEuropea de Oncologa (ESO) en el CNIO sobre cncer de pulmn. El primero, que vers sobre cncerde mama, se celebr en octubre de 2003.

El cncer de pulmn es la primera causa de muerte por cncer en los pases occidentales. El factoretiolgico responsable de la mayor parte de los casos es el tabaco. Durante este curso, adems delefecto de los carcingenos del tabaco se tratar de los genes alterados en los tumores pulmonares ascomo de otras anormalidades moleculares que tienen lugar durante el desarrollo de este tipo de cncer.

El pronstico de los pacientes con cncer de pulmn depende claramente del estadio tumoral en quese diagnostica la enfermedad. Varios estudios han demostrado que es posible detectar alteracionesgenticas y moleculares en lavados broncoalveolares de pacientes con cncer de pulmn y se estnllevando a cabo trabajos prospectivos que determinarn su posible uso en el diagnstico precoz deeste tipo de cncer. Otras investigaciones revelan factores moleculares relacionados con la respuesta ala terapia, los patrones de toxicidad y el pronstico del enfermo de cncer de pulmn.

Como consecuencia de los estudios dedicados a la elucidacin del conjunto de alteraciones genticasy de las vas moleculares que producen la formacin de un tumor esperamos que se produzcan mejorasen el tratamiento del cncer en un futuro no muy lejano. Algunos de estos esfuerzos ya han dado susfrutos con el diseo de drogas dirigidas a alteraciones genticas concretas, como es el caso del frmacoSTI571 para el tratamiento de la Leucemia Mieloide Crnica.

Durante el curso se presentarn los frmacos que actualmente se estn ensayando o se estn desarrollandopara el tratamiento del cncer de pulmn.

La contribucin de cada ponente en esta publicacin ha sido especificada en la por tadillacorrespondiente.

Esperamos sinceramente les sirva de referencia en el estudio de esta neoplasia.

Un saludo muy cordial,

Montserrat Snchez-CspedesJefe del Grupo de Cncer de Pulmn

CNIO

Rafael RosellJefe del Servicio de Oncologa Mdica

Institut Catal dOncologia, Hospital Germans Trias i Pujol,

Introduccin 7

Introduccin

PROGRAMA

Jueves 17 de febrero

15.00 BienvenidaMiguel ngel Piris

Sesin I: Etiologa y bases moleculares del cncer de pulmnModerador: ngel Lpez-Encuentra

15.10 Epidemiologa del cncer de pulmnJos Franco

15.50 Factores de susceptibilidad al cncer de pulmnJuan Miguel Barros Dios

16.30 Carcingenos y origen del cncer de pulmnJulin Carretero

17.10 Caf

17.50 Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmnMontserrat Snchez-Cspedes

18.30 Telmeros y telomerasa en cncer de pulmnJean Charles Soria

19.10 Lectura crtica de los artculos sobre factores etiolgicosdel cncer de pulmnEsteve Fernndez

Viernes 18 de febrero

Sesin II: Alteraciones gentico-moleculares en cncer de pulmn:utilizacin clnicaModerador: Rafael Rosell

09.00 Clasificacin histolgica y lesiones preneoplsicas en cncer de pulmnJosep Ramrez

09.40 Bsqueda de marcadores moleculares para la deteccin precozdel cncer de pulmnLuis M. Montuenga

8 Cncer de pulmn

10.20 Caf

11.00 Factores pronsticos en cncer de pulmnngel Lpez-Encuentra

11.40 Aplicacin de las matrices de tejido ("tissue microarrays")al estudio de los carcinomas de pulmn no microcticosFernando Lpez-Ros

12.20 Metilacin y cncer de pulmnManel Esteller

13.00 Almuerzo

Sesin III: Perspectivas de las nuevas terapias en cncer de pulmnModerador: Montserrat Snchez-Cspedes

14.30 Dianas moleculares y nuevas terapiasRafael Rosell

15.10 Factores de resistencia a quimioterapia en cncer de pulmnMiquel Taron

15.50 Caf

16.20 Terapia gnicaNoem Regart

17.00 Cuidados de enfermera en las nuevas modalidades teraputicasAna Jimnez

17.40 Avances en el manejo multimodal del cncer de pulmn no microcticoPilar Garrido

18.20 Actualizacin del tratamiento de cncer de pulmnJos Miguel Snchez

Programa 9

PONENTES

Juan Miguel Barros Dios (mrbarros@usc.es)Universidad de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, ES

Julin Carretero (jcarretero@cnio.es)Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas, Madrid, ES

Manel Esteller (mesteller@cnio.es)Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas, Madrid, ES

Esteve Fernndez (efernandez@iconcologia.catsalut.net)Institut Catal d'Oncologia y Universitat de Barcelona, Barcelona, ES

Jos Franco (franco_jos@gva.es)Hospital Clnico Universitario, Valencia, ES

Pilar Garrido (pgarrido.hrc@salud.madrid.org)Hospital Ramn y Cajal, Madrid, ES

Ana Jimnez (ajimenezarate@hotmail.com)Institut Catal d'Oncologia, Hospital Germans Trias i Pujol, Barcelona, ES

ngel Lpez-Encuentra (lencuent@h12o.es)Hospital Universitario 12 de Octubre, Madrid, ES

Fernando Lpez-Ros (flopezrios.hdoc@salud.madrid.org)Hospital Universitario 12 de Octubre, Madrid, ES

10 Cncer de pulmn

Luis M. Montuenga (lmontuenga@unav.es)Centro de Investigacin Mdica Aplicada, Universidad de Navarra, Pamplona, ES

Miguel ngel Piris (mapiris@cnio.es)Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas, Madrid, ES

Jos Ramirez (JRAMIREZ@clinic.ub.es)Hospital Clinic, Universitat de Barcelona, ES

Noem Regart (32497nra@comb.es)Institut Catal d'Oncologia, Hospital Germans Trias i Pujol, Barcelona, ES

Rafael Rosell (rrosell@ns.hugtip.scs.es)Institut Catal d'Oncologia, Hospital Germans Trias i Pujol, Barcelona, ES

Jos Miguel Snchez (jmst@ns.hugtip.scs.es)Institut Catal d'Oncologia, Hospital Germans Trias i Pujol, Barcelona, ES

Montserrat Snchez-Cspedes (msanchez@cnio.es)Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas, Madrid, ES

Jean-Charles Soria (soria@igr.fr)Institut Gustave-Roussy, Paris, FR

Miquel Taron (mtaron@saludalia.com)Institut Catal d'Oncologia, Hospital Germans Trias i Pujol, Barcelona, ES

Ponentes 11

Sesin 1

ETIOLOGA Y BASES MOLECULARESDEL CNCER DE PULMN

Moderador: ngel Lpez-Encuentra

Contenido:

Resumen de la ponenciaBibliografaArtculo del ponente

EPIDEMIOLOGADEL CNCER DE PULMN

Jos Franco

Hospital Clnico Universitario,Valencia

Epidemiologa del cncer de pulmnJos Franco

Servicio de NeumologaHospital Clnico Universitario, Valencia

El tabaco es la causa principal de cncer de pulmn, siendo responsable de ms del 90% de loscasos no slo directamente sino indirectamente (tabaquismo pasivo) y en asociacin con otrassustancias. Existen otras causas (polucin ambiental, laboral o en los hogares) y factores modificadoresdel riesgo individual como la dieta o la susceptibilidad gentica. Sin embargo, el consumo de cigarrilloses el elemento que confiere el carcter de epidemia a la enfermedad. Adems, debido a la clara relacinentre tabaco y cncer de pulmn, se puede considerar al cncer de pulmn como marcador deltabaquismo de una poblacin.

El hbito de fumar se ha iniciado en momentos diferentes y ha seguido patrones distintos segnlas caractersticas culturales y socioeconmicas de cada pas. En pases como Estados Unidos o el ReinoUnido se adquiri tempranamente en el siglo XX, primero en varones y poco despus en mujeres, ycomenz a declinar en los aos 60. En Espaa sin embargo, se desarroll tardamente respecto a estospases y las mujeres se incorporaron a fumar mucho despus que los varones.

La supervivencia global del cncer de pulmn es baja (slo del 10-13% a los 5 aos) y no hacambiado sustancialmente durante las ltimas 2 dcadas a pesar del desarrollo de tratamientosmultidisciplinarios en pacientes con estadios ms avanzados de la enfermedad. Esto determina unaestrecha correlacin entre incidencia y mortalidad, de manera que se puede estudiar la evolucin dela epidemia en una poblacin dada a partir de los datos de mortalidad.

El hbito de fumar se establece generalmente a una edad temprana y tiende a seguir patronesespecficos para cada generacin (hbito generacional). Adems existe un largo perodo de latencia deunos 30 aos entre el establecimiento del hbito de fumar y el desarrollo de la enfermedad, que semanifiesta de forma ms temprana en los individuos ms jvenes y se extiende posteriormente a losde mayor edad. As, de la misma manera que los datos de mortalidad por cncer de pulmn son unindicador del hbito tabquico de la poblacin durante las dcadas pasadas, tambin los cambios recientesen el hbito de fumar junto con las tendencias de la mortalidad en las jvenes generaciones permitenpredecir el curso de la epidemia en el futuro.

Segn datos de la Encuesta Nacional de Salud, el consumo de tabaco en la poblacin espaolamayor de 16 aos ha disminuido en hombres del 64% en 1978 al 42% en 2001 y ha aumentado enmujeres del 17% en 1978 al 27,2% en 2001. Este diferente comportamiento respecto al tabaco segnel gnero se refleja tambin en las tasas de mortalidad por cncer de pulmn. En hombres, la tasaestandarizada para todas las edades se ha doblado en las ltimas dcadas (de 31,4 x 100.000 en 1973a 64,2 en 2001). Sin embargo, en mujeres las tasas han permanecido bajas hasta recientemente (6,3en 1973 y 6,4 en 1997) difiriendo apenas de lo esperado en una poblacin nunca fumadora, pero enlos ltimos aos empieza a observarse un incremento significativo (7,6 en 2001). Respecto a las tasasespecficas por edad, en varones se observan incrementos en todos los grupos mayores de 35 aos,pero en los ms jvenes (30-34 aos) la mortalidad ha disminuido desde 1988. En mujeres el patrnes muy diferente: las tasas disminuyen en la mayora de los grupos de edad hasta finales de la dcadade los 80 y despus aumentan significativamente en los grupos ms jvenes.

Debido al carcter generacional del hbito tabquico, el estudio de la mortalidad mediantemodelos edad-periodo-cohorte constituye una aproximacin ms exacta a la evolucin de la epidemia

Epidemiologa del cncer de pulmn 17

de cncer de pulmn. Utilizando este mtodo se puede observar que el efecto cohorte aumenta envarones hasta las generaciones nacidas alrededor de 1952, y despus la mortalidad disminuye ligeramenteen los ms jvenes. En mujeres, sin embargo, el efecto cohorte disminuye hasta las generaciones nacidasen 1932 y aumenta de forma marcada a partir de 1942.

En resumen, sobre la base de las variaciones de la mortalidad en las jvenes generaciones y losdatos sobre el consumo de tabaco se pueden esperar cambios de tendencia en la evolucin de laepidemia de cncer de pulmn en Espaa. As, en mujeres, el incremento de mortalidad observado enlas ms jvenes seala el comienzo de la epidemia de cncer de pulmn debido al continuo aumentode la prevalencia de mujeres fumadoras. Por el contrario en hombres, considerando la leve disminucinde la mortalidad en los ms jvenes, es posible prever una evolucin ms favorable de la epidemia sila prevalencia de tabaquismo sigue disminuyendo. Por ltimo, la discreta pero significativa disminucinde la mortalidad observada en mujeres hasta finales de los aos 80 podra estar relacionada con unamenor exposicin al tabaquismo pasivo en casa como consecuencia de la disminucin del nmero devarones fumadores.

Bibliografa:

Bray F, Tyczynski JE, Parkin DM. Going up or coming down? The changing phases of thelung cancer epidemic from 1967 to 1999 in the 15 European Union countries. Eur J Cancer. 2004 Jan;40(1):96-125.

Franco J, Prez-Hoyos S, Plaza P. Changes in lung-cancer mortality trends in Spain. Int J Cancer. 2002Jan 1; 97(1):102-5.

18 Cncer de pulmn

CHANGES IN LUNG-CANCER MORTALITY TRENDS IN SPAINJose FRANCO1* , Santiago PEREZ-HOYOS2 and Pedro PLAZA 3

1Servicio de Neumologa, Hospital Clnico Universitario, Valencia, Spain2Escuela Valenciana de Estudios para la Salud, Valencia, Spain3Servicio de Neumologa, Hospital Universitario Dr. Peset, Valencia, Spain

Several changes in smoking patterns over the past decadesin Spain can be expected to result in a shift in lung-cancermortality rates. We examined time trends in lung-cancermortality from 19731997 using a log-linear Poisson age-period-cohort model. The standardized lung-cancer mortal-ity rate for men almost doubled, from 31.4 per 100,000 in1973 to 58.6 in 1997, with an average annual increase of 2.7%.Mortality increased for male generations born until 1952 as aconsequence of the increasing cigarette smoking in succes-sive birth cohorts. However, the slight downward trend ob-served for the 2 youngest generations suggests a more favor-able outcome of the lung-cancer epidemic among Spanishmales in the coming years, if this trend continues. Forwomen, mortality rates were 5 to 9 times lower than thosefor men, 6.3 per 100,000 in 1973 and 6.4 in 1997. However,the increasing mortality among younger generations bornsince 1942 reflects the rise in the prevalence of smokingwomen during the last decades and can be expected tospread to older age groups as a cohort effect, indicating theearly phase of the smoking-related lung-cancer epidemicamong Spanish females. The decreasing mortality trend ob-served in women until the late 1980s could be attributed to alower exposure to environmental tobacco smoke at home asa result of a significant reduction in the prevalence of smok-ing men. 2002 Wiley-Liss, Inc.

Key words: lung-cancer mortality; Spain; smoking habits; age-peri-od-cohort model; time trends

In Mediterranean countries and in Spain since 1990, malignanttumors are the leading cause of death, whereas heart diseases areplaced second.1 Lung cancer is the most frequent fatal canceramong men in Spain2 as well as in many other developed coun-tries.

Because of the poor survival from lung cancer, there is aclosecorrelation between incidence and mortality. The overall 5-yearsurvival rate of 1013% has not changed over the past 2 decades,though the implementation of multimodality therapy in locallyadvanced disease has begun to modestly improve survival inpatients with more advanced stages of disease.3

Cigarette smoking plays adominant role in lung-cancer causa-tion, being responsible for up to 90% of the lung-cancer epidemic,not only directly but indirectly (passive smoking) and in associa-tion with other substances such as asbestos and radon.4 Smokingpatterns have changed markedly and in different directions inseveral countries over the past decades; therefore, time trends inlung-cancer mortality differ between countries, cohortsand sexes.5Several changes in smoking habits in Spain, such as adecline inthe prevalence of smoking among men and a rise among women,can be expected to result in ashift in lung-cancer mortality trends.

Because tobacco smoking habits are generally established at anearly age and are characteristic for a given birth cohort,5 thedevelopment of the lung-cancer epidemic can be analyzed mostaccurately by studying age-specific rates by birth cohort.6

We analyzed trends in lung-cancer mortality in Spain from19731997, using a Poisson log-linear age-period-cohort model.

MATERIAL AND METHODS

Population figures and data on deaths from lung cancer in Spainduring the period 19731997 were obtained from official publica-

tions of the Instituto Nacional de Estadstica (INE, National Insti-tute of Statistics). The population was that estimated at 1 July ofeach year by the INE based on official censuses. Deaths from lungcancer corresponded to code162 of the International Classificationof Diseases, Eighth and Ninth Revisions (ICD-8 and ICD-9).

From these data, age-specific death rates for 5 calendar periodsof 5 years each (19731977 to 19931997) and 9 age groups of 5years each (3034 to 7074 years) were derived. Using thisclassification of age and time, 13 overlapping birth cohorts of 10yearseach were identified and defined according to thecentral yearof birth (1902/3 to 1962/3). Because death certification is lessreliable at elderly ages and problems arise from random variationfrom small numbersat young ages, only theagegroupsbetween 30and 74 years were considered.7

Age-standardized mortality rates were calculated for men andwomen using the direct method with the Spanish population of1980 as the reference.

The percent annual change in age-specific rates was calculatedfrom a regression equation after transforming the dependent vari-able (single calendar year rate) into natural logarithms, with theyear as the independent variable. The coefficient B (slope) in theequation with a 95% confidence interval (CI) was considered themean annual percentage of variation.

Based on the matrix of lung-cancer deaths and population bro-ken down by 5-year calendar period and age group, the effects ofage, period and cohort were calculated through a log-linear Pois-son model fitted using the S-PLUS program (Insightful Corp.,Seattle, WA) with the appropriate macro adapted from the Decarliand La Vecchia8 GLIM macro. Estimates were derived from themodel, including the 3 factors that minimize the sum of theEuclidean distances from the 3 possible 2-factor models: ageperiod (AP), age cohort (AC) and cohort period (CP). The proce-dure of minimization is based on the least squares weighted on theinverse of the log-likelihood of each 2-factor model.7

Log-likelihood ratio statistics (deviance) were used to test thegoodness of fit, while the difference between 2 models was testedby comparing the change in the deviance with the degrees offreedom. This test, however, often indicates lack of fit in popula-tion-based data even when the model appears qualitatively todescribe the data well since the number of events (deaths) is oftenlarge, so even small departures from the model are detected.9Assuming no period or cohort slope, the average of the periodvalues was fixed at unity, as was the average of the cohort values;thus, age values were of the same order of magnitude as age-specific rates.7

Becauseage, period and birth cohort variablesarearithmeticallyinterrelated, knowing 2 of them fixes the third, implying that thechosen solution is not unique,10 a problem known as nonidentifi-

*Correspondence to: Servicio de Neumologa, Hospital Clnico Univer-sitario, Avda. Vicente Blasco Ibanez 17, 46010 Valencia, Spain.Fax: 134-96 3862657. E-mail: jfs01v@nacom.es

Received 4July 2000; Revised 17 April , 19 July 2001; Accepted 30 July2001

Int. J. Cancer: 97, 102105 (2002) 2002 Wiley-Liss, Inc.

Publication of the International Union Against Cancer

ability of parameters. Moreover, when the majority of age-specificrates are in the same direction, both cohort-of-birth and period-of-death patterns are similar and it is difficult to establish whether themajor underlying trend is a cohort or period effect. Consequently,the results of the model should be chiefly viewed as a guide towardsummarizing overall tendencies, and age-specific rates should beconsidered before any conclusions are drawn.7

RESULTS

The standardized lung-cancer mortality rate for men almostdoubled over the study period, from 31.4 per 100,000 in 1973 to58.6 in 1997, with an average annual increase of 2.7% (95% CI2.43.0). For women, mortality rates were 5 to 9 times lower thanthat for men (Fig. 1), 6.3 and 6.4 per 100,000 in 1973 and 1997,respectively; there was a slight annual decrease of 0.7% (95% CI

1.1 to 0.3) until 1988 and then an increase of 1.5% (95% CI1.11.9) annually.

Age-specific trends in lung-cancer mortality rates for menshowed a statistically significant annual increase over the wholestudy period in all groups aged 35 years and over, ranging from2.1% (95% CI 1.82.4) annually for the age group 65 to 69 yearsto 4.5% (95% CI 3.75.2) for the age group 40 to 44 years. In theyoungest group (3034 years), rates increased until 1988, with anopposite trend thereafter of 5.4% (95% CI 10.1 to 0.7) annu-ally.

For women, the patterns were quite different: age-specific mor-tality rates showed a statistically significant decrease over thewhole study period in groups aged 55 years and over, ranging from0.5% (95% CI 0.1 to 0.9) annually among 70- to 74-year-oldsto 1.0% (95% CI 0.3 to 1.6) among 55- to 59-year-olds; thisdecline was also observed until 1984 for groups aged 35 to 54years. However, since 1984, rates have increased significantly inyounger groups (3049 years), ranging from 3.9% (95% CI 1.66.1) annually in 45- to 49-year-olds to 7.9% (95% CI 3.612.1) in35- to 39-year-olds.

Tables I and II show the goodness of fit (scaled deviances) forthe age-period-cohort models and comparisons between models.Mortality trends for both genders were better explained by the full

TABLE I GOODNESS OF FIT FOR AND COMPARISONS BETWEENDIFFERENT AGE, PERIOD AND COHORT POISSON REGRESSION MODELS

OF LUNG-CANCER MORTALITY FOR MALES IN SPAIN

ModelResidual Change

Deviance d.f. Deviance d.f. p

Age (A) 6,031.9 36 5,641.5 4 ,0.0011

5,594.0 12 ,0.0012

Age-period (AP) 390.4 32 320.0 11,0.0013

Age-cohort (AC) 437.9 24 367.5 3,0.0014

Age-period-cohort(APC)

70.4 21

1A vs.AP.2A vs.AC.3AP vs.APC.4AC vs.APC. d.f., degrees offreedom.

TABLE II GOODNESS OF FIT FOR AND COMPARISONS BETWEENDIFFERENT AGE, PERIOD AND COHORT POISSON REGRESSION MODELS

OF LUNG-CANCER MORTALITY FOR FEMALES IN SPAIN

ModelResidual Change

Deviance d.f. Deviance d.f. p

Age (A) 187.7 36 69.4 4,0.0011

117.1 12 ,0.0012

Age-period (AP) 118.3 32 91.6 11,0.0013

Age-cohort (AC) 70.6 24 43.9 3,0.0014

Age-period-cohort(APC)

26.7 21

1A vs.AP.2A vs.AC.3AP vs.APC.4AC vs.APC. d.f., degrees offreedom.

FIGURE 1 Age-standardized lung-cancer mortality rates for menand women in Spain, from 19731997.

FIGURE 2 Age-specific lung-cancer mortality rates by 5-year ageintervals and birth cohort for Spanish males.

FIGURE 3 Results of age, period and cohort modeling for Spanishmen. Age values are expressed as rates per 100,000 population. Peri-od-of-death and cohort-of-birth values are expressed in relative termsagainst their weighted average set to unity.

103LUNG-CANCER MORTALITY IN SPAIN

age1 period1 cohort (APC) model, though the APC model fitmortality data only for women (deviance5 26.7 on 21 degrees offreedom,p 5 0.18). For men, deviances were greater than thosefor women and the APC model did not fit, probably due to thelarge number of deaths, though overdispersion could exist. Onemust be cautious with the interpretation of the multiplicative age,period and cohort effects resulting from the modeling. Both periodand cohort effects were statistically significant for men and womenwhen the APC model was compared with the AC or AP submodel.As expected, mortality increased with age in both sexes. For men(Figs. 2, 3), the cohort effect was steadily upward to the cohortborn around 1952, with a slight reversal downward for the 2youngest generations; also, a rising period effect was observed upto 1992. For women (Figs. 4,5), cohort values decreased moder-ately until the cohort born around 1932, then leveled off andincreased for young women born since 1942; moreover, there wasevidence of a period effect downward until 1987 and upwardthereafter.

DISCUSSION

Recent changes in mortality from lung cancer are mainly relatedto changes in smoking patterns over the past decades.11 Unfortu-

nately, in Spain, question-based studies on the general publicstobacco consumption are available only since 1978. Rates ob-served in young adults should reflect recent carcinogenic exposureand can be expected to spread to older age groups in future years12because smoking habits tend to be a characteristic of particulargenerations. Our analysis of lung-cancer mortality in Spain showsdifferent trends for men and women.

In men, mortality increased for generations born up to 1952 asa consequence of the increasing cigarette smoking in successivebirth cohorts. However, the decrease in the prevalence of smokingmen (Fig. 6) from 64% in 1978 to 45% in 199713,14and the slightdecrease in mortality for the youngest cohorts observed in ourstudy suggest a more favorable outcome of the lung-cancer epi-demic among Spanish males in the coming years, though majorefforts to discourage tobacco use should be made so that thedecreasing trend in the number of smoking men continues.

The relative risk of lung cancer decreases following smokingcessation,15 and the impact of the decline in cigarette smoking onlung-cancer mortality would be expected to show up first in theyounger groups as a cohort effect. The downturn in cigaretteconsumption since the 1960s combined with lower tar content ofcigarettes was a clear precursor to the decline in lung-cancermortality rates in the United States and the United Kingdom.6According to data from Tabacalera, a state owned company thatmonopolized the tobacco market in Spain until 1998, the contin-uous increase in cigarette sales began to decline in the early 1990s,with a decrease of 17.1% from 2,685.5 cigarettes per adult aged 15years and older in 1991 to 2,226.2 in 1996.16,17However, sales ofblack tobacco, which has been related to a higher risk of lungcancer in case-control studies,18 decreased over the last decades,falling from 94% of total sales in 1961 to 31.3% in 1996, beingreplaced by Virginia tobacco.

The low lung-cancer mortality rate observed among Spanishwomen differs hardly at all from what might be expected if nonehad ever smoked, suggesting that few of their lung-cancer deathsare still due to smoking.19 However, the increasing mortalityamong younger generations born since 1942 reflects the rise intobacco consumption among females during the last decades andcan be expected to spread to older age groups in the coming yearsas a cohort effect. The increasing prevalence of smoking women(Fig. 6) by 58.8%, from 17% in 1978 to 27% in 1997,13,14and theupward mortality trend in young adult life indicate the early phaseof the smoking-related lung-cancer epidemic among females. Thelater onset of the epidemic in Spain compared with other devel-oped countries can be attributed to smoking having become wide-spread among women only in the last few decades as well as to the

FIGURE 4 Age-specific lung-cancer mortality rates by 5-year ageintervals and birth cohort for Spanish females.

FIGURE 5 Results of age, period and cohort modeling for Spanishwomen. Age values are expressed as rates per 100,000 population.Period-of-death and cohort-of-birth values are expressed in relativeterms against their weighted average set to unity.

FIGURE 6 Prevalence of smoking among men and women aged 16years and above in Spain, from 19781997.

104 FRANCO ET AL.

latency period between the onset of exposure and the developmentof disease.

The small but statistically significant decrease of mortality ob-served in Spanish women until 1988 is difficult to explain.5 Al-though caution is warranted in making inferences on the basis ofstatistical modeling,20 the age-period-cohort analysis shows a co-hort effect for generations born up to 1932, aside from the decreasein mortality with the period of death up to 1987. In addition,age-specific rates decreased continuously for women aged 55 yearsand over and until the mid-1980s for younger women.

In countries with a female population that smokes relativelyrarely and a high male smoking prevalence, the risk and populationburden of lung cancer due to environmental tobacco smoke (ETS)are considered relatively important.21 Therefore, because of thereduction in the prevalence of smoking men in Spain, we canhypothesize that the decreasing mortality trend observed in womenmight be related to changes in exposure to ETS at home, thoughwe cannot exclude a role of other modifiable risk factors, such asdomestic radon, dietary factors, occupational carcinogens and aircontamination. Exposure to ETS from a spouse is a risk factor forlung cancer among nonsmoking women, and the risk increasesconsistently with increasing levels of exposure.22 In Spain, forsome decades, while smoking was rare among women, a greatnumber of nonsmoking wives would have been exposed to ETSfrom their husbands smoking.

Changes in the prevalence of risk factors usually alter thepattern of risk seen among birth cohorts; however, a substantialdecrease in a relatively common carcinogenic exposure couldcause a calendar-period decrease in risk after a sufficient latencyperiod. The effect of reducing tobacco carcinogen exposure on thelate stage of the carcinogenic process will be seen soon after thechange in exposure.20 The risk of lung cancer decreases with timesince cessation of ETS exposure, and there is no detectable risk

after a 15-year period.23 Therefore, once a significant number ofsmoking men quit, the reduction in risk for wives decreases as acohort effect and, by affecting all age groups simultaneously, canbe manifest also as a period effect. Thus, the decreasing lung-cancer mortality trend observed among Spanish women until thelate 1980s could be attributed to a lower exposure to ETS at homeas a result of a significant reduction in the prevalence of smokingmen.

The quality of official data on mortality can be affected indifferent ways. Changes in the international death classificationrules or inaccuracy in certification may lead to variation in mor-tality statistics. Two ICD revisions came into force in Spain duringthe study period; but code 162, assigned to malignant tumors of thetrachea, bronchus and lung, remains unchanged for both ICD-8and ICD-9 revisions. Previous studies on the quality of deathcertificates in Spain have shown reliable data on the cause of deathwith regard to malignant tumors.24,25

In summary, on the basis of the variations observed amongyounger generations, changes in the epidemiologic trends of lung-cancer mortality rates can be expected in Spain. The upward trendobserved in younger women shows the beginning of the smoking-related lung-cancer epidemic due to the continuous increase in theprevalence of smoking women. Conversely, considering the de-creasing tobacco consumption among men and the decline inmortality observed in the youngest, an opposite downward trendcan be expected if the prevalence of smoking men continues todiminish. The decrease in mortality observed for women until thelate 1980s could be related to a lower spousal ETS exposure.

ACKNOWLEDGEMENTS

We thank Dr. V. Moreno from Institut Catala` dOncologia forproviding theS-PLUSmacro.

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105LUNG-CANCER MORTALITY IN SPAIN

Contenido:

Resumen de la ponenciaPublicaciones del grupo de investigacinBibliografa

FACTORES DE SUSCEPTIBILIDADAL CNCER DE PULMN

Juan Miguel Barros DiosUniversidad de Santiago de Compostela

Santiago de Compostela

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 25

Se presenta una breve revisin, desde el punto de vista epidemiolgico, del uso de biomarcadoresde susceptibilidad del cncer de pulmn, definindolos y diferencindolos del resto (exposicin yefecto) completada con esquemas del papel jugado por los mismos en el metabolismo de las diferentessustancias xenobiticas y el posible papel modulador de determinados polimorfismos de genes,principalmente de Fase I y Fase II. Se acompaa de una extensa bibliografa.

Biomarcadores epidemiolgicosdel cncer de pulmn

Alberto Ruano-Ravia / Juan M. Barros Dios

rea de Medicina Preventiva e Sade PblicaUniversidade de Santiago de Compostela

TIPOS DE BIOMARCADORES

Los marcadores biolgicos se clasifican habitualmente en tres grandes familias: marcadores de exposicin,marcadores de efecto o de respuesta y marcadores de susceptibilidad. Otra clasificacin distinguemarcadores de dosis interna, marcadores de dosis biolgicamente efectiva, marcadores de efecto biolgicoy marcadores de susceptibilidad. Ambas clasificaciones son equivalentes salvo pequeos matices.

Marcadores de exposicin

En esta clasificacin entraran los marcadores de dosis interna y de dosis biolgicamente efectiva. Unmarcador de exposicin puede ser un compuesto xenobitico, un metabolito de ese compuesto dentrodel cuerpo u otro suceso relacionado con la exposicin. Los marcadores de exposicin deben sermedidos en muestras apropiadas, como la sangre, suero u orina. Llamamos muestras apropiadas aaquellas que sean de fcil acceso y conservacin para su posible uso posterior. Fcil acceso implica pocacomplejidad tcnica para su obtencin, que se puedan obtener en cualquier momento y que causenpocas molestias para el sujeto.

Como ejemplos tpicos de marcadores de dosis interna tenemos:

PCBs (bifenilos policlorados) en el tejido adiposo procedentes de la contaminacin ambiental

Cotinina en plasma o en saliva procedente del tabaco.

Derivados N-nitrosos en orina originados por el tabaco o la dieta. Estos dosmetros internostienen la ventaja de ser relativamente fciles de vigilar y demuestran que la exposicin haderivado en la bioactivacin de carcingenos.

Los marcadores de dosis biolgicamente efectiva reflejan la cantidad de carcingeno que hainteractuado con macromolculas celulares (DNA, RNA o protenas). Este tipo de marcadores es msrelevante para la carcinognesis que los de dosis interna, pero poseen ms problemas analticos. Losaductos de DNA y protenas pertenecen a este grupo.

Antes de proseguir hay que matizar los conceptos de dosis y de exposicin. La dosis es lacantidad de sustancia depositada en el cuerpo en un momento dado y la exposicin es cualquiercondicin que proporciona a un agente externo una oportunidad para actuar en el organismo. Por lotanto, de la misma exposicin pueden resultar dosis significativamente diferentes. Las diferencias en las

26 Cncer de pulmn

dosis se ven influenciadas por la variabilidad fisiolgica entre los individuos, debido a la absorcin,distribucin o metabolizacin. Una misma exposicin no es igual a una misma dosis.

El marcador ideal de exposicin debera reunir las siguientes caractersticas:

a) La recogida de la muestra y su anlisis deben ser simples y reproducibles.

b) El marcador debe ser especfico para un tipo particular de exposicin y tener una clara relacincon el grado de exposicin.

c) El marcador slo debe reflejar un cambio subclnico y reversible.

d) Podrn considerarse intervenciones u otras medidas preventivas si as lo indica el resultadodel biomarcador.

e) Su uso debe ser ticamente aceptable.

Un ejemplo en el que se usan marcadores de exposicin es el de los estudios transversales paradeterminar si los compuestos qumicos en el ambiente o en la dieta son realmente absorbidos, ayudandoas a establecer la plausibilidad biolgica de las asociaciones exposicin-enfermedad descritas eninvestigaciones anteriores. Esta utilidad ha jugado un importante papel al demostrar, por ejemplo, quelos compuestos presentes en el humo del tabaco pueden ser detectados en personas no fumadorasexpuestas al humo de otros individuos.

Validez de los BM de exposicin

Algunos BM miden factores que son fijos y que no varan con el tiempo en las personas, por ejemplolos genes de susceptibilidad que pueden interaccionar con factores xenobiticos en el origen del cncer.Otros BM miden parmetros que cambian con el tiempo (por ejemplo, los niveles de micronutrientesvaran de da a da). En los estudios epidemiolgicos es importante que la principal exposicin bajoestudio sea analizada de un modo tiempo-dependiente, teniendo en cuenta una posible induccin yperodos de latencia, y una relativa importancia etiolgica de la intensidad de la exposicin, la duracinde la exposicin y la exposicin acumulada. La aproximacin ms simple es analizar la exposicinacumulada de un modo tiempo-dependiente. Esto sera suficiente cuando el objetivo es simplementeconsiderar si hay o no un efecto de la exposicin.

Muchos BM actualmente disponibles slo indican exposiciones relativamente recientes. Por ejemplo,los niveles sricos de micronutrientes reflejan una ingesta reciente ms que lejana. Debido al largoperodo de induccin de muchos cnceres, las exposiciones de hace 10-30 aos son las etiolgicamenterelevantes. Esta es una importante limitacin en los estudios de cohortes y casos y controles que buscanmedir los efectos de las exposiciones histricas. Algunos BM son mejores que otros en este aspecto,pero incluso los mejores BM de exposicin qumica reflejan slo las ultimas semanas o meses deexposicin. Por otro lado, con algunos BM (niveles sricos de TCDD) puede ser posible estimarexposiciones pasadas si el perodo de exposicin es conocido, si la vida media es relativamente larga(y es conocida) y si se asume que no ha habido exposiciones significativas recientemente o si se sabeque los niveles de exposicin han permanecido constantes en el tiempo.

Marcadores de efecto

Un marcador de efecto puede ser un compuesto endgeno, una medida de la capacidad funcional(volumen de aire inspirado) u otro indicador del estado o equilibrio del cuerpo o de un rgano queest afectado por la exposicin. Los marcadores de efecto suelen ser indicadores preclnicos dealteraciones. Estos marcadores pueden ser especficos o no especficos. Los especficos indican un efecto

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 27

biolgico de una exposicin particular, proporcionando una evidencia que puede ser usada con propsitospreventivos. Los no especficos no sealan ninguna causa en particular del efecto, indican el efecto totale integrado que podra deberse a una exposicin mltiple.

Algunos autores clasifican los marcadores de efecto como marcadores de estructura alterada ymarcadores de funcin alterada (como, por ejemplo, alteraciones fisiolgicas en el intercambio gaseoso).

Entre los marcadores de efecto se encuentran las aberraciones cromosmicas, intercambios decromtidas hermanas (Sister Chromatide Exchanges), la aparicin de microncleos y las alteraciones enoncogenes o genes supresores de tumores, que se vern ms adelante. Se podran incluir en esteapartado los marcadores tumorales, que se utilizan para el diagnstico del cncer.

Marcadores de susceptibilidad

Un marcador de susceptibilidad, heredado o inducido, es un indicador de que el individuo esparticularmente sensible al efecto de un agente xenobitico o a los efectos de un grupo de estoscompuestos. El inters de este tipo de marcadores reside en la pregunta: por qu, para un nivel dadode exposicin a un carcingeno, slo una proporcin de los individuos expuestos desarrolla cncer? Esdecir, por qu personas con una misma exposicin aparente tienen un riesgo diferente de enfermedad?Para otros autores, los marcadores de susceptibilidad slo son indicadores estadsticos cuyo valorpredictivo depende de la frecuencia con la cual aquellos individuos con ese marcador desarrollen laalteracin esperada. La susceptibilidad puede ser absoluta o parcial. Por ejemplo, si la susceptibilidad esdebida a un enzima, ste puede presentarse en unas cantidades menores de las normales (parcial), estarausente en el individuo (absoluta) o aparecer con una estructura diferente debido a alteraciones en elDNA, implicando la prdida de su funcin (absoluta). Podemos decir que una susceptibilidad es genticasi las diferencias se localizan a nivel del DNA. Se han propuesto diferentes subreas para la susceptibilidadgentica: a) variaciones heredadas en los enzimas que metabolizan carcingenos, b) mutaciones en lneascelulares (germline) de genes asociados a tumores y, c) diferencias heredadas en la formacin de aductosde DNA y en sus mecanismos de reparacin. Los individuos con predisposicin hereditaria al cncerson portadores de una mutacin en alguno de los genes crticos en el control de los procesos decrecimiento y divisin celular. Esta mutacin, en s misma no es suficiente para el desarrollo de un tumor,ya que requiere la acumulacin adicional de alteraciones sobre otros genes crticos. Por ello, puedeafirmarse que las mutaciones heredadas slo confieren una mayor susceptibilidad para desarrollar cncer,ya que necesitan de menos alteraciones adicionales que la poblacin general para sufrir una transformacinmaligna, lo que justifica la tendencia al desarrollo del cncer en etapas ms tempranas de la vida.

Efectos sobre el riesgo de los marcadores de susceptibilidad

Mayor

Menor

Riesgo de enfermedad Efecto umbral fisiolgico

Individuos susceptibles

Individuos normales

ENFERMOS

SANOS

28 Cncer de pulmn

El estudio de la interaccin entre la dotacin gentica y el ambiente puede aumentar nuestracapacidad de caracterizar riesgos relativamente bajos en la poblacin. Adems, estos estudios proporcionanuna aproximacin a los mecanismos de la carcinognesis, que pueden contribuir a establecer la plausibilidadbiolgica de una asociacin entre exposicin y cncer.

Conocer la intensidad con la que la susceptibilidad gentica contribuye al riesgo de un individuode padecer cncer (lo que se denomina penetrancia), es particularmente importante en situacionesprofesionales donde, con pocas excepciones, la exposicin a sustancias qumicas nocivas se desea reducira niveles que proporcionen un riesgo aceptable.

La epidemiologa molecular ha introducido la posibilidad de estudiar los polimorfismos en el DNA,los cuales son responsables de una parte de la susceptibilidad gentica a los carcingenos. Variacioneshabituales (ocurren en una frecuencia mayor del 1%) en la secuencia gentica que pueden acabar enuna protena alterada se denominan polimorfismos. Muchos polimorfismos no son funcionales, es decir,no tienen fenotipo. Sin embargo, otros pueden dar origen a protenas estructuralmente diferentes, loque provoca un impacto en la actividad enzimtica. Como se ha podido determinar el locus genticode muchos enzimas, se ha hecho posible la identificacin de polimorfismos y la capacidad de distinguirdiferencias genotpicas y fenotpicas en la poblacin. El conocimiento del exceso de riesgo (susceptibilidad)en una poblacin puede utilizarse para excluir individuos de un estudio, pues podran alterar los resultados.

Ejemplos de marcadores de susceptibilidad del individuo

Fuente: elaboracin propia

a: Gen de la familia del citocromo P450.b: Glutation S-transferasa mu 1c: N-acetil-transferasa 2d: Complejo principal de histocompatibilidad

Los diseos de casos y controles son muy eficientes para examinar la interaccin entre losmarcadores de susceptibilidad gentica y las exposiciones ambientales, particularmente cuando disponemosde datos de alta calidad sobre la exposicin procedentes de cuestionarios o de vigilancia ambiental.

Las mejoras en el diseo de los estudios y en el ajuste de la estratificacin de la poblacincombinando el uso de entrevistas y marcadores genticos conduce a una nueva era en los estudiosde casos y controles al dotarlos de una potencia mucho mayor. Los factores genticos no cambian conel tiempo, no estn afectados por el status de la enfermedad y son fciles de medir retrospectivamentecomparados con los factores de riesgo ambientales. Los estudios de casos y controles son capaces deestimar el riesgo de enfermedad en la poblacin, ya que dan una informacin detallada sobre la presenciao ausencia de un gen de susceptibilidad y permiten definir la magnitud de los riesgos y de la interaccingen-ambiente, un paso crucial en la prevencin de la enfermedad y en la promocin de la salud.

1. Variacin metablica: adquirida o heredada

Ejemplos: CYP1A1a, GSTM1b, NAT2c, colinesterasas

2. Estado nutricional

Ejemplos: -caroteno, selenio, retinoides

3. Factores inmunogenticos

Ejemplos: polimorfismos del MHCd de clase I y clase II

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 29

Limitaciones

Con el uso de los biomarcadores surgen problemas de tipo tico o legal, originados por la determinacinde marcadores de susceptibilidad. Entre ellos est la posibilidad de que el genotipaje sea aplicadoprenatalmente, donde se podra ofrecer el aborto a los padres que hayan concebido un feto afectado.Cuando la profilaxis o el tratamiento de esa susceptibilidad no pueden ser aplicados y el aborto esrechazado, se podra argumentar que el conocimiento es ms malo que bueno y podra generar unagrave carga psicolgica en la persona afectada y/o su familia.

Por ahora es difcil sopesar la contribucin de un polimorfismo particular al riesgo total deenfermedad y sobre todo explicrselo a la poblacin general. Un polimorfismo metablico puedeproteger frente a un compuesto qumico pero aumentar el riesgo de cncer para otro. Puede aumentarel riesgo de cncer para un rgano pero proteger otro. Por esto es muy arriesgado generalizar paratodo el organismo las conclusiones obtenidas en el estudio concreto de un solo tipo de cncer. Lospolimorfismos de dos o ms enzimas diferentes en la misma persona pueden interactuar. En el supuestode que estos aspectos se conozcan y se haga posible la identificacin de genes que confieran susceptibilidado resistencia a los cnceres inducidos por agentes exgenos (como las radiaciones ionizantes o loscompuestos qumicos de las industrias), hasta qu punto podra ser usada esta informacin? Podranlos empresarios de industrias qumicas exigir que todos los potenciales empleados proporcionasen susgenotipos a la hora de darles un puesto de trabajo? Sera tico poner individuos con genotiposresistentes en reas de elevada exposicin o denegar el empleo a personas con perfiles genticos dealto riesgo? Sera posible bajar los estndares de higiene industrial al emplear una fuerza de trabajoresistente?

Adems de la limitacin de obtener el consentimiento informado de los sujetos, tambin surgela complicacin de poder utilizar esas muestras para otros fines diferentes del original. Los investigadorestienen la responsabilidad de interpretar correctamente los resultados de los estudios de biomarcadores.Esto se debe a que la informacin obtenida puede ser usada de forma indebida o tener un efecto nodeseado en los sujetos del estudio.

Para muchos casos de cncer, las exposiciones ocurridas hace 10-30 aos son etiolgicamenterelevantes. Incluso los mejores marcadores de exposicin qumica reflejan slo las ltimas semanas omeses de exposicin. Otra dificultad es que no siempre est claro si estamos midiendo la exposicin,el efecto biolgico o alguna etapa del proceso patolgico.

Otro problema es que, en ausencia de enfermedad (o con ella), los individuos se resisten asometerse a una toma de muestras invasiva (biopsias, aspirados). El uso de esas muestras hace esencialpara el desarrollo de la epidemiologa molecular la colaboracin eficaz de diversos especialistas, comopor ejemplo qumicos analticos, bioqumicos, bilogos moleculares, anatomo-patlogos, etc.

Aunque los ensayos de laboratorio generalmente se van mejorando con el tiempo, es casi inevitablealgn grado de mala clasificacin (misclassification), especialmente durante la aplicacin inicial del ensayoa poblaciones humanas. Adems, en las condiciones de campo comunes a la investigacin epidemiolgica,hay factores externos al laboratorio que pueden aumentar la mala clasificacin, como la variacin enel cumplimiento, por parte del sujeto, de protocolos fenotpicos y variaciones en la recoleccin demuestras, procesado, tiempo de almacenamiento y condiciones de transporte. Las principales fuentesde error para los ensayos fenotpicos metablicos incluyen la exposicin a medicamentos, ciertosalimentos u otras exposiciones que inhiben o inducen la actividad enzimtica y que podran provocarque los individuos que fuesen metabolizadores rpidos se clasificasen como lentos, y viceversa.Tambinpuede haber una mala clasificacin del genotipaje por algn fallo al reconocer una variante que contribuye

30 Cncer de pulmn

al genotipo de inters o por el empleo de un cebador errneo cuando se hace una PCR (polymerasechain reaction). Finalmente, errores de codificacin en cualquier momento durante la recogida de lamuestra, el anlisis en el laboratorio o en el procesado de los datos son casi inevitables y acumulablesen los resultados.

Por otra parte, existe tambin la dificultad de la validacin. Hasta ahora, al ser un campo deinvestigacin que ha surgido hace poco tiempo no est muy claro si algunos biomarcadores reflejanrealmente lo que queremos medir. La validacin de los biomarcadores implica la identificacin sistemticade los factores que influyen en la capacidad del marcador para predecir la exposicin o un suceso enla poblacin a estudio. El primer paso, la validacin en el laboratorio, implica averiguar factores talescomo el perfil de la curva dosis-respuesta, la sensibilidad a dosis bajas, la especificidad de las exposicionesy la reproducibilidad del ensayo. En el segundo paso, la validacin epidemiolgica, se evalan la sensibilidady especificidad en la poblacin, la variacin inter e intraindividual en la respuesta del biomarcador, lapersistencia, el nivel base, el valor predicitivo positivo y la posibilidad de realizacin y su relevanciabiolgica.

Validacin necesaria de los biomarcadores en la epidemiologa molecular

Fuente: adaptado de Perera.

Otro aspecto de la validacin comprende la contribucin especfica que un biomarcador puedehacer a la epidemiologa, por ejemplo el valor aadido que se gana con el uso del marcador. La mayorade los marcadores de dosis interna (exposicin) tienen una vida media corta o son biolgicamenteinestables, de manera que su uso en estudios epidemiolgicos de cncer es limitado. La estabilidad delos marcadores debe ser elevada, de forma que el almacenamiento de material biolgico durante aossea vlido y eficiente.

Laboratorio

Curva dosis-respuesta

Reproducibilidad del ensayo

de un ensayo a otro da a da de un laboratorio a otro

Lmite de deteccin (sensibilidad a dosis bajas)

Especificidad de la exposicin

Epidemiolgica

Niveles base en poblacin no expuesta

Variacin intraindividual en el tiempo

sin alterar la exposicin al finalizar la exposicin

(persistencia/vida media)

Variacin interindividual

respuesta a una exposicin dada persistencia del biomarcador

Niveles en el tejido sustituto frente al tejidodiana (en su caso)

Relevancia biolgica para la enfermedad

Valor predicitvo positivo

Viabilidad

cantidad y disponibilidad del tejido coste tiempo requerido para cada ensayo

La contribucin adicional de los biomarcadores debe ser medida siguiendo los principios que seaplican para evaluar la efectividad de un test diagnstico. Si suponemos que queremos mediradecuadamente el hbito tabquico de una poblacin, y que el valor predictivo positivo de un cuestionarioes 0,94: cul es la ganancia adicional conseguida con la medida de la cotinina-nicotina? De acuerdo conlos conceptos utilizados en epidemiologa clnica, 0,94 es la probabilidad pre-test de que el individuofume y la medida de la nicotina-cotinina representa la probabilidad post-test. La contribucin delbiomarcador puede ser, por lo tanto, estimada como la diferencia entre las dos probabilidades. Unaconsecuencia de este razonamiento es que el empleo del marcador es mejor en situaciones intermedias,por ejemplo, cuando la probabilidad a priori no es ni muy alta ni muy baja. En otras palabras, el usode un biomarcador es justificable cuando se reduce significativamente la incertidumbre.

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 31

32 Cncer de pulmn

Publicaciones sobre epidemiologadel cncer de pulmn: factores de riesgoGrupo de Investigacin del rea de Medicna Preventiva e Sade Pblica.

Universidade de Santiago de Compostela

Juan M. Barros Dios

DARBY S, HILL D, AUVINEN A, BARROS-DIOS JM, et al.RESIDENTIAL RADON AND LUNG CANCER: DETAILED RESULTS OF A COLLABORATIVE ANALYSIS OFINDIVIDUAL DATA ON 7,148 SUBJECTS WITH LUNG CANCER AND 14,208 SUBJECTS WITHOUT LUNGCANCER FROM 13 EPIDEMIOLOGICAL STUDIES IN EUROPESCANDINAVIAN JOURNAL OF WORK, ENVIRONMENT AND HEALTH (Aceptado parapublicar)

DARBY S, HILL D,AUVINEN A, BARROS-DIOS JM, BAYSSON H, BOCHICCHIO F, DEO H, FALK R,FORASTIERE F, HAKAMA M, HEID I, KREIENBROCK L, KREUZER M, LAGARDE F, MKELINEN I,MUIRHEAD C, OBERAIGNER W, PERSHAGEN G, RUANO-RAVINA A, RUOESTEENOJA E,SCHAFFRATH ROSARIO A,TIRMARCHE M,TOMASECK L WHITLEY E,WICHMANN HE, DOLL R.RADON IN HOMES AND LUNG CANCER RISK: COLLABORATIVE ANALYSIS OF INDIVIDUAL DATA FROM13 EUROPEAN CASE-CONTROL STUDIES.BRITHIS MEDICAL JOURNAL (Aceptado en edicin normal) Versin on-line publicada el21/12/2004.

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Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 33

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Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn 37

Contenido:

Resumen de la ponenciaBibliografa

CARCINGENOS Y ORIGENDEL CNCER DE PULMN

Julin CarreteroCentro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO)

Madrid

Carcingenos y origen del cncer de pulmn 41

Carcingenos y origen del cncer de pulmnJulin Carretero

Grupo de cncer de pulmnCantro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) Madrid

1. Introduccin

El cncer de pulmn es el tumor ms importante en cuanto a mortalidad en el mundo occidental. Lacarcinognesis pulmonar es el resultado final de la accin de mltiples factores que de forma aislada, aditivao sinrgica, lesionan irreversiblemente el epitelio bronquial. El cncer es una enfermedad gentica, resultadode las alteraciones que presentan las clulas cancerosas en genes relacionados con el control de laproliferacin y muerte celular. Sin embargo el origen de estas alteraciones (mutaciones) es, la mayor partede las veces, ambiental, y en el caso del cncer de pulmn, el principal agente ambiental implicado en lacarcinognesis es el tabaco, responsable del 90% de los casos en varones y del 55-80% de los casos entrelas mujeres en los paises de mayor incidencia. Adems, tambin existe una asociacin segura entre exposicinocupacional a otras sustancias (asbestos, radn, arsnico, bis-cloro-metil-ster, berilio, cromo, gas mostaza,nquel) y aparicin de cncer de pulmn. Sin embargo, no en todos los casos de cncer de pulmn existeuna causa concreta detectada, ni la presencia de un agente etiolgico conlleva siempre la aparicin decncer de pulmn (p.ej. slo el 10-15% de los fumadores desarrollar un cncer de pulmn a lo largode su vida). Estos hechos hacen pensar en la existencia de efectos aditivos y sinrgicos entre las distintascausas para determinados casos; as como en la existencia de factores de predisposicin y de riesgo parael cncer de pulmn que quizs por s solos no son suficientes para la carcinognesis pero asociados aotros factores conducen a la aparicin del tumor (p.e., factores de susceptibilidad gentica).

2. Tabaco y cncer de pulmn

Los estudios epidemiolgicos y experimentales sealan al tabaco como el principal factor etiolgico enel cncer de pulmn. La consistencia de estos estudios, su especificidad, la secuencia temporal entre laexposicin y la enfermedad, y la relacin dosis-respuesta avalan la evidencia de la asociacin entre elconsumo de cigarrillos y el cncer de pulmn. El tabaco induce cualquiera de los grupos histolgicosms frecuentes, existiendo una fuerte asociacin con los carcinomas escamosos y los indiferenciadosde clula pequea.

2.1. Carcinognesis inducida por el tabaco

El humo del tabaco contiene alrededor de 4.800 compuestos diferentes, que se pueden separar encompuestos gaseosos y partculas. Al menos 60 de estos compuestos se consideran cancergenos porla Agencia Internacional para la Investigacin del Cncer (IARC) en base a evidencias epidemiolgicasy experimentales. La fase gaseosa contiene molculas potencialmente carcinognicas como xidos denitrgeno, isopreno, butadieno, benzeno, estireno, formaldehdo, acetaldehdo, acrolena y furano, mientrasque la fase de partculas cuenta con carcingenos como los hidrocarburos aromticos policclicos (PAH),nitrosaminas, aminas aromticas y metales (cromo, nquel, cadmio). Si bien el efecto individual de loscarcingenos del tabaco es dificil de estudiar a nivel molecular ya que estamos tratando un problemade exposicin crnica a una mezcla compleja de molculas carcingenas y/o procarcingenas, numerosasevidencias experimentales han demostrado la implicacin del tabaco en todos los pasos de la carcinognesis.

42 Cncer de pulmn

Los compuestos carcinognicos del tabaco se absorben y son metabolizados en los individuos fumadores,y muchos de estos compuestos reaccionan con el DNA provocando mutaciones, hechos comprobadosexperimentalmente utilizando diferentes fracciones de condensados de humo de cigarrillos aplicadossobre animales de laboratorio, y tambin en experimentos de inhalacin, donde se inducen alteracionesen el DNA, as como lesiones preneoplsicas.

2.2. Principales carcingenos del humo del tabaco

Hidrocarburos aromticos policclicos (PAH): el benzopireno es el ms estudiado, y su capacidadpara inducir tumores en el pulmn tras la administracin local o inhalatoria est plenamenteestablecida. Adems, existen otros PAH como el dibenzopireno, dibenzoantraceno y el5-metilcriseno, cuya potencia carcinognica es mayor pero que aparecen a menoresconcentraciones en el humo del tabaco.

Nitrosaminas: la 4-(metilnitrosamino)-1-(3-piridil)-1-butanona (NNK) es una nitrosamina especficadel humo del tabaco y un potente carcingeno en roedores. De hecho, es el nico carcingenocapaz de inducir tumores en el pulmn de los tres modelos murinos de experimentacinms utilizados. Adems, es el carcingeno ms abundante del humo del tabaco.

El 1,3-butadieno es otro de los compuestos que induce el desarrollo de tumores de pulmnen roedores, aunque depende mucho de la capacidad detoxificadora de cada especie: enratones, el 1,3-butadieno es transformado en 1,2,3,4-diepoxibutano, un compuesto mucho msreactivo y carcinognico.

Radicales libres y oxidantes. En el humo del tabaco hay importantes cantidades de radicaleslibres que se generan en la combustin, derivados del nitrgeno, como el xido ntrico, oderivados del oxgeno, como el radical superxido o el perxido de hidrgeno. Estas especiesaltamente reactivas son capaces de oxidar, y por tanto daar, todo tipo de macromolculas,entre ellas el DNA. Adems, al entrar en contacto el humo del tabaco con los alveolospulmonares se van a activar los macrfagos alveolares, los cuales liberarn ms radicales libresque contribuyen a la inflamacin. La inflamacin crnica se considera hoy en dia como unasituacin potencialmente carcinognica precisamente por la genotoxicidad de las especiesoxidantes y tambin porque induce la activacin de rutas moleculares que fomentan latransformacin tumoral.

Otros compuestos carcinognicos: etilcarbamato, xido de etileno, nquel, cromo, cadmio,arsnico, hidrazina, formaldehdo, acetaldehdo.

2.3. Mecanismos de genotoxicidad inducida por el humo del tabaco

La respuesta del organismo a los carcingenos es similar a la que ocurre durante la exposicin acualquier xenobitico. Muchos de estos compuestos son de naturaleza lipfila, cualidad que les permiteatravesar las membranas biolgicas, y por esta misma razn son difcilmente eliminables por la principalva de excrecin, que es la orina. Con el objeto de incrementar esta excrecin el organismo someteal xenobitico a una serie de transformaciones que se clasifican en dos grupos:

Reacciones de Fase I: biotransformaciones que aumentan la hidrosolubilidad del compuestomediante la introduccin de grupos o funciones de carcter polar, como hidroxilaciones, quecapacitan al compuesto para experimentar la fase siguiente. Estas reacciones son llevadas acabo por oxidorreductasas, entre las que se encuentran las enzimas de la familia citocromoP450 (CYP-P450).

Carcingenos y origen del cncer de pulmn 43

Reacciones de Fase II: son reacciones de conjugacin en las que los compuestos con losgrupos polares aludidos se unen a reactivos endgenos, como el glutatin, para formar derivadosms hidrosolubles, a travs de la reaccin catalizada por las glutatin-S-transferasas (GST).

Si bien las enzimas del sistema del citocromo P450 aumentan la polaridad de los compuestospotencialmente txicos con el fin de hacerlas ms fcilmente eliminables, estas mismas enzimas dehidroxilacin activan los compuestos carcinognicos del tabaco (nitrosaminas, benzopirenos), hacindolosms reactivos y confirindoles capacidad mutagnica. Los carcingenos activados reaccionan con el DNAformando aductos con las bases nitrogenadas. Si estos aductos no se reparan convenientemente mediantelos mecanismos celulares pertinentes (nucleotide excision repair pathway) pueden llevar a que, durantela replicacin del DNA, se introduzcan errores en la copia, dando lugar a mutaciones. La existencia dediferentes polimorfismos en estas enzimas detoxificadoras de xenobiticos (CYP, GST) explicaran enparte las diferentes susceptibilidades individuales a la accin de los carcingenos, al igual que ocurrecon las protenas responsables de la reparacin del DNA, que podramos considerar como genessupresores de tumores.

En el caso del benzopireno, este carcingeno es activado por los sistemas de detoxificacin paradar benzopirenol-epxido (BPDE), un intermediario altamente reactivo capaz de unirse covalentementeal grupo amino exocclico de la deoxiguanosina (dG) y formar el aducto BPDE-dG, el cual, si no escorregido, introducir una mutacin puntual con el cambio de G por T (transversin). En el caso concretode la inactivacin del gen supresor tumoral p53, el cual se encuentra mutado en un 40% de los casosde cncer de pulmn humano, se ha encontrado un patrn mutacional especfico de los fumadoresrelacionado con la formacin de aductos BPDE-dG, en concordancia con datos experimentales obtenidostras tratar clulas del epitelio bronquial con BPDE. La selectividad de la reaccin del BPDE con ladeoxiguanosina de los codones calientes 157, 158, 245, 248 y 273 de p53 se debera a que la formacindel aducto est facilitada cuando existe 5-metilcitosina en el dinucletido CpG, algo que ocurreprecisamente en todas las secuencias CpG de los exones cinco al nueve de p53.

Las nitrosaminas activadas metablicamente, el 1,3-butadieno o el cloruro de vinilo, medianreacciones de alquilacin del DNA, dando lugar a sitios absicos que al ser replicados introducirnmutaciones, predominantemente transversiones de G a T.

3. Otros agentes cancergenos

Como hemos explicado anteriormente, los carcingenos del tabaco son los responsables de la mayoriade los cnceres de pulmn, si bien existen importantes carcingenos, especialmente relacionados conexposiciones ocupacionales, como los asbestos o el radn. Otros factores carcinognicos reconocidosseran la contaminacin atmosfrica y la menor ingesta de vegetales y frutas frescas, alimentos ricos enantioxidantes naturales, que hipotticamente implicara menor proteccin frente al dao oxidativo inducidopor otros carcingenos.

3.1. Asbestos

El asbesto aumenta el riesgo de cncer de pulmn, mesotelioma y asbestosis. Mineros, molineros,trabajadores del textil, del cemento, frenos, mscaras y aislamientos, materiales de calefaccin, constructoresde embarcaciones y similares son profesionales habitualmente expuestos al asbesto; entre ellos, el 20%fallece de cncer de pulmn y el 5-10% de mesotelioma. La exposicin tiene un efecto dosis-respuestay un sinergismo con el tabaco. El riesgo relativo para el cncer de pulmn es de 1,5 a 13,1 cuando se

combinan ambos factores. Todos los tipos histolgicos pueden verse aumentados, y habitualmente selocalizan en lbulos inferiores o en localizaciones perifricas. Su accin carcinognica se explica por lainflamacin crnica que ocasionan las fibras largas y delgadas que penetran, se retienen en los pulmonesy que los alvolos son incapaces de expulsar. La genotoxicidad estara mediada por la generacin deespecies reactivas del oxgeno y del nitrgeno capaces de daar al DNA. En este sentido se hademostrado experimentalmente que las partculas inducen por s mismas, incubndolas en medio acuosojunto con DNA, la generacin de radicales libres como el hidroxilo, capaz de provocar oxidaciones enlas cuatro bases y roturas de la hebra de DNA. Adems, cuando las partculas de asbesto son captadaspor las clulas fagocitarias inducen la inflamacin y posterior generacin de especies reactivas genotxicas.El producto de la oxidacin del DNA ms estudiado es la 8-hidroxideoxiguanosina (8-OhdG), cuyaaparicin provoca transversiones de G a T y que se utiliza como marcador de dao oxidativo al DNAal ser fcilmente detectable en muestras de tejido y orina de animales de experimentacin tratadoscon asbesto.

3.2. Radn

El radn es un gas inerte derivado del uranio.Tiene un dbil poder radiactivo y alguno de sus subproductosemite partculas alfa, que pueden irradiar el epitelio de las vas respiratorias; el efecto carcinognicovendra dado por la accin directa de la radiacin, capaz de inducir roturas cromosmicas y alteracionesen las bases nitrogenadas, y por accin indirecta al provocar la formacin de radicales libres a partirde la radiolisis o rutura homoltica del agua. Los trabajadores de las minas de uranio tienen un riesgomayor de muerte por cncer de pulmn con una ratio de 12,7. El radn se ha relacionado, sobre todo,con una mayor incidencia de carcinoma microctico de pulmn. Aunque el radn ambiental se encuentraen el subsuelo, en el aire, en el agua y en los materiales de construccin de los edificios, no est claroque las observaciones de los trabajadores de las minas de uranio, con niveles de exposicin ms altos,puedan extrapolarse a la poblacin general.

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44 Cncer de pulmn

Contenido:

Resumen de la ponenciaBibliografa

ALTERACIONESGENTICO-MOLECULARES

EN EL CNCER DE PULMNMontserrat Snchez-Cspedes

Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO)Madrid

Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmn 47

Alteraciones gentico-molecularesen el cncer de pulmn

Montserrat Snchez-Cspedes

Grupo de cncer de pulmnCantro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) Madrid

Apesar de los avances, el cncer de pulmn es la primera causa de muerte por cncer en nuestropas. Evidentemente, el mayor logro conseguido hasta el momento ha sido identificar el consumode tabaco como el principal factor responsable de la aparicin de cncer de pulmn. A pesar de ello,mucha gente seguir desarrollando durante los prximos aos este tipo de cncer y, por lo tanto, esnecesario aumentar los esfuerzos para comprender los mecanismos biolgicos que contribuyen a suaparicin y a su evolucin.

El proceso de carcinognesis se inicia y progresa debido a la acumulacin de alteraciones engenes esenciales para el crecimiento y divisin celular. Un objetivo bsico de la investigacin moleculardel cncer es la identificacin de todos aquellos genes implicados en el desarrollo tumoral y la elucidacinde sus caractersticas funcionales. Hasta la fecha se han descrito diversas alteraciones genticas ymoleculares que caracterizan a la clula tumoral, las cuales son diversas y suelen producirse en vasbioqumicas muy concretas. Sin embargo, no todas las protenas implicadas en una determinada vabioqumica son susceptibles de alterarse gentica o epigenticamente en la clula tumoral. De hecho,hasta la fecha tan slo se han identificado unos pocos genes con anormalidades en la secuencia delDNA. Las principales rutas bioqumicas que contienen genes con alteraciones genticas o epigenticasy que, por lo tanto, se encuentran anormalmente reguladas en tumores incluyen: la divisin celular,deteccin y reparacin del dao al DNA, muerte celular programada (o apoptosis), factores detranscripcin, vas transductoras de seales y molculas de adhesin celular. A continuacin se describirnlas principales molculas alteradas genticamente en tumores pulmonares.

1. Alteraciones genticas en componentes del ciclo celular en el cncer de pulmn

Las alteraciones genticas en componentes reguladores del ciclo celular son muy comunes en el cncer.En el caso del cncer de pulmn los principales genes alterados son los genes supresores tumoralesretinoblastoma (Rb) y p16. Rb se altera principalmente en cncer de pulmn de clula pequea (CPCP)y p16 en cncer de pulmn de clula no pequea (CPCNP). En ambos casos las alteraciones sonmediante mutaciones puntuales, deleciones gnicas y, en el caso de p16, hipermetilacin de su reginpromotora. Otra alteracin menos frecuente es la amplificacin gnica del oncogn ciclina D1. Ademsde alteraciones a nivel del gen, existen alteraciones en los niveles de distintas protenas implicadas enel ciclo celular. Como se comentar en algunas de las sesiones del presente curso, es frecuente laprdida de los inhibidores del ciclo P21, P27, as como incrementos en los niveles de distintas ciclinas(ciclina A, B, E, D) y quinasas dependientes de ciclinas (CDK1, CDK2, CDK4, CDK6) que promuevenla progresin del ciclo celular. En definitiva, todas estas anormalidades conllevan una desregularizacindel ciclo celular permitiendo que se produzca una divisin celular constante en la clula tumoral.

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2. Alteraciones gnicas en vas transductoras de seales bioqumicas

Las alteraciones en estas vas dan lugar a la transmisin de un estmulo constante al interior de la clula,independientemente de los factores reguladores. El resultado suele ser un efecto mitognico, es decir,transmisin de seales que inducen a la clula a dividirse. De entre las mutaciones ms frecuentes deesta categora en cncer de pulmn estn las mutaciones en Kras, en tumores de tipo histolgicoadenocarcinomas. Otros genes habitualmente mutad