Pancreatitis y cáncer pancreático David C Whitcomb MD Ph.D. Profesor de Medicina, Biología Celular y Fisiología y Genética Humana Jefe, División de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición Director, Centro de Ciencias Genómicas Universidad de Pittsburgh Traducción al Español, Dr. Nicolás Padilla Raygoza, Departamento de Enfermería y Obstetricia, División Ciencias de la Salud e Ingeniería, Campus Celaya-Salvatierra, Universidad de Guanajuato, México padillawarm@gmail.com

Panorama 1. Origen de la pancreatitis Activación prematura del tripsinógeno 2. Genética de pancreatitis aguda y crónica Tripsinógeno SPINK1 CFTR 3. Cáncer pancreático Ligado a pancreatitis

Anatomía del páncreas

Histología Ducto Islote Acinis grasa

Pancreatitis Páncreas Páncreas - un órgano que elabora bicarbonato para neutralizar el ácido gástrico, enzimas para digerir el contenido de los alimentos e insulina para que el cuerpo almacene los nutrientes ingeridos. Pancreatitis aguda - Un agudo y potencialmente mortal enfermedad; se presenta con dolor abdominal severo en la que el páncreas parece digerirse a sí mismo. Generalmente es causada por cálculos biliares, el alcohol o idiopática. Pancreatitis crónica - una cicatrización irreversible del páncreas con la pérdida permanente de la función pancreática que suele causar incesante dolor abdominal. Pancreatitis hereditaria – una forma no usual de pancreatitis aguda o crónica, que se presenta en familias. El riesgo de Ca de páncreas en >50 veces de lo normal. El páncreas tiene tres funciones. Hace: Bicarbonato para neutralizar el ácido gástrico al entrar los alimentos al intestino delgado, Enzimas digestivas – suficientes para cambiar los alimentos a líquidos para que puedan ser absorbidos, e Insulina. Pancreatitis aguda puede definirse clínicamente como una condición aguda que se presenta típicamente con dolor abdominal y está asociada con elevación de enzimas pancreática en sangre u orina, debido a la enfermedad inflamatoria del páncreas. Pancreatitis crónica puede definirse como una enfermedad inflamatoria del páncreas, caracterizada por el cambio morfológico irreversible y causando dolor y/o daño permanente de la función. Clinicamente, casi el 80% se presentan recurrencias o persistencia del dolor abdominal. En estadios mas avanzados, los pacientes con pancreatitis crónica desarrollan maladigestión o pérdida de la función endócrina, dando lugar a la diabetes. Morfológicamente, la pancreatitis crónica tiene áreas de fibrosis con la pérdida de parénquima en patrones focal, segmentaria o difusa y se asocia generalmente con cambios ductales. La pancreatitis hereditaria es una forma poco frecuente de la pancreatitis que se presenta en familias. Los miembros afectados de la familia tienen la pancreatitis aguda y pancreatitis crónica que no se distingue de otras formas de pancreatitis. Estos miembros de la familia también tienen un incremento en el riesgo 50 veces mayor de cáncer de páncreas.

TC de necrosis pancreática

TC de pancreatitis crónica severa

Pancreatitis crónica: 1995 Progresos médicos: Pancreatitis crónica. Volume 332(22) 1 Jun 1995 pp 1482-1490 Michael L Steer, Irving Waxman, Steven Freedman “pancreatitis crónica permanece como un proceso enigmático de patogénesis no clara, curso clínico impredecible y tratamiento no claro”

Orígenes de la Pancreatitis Pre-1896: Pancreatitis es una infección 1896: Pancreatitis es auto digestión del páncreas 1996: Pancreatitis hereditaria es causada por mutaciones en el gen del tripsinógeno catiónico (PRSS1)

Pancreatitis hereditaria Pancreas Pancreatitis hereditaria (PH) es una forma no común de pancreatitis aguda y crónica que se presenta en familias. El riesgo de cáncer pancreático es >50 veces lo normal. Aunque la PH es responsible de sólo el 2.3% de los casos de pancreatitis crónica, el estudio de esta enfermedad ha revolucionado el entendimiento de las enfermedades pancreáticas.

E-mail Estimado Dr.Whitcomb, Hola. Los médicos piensan que tengo pancreatitis hereditaria debido a que mi papá la tuvo también. Yo no sé mucho, sólo que duele mucho la espalda, los costados y el área del estómago (hablo por experiencia). Estuve en el hospital una vez por eso y fue el pero ataque. Si puede enviarme mayor información, realmente lo aprevciaría. Tengo 12 años y mi padre 42. Que tenga un agradable día Dr.Whitcomb

Parientes con PH sin enlace 7q35 Una gran familia fue identificada por auto-referencia 71 miembros 6 afectados 2 portadores

Enlace de PH al cromosoma 7q35 Whitcomb et al. GASTROENTEROLOGY 110:1975, 1996 5 0.00001 Cromosoma 7 4 0.0001 3 0.001 2 0.01 1 0.1 LOD Scores Gen de fibrosis quística (Valor de p) Para encontrar la región del cromosoma conteniendo el gen afectado, marcadores de cromosomas fueron secuencialmente probados para enlaces con el gen de la enfermedad. Esto dio lugar a la identificación del locii de la pancreatitis hereditaria en el cromosoma 7. A la derecha hay un trazo estadístico que esta región del DNA probablemnete lleve el gen de la pancreatitis hereditaria. El gen de la pancreatitis hereditaria está en el mismo cromosoma del gen de la fibrosisi quística y la localización exacta del gen de la cadena beta del receptor de células T (TCRB). Este hallazgo fue importante debido a la secuencia de DNA para TCRB fue conocida y contenida en los genes de tripsina. Gen de pancreatitis hereditaria Gen PH -5 D7S523 D7S461 D7S495 D7S684 D7S661 D7S483 D7S550 D7S559 D7S505 TCRB Marcardores en cromosoma 7

Descubrimiento del gen de la pancreatitis Whitcomb et al 1996 1. Familia 2.Mapeo genético Cromosoma 7 Hereditary Pancreatitis gene ccaccaccagtcaggcacactctaccaccATGAATCCACTCCTGATCCTTACCTTTGTGG/ACAGCTGC TCgtgagtatcatgccctgcctcaggccccaaccacccccccgttcctggccga 3. Mutación Mutación en la secuencia de DNA de tripsinógeno 4. Mecanismo Determinación de la significancia funcional Tripsinógeno Los principales pasos para lograr un estudio de enlace genético se enumeran (Este es también un resumen de la presentación). En primer lugar, una familia debe ser identificado con una enfermedad bien caracterizada. En segundo lugar, una inspección cuidadosa de los 23 cromosomas humanos en cada miembro de la familia para identificar el segmento de un gen que se hereda siempre con la enfermedad. Esto identifica a una sola región de un cromosoma que contiene el gen de la afectado. En tercer lugar, los genes en el segmento de ADN identificado en el paso 2 se secuenció con el fin de identificar la mutación causante de la enfermedad. En cuarto lugar, una vez que la mutación se identifica, a continuación, el código genético se resuelve para revelar la proteína normal y anormal causada por la mutación. El científico y los médicos pueden entonces determinar cómo la mutación causante de la enfermedad se hereda. DNA Reclutamiento

Fisiología de Tripsina Alimento sólido Solid Food Enteroquinasa TRIPSINA Tripsinógeno Quimiotripsinógeno Proelastasa Procarboxipeptidasa Proenzimas Tripsina Quimiotripsina Elastasa Carboxipeptidasa Enzimas Liquido

Inactivación segura de Tripsina Tripsinogeno - Trypsin Tripsina - Trypsin H122 + (Autoactivación) - PSTI Tripsina (wt) ? PSTI Proenzimas Enzimas Auto digestion Pancreatitis La molécula de tripsina es ilustrada en amarillo y azul y tiene forma de pac-man con las mandíbulas abiertas a la izquierda. Si una cadena de proteína con una arginina o lisina entra en las mandíbulas es rápidamente cortada en dos partes. Trispinógeno está producida por el páncreas en forma inactiva. Es una de las enzimas más importantes porque activa a la tripsina en el intestino, es responsable de la activación de casi todas las otras enzimas digestivas a su forma activa, en el intestino. Si se activa el tripsinógeno en el páncreas podría activar todas las otras enzimas digestivas y hacer que el páncreas se digiera asi mismo. Afortunadamente, el páncreas también produce un inhibidor de tripsina (PSTI - en rojo) que se conecta el sitio activo y evita que la tripsina active otras moléculas de tripsinogeno y todas las otras enzimas. Sin embargo, la cantidad de PSTI es limitada, por lo que otro mecanismo de protección es necesario. Si la tripsina es demasiado activa, la tripsina comienza a atacarse a sí mismo en arginina # 117 (R117). Corta la cadena de conexión y divide la molécula de tripsinógeno en la mitad, inactivándolo en forma permanente y salvar al páncreas de la auto-digestión. La resolución del código genético para pancreatitis hereditaria demostró que la mutación se encontraba en R117 cambiarlo a 117 Histidina. R122 Whitcomb et al, Nature Genetics 1996

Alineamiento y mutaciones de tripsinógeno Whitcomb MCNA 2000 Exon 1 signal peptide CODON 1 10 14 | | | CT MNPLLILTFVAAAL AT MNLLLILTFVAAAV MT MNPFLILAFVGAAV Chy MAFLWLLSCWALLGTTF Exon 2 TAP CODON 15 16 23 29 40 50 60 67 | | | | | | | | CT A APFDDDDK IVGGYNCEENSVPYQVSLN SGYHFCGGSLINEQWVVSAGHCYKS AT A APFDDDDK IVGGYICEENSVPYQVSLN SGYHFCGGSLISEQWVVSAGHCYKS MT A VPFDDDDK IVGGYTCEENSLPYQVSLN SGSHFCGGSLISEQWVVSAAHCYKT Chy G CGVPAIHPVLSGLSR IVNGEDAVPGSWPWQVSLQDKTGFHFCGGSLISEDWVVTAAHCGVR | | || | | | | Chy# 1 10 2021 30 40 50 57 Exon 3 CODON 68 70 80 90 100 110 120 122 130 140 150 152 | | | | | | | | | | | | CT RIQ VRLGEHNIEVLEGNEQFINAAKIIRHPQYDRKTLNNDIMLIKLSSRAVINARVSTISLPT APPA TGTKCLISGWGNTASSGA AT RIQ VRLGEHNIEVLEGNEQFINAAKIIRHPKYNSRTLDNDILLIKLSSPAVINSRVSAISLPT APPA AGTESLISGWGNTLSSGA MT RIQ VRLGEHNIKVLEGNEQFINAAKIIRHPKYNRDTLDNDIMLIKLSSPAVINARVSTISLPT APPA AGTECLISGWGNTLSFGA Chy TSDVVVAGEFDQGSDEENIQVLKIAKVFKNPKFSILTVNNDITLLKLATPARFSQTVSAVCLPSADDDFPAGTLCATTGWGKTKYNAN | | | | | | | | | | | Chy# 62 70 80 90 100102 110 117 120 130 140 APFDDDDK IVGGYNCEENSVPYQVSLN Whitcomb 1996 Gorry 1997 Ferec 1999 Witt 1999 Teich 2000 Pfutzet 1999 (+CFTR R117H)

Mutaciones PRSS1 - Panorama Dos mutaciones son comunes y causantes de enfermedad: PRSS1 R122H y N29I (nuevos números) Individuos con alguna de las dos mutuaciones tienen casi 80% de probabilidad de desarrollar pancreatitis aguda. De aquellos con pancreatitis aguda, la mitad desarrollan pancreatitis crónica 40% con pancreatitis crónica desarrollarán cáncer pancreático a los 70 años de edad (fumadores duplican el riesgo).

Alineamiento y mutaciones SPINK1/PSTI Pfutzer et al, Gastroenterology, 2000 Comparación de de SPINKI/PSTI de hombre, cerdo y rata. Obs var; variaciones observadas en la secuencia de la proteína humana deducida por polimorfismos de alelos. *; el “sebo” lisina (K) en hombre y cerdo, y arginina (R ) en rata que proyecta en el paquete específico de tripsina durante la inhibición de la tripsina. Homología entre humano y porcino de SPINK1 (PSTI) es 71% Exon 1 Exon 2 Codon # 1 10 18 24 29 obs var | | P | | | human MKVTGIFLLSALALLSLS * GNTGADSLGRE * Porcine TSPQRE rat MKVAIIFLLSALALLNLA GNTTAKVIGKK | | Peptide # 1 6 Exon 3 Codon # 30 34 40 50 55 60 65 obs var | S |* E S | | human AKCYNELNGCTKIYDPVCGTDGNTYPNECVLCFENR * * porcine ATCTSEVSGCPKIYNPVCGTDGITYSNECVLCSENK rat ANCPNTLIGCPRDYDPVCGTDGKTYANECILCFENR | | | | | | Peptide # 7 11 20 30 40 42 Exon 4 Codon # 66 70 79 obs var | | | human KRQTSILIQKSGPC porcine KRQTPVLIQKSGPC rat KFGTSIRIQRRGLC | | | Peptide # 43 50 56 Cambio de humano a porcino

Mutación SPINK1 / PSTI N34S Pfutzer et al, Gastroenterology, 2000 Superposición de la estructura porcina SPINK1 (azul) sobre estructura SPINKI humano (modificado para quimiotripsina) (rojo). Modelo por Andrew Brunskil y William F. Furey

Genotipo-Fenotipo SPINK1 Pfutzer et al, Gastroenterology, 2000 Incidencia acumulada de pancrratitis 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ICP SPINK1 N34S / N34S SPINK1 N34S Afectados SPINK1 N34S / P55S (% total) 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Edad d ataque de síntoma (años)

Mutaciones SPINK1 - Panorama Mutaciones SPINK1/PSTI son comunes en la población (~2%) SPINK1/PSTI están asociados con ICP (~25%). El riesgo asociado a la mutación es bajo (<1%). Modelaje y grupo familiar sugiere que mutaciones SPINK1 modifican la enfermedad. Mutaciones SPINK1/PSTI puede disminuir el umbral para pancreatitis de otros factores ambientales o genéticos, pero no son causantes de enfermedad. La mutación N34S tiene distribución mundial-

Tabaquismo y riesgo de cáncer en HP A.B. Lowenfels, P. Maisonneuve, D. C.Whitcomb, and the International Hereditary Pancreatitis Study Group Edad de dx de Ca páncreas Riesgo de Ca pancreático 150 100 50 80 70 60 50 40 30 20 10 Siempre fumó Nunca fumó Riesgo Relativo Edad (Años) GP HP + Fumadores HP