ÁCIDOS BILIARES AGENTES CARCINOGENOS -MITOS Y REALIDADES- DrC, Mrs. Felipe Neri Piñol Jiménez Doctor en Ciencias Médicas Especialista de II Grado en Gastroenterología Profesor e Investigador Titular Master en Enfermedades Infecciosas 2014

AGENTES CARCINOGÉNICOS ÁCIDOS BILIARES AGENTES CARCINOGÉNICOS 1939 - 40 (Pocas evidencias de su efecto cancerígeno en el tracto gastrointestinal) Desde el año 1995, el Profesor DrC. Manuel Paniagua y el DrC. Felipe Neri Piñol Jiménez, hemos venido estudiando de manera critica y sobre evidencias históricas, epidemiológicas y clínicas la acción toxica de los ácidos biliares sobre el aparato digestivo. La propuesta de que los ácidos biliares son agentes carcinogénicos data desde los principios de 1939 a 1940 (donde existía pocas evidencias de su efecto cancerígeno en el tracto gastrointestinal. No obstante, múltiples investigaciones fueron realizadas en el orden experimental modelo animal, que dio paso a las evidencias actuales. En 1933, Wieland y colaboradores, y Cook y colaboradores, fueron los primeros en reportar que el metilcolantreno era un carcinógeno potente en la mucosa del colon. Posteriormente, Fieser y colaboradores lo sintetizaron químicamente al usar ácido cólico (ácido biliar primario) y obtenerlo como uno de sus metabolitos. Estas observaciones fueron las primeras suposiciones que motivaron a plantear que los ácidos biliares son hidrocarburos aromáticos y posibles precursores del cáncer de colon, señalado en 1939 por Gheron, con el uso del ácido desoxicólico, según reporta Lacassagne, en 1961. Wieland H, Dane E. The constitution of the bile acids. II. The place of attachment of the side Chain. Z Physiol Chem. 1933; 219: 240-4. Cook JW, Haslewood GA. Conversion of a bile acid into a hydrocarbon derived from 1, 2-benzanthracene. Chem Ind Rev. 1933; 11: 758-9. Fieser LF, Newman MS. Methylcholanthrene from colic acid (letter). J Am Chem Soc. 1935; 57: 96. Cook JW, Kennaway EC, Kennaway NM. Production of tumors in mice by deoxycholic acid. Nature. 1940; 145: 627. Lacassagne A, Buu-Hoi NP, Zajdela F. Carcinogenic activity of apocholic acid. Nature. 1961; 190: 1007-8.

EVIDENCIAS MÁS FUERTE 2000- actualidad ÁCIDOS BILIARES POR ENCIMA DE LOS NIVELES FISIOLÓGICOS DAÑAN CÉLULAS ORGÁNOS GASTROINTESTINALES FACTOR DE RIESGO IMPORTANTE Desde entonces, se han venido acumulando evidencias más fuerte de que la exposición de ácidos biliares por encima de los niveles fisiológicos sobre las células del tracto gastrointestinal son un factor de riesgo importante para el cáncer gastrointestinal. De todo lo anterior se deriva que los ácidos biliares constituyen uno de los factores intraluminales que modulan la actividad proliferativa del epitelio intestinal, por lo cual es importante que se mantenga un balance adecuado en la producción de éstos para evitar sus efectos dañinos sobre la mucosa intestinal Evidencias epidemiológica: Tanto en humano como en animales de experimentación indican que la exposición de manera persistente y mantenida de los niveles de ácidos biliares incrementa el riesgo de cáncer intestinal.

ESOFÁGO, ESTÓMAGO, INTESTINO DELGADO, HÍGADO, PÁNCREAS COLON Y RECTO ÁCIDOS BILIARES IMPLICADOS AGENTES ETIOLOGICOS CÁNCER EN EL TRATO GASTROINTESTINAL: ESOFÁGO, ESTÓMAGO, INTESTINO DELGADO, HÍGADO, PÁNCREAS COLON Y RECTO En tal sentido, presentamos una evidencia critica de los diferentes mecanismos que explican el papel de los ácidos biliares en la génesis del cáncer de esófago, estómago, intestino delgado, hígado, tracto biliar, páncreas y colon/recto.

EFECTOS DAÑINOS Inducen la formación de radicales libres de oxigeno y de nitrógeno. Daño del ADN celular. Estimulación de mutaciones. Inducen la apoptosis (aceleran o retardan) Numerosos son los efectos dañinos que ejerce la exposición mantenida de los ácidos biliares sobre la mucosa intestinal que los hace considerar como agentes carcinógenos: Incluye: Inducen la formación de radicales libres de oxigeno y especies reactivas de nitrógenos. Daño del ADN celular. Estimulación de mutaciones. Inducen la apoptosis (aceleran o retardan)   Las evidencias actuales apuntan cada vez más la existencia de una incrementada asociación entre la exposición mantenida de los ácidos biliares con el riesgo de cáncer en la población humana, aún más cuando existe una susceptibilidad genética.

ESTUDIOS Genéticos, experimentales y epidemiológicos: Muerte a nivel mundial (cáncer) 7,6 millones (2,8 millones (36 %) Cáncer del TGI Numero de muerte a nivel mundial por cáncer es alrededor de 7,6 millones , y dentro de estos cerca de 2,8 millones (36 %) mueren de cáncer del aparato digestivo Se han propuesto varias teorías sobre evidencias científicas, históricas, epidemiológicas y experimentales en el mundo que sugieren que este tipo de cáncer aparece como interacción entre factores medioambientales y genéticos, y que 90% de éstos son precedidos por lesiones consideradas premalignas, las cuales surgen como resultado de un proceso por etapas, lento y de varios años de duración Múltiples son las lesiones descritas en la mucosa del colon que pueden evolucionar hacia el CCR, entre ellas, úlceras, masas tumorales, lesiones planas, colitis y pólipos adenomatosos. Los pólipos adenomatosos son las lesiones más estudiadas. Hasta la actualidad, se les considera como lesiones de alto potencial de malignidad para el CCR. Se han investigado muchos agentes considerados mutágenos, para tratar de explicar el origen de estas lesiones, de todos ellos en los últimos tiempos los más estudiados son los ÁCIDOS BILIARES. ESTUDIOS Genéticos, experimentales y epidemiológicos: Cáncer Colorrectal FACTORES MEDIOAMBIENTALES y GENÉTICOS 90 % son precedidos por LESIONES PREMALIGNAS Resultado de un proceso por etapas, lento, durante varios años

300 034 (H)-142228 (M) sexta década vida. Esófago 300 034 (H)-142228 (M) sexta década vida. Estómago 511549 (H)-288 681 (M) Hígado 474 215 (H)- 205 656 (M) Vías biliares 137 206 (H)- 122 185 (M) Intestino delgado (Infrecuente) Intestino grueso 318 798 (H)- 284 169 (M) Numero de muerte estimado a nivel mundial por tumores malignos digestivos

PÓLIPO ADENOMATOSO – ADENOCARCINOMA Durante la secuencia PÓLIPO ADENOMATOSO – ADENOCARCINOMA hay una acumulación de alteraciones moleculares que conducen a un crecimiento celular anormal y de esta forma, a la formación de tumor. Es evidente la acción tóxica de los ácidos biliares sobre la mucosa del colon. El aumento de éstos en la luz del órgano desencadena una respuesta inflamatoria que, de acuerdo con su intensidad y persistencia, pudiera traer como consecuencia el desarrollo de lesiones que transitan desde pequeñas alteraciones a nivel de mucosa (lesiones mínimas) hasta el cáncer. Cuando este incremento es de forma transitoria, se desencadena una respuesta inflamatoria aguda de la mucosa con activación del sistema inmunológico, caracterizada, fundamentalmente, por un infiltrado inflamatorio con predominio de neutrófilos, los cuales liberan diferentes mediadores químicos (citoquinas, radicales libres, eucosanoides, etc.) que amortiguan dicho proceso y favorecen la reparación tisular, al estimular la proliferación celular a nivel de las criptas. Macroscópicamente, este proceso se traduce en una mucosa eritematosa y edematosa, la cual, una vez eliminado el agente agresor, recupera su aspecto normal. Cuando la elevación de éstos es mantenida, la respuesta inflamatoria se caracteriza por un infiltrado con predominio de linfocitos que transita por diversos grados de intensidad, desde lesiones mínimas de la mucosa hasta lesiones severas, como el pólipo al cáncer. Proceso Pólipo adenomatoso- adenocarcinoma Los procesos por los cuales cursan estas modificaciones obedecen a una respuesta inmunológica exagerada, no controlada, lo cual conlleva a un incremento de la proliferación celular con alta probabilidad de mutaciones del ADN, desactivación de genes supresores de tumor y activación de oncogenes, que favorecen el crecimiento celular y la aparición de displasia en diferentes grados, que de acuerdo con la intensidad y la persistencia del factor agresivo celular, es traducido morfológicamente por inflamación y, en el peor de los casos, por adenomas, que en más de 90 % son lesiones que evolucionan hacia el cáncer. En tal sentido, los adenomas son los más estudiados como precursores del CCR. Hasta la actualidad, son considerados como lesiones de alto potencial de malignidad al progresar hacia la displasia grave y al adenocarcinoma en un tiempo variable, entre 5 - 15 años, con una serie de factores-pronóstico fácilmente identificables. Al mismo tiempo, se reporta que los adenomas se originan por fallas en un paso (o pasos) del proceso normal de proliferación y muerte celular programada (apoptosis) y que la aberración inicial se origina en una sola cripta colónica en la cual el comportamiento proliferativo, en lugar de estar limitado a la base de la cripta, se extiende a toda ella. Se acepta mundialmente que el CCR surge como resultado de la interacción de múltiples factores ambientales y genéticos, que determinan la progresión de un adenoma colorrectal hacia el carcinoma. El desarrollo del CCR es un proceso escalonado que implica una serie de mutaciones en genes relacionados con la proliferación celular (alteraciones en los oncogenes y genes supresores de tumores), así como pérdida de cromosomas, lo cual sugiere que en la transición de pólipo adenomatoso a adenocarcinoma hay una acumulación de alteraciones moleculares que conducen a un crecimiento celular anormal y, de esta forma, a la formación de tumor. Hardy et al. Base Molecular y Factor de riesgo. ABC del CCR revisión clínica. Br Med J. 2000; 321: 886-9.

Sodeman T, et al. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2000 Esófago Bernstein H, et al H. Mutat Res. 2005. Dvorak K, et al.. Gut. 2007. Feagins LA, et al. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2008. Jolly AJ,et al. Free Radic Res. 2009 Estómago Dixon MF, et al. Gut. 2002 Jansen PL. J Hepatol. 2007 Maran RR, et al. J Pharmacol Exp Ther. 2009 Colon/Recto Longpre JM, et al. Apoptosis. 2008 Rosignoli P, et al. Eur J Nutr. 2008 Yui S, et al. Nutr Cancer. 2008 Butler LM, et al. J Cancer. 2009 Hígado Sodeman T, et al. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2000 Gumpricht E, et al. Pediatr Res. 2004 Knisely AS,et al. Hepatology. 2006 Goodman ZD. Mod Pathol. 2007 Ampolla de Váter, vía biliares y páncreas Lagergren J, et al. Gastroenterology. 2001 Fischer HP, et al. J Hepatobiliary Pancreat Surg. 2004 Scheimann AO, et al. J Pediatr. 2007 Adachi T, et al. J Surg Res. 2006 Esófago (Revisión critica sobre los mecanismo que involucran a los ácidos biliares en la génesis del cáncer de esófago, estómago y colon/recto Los dos tipos histológicos más frecuente de cáncer de esófago son el adenocarcinoma y el carcinoma de células escamosos. La metaplasia de Barrett es una condición predisponerte importante del cáncer. Una de las tanta teorías que explica la génesis de estos tumores y especial la génesis de la metaplasia de Barrett está involucrado la existencia mantenida y persistente del reflujo duodeno- gástrico- esofágico: el cual origina una exposición mantenida de la mucosa del esófago tanto a los ácidos biliares provenientes del duodeno como al ácido clorhídrico proveniente del estómago (jugo gástrico). De estos dos elementos el contenido biliar es considerado el más agresivo al ser un compuesto alcalino, de acción corrosiva al facilitar la ruptura de la membrana celular y favorecer la retrodifución de hidrogeniones y otras sustancias, así como ser un compuesto que al penetrar al tejido daña directamente a las células por los mecanismos ya descritos con anterioridad. Esto desencadena un proceso inflamatorio que según la persistencia del agente agresor (ácidos biliares) evolucionas hacia la metaplasia y en el peor de los casos a un cáncer. Estudios recientes, reportan la expresión de proteínas transportadoras de ácidos biliares de manera incrementada en la mucosa del esófago de Barrett. lo que sugiere que la génesis de la metaplasia del Esófago Barrett puede ser un mecanismo de adaptación para proteger las células del daño de los ácidos biliares. En tal sentido, la progresión del Esófago Barrett hacia adenocarcinoma está fuertemente influenciada por la exposición mantenida de los ácidos biliares, al inducir stress oxidativo, daño del DNA celular, mutación y apoptosis (retardan la apoptosis) y finalmente al cáncer. Otros estudios han logrado identificar y poner en evidencia que los ácidos biliares incrementa la producción de RO en las células del esófago, incluyendo las que forman parte del Esófago Barrett, estos son ácido glicocolico, taurocolico, quenodexocicolico, dexocicolico, como también son capaces de inducir la producción de RO en biopsias de Esófago Barrett en humanos. Esto también se ha visto en el Carcinoma escamosos del esófago: aún más cuando hay déficit de Zinc. Estos hallazgos sugieren que los AB inducen al daño del DNA, por lo que también incrementa la frecuencia de mutación, al dañar la replicación del DNA dañado. También induce la apoptosis en las células esofágicas la retardan (denominado criterio de selección de resistencia de apoptosis celular). Estudios de tejido de pacientes con esófago normal, con esofagitis, Esófago Barrett y adenocarcinoma, se estudio la apoptosis y se encontró que la misma estaba inhibida desde la primera etapa de la secuencia displasia- carcinoma (existe una sobre expresión de las proteínas anti-apoptótica Ej IL-6), lo cual favorece a la mutagenesis de las células. En resumen: las evidencias indican que las células y el tejido esofágico, expuestos por períodos cortó con los AB, estos inducen la producción de RO, daño oxidativo del DNA, mutación y apoptosis. Sin embargo, la exposición por períodos prolongados, hacen que los ácido biliares este implicados en el desarrollo de resistencia de la apoptosis y eventualmente desarrollan adenocarcinoma. Mecanismo similar al esófago explica la producción de RO y RN por la acción de los ácidos biliares en el estómago, intestino delgado donde los tumores son menos frecuentes, en la ampolla de váter, en el hígado, vías biliares, páncreas y colon.

Receptores (protección de la toxicidad de los AB) Nuclear receptor PXR (ácido litocólico actúa como sensor y protector contra el daño toxico sobre el hígado). Nuclear receptor SXR/PXR. Detoxificación de los ácidos biliares en la colestasis. Vitamina D receptor actúa como sensor de los ácidos biliares en el intestino. Ácido biliar nuclear FXR. Protector. En la actualidad se han identificados varios receptores que actúan con efecto protector de la toxicidad de los ácidos biliares. M. Makeshima, T. T. Lu and W. Xie, Vitamin D as an Intestinal Bile-acid sensor, Science, 2002, 296(5571), 1313–6. P. R. Debruyne, M. Witek, L. Gong, R. Birbe, I. Chervoneva, T. Jin, C. Domon-Cell, J. P. Palazzo, J. N. Freund, P. Li, G. M. Pitari, S. Schulz and S. A. Waldman, Bile acids induce ectopic expression of intestinal guanylyl cyclase C through nuclear factor-kappaB and Cdx2 in human esophageal cells, Gastroenterology, 2006, 130(4), 1191. D. J. Turner, S. M. Alaish, T. Zou, J. N. Rao, J.-Y. Wang and E. D. Strauch, Bile salts induce resistance to apoptosis through NF-kB-mediated XIAP expression, Ann. Surg., 2007, 245, 415.

Acciones de los ácidos biliares sobre la Mitocondrias Inducen el estrés oxidativo, el metabolismo del ácido araquidónico . Provocan perturbación a nivel de la membrana de las mitocondrias. La Vitamina E reduces el daño oxidativo de las mitocondria y la hepatoxicidad. D. Washo-Stultz, C. L. Crowley-Weber, K. Dvorakova, C. Bernstein, H. Bernstein, K. Kunke, C. N. Waltmire, H. Garewal and C. M. Payne, Role of mitochondrial complexes I and II, reactive oxygen species and arachidonic acid metabolism in deoxycholate-induced apoptosis, Cancer Lett., 2002, 177(2), 129. R. J. Sokol, J.M.McKim, Jr.,M. C. Goff, S. Z. Ruyle,M.W. Devereaux, D. Han, L. Packer and G. Everson, Vitamin E reduces oxidant injury to mitochondria and the hepatotoxicity of taurochenodeoxycholic acid in the rat, Gastroenterology, 1998, 114(1), 164. T. Sodeman, S. F. Bronk, P. J. Roberts, H. Miyoshi and G. J. Gores, Bile salts mediate hepatocyte apoptosis by increasing cell surface trafficking of Fas, Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2000, 278(6), G992. S. Jean-Louis, S. Akare, M. A. Ali, E. A. Mash, E. Meuillet and J. D. Martinez, Deoxycholic acid induces intra-cellular signalling through membrane perturbation, J. Biol. Chem., 2006, 281, 14948.

Inducción de las caspasas, COX-2, factor NF-kB y AP-1. Mutaciones Mutación del K-ras . Inducción de las caspasas, COX-2, factor NF-kB y AP-1. Daño del DNA y retardo de la apoptosis. Potencial efecto genotóxico de los ácidos biliares secundarios. K. Dvorak, C. M. Payne, M. Chavarria, L. Ramsey, B. Dvorakova, H. Bernstein, H. Holubec, R. E. Sampliner, N. Guy, A. Condon, C. Bernstein, S. B. Green, A. Prasad and H. S. Garewal, Bile acids in combination with low pH induce oxidative stress and oxidative DNA damage: relevance to the pathogenesis of Barretts oesophagus, Gut, 2007, 56(6), 763. G. J. Jenkins, F. R. Dsouza, S. H. Suzen, Z. S. Eltahir, S. A. James, J.M. Parry, P. A. Griffiths and J. N. Baxter, Deoxycholic acid at neutral and acid pH, is genotoxic to oesophageal cells through the induction of ROS: the potential role of anti-oxidants in Barretts oesophagus, Carcino- genesis, 2007, 28(1), 136. H. Bernstein, C. Bernstein, C. M. Payne, K. Dvorakova and H. Garewal, Bile acids as carcinogens in human gastro-intestinal cancers, Mutat. Res., 2005, 589(1), 47. C. M. Payne, C. Weber, C. Crowley-Skillicorn, K. Dvorak, H. Bernstein, C. Bernstein, H. Holubec, B. Dvorakova and H. Garewal, Deoxycholate induces mitochondrial oxidative stress and activates NF-kappaB through multiple mechanisms in HCT-116 colon epithelial cells, Carcinogenesis, 2007, 28(1), 215.

Importante Los ácidos biliares ejercen distintos efecto biológicos: Ácido desoxicólico induce apoptosis ejerciendo un efecto promotor de tumor. Se estudia el efecto quimiopreventivo del ácido ursodexocicolico como agente inhibidor de la proliferación celular. Sales biliares induce la apoptosis de los hepatocitos involucreando la activación de la proteínas C quinasa. Involocrudas en el desarrollo del esófago de Barret y del adenocarcinoma de esófago. Reflujo duodenogastroesofagico induce adenocarcinoma esofágico.

Zhao C, Ge Z, Wang Y, Qian J. Meta-analysis of observational studies on cholecystectomy and the risk of colorectal adenoma. Eur J Gastroenterol Hepatol. 2012 Apr;24(4):375-81. Bajor A, Gillberg PG, Abrahamsson H. Bile acids: short and long term effects in the intestine. 2010 Jun;45(6):645-64. Chiong C, Cox MR, Eslick GD. Gallstones are associated with colonic adenoma: a meta-analysis. World J Surg. 2012 Sep;36(9):2202-9. Se han investigado muchos agentes considerados mutágenos, para tratar de explicar el origen de las lesiones en el colon y el resto del aparato digestivo, dentro de ellos se destacan los considerados como marcadores de premalignidad: Presencia de displasia. Excreción elevada de ácidos biliares secundarios en heces. Trastornos cuantitativos del ADN. Alteración de la mucina. Concentración sérica de selenio disminuida. Trastornos cinéticos de la proliferación celular. De todos estos marcadores, los ácidos biliares secundarios son los más estudiados, por ser los que en la literatura se reportan altamente asociados al CCR. En tal sentido, el interés actual de la comunidad científica de estudiar a los pacientes con colelitiasis y los colecistectomizados por diversos motivos descansa en una rica revisión bibliográfica sobres estudios realizados en diferentes partes del mundo que reportan y ponen en evidencia que ambos grupos de pacientes son considerados de alto riesgo para el cáncer en distintas regiones del tracto digestivo, siendo los órganos más afectado el colon y el estómago.

MECANISMOS ACTUALES : ACIDOS BILIARES AGENTES ENDOGENOS DE LA CARCINOGENESIS Un efecto rápido sobre las células expuestas a alta concentraciones de ácidos biliares es la generación de radicales de oxigeno y de nitrógeno (RO/RN), los cuales incrementan el daño del DNA y la mutación celular. La producción de los RO/RN seguido de la exposición de los ácidos biliares ocurre como consecuencia de la ruptura de la membrana celular y de la membrana mitocondrial. Este proceso, cuando la exposión es de duración corta de los ácidos biliares, estos inducen la apoptosis y las algunas de las células dañadas mueren mientras que otras logra reparar el daño del DNA y sobreviven, o otras se mantiene con cierto grado de resistencia y se conserva con su estructura celular normal. Ahora, cuando este pool de ácidos biliares se mantiene de manera constante, abundante, persistente como ocurre en los pacientes colecistectomizados, este ejerce un efecto mayor, que implica más daño del DNA, de las mitocondrias, la activación oncogenes y retarda la apoptosis, en tal sentido las se incrementa la proliferación celular con un alto grado de probabilidad de mutaciones, que se expresa como lesiones premalignas como son los pólipos, estos siguen creciendo, con mayor numero de mutaciones y por ende se transforma en cáncer. Este mecanismo En tal sentido, los estudiosos del tema, han revisado diversas evidencias, de los efectos dañinos de los ácidos biliares sobre los órganos de la TGI, que parte de la inducción de la producción de RO/RN, estos inducen daño de ADN celular, mutación y apoptosis (retarda la apoptosis cuando la exposición es mantenida o crónica). Reduce la capacidad de mantener una adecuada apoptosis: la apoptosis es un proceso beneficioso para la reparación y sustitución de las células del cuerpo aún más cuando se daña el ADN celular y esto puede conllevar o generar una mutación que es irreparable. Al reducir la apoptosis, se ve incrementada la mutagénesis.

actividad de los ácidos biliares en el cáncer. CONCLUSIONES 6 RAZONES POR LA CUALES LOS ÁCIDOS BILIARES PUDIERAN SER AGENTES PROMOTORES DE LESIONES EN EL COLON Hay similitud química y estructural entre los ácidos biliares y los hidrocarburos aromáticos policíclicos. Potencialmente pueden ser transformados en sustancias cancerígenas por los sistemas enzimáticos de la flora bacteriana que, con el tiempo, dañan la mucosa. Estudios epidemiológicos sugieren una alta correlación entre la dieta y la concentración de AB y el cáncer. Estudios de carcinogénesis experimental con animales revelan la existencia de una fuerte actividad de los ácidos biliares en el cáncer. Son potentes inhibidores de la actividad in vitro de la glutation sulfa-transferasa (GST), enzima involucrada en la desintoxicación de carcinógenos exógenos. De ahí que cuando se inhibe esta enzima por los ácidos biliares, se modifica la respuesta del huésped ante los agentes cancerígenos y se favorece la tumorogénesis. Tienen una alta actividad biológica potencialmente tóxica sobre los procesos celulares y moleculares: son mutagénicos, provocan la ruptura del ADN celular, transforman la actividad normal de la célula y retardan la apoptosis celular (resistencia celular de la apoptosis). En fin, los hechos descritos han permitido formular seis razones por la cuales los ácidos biliares pudieran ser agentes promotores de tumores en el colon y el resto del aparato digestivo. J. Lagergren,W. Ye and A. Ekbom, Intestinal cancer after cholecystectomy: Is bile involved in carcinogenesis? Gastroenterology, 2001, 121, 542.

GRACIAS