ORIGINALES

 

Actividad genotóxica de la terapia con I¹³¹ en pacientes tratados por carcinomas de tiroides^#

 

 

J. Navarro Fernández^I; M. Alcaraz Baños^I; A. Gómez Moraga^I; V. Vicente Ortega^II; M. Canteras Jornada^III

^IDepartamento de Radiología y Medicina Física
^IIDepartamento de Anatomía Patológica
^IIIDepartamento de Bioestadística. Facultad de Medicina. Universidad de Murcia

Dirección para correspondencia

 

 

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RESUMEN

INTRODUCCIÓN: El test de micronúcleos (MN) sobre linfocitos humanos irradiados con bloqueo citocinético (CB) se utiliza para valorar el daño cromosómico y genotóxico de diferentes agentes físicos y químicos.
OBJETIVO: Determinar un posible efecto genotóxico inducido por la terapia con I¹³¹ en pacientes con cáncer de tiroides y determinar la dosis equivalente corporal total (DECT) de radiación ionizante que supone dicho tratamiento.
MATERIAL Y MÉTODOS: Se ha determinado la frecuencia de aparición de MN en cultivos de linfocitos CB en tres grupos de individuos diferentes: 1) en 35 voluntarios sanos para establecer la frecuencia espontánea de MN; 2) en 9 voluntarios supuestamente sanos para realizar las curvas dosis-respuesta "in vitro" con radiación gamma; y 3) en 25 pacientes que han recibido una dosis ablativa de I¹³¹ en el tratamiento de un carcinoma de tiroides. Se ha determinado el número de MN/500 células CB previo al tratamiento y tres días después de la administración de I¹³¹. La DECT de la terapia se ha calculado por el número de MN en linfocitos obtenido a los tres días de la administración de I¹³¹ comparada con la frecuencia de MN expuestas "in vitro" a radiación gamma que produciría una idéntica frecuencia de MN.
RESULTADOS: Se ha obtenido una relación lineal entre la frecuencia de MN y la dosis de radiación ionizante administradas "in vitro" con radiación gamma. La frecuencia de MN tras el tratamiento con I¹³¹(8´89 MN/500CB) es significativamente mayor (p<0.01), duplicando la frecuencia espontánea (4´08/500MN) basal.
CONCLUSIÓN: La terapia con I¹³¹ induce un incremento significativo del daño cromosómico en los pacientes irradiados por carcinoma de tiroides, equivalente a una dosis corporal total de 13 cGy durante los tres primeros días desde la administración terapéutica de I¹³¹.

Palabras clave: Efectos de la radiación. Micronúcleos. Linfocitos. Cáncer de tiroides.

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SUMMARY

INTRODUCTION: The micronuclei (MN) test of irradiated human lymphocytes with cytogenetic arrest (LCA) is employed to evaluate the chromosomal damage and the genotoxic effect of different physical and chemical agents.
OBJECTIVE: To determine the possible genotoxic effect induced by I¹³¹ therapy of thyroid cancer patients, and to calculate the equivalent total body irradiation (TBI) of the treatment.
MATERIAL AND METHODS: The frequency of appearance of MN was determined in LCA cultures from three different groups: 1) 35 healthy volunteers, in order to establish the spontaneous frequency of MN; 2) 9 supposedly healthy volunteers to carry out in vitro dose-response curves of gamma rays irradiated lymphocytes, and 3) 25 patients with thyroid carcinoma that had received ablative doses of I131 to treat the disease. The number of MN per 500 LCB before the treatment and three days after the administration of I¹³¹ was determined. The equivalent TBI of the therapy was assessed by comparing the frequency of MN in lymphocytes obtained three days after the I¹³¹ administration with the dose of gamma radiation necessary to produce the same frequency of MN in in vitro irradiated lymphocytes from healthy people.
RESULTS: A lineal relationship was found between the frequency of MN and the dose of gamma radiation in vitro. The MN frequency of the lymphocytes after the I¹³¹ treatment was 8.89 MN per 500 LCA, a significantly higher figure doubling the spontaneous basal frequency of 4.08 MN per 500 LCA (p<0.01).
CONCLUSION: The I¹³¹ therapy induces a significant increase of chromosomal damage of the lymphocytes from thyroid cancer patients receiving I¹³¹ radiation, that has an equivalent TBI of 13 cGy during the first three days of treatment.

Key words: Radiation effects. Lymphocytes. Micronuclei. Thyroid cancer.

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Introducción

Uno de los objetivos de la radiobiología es el desarrollo y aplicación de ensayos que sean capaces de determinar las lesiones ocasionadas por la utilización de la radiación ionizante en los diversos campos de las actividades humanas. Junto con el perfeccionamiento de técnicas dosimétricas físicas en exposiciones ocupacionales, se han desarrollado también diversos métodos biológicos para la evaluación individual de las dosis de radiación absorbidas. Estos indicadores o dosímetros biológicos se basan en la existencia de distintos niveles de alteraciones inducidas por la radiación en la organización biológica, tanto a nivel molecular como a nivel subcelular, celular, tisular e incluso a nivel orgánico¹.

El test mayoritariamente aceptado desde hace algunos años es el análisis de las aberraciones cromosómicas (en anillo y dicéntricas) en linfocitos de sangre periférica, estimulados in vítro para entrar en actividad mitótica^{2, 3}. Sin embargo, la dosimetría cromosómica tiene sus limitaciones, sobre todo en la evaluación de la dosis en exposiciones crónicas; la estimación de la dosis se complica por la vida limitada de los linfocitos y, por tanto, por la eliminación continua del daño cromosómico radioinducido. Por otra parte, el tiempo necesario para estudiar un número estadísticamente suficiente de células en metafase, así como la necesidad de personal entrenado y experimentado en su lectura, lo hace irrealizable en numerosas ocasiones y justifica la búsqueda de métodos alternativos, más rápidos, baratos y sensibles, que tengan una resolución comparable a la del análisis directo de las aberraciones cromosómicas^4-9 . Entre estos métodos se encuentran las técnicas de hibridación con fluorescencia in situ¹⁰, medida de la condensación prematura de los cromosomas¹¹, la técnica del intercambio de cromátidas hermanas¹² o la inducción de micronúcleos en linfocitos con bloqueo citocinético⁵.

Hace más de tres décadas que Fliedner (1964) describió la primera inducción de micronúcleos (MN) tras una exposición a neutrones y radiación gamma "in vivo". Desde entonces distintos autores han descrito la aparición de MN en diferentes situaciones normales y patológicas^{13, 14, 15}. Durante los últimos años se ha descrito que el test de determinación de micronúcleos en los linfocitos de sangre periférica con bloqueo citocinético es un indicador biológico en casos de exposiciones a radiaciones ionizantes^14,16-19 sobre todo, tras las últimas modificaciones técnicas que recomiendan el estudio de los MN tras la primera división mitótica^{4, 5, 7, 20, 21}.

El método de bloqueo citocinético (BC) en el cultivo de linfocitos humanos irradiados, obtenidos de sangre periférica descrito por Fenech y Morley (1985), con sus modificaciones posteriores^{24, 25} se considera el mejor test de micronúcleos con fines de determinación de las dosis de radiación absorbida^{4, 7, 9, 15, 21, 26-28} en las exposiciones parciales o corporales totales, en sobreexposiciones accidentales, e incluso en exposiciones de diagnóstico médico^{17, 21, 29, 30}.

El presente estudio pretende determinar la existencia de un posible daño cromosómico genotóxico en los pacientes sometido a terapia con I¹³¹ por cáncer de tiroides y evaluado mediante el test de micronúcleos de linfocitos humanos irradiados con bloqueo citocinético.

 

Material y métodos

Se ha determinado la frecuencia de aparición de micronúcleos (MN) en cultivos de linfocitos humanos con bloqueo citogenético (CB) en tres grupos de individuos diferentes:

1) Grupo I: 35 voluntarios supuestamente sanos que permitan determinar la frecuencia espontánea de aparición de MN.

2) Grupo II: dos donantes supuestamente sanos con diferentes dosis de radiación gamma (0-16362 mGy), para determinar la frecuencia de aparición de micronúcleos en el citoplasma de linfocitos binucleados con citoplasma conservado y bloqueo citocinético con citochalasina B (CB) utilizando un irradiación IBL de Cs¹³⁷, con objeto de establecer una curva dosis respuesta entre la dosis de radiación gamma administrada y la frecuencia de aparición de MN.

3) Grupo III: 25 pacientes de ambos sexos (3 hombres, 22 mujeres), con edad comprendida entre los 11 y 67 años (edad media de 43 años), a los que se les ha realizado tratamiento ablativo de los restos quirúrgicos de diferentes tipos de cáncer de tiroides en el Servicio de Medicina Nuclear del Hospital Universitario "Virgen de la Arrixaca" de Murcia. Los tipos de cáncer tratados son los siguientes: carcinoma papilar (16 pacientes), carcinoma folicular (6 pacientes), carcinoma medular (2 pacientes), carcinoma mixto (1 paciente) (ver Tabla I). Todos los pacientes recibieron una dosis ablativa de 100 mCi de I¹³¹ para la ablación de restos tiroideos siendo excluidos aquellos pacientes que por indicación de su enfermedad (afectación ganglionar, metástasis) requerían dosis mas elevadas. Previa a la administración de la dosis terapéutica fue confirmada la presencia de restos tiroideos tras la realización de una gammagrafia con dosis bajas (3 mCi) de I¹³¹.

 

 

Técnica de cultivo

A cada paciente se le han extraído 2 muestras de sangre diferentes, para la determinación independiente de la frecuencia de micronúcleos que presentan:

a) muestra I: extraída antes de administrar la dosis ablativa de I¹³¹ y que permite establecer la frecuencia de MN del paciente previa a la administración de I¹³¹.

b) muestra II: extraída al paciente en el momento de su alta hospitalaria, coincidiendo con el tercer día post-administración de I¹³¹ y que corresponde al tiempo de permanencia del paciente en el hospital, tras la administración del I¹³¹.

Las muestras sanguíneas obtenidas de las venas de la flexura del codo se trasvasaron a tubos estériles que contenían cada uno de ellos 0,2 ml de heparina sódica al 5% (Roger, Barcelona).

Las muestras de sangre, de cada paciente, se han cultivado por duplicado en las condiciones descritas por FENECH y MORLEY (1983) y FENECH (1993). Se cultivó 1 ml de sangre, a 37ºC y 5% C02, durante 72 h en 9 ml de medio F-10 (Gibco, Madrid) suplementado con un 15% de suero bovino fetal (Sigma, Madrid), 1,6% de fitohemaglutinina (Sigma, Madrid) y el 1% de penicilina/estreptomicina (Sigma, Madrid). A las 44 h del inicio del cultivo se añadía citochalasina B (Sigma, Madrid) a una concentración de 3 mg/ml. A las 72 h los linfocitos se trataron con solución hipotónica (KCI, 0,075 M) durante 3 minutos y se fijaron usando metanol:ácido acético (3:1). Las preparaciones se dejaron secar en corriente de aire suave y se tiñeron con May-Grünwald y Giemsa.

Las muestras "in vitro" para la obtención de la curva dosis-respuesta se han irradiado en un irradiador de muestras sanguíneas Irradiador IBL de Cs-137 , con una actividad de 1700 Ci y que produce una exposición constante de 302 mGy/sg. Las diferentes dosis de exposición empleadas se obtuvieron mediante la modificación del tiempo de exposición, único factor que permite variar dicho aparato.

En todos los casos se ha contado con la autorización expresa de los pacientes para la donación de 10 ml de sangre y su empleo específico en la presente investigación.

Recuento de micronúcleos

El análisis microscópico se ha llevado a cabo individual e independientemente por dos lectores diferentes y ha consistido en la determinación de la frecuencia de aparición de MN en el citoplasma de 500 células binucleadas bloqueadas citocinéticamente (MN/500 CB). Se ha utilizado un microscopio óptico LABORLUX 12 (Leitz, Alemania), utilizando sistemáticamente una magnificación de 1000x.

Análisis estadístico

El análisis estadístico ha consistido en comparaciones entre grupos realizando contrastes de igualdad de medias mediante análisis de varianza. Se han determinado ecuaciones mediante análisis de regresión y correlación polinómicas. También se han aplicado análisis de regresión y correlación lineales. Se han considerado estadísticamente significativos cuando se ha obtenido una (p<0.05).

La DECT tras la terapia con I¹³¹ se ha calculado a partir del número de micronúcleos presentes en 500 CB de los pacientes irradiados a los 3 días de la administración de la dosis de I¹³¹ y comparada con la dosis de radiación gamma expuestas "in vitro" que produciría una idéntica frecuencia de micronúcleos en 500 células binucleadas (WATANABE, 2000).

 

Resultados

Se ha obtenido una relación dosis-respuesta lineal (D=a+b.y) entre la dosis de radiación administrada y la frecuencia de MN en donde D es la dosis de radiación gamma en mGy; y el numero de MN en células con bloqueo citocinético y a y b dos coeficientes de ajuste cuyos valores en nuestro estudio son de a= -429,54 y b = 64,37 (ver Tabla II; Fig.1).

 

 

 

 

El análisis estadístico de los resultados obtenidos en los pacientes irradiados por actividades terapéuticas en medicina nuclear muestra que en 21 de los 25 pacientes estudiados se ha puesto de manifiesto un aumento de MN tras la administración de ¹³¹I (85%:21/25), y en los que se aprecia aumento estadísticamente significativo (p<0.01) respecto de las muestras controles obtenidas antes de la irradiación. La frecuencia de MN tras el tratamiento con ¹³¹I ( 4.08 MN/500 CB; 0.008 MN/CB) ha duplicado la frecuencia espontánea basal (8.8 MN/500CB; 0.0176 MN/CB). La edad y el sexo de los pacientes no presentan diferencias significativas (ver Tabla II). La DECT determinada en este grupo de pacientes es 136.916 mGy cuando se realiza la comparación con las frecuencias determinadas "in vitro" para las mismas dosis de radiación gamma.

 

Discusión

Durante los últimos 50 años el tratamiento con yodo radiactivo se ha considerado como un tratamiento válido y efectivo de diferentes enfermedades tiroideas tales como el hipertiroidismo y el tratamiento oncológico del cáncer bien desarrollado^{31, 32}. Junto con estos efectos beneficiosos, pueden producirse algunos efectos colaterales indeseables, al exponerse a la radiación ionizante otros tejidos normales y sanos^{31, 33}. En el hipertiroidismo se han descrito como complicaciones más frecuentes la tiroiditis radioinducida y el hipotiroidismo permanente³¹. En el cáncer de tiroides, el tratamiento con yodo radiactivo se administra tras la tiroidectomía total o parcial, y dado que las dosis de yodo radiactivo son mayores, las complicaciones descritas suelen ser más diversas y frecuentes. Los efectos adversos agudos más comunes tras la terapia con yodo radiactivo son: tiroiditis radioinducida, sialoadenitis, aparición de diferentes síntomas gastrointestinales, alteraciones gustativas, disminución transitoria de la actividad de la médula ósea, e incluso la aparición de leucemia^{34, 35, 33}. Ocasionalmente también se han descrito disfunciones gonadales reversibles en estos pacientes^{36, 37}. Desde un punto de vista radiológico diferentes autores han determinado que la terapia con yodo radiactivo puede producir una pérdida del tiempo de vida esperado algo menor del 1% en los pacientes tratados³⁸.

También se ha descrito la posibilidad de inducción de un segundo tumor y del daño genético inducido por el tratamiento de radioyodo^{32, 33, 39}. El interés de este posible efecto carcinogenético inducido por el yodo radiactivo ha aumentado tras apreciarse un gran incremento de cáncer de tiroides en las poblaciones infantiles de Ucrania tras el accidente nuclear de Chernobyl, y que se ha atribuido a la dispersión atmosférica y contaminación del medio ambiente con yodo radioactivo^{40, 41}.

Además, diferentes estudios epidemiológicos ponen de manifiesto que diferentes tipos de tumores sólidos se relacionan con la administración del yodo radiactivo administrado en el tratamiento del hipertiroidismo y del cáncer de tiroides. Se ha descrito un aumento en el riesgo de incidencias de leucemias⁴² y cáncer de vejiga⁴², y de cáncer de colon⁴³. En contraposición, dos estudios realizados sobre una población considerable no muestran ningún incremento significativo en las incidencias de leucemias en estos pacientes^{43, 44}, ni tampoco un aumento de la frecuencia de aparición de un segundo tumor en los mismos pacientes⁴⁵. Recientemente un estudio sobre la mortalidad de cáncer tras tratamiento con yodo radiactivo en adultos hipertiroideos pone de manifiesto que no se observa tampoco ningún incremento en la mortalidad de los pacientes tratados con I^{131 46}.

En este ambiente, existen numerosos estudios epidemiológicos que realizan una estimación del riesgo de cáncer y que monitorizan las poblaciones expuestas a carcinógenos y agentes genotóxicos con diferentes objetivos, pretendiendo esclarecer los diferentes mecanismos de carcionogénesis^{47, 48}. Entre éstos últimos, los ensayos citocinéticos sobre los linfocitos de sangre periférica son los más utilizados (tales como aberraciones cromosómicas, análisis de cromátides hermanas o micronúcleos) para detectar el daño cromosómico y genotóxico inducido por los diferentes agentes^{49, 50, 33}. Los más recientes estudios sugieren que el incremento del número de estas alteraciones cromosómicas frecuentemente podrían predecir un incremento del riesgo de aparición de un cáncer en los individuos portadores^{51, 52}. Si bien, dichos ensayos no nos permite saber con exactitud los efectos biológicos que podrían derivarse directamente del incremento de las alteraciones cromosómicas observadas^{51, 52}.

Los resultados obtenidos en nuestro estudio ponen de manifiesto una relación dosis-respuesta lineal del incremento de aparición de micronúcleos en los pacientes tratados por cáncer de tiroides; y vuelve, por tanto, a reforzar el criterio de validez del test de micronúcleos como un buen indicador del daño cromosómico inducido por la exposición humana a radiación ionizante. Del mismo modo que nosotros, otros estudios citogenéticos realizados en pacientes que han recibido yodo radiactivo han descrito aumentos significativos de aberraciones cromosómicas^{53, 54, 55} y de micronúcleos^{33, 38, 56-59}.

Se ha descrito que él número de micronúcleos determinados en la sangre de pacientes tratados con yodo radiactivo seria mas alta en la primera semana de la administración del mismo, y que podrían permanecer elevados durante aproximadamente el primer año, perdurando incluso hasta 3 años coincidiendo con la vida media estimada del linfocito en sangre periférica. Posteriormente, al desaparecer el linfocito, también desaparecería la posibilidad de la expresión del daño que permanece latente en el linfocito expuesto a radiación ionizante^{60, 61, 38}. OTTOSEN y cols.,⁶² han descrito que los linfocitos podrían dividirse en dos grupos diferentes atendiendo a la duración de su vida: a) una pequeña parte tendría una supervivencia de solo de 3 o 4 días; b) la mayor parte sobreviviría de 100 a 200 días. Para NORMAN y cols.⁶³ la vida media de los linfocitos en una mujer hematológicamente normal es de 530 días. Así pues, la vida media de los linfocitos parece ser muy variable, aunque puede existir un intervalo de 6 a 20 meses (media de 11.8), y que por tanto correspondería al periodo en donde la lesión podría ser detectada mediante este test. Ello implicaría que el test de micronúcleos no debería ser empleado como dosímetro biológico mas allá de un año desde la exposición al radio yodo.

La cinética de desaparición del numero de micronúcleos "en exceso" tras la exposición genotóxica no esta clara⁶⁴. Se ha intentado explicar mediante diferentes mecanismos como la muerte celular de los linfocitos lesionados, el rápido desplazamiento por linfocitos no lesionados, e incluso también, mediante mecanismos de reparación celular del daño inducido⁵⁹. Incluso, recientemente, se ha intentado poner de manifiesto una respuesta adaptativa del organismo frente a la inducción de micronúcleos con radiaciones ionizantes³⁸.

Actualmente se cree en la posibilidad de que un incremento en el nivel o número de alteraciones cromosómicas puede indicar un incremento en el riesgo de padecer cáncer⁵¹ . Por ello, algunos autores resaltan que estos estudios deberían se cuidadosamente considerados en la evaluación de un posible daño genético tras la terapia con radioiodo. Sin embargo, los resultados de otros estudios epidemiológicos que se han publicado^44,46 indican que estas alteraciones cromosómicas no tienen necesariamente que ir asociadas con un incremento demostrado de riesgo de cáncer. Por ello, aun cuando el test detecta un incremento de la frecuencia de MN, y por tanto, incremento en el daño cromosómico de los pacientes, queda por determinar cuales podrían ser las consecuencias biológicas reales en cuanto al riesgo de padecer una lesión tardía, y que estarían sin establecer todavía. Con todo, lo que se pone de manifiesto es que, al menos, una de las posibles vías de producción, como es el incremento de las lesiones del material genético, esta claramente relacionado con el tratamiento de radioiodo realizado.

 

Conclusión

La terapia con I¹³¹ induce un incremento significativo del daño cromosómico en los pacientes irradiados por carcinoma de tiroides, equivalente a una dosis corporal total de 13 cGy al menos durante los tres primeros días de la administración terapéutica del radioiodo. Así se demuestra una vía de inducción de cáncer radioinducido, aunque queda por establecer la importancia de las consecuencias biológicas de este proceso.

 

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Dirección para correspondencia
Dr. M. Alcaraz Baños
Área de Radiología y Medicina Física
Facultad de Medicina
E-30100 Campus de Espinardo
E-mail: mab@um.es

Recibido: 10.06.03
Aceptado: 03.11.03

 

 

^# Este trabajo se ha realizado con una Ayuda del Programa I+D del Ministerio de Ciencia y Tecnología. (Proyecto nº PETR1995-0582-0P)