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, 3 28029 Madrid www.cnio.esLa reproduccin del material de este libro est condicionada a la obtencin previa del permiso correspondiente de los ponentes.

NDICEIntroduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programa del curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lista de ponentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contribuciones de los ponentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Sesin I: Etiologa y bases moleculares del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Moderador: ngel Lpez-Encuentra Epidemiologa del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jos Franco Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Juan Miguel Barros Dios Carcingenos y origen del cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Julin Carretero Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Montserrat Snchez-Cspedes Telmeros y telomerasa en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jean Charles Soria Lectura crtica de los artculos sobre factores etiolgicos del cncer de pulmn . . . . . Esteve Fernndez-Muoz Sesin II: Alteraciones gentico-moleculares en cncer de pulmn: utilizacin clnica . . . . . . . Moderador: Rafael Rosell Clasificacin histolgica y lesiones preneoplsicas en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . Jos Ramrez Bsqueda de marcadores moleculares para la deteccin precoz del cncer de pulmn . Luis M. Montuenga Factores pronsticos en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ngel Lpez-Encuentra Aplicacin de las matrices de tejido ("tissue microarrays") al estudio de los carcinomas de pulmn no microcticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fernando Lpez-Ros Metilacin y cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Manel Esteller Sesin III: Perspectivas de las nuevas terapias en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . Moderador: Montserrat Snchez-Cspedes Dianas moleculares y nuevas terapias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rafael Rosell Factores de resistencia a quimioterapia en cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . Miquel Taron Terapia gnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Noem Regart Cuidados de enfermera en las nuevas modalidades teraputicas . . . . . . . . . . . . . . . . Ana Jimnez Avances en el manejo multimodal del cncer de pulmn no microctico . . . . . . . . . . . Pilar Garrido Actualizacin del tratamiento de cncer de pulmn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jos Miguel Snchezndice

7 8 10 13 13 15 23 39 45 51 71 81 83 89 111

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

129 135 155 157 195 205 213 231 247

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Introduccin

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 cncer de mama, se celebr en octubre de 2003. El cncer de pulmn es la primera causa de muerte por cncer en los pases occidentales. El factor etiolgico responsable de la mayor parte de los casos es el tabaco. Durante este curso, adems del efecto de los carcingenos del tabaco se tratar de los genes alterados en los tumores pulmonares as como 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 que se diagnostica la enfermedad. Varios estudios han demostrado que es posible detectar alteraciones genticas y moleculares en lavados broncoalveolares de pacientes con cncer de pulmn y se estn llevando a cabo trabajos prospectivos que determinarn su posible uso en el diagnstico precoz de este tipo de cncer. Otras investigaciones revelan factores moleculares relacionados con la respuesta a la 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 genticas y de las vas moleculares que producen la formacin de un tumor esperamos que se produzcan mejoras en el tratamiento del cncer en un futuro no muy lejano. Algunos de estos esfuerzos ya han dado sus frutos con el diseo de drogas dirigidas a alteraciones genticas concretas, como es el caso del frmaco STI571 para el tratamiento de la Leucemia Mieloide Crnica. Durante el curso se presentarn los frmacos que actualmente se estn ensayando o se estn desarrollando para el tratamiento del cncer de pulmn. La contribucin de cada ponente en esta publicacin ha sido especificada en la por tadilla correspondiente. Esperamos sinceramente les sirva de referencia en el estudio de esta neoplasia.

Un saludo muy cordial,

Montserrat Snchez-Cspedes Jefe del Grupo de Cncer de Pulmn CNIO Rafael Rosell Jefe del Servicio de Oncologa Mdica Institut Catal dOncologia, Hospital Germans Trias i Pujol,Introduccin 7

PROGRAMA

Jueves 17 de febrero 15.00 Bienvenida Miguel ngel Piris Etiologa y bases moleculares del cncer de pulmn Moderador: ngel Lpez-Encuentra Epidemiologa del cncer de pulmn Jos Franco Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn Juan Miguel Barros Dios Carcingenos y origen del cncer de pulmn Julin Carretero Caf Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmn Montserrat Snchez-Cspedes Telmeros y telomerasa en cncer de pulmn Jean Charles Soria Lectura crtica de los artculos sobre factores etiolgicos del cncer de pulmn Esteve Fernndez

Sesin I: 15.10 15.50 16.30

17.10 17.50 18.30 19.10

Viernes 18 de febrero Sesin II: Alteraciones gentico-moleculares en cncer de pulmn: utilizacin clnica Moderador: Rafael Rosell 09.00 09.40 Clasificacin histolgica y lesiones preneoplsicas en cncer de pulmn Josep Ramrez Bsqueda de marcadores moleculares para la deteccin precoz del cncer de pulmn Luis M. Montuenga

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Cncer de pulmn

10.20 11.00 11.40

Caf Factores pronsticos en cncer de pulmn ngel Lpez-Encuentra Aplicacin de las matrices de tejido ("tissue microarrays") al estudio de los carcinomas de pulmn no microcticos Fernando Lpez-Ros Metilacin y cncer de pulmn Manel Esteller Almuerzo

12.20

13.00

Sesin III: Perspectivas de las nuevas terapias en cncer de pulmn Moderador: Montserrat Snchez-Cspedes 14.30 15.10 Dianas moleculares y nuevas terapias Rafael Rosell Factores de resistencia a quimioterapia en cncer de pulmn Miquel Taron Caf Terapia gnica Noem Regart Cuidados de enfermera en las nuevas modalidades teraputicas Ana Jimnez Avances en el manejo multimodal del cncer de pulmn no microctico Pilar Garrido Actualizacin del tratamiento de cncer de pulmn Jos Miguel Snchez

15.50 16.20 17.00 17.40 18.20

Programa

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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

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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

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Sesin 1 ETIOLOGA Y BASES MOLECULARES DEL CNCER DE PULMN Moderador: ngel Lpez-Encuentra

EPIDEMIOLOGA DEL CNCER DE PULMNJos Franco Hospital Clnico Universitario, Valencia

Contenido: Resumen de la ponencia Bibliografa Artculo del ponente

Epidemiologa del cncer de pulmnJos FrancoServicio de Neumologa Hospital Clnico Universitario, Valencia

E

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

El hbito de fumar se ha iniciado en momentos diferentes y ha seguido patrones distintos segn las caractersticas culturales y socioeconmicas de cada pas. En pases como Estados Unidos o el Reino Unido se adquiri tempranamente en el siglo XX, primero en varones y poco despus en mujeres, y comenz a declinar en los aos 60. En Espaa sin embargo, se desarroll tardamente respecto a estos pases 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 ha cambiado sustancialmente durante las ltimas 2 dcadas a pesar del desarrollo de tratamientos multidisciplinarios en pacientes con estadios ms avanzados de la enfermedad. Esto determina una estrecha correlacin entre incidencia y mortalidad, de manera que se puede estudiar la evolucin de la 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 patrones especficos para cada generacin (hbito generacional). Adems existe un largo perodo de latencia de unos 30 aos entre el establecimiento del hbito de fumar y el desarrollo de la enfermedad, que se manifiesta de forma ms temprana en los individuos ms jvenes y se extiende posteriormente a los de mayor edad. As, de la misma manera que los datos de mortalidad por cncer de pulmn son un indicador del hbito tabquico de la poblacin durante las dcadas pasadas, tambin los cambios recientes en el hbito de fumar junto con las tendencias de la mortalidad en las jvenes generaciones permiten predecir el curso de la epidemia en el futuro. Segn datos de la Encuesta Nacional de Salud, el consumo de tabaco en la poblacin espaola mayor de 16 aos ha disminuido en hombres del 64% en 1978 al 42% en 2001 y ha aumentado en mujeres del 17% en 1978 al 27,2% en 2001. Este diferente comportamiento respecto al tabaco segn el gnero se refleja tambin en las tasas de mortalidad por cncer de pulmn. En hombres, la tasa estandarizada para todas las edades se ha doblado en las ltimas dcadas (de 31,4 x 100.000 en 1973 a 64,2 en 2001). Sin embargo, en mujeres las tasas han permanecido bajas hasta recientemente (6,3 en 1973 y 6,4 en 1997) difiriendo apenas de lo esperado en una poblacin nunca fumadora, pero en los ltimos aos empieza a observarse un incremento significativo (7,6 en 2001). Respecto a las tasas especficas 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 patrn es muy diferente: las tasas disminuyen en la mayora de los grupos de edad hasta finales de la dcada de los 80 y despus aumentan significativamente en los grupos ms jvenes. Debido al carcter generacional del hbito tabquico, el estudio de la mortalidad mediante modelos edad-periodo-cohorte constituye una aproximacin ms exacta a la evolucin de la epidemiaEpidemiologa del cncer de pulmn 17

de cncer de pulmn. Utilizando este mtodo se puede observar que el efecto cohorte aumenta en varones hasta las generaciones nacidas alrededor de 1952, y despus la mortalidad disminuye ligeramente en los ms jvenes. En mujeres, sin embargo, el efecto cohorte disminuye hasta las generaciones nacidas en 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 los datos sobre el consumo de tabaco se pueden esperar cambios de tendencia en la evolucin de la epidemia de cncer de pulmn en Espaa. As, en mujeres, el incremento de mortalidad observado en las ms jvenes seala el comienzo de la epidemia de cncer de pulmn debido al continuo aumento de la prevalencia de mujeres fumadoras. Por el contrario en hombres, considerando la leve disminucin de la mortalidad en los ms jvenes, es posible prever una evolucin ms favorable de la epidemia si la prevalencia de tabaquismo sigue disminuyendo. Por ltimo, la discreta pero significativa disminucin de la mortalidad observada en mujeres hasta finales de los aos 80 podra estar relacionada con una menor exposicin al tabaquismo pasivo en casa como consecuencia de la disminucin del nmero de varones fumadores.

Bibliografa:Bray F, Tyczynski JE, Parkin DM. Going up or coming down? The changing phases of the lung 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. 2002 Jan 1; 97(1):102-5.

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Cncer de pulmn

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

Publication of the International Union Against Cancer

CHANGES IN LUNG-CANCER MORTALITY TRENDS IN SPAIN1

Jose FRANCO1*, Santiago P REZ-HOYOS2 and Pedro PLAZA3 E Servicio de Neumologa, Hospital Clnico Universitario, Valencia, Spain 2 Escuela Valenciana de Estudios para la Salud, Valencia, Spain 3 Servicio de Neumologa, Hospital Universitario Dr. Peset, Valencia, Spain Several changes in smoking patterns over the past decades in Spain can be expected to result in a shift in lung-cancer mortality rates. We examined time trends in lung-cancer mortality from 19731997 using a log-linear Poisson ageperiod-cohort model. The standardized lung-cancer mortality rate for men almost doubled, from 31.4 per 100,000 in 1973 to 58.6 in 1997, with an average annual increase of 2.7%. Mortality increased for male generations born until 1952 as a consequence of the increasing cigarette smoking in successive birth cohorts. However, the slight downward trend observed for the 2 youngest generations suggests a more favorable outcome of the lung-cancer epidemic among Spanish males in the coming years, if this trend continues. For women, mortality rates were 5 to 9 times lower than those for men, 6.3 per 100,000 in 1973 and 6.4 in 1997. However, the increasing mortality among younger generations born since 1942 reects the rise in the prevalence of smoking women during the last decades and can be expected to spread to older age groups as a cohort effect, indicating the early phase of the smoking-related lung-cancer epidemic among Spanish females. The decreasing mortality trend observed in women until the late 1980s could be attributed to a lower exposure to environmental tobacco smoke at home as a result of a signicant reduction in the prevalence of smoking men. 2002 Wiley-Liss, Inc. Key words: lung-cancer mortality; Spain; smoking habits; age-period-cohort model; time trends

In Mediterranean countries and in Spain since 1990, malignant tumors are the leading cause of death, whereas heart diseases are placed second.1 Lung cancer is the most frequent fatal cancer among men in Spain2 as well as in many other developed countries. Because of the poor survival from lung cancer, there is a close correlation between incidence and mortality. The overall 5-year survival rate of 10 13% has not changed over the past 2 decades, though the implementation of multimodality therapy in locally advanced disease has begun to modestly improve survival in patients with more advanced stages of disease.3 Cigarette smoking plays a dominant role in lung-cancer causation, being responsible for up to 90% of the lung-cancer epidemic, not only directly but indirectly (passive smoking) and in association with other substances such as asbestos and radon.4 Smoking patterns have changed markedly and in different directions in several countries over the past decades; therefore, time trends in lung-cancer mortality differ between countries, cohorts and sexes.5 Several changes in smoking habits in Spain, such as a decline in the prevalence of smoking among men and a rise among women, can be expected to result in a shift in lung-cancer mortality trends. Because tobacco smoking habits are generally established at an early age and are characteristic for a given birth cohort,5 the development of the lung-cancer epidemic can be analyzed most accurately by studying age-specic rates by birth cohort.6 We analyzed trends in lung-cancer mortality in Spain from 19731997, using a Poisson log-linear age-period-cohort model.MATERIAL AND METHODS

tions of the Instituto Nacional de Estadstica (INE, National Insti tute of Statistics). The population was that estimated at 1 July of each year by the INE based on ofcial censuses. Deaths from lung cancer corresponded to code 162 of the International Classication of Diseases, Eighth and Ninth Revisions (ICD-8 and ICD-9). From these data, age-specic death rates for 5 calendar periods of 5 years each (19731977 to 19931997) and 9 age groups of 5 years each (30 34 to 70 74 years) were derived. Using this classication of age and time, 13 overlapping birth cohorts of 10 years each were identied and dened according to the central year of birth (1902/3 to 1962/3). Because death certication is less reliable at elderly ages and problems arise from random variation from small numbers at young ages, only the age groups between 30 and 74 years were considered.7 Age-standardized mortality rates were calculated for men and women using the direct method with the Spanish population of 1980 as the reference. The percent annual change in age-specic rates was calculated from a regression equation after transforming the dependent variable (single calendar year rate) into natural logarithms, with the year as the independent variable. The coefcient B (slope) in the equation with a 95% condence interval (CI) was considered the mean annual percentage of variation. Based on the matrix of lung-cancer deaths and population broken down by 5-year calendar period and age group, the effects of age, period and cohort were calculated through a log-linear Poisson model tted using the S-PLUS program (Insightful Corp., Seattle, WA) with the appropriate macro adapted from the Decarli and La Vecchia8 GLIM macro. Estimates were derived from the model, including the 3 factors that minimize the sum of the Euclidean distances from the 3 possible 2-factor models: age period (AP), age cohort (AC) and cohort period (CP). The procedure of minimization is based on the least squares weighted on the inverse of the log-likelihood of each 2-factor model.7 Log-likelihood ratio statistics (deviance) were used to test the goodness of t, while the difference between 2 models was tested by comparing the change in the deviance with the degrees of freedom. This test, however, often indicates lack of t in population-based data even when the model appears qualitatively to describe the data well since the number of events (deaths) is often large, so even small departures from the model are detected.9 Assuming no period or cohort slope, the average of the period values was xed at unity, as was the average of the cohort values; thus, age values were of the same order of magnitude as agespecic rates.7 Because age, period and birth cohort variables are arithmetically interrelated, knowing 2 of them xes the third, implying that the chosen solution is not unique,10 a problem known as nonidenti*Correspondence to: Servicio de Neumologa, Hospital Clnico Univer sitario, Avda. Vicente Blasco Ib nez 17, 46010 Valencia, Spain. a Fax: 34-96 3862657. E-mail: jfs01v@nacom.es Received 4 July 2000; Revised 17 April, 19 July 2001; Accepted 30 July 2001

Population gures and data on deaths from lung cancer in Spain during the period 19731997 were obtained from ofcial publica-

LUNG-CANCER MORTALITY IN SPAIN

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FIGURE 1 Age-standardized lung-cancer mortality rates for men and women in Spain, from 19731997.TABLE I GOODNESS OF FIT FOR AND COMPARISONS BETWEEN DIFFERENT AGE, PERIOD AND COHORT POISSON REGRESSION MODELS OF LUNG-CANCER MORTALITY FOR MALES IN SPAIN Model Residual Deviance d.f. Deviance Change d.f. p

FIGURE 2 Age-specic lung-cancer mortality rates by 5-year age intervals and birth cohort for Spanish males.

Age (A) Age-period (AP) Age-cohort (AC) Age-period-cohort (APC)

6,031.9 390.4 437.9 70.4

36 32 24 21

5,641.5 5,594.0 320.0 367.5

4 12 11 3

0.0011 0.0012 0.0013 0.0014

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

TABLE II GOODNESS OF FIT FOR AND COMPARISONS BETWEEN DIFFERENT AGE, PERIOD AND COHORT POISSON REGRESSION MODELS OF LUNG-CANCER MORTALITY FOR FEMALES IN SPAIN Model Residual Deviance d.f. Deviance Change d.f. p

Age (A) Age-period (AP) Age-cohort (AC) Age-period-cohort (APC)

187.7 118.3 70.6 26.7

36 32 24 21

69.4 117.1 91.6 43.9

4 12 11 3

0.0011 0.0012 0.0013 0.0014

FIGURE 3 Results of age, period and cohort modeling for Spanish men. Age values are expressed as rates per 100,000 population. Period-of-death and cohort-of-birth values are expressed in relative terms against their weighted average set to unity.

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

ability of parameters. Moreover, when the majority of age-specic rates are in the same direction, both cohort-of-birth and period-ofdeath patterns are similar and it is difcult to establish whether the major underlying trend is a cohort or period effect. Consequently, the results of the model should be chiey viewed as a guide toward summarizing overall tendencies, and age-specic rates should be considered before any conclusions are drawn.7RESULTS

The standardized lung-cancer mortality rate for men almost doubled over the study period, from 31.4 per 100,000 in 1973 to 58.6 in 1997, with an average annual increase of 2.7% (95% CI 2.4 3.0). For women, mortality rates were 5 to 9 times lower than that 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% CI 1.11.9) annually. Age-specic trends in lung-cancer mortality rates for men showed a statistically signicant annual increase over the whole study period in all groups aged 35 years and over, ranging from 2.1% (95% CI 1.8 2.4) annually for the age group 65 to 69 years to 4.5% (95% CI 3.75.2) for the age group 40 to 44 years. In the youngest group (30 34 years), rates increased until 1988, with an opposite trend thereafter of 5.4% (95% CI 10.1 to 0.7) annually. For women, the patterns were quite different: age-specic mortality rates showed a statistically signicant decrease over the whole study period in groups aged 55 years and over, ranging from 0.5% (95% CI 0.1 to 0.9) annually among 70- to 74-year-olds to 1.0% (95% CI 0.3 to 1.6) among 55- to 59-year-olds; this decline was also observed until 1984 for groups aged 35 to 54 years. However, since 1984, rates have increased signicantly in younger groups (30 49 years), ranging from 3.9% (95% CI 1.6 6.1) annually in 45- to 49-year-olds to 7.9% (95% CI 3.6 12.1) in 35- to 39-year-olds. Tables I and II show the goodness of t (scaled deviances) for the age-period-cohort models and comparisons between models. Mortality trends for both genders were better explained by the full

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FRANCO ET AL.

FIGURE 6 Prevalence of smoking among men and women aged 16 years and above in Spain, from 1978 1997.

FIGURE 4 Age-specic lung-cancer mortality rates by 5-year age intervals and birth cohort for Spanish females.

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

age period cohort (APC) model, though the APC model t mortality data only for women (deviance 26.7 on 21 degrees of freedom, p 0.18). For men, deviances were greater than those for women and the APC model did not t, probably due to the large number of deaths, though overdispersion could exist. One must be cautious with the interpretation of the multiplicative age, period and cohort effects resulting from the modeling. Both period and cohort effects were statistically signicant for men and women when 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 cohort born around 1952, with a slight reversal downward for the 2 youngest generations; also, a rising period effect was observed up to 1992. For women (Figs. 4,5), cohort values decreased moderately until the cohort born around 1932, then leveled off and increased for young women born since 1942; moreover, there was evidence of a period effect downward until 1987 and upward thereafter.DISCUSSION

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

nately, in Spain, question-based studies on the general publics tobacco consumption are available only since 1978. Rates observed in young adults should reect recent carcinogenic exposure and can be expected to spread to older age groups in future years12 because smoking habits tend to be a characteristic of particular generations. Our analysis of lung-cancer mortality in Spain shows different trends for men and women. In men, mortality increased for generations born up to 1952 as a consequence of the increasing cigarette smoking in successive birth cohorts. However, the decrease in the prevalence of smoking men (Fig. 6) from 64% in 1978 to 45% in 199713,14 and the slight decrease in mortality for the youngest cohorts observed in our study suggest a more favorable outcome of the lung-cancer epidemic among Spanish males in the coming years, though major efforts to discourage tobacco use should be made so that the decreasing trend in the number of smoking men continues. The relative risk of lung cancer decreases following smoking cessation,15 and the impact of the decline in cigarette smoking on lung-cancer mortality would be expected to show up rst in the younger groups as a cohort effect. The downturn in cigarette consumption since the 1960s combined with lower tar content of cigarettes was a clear precursor to the decline in lung-cancer mortality rates in the United States and the United Kingdom.6 According to data from Tabacalera, a state owned company that monopolized the tobacco market in Spain until 1998, the continuous 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 15 years and older in 1991 to 2,226.2 in 1996.16,17 However, sales of black tobacco, which has been related to a higher risk of lung cancer in case-control studies,18 decreased over the last decades, falling from 94% of total sales in 1961 to 31.3% in 1996, being replaced by Virginia tobacco. The low lung-cancer mortality rate observed among Spanish women differs hardly at all from what might be expected if none had ever smoked, suggesting that few of their lung-cancer deaths are still due to smoking.19 However, the increasing mortality among younger generations born since 1942 reects the rise in tobacco consumption among females during the last decades and can be expected to spread to older age groups in the coming years as a cohort effect. The increasing prevalence of smoking women (Fig. 6) by 58.8%, from 17% in 1978 to 27% in 1997,13,14 and the upward mortality trend in young adult life indicate the early phase of the smoking-related lung-cancer epidemic among females. The later onset of the epidemic in Spain compared with other developed countries can be attributed to smoking having become widespread among women only in the last few decades as well as to the

LUNG-CANCER MORTALITY IN SPAIN

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latency period between the onset of exposure and the development of disease. The small but statistically signicant decrease of mortality observed in Spanish women until 1988 is difcult to explain.5 Although caution is warranted in making inferences on the basis of statistical modeling,20 the age-period-cohort analysis shows a cohort effect for generations born up to 1932, aside from the decrease in mortality with the period of death up to 1987. In addition, age-specic rates decreased continuously for women aged 55 years and over and until the mid-1980s for younger women. In countries with a female population that smokes relatively rarely and a high male smoking prevalence, the risk and population burden of lung cancer due to environmental tobacco smoke (ETS) are considered relatively important.21 Therefore, because of the reduction in the prevalence of smoking men in Spain, we can hypothesize that the decreasing mortality trend observed in women might be related to changes in exposure to ETS at home, though we cannot exclude a role of other modiable risk factors, such as domestic radon, dietary factors, occupational carcinogens and air contamination. Exposure to ETS from a spouse is a risk factor for lung cancer among nonsmoking women, and the risk increases consistently with increasing levels of exposure.22 In Spain, for some decades, while smoking was rare among women, a great number of nonsmoking wives would have been exposed to ETS from their husbands smoking. Changes in the prevalence of risk factors usually alter the pattern of risk seen among birth cohorts; however, a substantial decrease in a relatively common carcinogenic exposure could cause a calendar-period decrease in risk after a sufcient latency period. The effect of reducing tobacco carcinogen exposure on the late stage of the carcinogenic process will be seen soon after the change in exposure.20 The risk of lung cancer decreases with time since cessation of ETS exposure, and there is no detectable risk

after a 15-year period.23 Therefore, once a signicant number of smoking men quit, the reduction in risk for wives decreases as a cohort effect and, by affecting all age groups simultaneously, can be manifest also as a period effect. Thus, the decreasing lungcancer mortality trend observed among Spanish women until the late 1980s could be attributed to a lower exposure to ETS at home as a result of a signicant reduction in the prevalence of smoking men. The quality of ofcial data on mortality can be affected in different ways. Changes in the international death classication rules or inaccuracy in certication may lead to variation in mortality statistics. Two ICD revisions came into force in Spain during the study period; but code 162, assigned to malignant tumors of the trachea, bronchus and lung, remains unchanged for both ICD-8 and ICD-9 revisions. Previous studies on the quality of death certicates in Spain have shown reliable data on the cause of death with regard to malignant tumors.24,25 In summary, on the basis of the variations observed among younger generations, changes in the epidemiologic trends of lungcancer mortality rates can be expected in Spain. The upward trend observed in younger women shows the beginning of the smokingrelated lung-cancer epidemic due to the continuous increase in the prevalence of smoking women. Conversely, considering the decreasing tobacco consumption among men and the decline in mortality observed in the youngest, an opposite downward trend can be expected if the prevalence of smoking men continues to diminish. The decrease in mortality observed for women until the late 1980s could be related to a lower spousal ETS exposure.ACKNOWLEDGEMENTS

We thank Dr. V. Moreno from Institut Catala dOncologia for ` providing the S-PLUS macro.

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FACTORES DE SUSCEPTIBILIDAD AL CNCER DE PULMNJuan Miguel Barros Dios Universidad de Santiago de Compostela Santiago de Compostela

Contenido: Resumen de la ponencia Publicaciones del grupo de investigacin Bibliografa

Se presenta una breve revisin, desde el punto de vista epidemiolgico, del uso de biomarcadores de susceptibilidad del cncer de pulmn, definindolos y diferencindolos del resto (exposicin y efecto) completada con esquemas del papel jugado por los mismos en el metabolismo de las diferentes sustancias 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 epidemiolgicos del cncer de pulmnAlberto Ruano-Ravia / Juan M. Barros Diosrea de Medicina Preventiva e Sade Pblica Universidade de Santiago de CompostelaTIPOS 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 distingue marcadores de dosis interna, marcadores de dosis biolgicamente efectiva, marcadores de efecto biolgico y 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. Un marcador de exposicin puede ser un compuesto xenobitico, un metabolito de ese compuesto dentro del cuerpo u otro suceso relacionado con la exposicin. Los marcadores de exposicin deben ser medidos en muestras apropiadas, como la sangre, suero u orina. Llamamos muestras apropiadas a aquellas que sean de fcil acceso y conservacin para su posible uso posterior. Fcil acceso implica poca complejidad tcnica para su obtencin, que se puedan obtener en cualquier momento y que causen pocas 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 internos tienen la ventaja de ser relativamente fciles de vigilar y demuestran que la exposicin ha derivado en la bioactivacin de carcingenos. Los marcadores de dosis biolgicamente efectiva reflejan la cantidad de carcingeno que ha interactuado con macromolculas celulares (DNA, RNA o protenas). Este tipo de marcadores es ms relevante para la carcinognesis que los de dosis interna, pero poseen ms problemas analticos. Los aductos de DNA y protenas pertenecen a este grupo. Antes de proseguir hay que matizar los conceptos de dosis y de exposicin. La dosis es la cantidad de sustancia depositada en el cuerpo en un momento dado y la exposicin es cualquier condicin que proporciona a un agente externo una oportunidad para actuar en el organismo. Por lo tanto, de la misma exposicin pueden resultar dosis significativamente diferentes. Las diferencias en lasFactores de susceptibilidad al cncer de pulmn 25

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 relacin con 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 resultado del biomarcador. e) Su uso debe ser ticamente aceptable. Un ejemplo en el que se usan marcadores de exposicin es el de los estudios transversales para determinar si los compuestos qumicos en el ambiente o en la dieta son realmente absorbidos, ayudando as a establecer la plausibilidad biolgica de las asociaciones exposicin-enfermedad descritas en investigaciones anteriores. Esta utilidad ha jugado un importante papel al demostrar, por ejemplo, que los compuestos presentes en el humo del tabaco pueden ser detectados en personas no fumadoras expuestas 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 ejemplo los 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 micronutrientes varan de da a da). En los estudios epidemiolgicos es importante que la principal exposicin bajo estudio sea analizada de un modo tiempo-dependiente, teniendo en cuenta una posible induccin y perodos de latencia, y una relativa importancia etiolgica de la intensidad de la exposicin, la duracin de la exposicin y la exposicin acumulada. La aproximacin ms simple es analizar la exposicin acumulada de un modo tiempo-dependiente. Esto sera suficiente cuando el objetivo es simplemente considerar 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 largo perodo de induccin de muchos cnceres, las exposiciones de hace 10-30 aos son las etiolgicamente relevantes. Esta es una importante limitacin en los estudios de cohortes y casos y controles que buscan medir 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 de exposicin. Por otro lado, con algunos BM (niveles sricos de TCDD) puede ser posible estimar exposiciones 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 sabe que 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 que est afectado por la exposicin. Los marcadores de efecto suelen ser indicadores preclnicos de alteraciones. Estos marcadores pueden ser especficos o no especficos. Los especficos indican un efecto26 Cncer de pulmn

biolgico de una exposicin particular, proporcionando una evidencia que puede ser usada con propsitos preventivos. Los no especficos no sealan ninguna causa en particular del efecto, indican el efecto total e integrado que podra deberse a una exposicin mltiple. Algunos autores clasifican los marcadores de efecto como marcadores de estructura alterada y marcadores de funcin alterada (como, por ejemplo, alteraciones fisiolgicas en el intercambio gaseoso). Entre los marcadores de efecto se encuentran las aberraciones cromosmicas, intercambios de cromtidas hermanas (Sister Chromatide Exchanges), la aparicin de microncleos y las alteraciones en oncogenes o genes supresores de tumores, que se vern ms adelante. Se podran incluir en este apartado 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 es particularmente sensible al efecto de un agente xenobitico o a los efectos de un grupo de estos compuestos. El inters de este tipo de marcadores reside en la pregunta: por qu, para un nivel dado de exposicin a un carcingeno, slo una proporcin de los individuos expuestos desarrolla cncer? Es decir, 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 valor predictivo depende de la frecuencia con la cual aquellos individuos con ese marcador desarrollen la alteracin esperada. La susceptibilidad puede ser absoluta o parcial. Por ejemplo, si la susceptibilidad es debida a un enzima, ste puede presentarse en unas cantidades menores de las normales (parcial), estar ausente en el individuo (absoluta) o aparecer con una estructura diferente debido a alteraciones en el DNA, implicando la prdida de su funcin (absoluta). Podemos decir que una susceptibilidad es gentica si las diferencias se localizan a nivel del DNA. Se han propuesto diferentes subreas para la susceptibilidad gentica: a) variaciones heredadas en los enzimas que metabolizan carcingenos, b) mutaciones en lneas celulares (germline) de genes asociados a tumores y, c) diferencias heredadas en la formacin de aductos de DNA y en sus mecanismos de reparacin. Los individuos con predisposicin hereditaria al cncer son portadores de una mutacin en alguno de los genes crticos en el control de los procesos de crecimiento 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, puede afirmarse 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 transformacin maligna, lo que justifica la tendencia al desarrollo del cncer en etapas ms tempranas de la vida.

Efectos sobre el riesgo de los marcadores de susceptibilidadMayor E N F E R M O S Individuos susceptibles S A N O S

Riesgo de enfermedad

Efecto umbral fisiolgico

Menor Individuos normales

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn

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El estudio de la interaccin entre la dotacin gentica y el ambiente puede aumentar nuestra capacidad de caracterizar riesgos relativamente bajos en la poblacin. Adems, estos estudios proporcionan una aproximacin a los mecanismos de la carcinognesis, que pueden contribuir a establecer la plausibilidad biolgica de una asociacin entre exposicin y cncer. Conocer la intensidad con la que la susceptibilidad gentica contribuye al riesgo de un individuo de padecer cncer (lo que se denomina penetrancia), es particularmente importante en situaciones profesionales donde, con pocas excepciones, la exposicin a sustancias qumicas nocivas se desea reducir a 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. Variaciones habituales (ocurren en una frecuencia mayor del 1%) en la secuencia gentica que pueden acabar en una 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, lo que provoca un impacto en la actividad enzimtica. Como se ha podido determinar el locus gentico de muchos enzimas, se ha hecho posible la identificacin de polimorfismos y la capacidad de distinguir diferencias 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 individuo1. 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 Fuente: elaboracin propia a: Gen de la familia del citocromo P450. b: Glutation S-transferasa mu 1 c: N-acetil-transferasa 2 d: Complejo principal de histocompatibilidad Los diseos de casos y controles son muy eficientes para examinar la interaccin entre los marcadores de susceptibilidad gentica y las exposiciones ambientales, particularmente cuando disponemos de 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 poblacin combinando el uso de entrevistas y marcadores genticos conduce a una nueva era en los estudios de casos y controles al dotarlos de una potencia mucho mayor. Los factores genticos no cambian con el tiempo, no estn afectados por el status de la enfermedad y son fciles de medir retrospectivamente comparados con los factores de riesgo ambientales. Los estudios de casos y controles son capaces de estimar el riesgo de enfermedad en la poblacin, ya que dan una informacin detallada sobre la presencia o ausencia de un gen de susceptibilidad y permiten definir la magnitud de los riesgos y de la interaccin gen-ambiente, un paso crucial en la prevencin de la enfermedad y en la promocin de la salud.28 Cncer de pulmn

Limitaciones Con el uso de los biomarcadores surgen problemas de tipo tico o legal, originados por la determinacin de marcadores de susceptibilidad. Entre ellos est la posibilidad de que el genotipaje sea aplicado prenatalmente, 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 es rechazado, se podra argumentar que el conocimiento es ms malo que bueno y podra generar una grave carga psicolgica en la persona afectada y/o su familia. Por ahora es difcil sopesar la contribucin de un polimorfismo particular al riesgo total de enfermedad y sobre todo explicrselo a la poblacin general. Un polimorfismo metablico puede proteger frente a un compuesto qumico pero aumentar el riesgo de cncer para otro. Puede aumentar el riesgo de cncer para un rgano pero proteger otro. Por esto es muy arriesgado generalizar para todo el organismo las conclusiones obtenidas en el estudio concreto de un solo tipo de cncer. Los polimorfismos de dos o ms enzimas diferentes en la misma persona pueden interactuar. En el supuesto de que estos aspectos se conozcan y se haga posible la identificacin de genes que confieran susceptibilidad o resistencia a los cnceres inducidos por agentes exgenos (como las radiaciones ionizantes o los compuestos qumicos de las industrias), hasta qu punto podra ser usada esta informacin? Podran los empresarios de industrias qumicas exigir que todos los potenciales empleados proporcionasen sus genotipos a la hora de darles un puesto de trabajo? Sera tico poner individuos con genotipos resistentes en reas de elevada exposicin o denegar el empleo a personas con perfiles genticos de alto riesgo? Sera posible bajar los estndares de higiene industrial al emplear una fuerza de trabajo resistente? Adems de la limitacin de obtener el consentimiento informado de los sujetos, tambin surge la complicacin de poder utilizar esas muestras para otros fines diferentes del original. Los investigadores tienen 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 no deseado en los sujetos del estudio. Para muchos casos de cncer, las exposiciones ocurridas hace 10-30 aos son etiolgicamente relevantes. Incluso los mejores marcadores de exposicin qumica reflejan slo las ltimas semanas o meses 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 a someterse a una toma de muestras invasiva (biopsias, aspirados). El uso de esas muestras hace esencial para el desarrollo de la epidemiologa molecular la colaboracin eficaz de diversos especialistas, como por ejemplo qumicos analticos, bioqumicos, bilogos moleculares, anatomo-patlogos, etc. Aunque los ensayos de laboratorio generalmente se van mejorando con el tiempo, es casi inevitable algn grado de mala clasificacin (misclassification), especialmente durante la aplicacin inicial del ensayo a 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 en el cumplimiento, por parte del sujeto, de protocolos fenotpicos y variaciones en la recoleccin de muestras, procesado, tiempo de almacenamiento y condiciones de transporte. Las principales fuentes de error para los ensayos fenotpicos metablicos incluyen la exposicin a medicamentos, ciertos alimentos u otras exposiciones que inhiben o inducen la actividad enzimtica y que podran provocar que los individuos que fuesen metabolizadores rpidos se clasificasen como lentos, y viceversa. Tambin puede haber una mala clasificacin del genotipaje por algn fallo al reconocer una variante que contribuyeFactores de susceptibilidad al cncer de pulmn 29

al genotipo de inters o por el empleo de un cebador errneo cuando se hace una PCR (polymerase chain reaction). Finalmente, errores de codificacin en cualquier momento durante la recogida de la muestra, el anlisis en el laboratorio o en el procesado de los datos son casi inevitables y acumulables en los resultados. Por otra parte, existe tambin la dificultad de la validacin. Hasta ahora, al ser un campo de investigacin que ha surgido hace poco tiempo no est muy claro si algunos biomarcadores reflejan realmente lo que queremos medir. La validacin de los biomarcadores implica la identificacin sistemtica de los factores que influyen en la capacidad del marcador para predecir la exposicin o un suceso en la poblacin a estudio. El primer paso, la validacin en el laboratorio, implica averiguar factores tales como el perfil de la curva dosis-respuesta, la sensibilidad a dosis bajas, la especificidad de las exposiciones y la reproducibilidad del ensayo. En el segundo paso, la validacin epidemiolgica, se evalan la sensibilidad y especificidad en la poblacin, la variacin inter e intraindividual en la respuesta del biomarcador, la persistencia, el nivel base, el valor predicitivo positivo y la posibilidad de realizacin y su relevancia biolgica.

Validacin necesaria de los biomarcadores en la epidemiologa molecularLaboratorio 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 tejido diana (en su caso) Relevancia biolgica para la enfermedad Valor predicitvo positivo Viabilidad cantidad y disponibilidad del tejido coste tiempo requerido para cada ensayo Fuente: adaptado de Perera. Otro aspecto de la validacin comprende la contribucin especfica que un biomarcador puede hacer a la epidemiologa, por ejemplo el valor aadido que se gana con el uso del marcador. La mayora de los marcadores de dosis interna (exposicin) tienen una vida media corta o son biolgicamente inestables, de manera que su uso en estudios epidemiolgicos de cncer es limitado. La estabilidad de los marcadores debe ser elevada, de forma que el almacenamiento de material biolgico durante aos sea vlido y eficiente.30 Cncer de pulmn

La contribucin adicional de los biomarcadores debe ser medida siguiendo los principios que se aplican para evaluar la efectividad de un test diagnstico. Si suponemos que queremos medir adecuadamente el hbito tabquico de una poblacin, y que el valor predictivo positivo de un cuestionario es 0,94: cul es la ganancia adicional conseguida con la medida de la cotinina-nicotina? De acuerdo con los conceptos utilizados en epidemiologa clnica, 0,94 es la probabilidad pre-test de que el individuo fume y la medida de la nicotina-cotinina representa la probabilidad post-test. La contribucin del biomarcador puede ser, por lo tanto, estimada como la diferencia entre las dos probabilidades. Una consecuencia 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 uso de un biomarcador es justificable cuando se reduce significativamente la incertidumbre.

Factores de susceptibilidad al cncer de pulmn

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Publicaciones sobre epidemiologa del 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

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CARCINGENOS Y ORIGEN DEL CNCER DE PULMNJulin Carretero Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) Madrid

Contenido: Resumen de la ponencia Bibliografa

Carcingenos y origen del cncer de pulmnJulin CarreteroGrupo de cncer de pulmn Cantro 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. La carcinognesis pulmonar es el resultado final de la accin de mltiples factores que de forma aislada, aditiva o sinrgica, lesionan irreversiblemente el epitelio bronquial. El cncer es una enfermedad gentica, resultado de las alteraciones que presentan las clulas cancerosas en genes relacionados con el control de la proliferacin y muerte celular. Sin embargo el origen de estas alteraciones (mutaciones) es, la mayor parte de las veces, ambiental, y en el caso del cncer de pulmn, el principal agente ambiental implicado en la carcinognesis es el tabaco, responsable del 90% de los casos en varones y del 55-80% de los casos entre las mujeres en los paises de mayor incidencia. Adems, tambin existe una asociacin segura entre exposicin ocupacional 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 existe una causa concreta detectada, ni la presencia de un agente etiolgico conlleva siempre la aparicin de cncer de pulmn (p.ej. slo el 10-15% de los fumadores desarrollar un cncer de pulmn a lo largo de su vida). Estos hechos hacen pensar en la existencia de efectos aditivos y sinrgicos entre las distintas causas para determinados casos; as como en la existencia de factores de predisposicin y de riesgo para el cncer de pulmn que quizs por s solos no son suficientes para la carcinognesis pero asociados a otros 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 en el cncer de pulmn. La consistencia de estos estudios, su especificidad, la secuencia temporal entre la exposicin y la enfermedad, y la relacin dosis-respuesta avalan la evidencia de la asociacin entre el consumo de cigarrillos y el cncer de pulmn. El tabaco induce cualquiera de los grupos histolgicos ms frecuentes, existiendo una fuerte asociacin con los carcinomas escamosos y los indiferenciados de clula pequea. 2.1. Carcinognesis inducida por el tabaco El humo del tabaco contiene alrededor de 4.800 compuestos diferentes, que se pueden separar en compuestos gaseosos y partculas. Al menos 60 de estos compuestos se consideran cancergenos por la Agencia Internacional para la Investigacin del Cncer (IARC) en base a evidencias epidemiolgicas y experimentales. La fase gaseosa contiene molculas potencialmente carcinognicas como xidos de nitrgeno, isopreno, butadieno, benzeno, estireno, formaldehdo, acetaldehdo, acrolena y furano, mientras que 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 los carcingenos del tabaco es dificil de estudiar a nivel molecular ya que estamos tratando un problema de exposicin crnica a una mezcla compleja de molculas carcingenas y/o procarcingenas, numerosas evidencias experimentales han demostrado la implicacin del tabaco en todos los pasos de la carcinognesis.Carcingenos y origen del cncer de pulmn 41

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 comprobados experimentalmente utilizando diferentes fracciones de condensados de humo de cigarrillos aplicados sobre animales de laboratorio, y tambin en experimentos de inhalacin, donde se inducen alteraciones en 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 capacidad para inducir tumores en el pulmn tras la administracin local o inhalatoria est plenamente establecida. Adems, existen otros PAH como el dibenzopireno, dibenzoantraceno y el 5-metilcriseno, cuya potencia carcinognica es mayor pero que aparecen a menores concentraciones en el humo del tabaco. Nitrosaminas: la 4-(metilnitrosamino)-1-(3-piridil)-1-butanona (NNK) es una nitrosamina especfica del humo del tabaco y un potente carcingeno en roedores. De hecho, es el nico carcingeno capaz de inducir tumores en el pulmn de los tres modelos murinos de experimentacin ms 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 pulmn en roedores, aunque depende mucho de la capacidad detoxificadora de cada especie: en ratones, el 1,3-butadieno es transformado en 1,2,3,4-diepoxibutano, un compuesto mucho ms reactivo y carcinognico. Radicales libres y oxidantes. En el humo del tabaco hay importantes cantidades de radicales libres que se generan en la combustin, derivados del nitrgeno, como el xido ntrico, o derivados del oxgeno, como el radical superxido o el perxido de hidrgeno. Estas especies altamente 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 alveolos pulmonares se van a activar los macrfagos alveolares, los cuales liberarn ms radicales libres que contribuyen a la inflamacin. La inflamacin crnica se considera hoy en dia como una situacin potencialmente carcinognica precisamente por la genotoxicidad de las especies oxidantes y tambin porque induce la activacin de rutas moleculares que fomentan la transformacin 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 a cualquier xenobitico. Muchos de estos compuestos son de naturaleza lipfila, cualidad que les permite atravesar las membranas biolgicas, y por esta misma razn son difcilmente eliminables por la principal va de excrecin, que es la orina. Con el objeto de incrementar esta excrecin el organismo somete al xenobitico a una serie de transformaciones que se clasifican en dos grupos:

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

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Reacciones de Fase II: son reacciones de conjugacin en las que los compuestos con los grupos polares aludidos se unen a reactivos endgenos, como el glutatin, para formar derivados ms 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 compuestos potencialmente txicos con el fin de hacerlas ms fcilmente eliminables, estas mismas enzimas de hidroxilacin activan los compuestos carcinognicos del tabaco (nitrosaminas, benzopirenos), hacindolos ms reactivos y confirindoles capacidad mutagnica. Los carcingenos activados reaccionan con el DNA formando aductos con las bases nitrogenadas. Si estos aductos no se reparan convenientemente mediante los mecanismos celulares pertinentes (nucleotide excision repair pathway) pueden llevar a que, durante la replicacin del DNA, se introduzcan errores en la copia, dando lugar a mutaciones. La existencia de diferentes polimorfismos en estas enzimas detoxificadoras de xenobiticos (CYP, GST) explicaran en parte las diferentes susceptibilidades individuales a la accin de los carcingenos, al igual que ocurre con las protenas responsables de la reparacin del DNA, que podramos considerar como genes supresores de tumores. En el caso del benzopireno, este carcingeno es activado por los sistemas de detoxificacin para dar benzopirenol-epxido (BPDE), un intermediario altamente reactivo capaz de unirse covalentemente al grupo amino exocclico de la deoxiguanosina (dG) y formar el aducto BPDE-dG, el cual, si no es corregido, introducir una mutacin puntual con el cambio de G por T (transversin). En el caso concreto de la inactivacin del gen supresor tumoral p53, el cual se encuentra mutado en un 40% de los casos de cncer de pulmn humano, se ha encontrado un patrn mutacional especfico de los fumadores relacionado con la formacin de aductos BPDE-dG, en concordancia con datos experimentales obtenidos tras tratar clulas del epitelio bronquial con BPDE. La selectividad de la reaccin del BPDE con la deoxiguanosina de los codones calientes 157, 158, 245, 248 y 273 de p53 se debera a que la formacin del aducto est facilitada cuando existe 5-metilcitosina en el dinucletido CpG, algo que ocurre precisamente 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, median reacciones de alquilacin del DNA, dando lugar a sitios absicos que al ser replicados introducirn mutaciones, predominantemente transversiones de G a T.

3. Otros agentes cancergenos Como hemos explicado anteriormente, los carcingenos del tabaco son los responsables de la mayoria de los cnceres de pulmn, si bien existen importantes carcingenos, especialmente relacionados con exposiciones ocupacionales, como los asbestos o el radn. Otros factores carcinognicos reconocidos seran la contaminacin atmosfrica y la menor ingesta de vegetales y frutas frescas, alimentos ricos en antioxidantes naturales, que hipotticamente implicara menor proteccin frente al dao oxidativo inducido por 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, constructores de 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-respuesta y un sinergismo con el tabaco. El riesgo relativo para el cncer de pulmn es de 1,5 a 13,1 cuando seCarcingenos y origen del cncer de pulmn 43

combinan ambos factores. Todos los tipos histolgicos pueden verse aumentados, y habitualmente se localizan en lbulos inferiores o en localizaciones perifricas. Su accin carcinognica se explica por la inflamacin crnica que ocasionan las fibras largas y delgadas que penetran, se retienen en los pulmones y que los alvolos son incapaces de expulsar. La genotoxicidad estara mediada por la generacin de especies reactivas del oxgeno y del nitrgeno capaces de daar al DNA. En este sentido se ha demostrado experimentalmente que las partculas inducen por s mismas, incubndolas en medio acuoso junto con DNA, la generacin de radicales libres como el hidroxilo, capaz de provocar oxidaciones en las cuatro bases y roturas de la hebra de DNA. Adems, cuando las partculas de asbesto son captadas por 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), cuya aparicin provoca transversiones de G a T y que se utiliza como marcador de dao oxidativo al DNA al ser fcilmente detectable en muestras de tejido y orina de animales de experimentacin tratados con asbesto. 3.2. Radn El radn es un gas inerte derivado del uranio.Tiene un dbil poder radiactivo y alguno de sus subproductos emite partculas alfa, que pueden irradiar el epitelio de las vas respiratorias; el efecto carcinognico vendra dado por la accin directa de la radiacin, capaz de inducir roturas cromosmicas y alteraciones en las bases nitrogenadas, y por accin indirecta al provocar la formacin de radicales libres a partir de la radiolisis o rutura homoltica del agua. Los trabajadores de las minas de uranio tienen un riesgo mayor 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 encuentra en el subsuelo, en el aire, en el agua y en los materiales de construccin de los edificios, no est claro que 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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ALTERACIONES GENTICO-MOLECULARES EN EL CNCER DE PULMNMontserrat Snchez-Cspedes Centro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) Madrid

Contenido: Resumen de la ponencia Bibliografa

Alteraciones gentico-moleculares en el cncer de pulmnMontserrat Snchez-CspedesGrupo de cncer de pulmn Cantro Nacional de Investigaciones Oncolgicas (CNIO) Madrid

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pesar de los avances, el cncer de pulmn es la primera causa de muerte por cncer en nuestro pas. Evidentemente, el mayor logro conseguido hasta el momento ha sido identificar el consumo de 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, es necesario aumentar los esfuerzos para comprender los mecanismos biolgicos que contribuyen a su aparicin y a su evolucin. El proceso de carcinognesis se inicia y progresa debido a la acumulacin de alteraciones en genes esenciales para el crecimiento y divisin celular. Un objetivo bsico de la investigacin molecular del cncer es la identificacin de todos aquellos genes implicados en el desarrollo tumoral y la elucidacin de sus caractersticas funcionales. Hasta la fecha se han descrito diversas alteraciones genticas y moleculares que caracterizan a la clula tumoral, las cuales son diversas y suelen producirse en vas bioqumicas muy concretas. Sin embargo, no todas las protenas implicadas en una determinada va bioqumica 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 del DNA. Las principales rutas bioqumicas que contienen genes con alteraciones genticas o epigenticas y que, por lo tanto, se encuentran anormalmente reguladas en tumores incluyen: la divisin celular, deteccin y reparacin del dao al DNA, muer te celular programada (o apoptosis), factores de transcripcin, vas transductoras de seales y molculas de adhesin celular. A continuacin se describirn las 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 tumorales retinoblastoma (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 son mediante mutaciones puntuales, deleciones gnicas y, en el caso de p16, hipermetilacin de su regin promotora. Otra alteracin menos frecuente es la amplificacin gnica del oncogn ciclina D1. Adems de alteraciones a nivel del gen, existen alteraciones en los niveles de distintas protenas implicadas en el ciclo celular. Como se comentar en algunas de las sesiones del presente curso, es frecuente la prdida 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 promueven la progresin del ciclo celular. En definitiva, todas estas anormalidades conllevan una desregularizacin del 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 de esta categora en cncer de pulmn estn las mutaciones en Kras, en tumores de tipo histolgico adenocarcinomas. Otros genes habitualmente mutados son PTEN y LKB1, el primero en CPCP y el segundo en adenocarcinomas. Adems de alteraciones gnicas existen, como en el caso anterior, alteraciones en los niveles de ciertas protenas implicadas en dichas vas que participan en el proceso carcinognico de estos tumores. 3. Alteraciones gnicas en la va de la apoptosis La apoptosis es la muerte celular programada de una clula ante ciertos daos que son incompatibles con su buen funcionamiento. As, por ejemplo, cuando se produce un excesivo dao al DNA (p.e. un exceso de radiacin ionizante) se activan dentro de la clula mecanismos que promueven la reparacin de ese dao gentico o, si el dao es irreparable, se promueve la apoptosis. Entre las molculas que regulan estos mecanismos y que se encuentran alteradas en cncer de pulmn tenemos p53 y p14, ambas alteradas en distintas proporciones en los distintos tipos histolgicos de cncer de pulmn. Adems de alteraciones genticas o epigenticas de estos componentes son comunes los cambios en los niveles de distintas protenas impli