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13 Mayo 2013

Bases de la toxicidad miocárdica por antraciclinas

Si bien no se ha dilucidado completamente el mecanismo subyacente a la citotoxicidad severa por doxorubicina y otras antraciclinas, hay evidencias que los efectos tóxicos del fármaco pueden producirse a través de la formación de radicales libres y el subsiguiente ciclo redox con O2, lo que llevaría a la generación de especies reactivas de oxígeno como el anión superóxido, radicales hidroxilo y el peróxido de hidrógeno. Los tejidos con defensas antioxidantes menos desarrollados, como el corazón, son particularmente susceptibles al daño por radicales de oxígeno inducido por una antraciclina.

Antraciclinas e insuficiencia cardíaca

Desde su descubrimiento hace más de 50 años atrás, las antraciclinas se han convertido en el principal soporte para el tratamiento de muchos tipos de cáncer. Sin embargo, se asocian con insuficiencia cardíaca y exposición acumulativa; en donde la lesión al corazón parece ocurrir con todas las dosis, y biopsias obtenidas horas después de una dosis única de antraciclina (por ejemplo, doxorubicina o daunorubicina) demuestran verdaderos cambios patológicos. Se han invertido muchos esfuerzos en encontrar maneras de prevenir tal cardiotoxicidad, sin embargo, la insuficiencia cardíaca avanzada sigue siendo una consecuencia de la exposición a este tipo de medicamentos. Por otra parte, la insuficiencia sintomática a menudo se produce años después del tratamiento, complicando la evaluación de estrategias preventivas.

La teoría dominante de cómo las antraciclinas dañan al corazón implica a la generación de especies reactivas de oxígeno, las que dañan al ADN, a proteínas y lípidos, provocando la disfunción celular y la muerte de los miocitos. Sin embargo, los resultados de un nuevo estudio realizado por Sui Zhang y colaboradores (Nat Med 2012; 18:1639-42) sugieren que el primer paso del daño a los miocitos cardíacos es independiente de las especies reactivas de oxígeno y depende de interacciones medicamentosas con un tipo particular de topoisomerasa, una enzima que afecta a la tensión y características topológicas del ADN.

Las antraciclinas interrumpen el crecimiento del tumor mediante la unión y bloqueo de la topoisomerasa II (TOP2). Estas enzimas rompen, tuercen y cierran nuevamente el esqueleto de fosfato del ADN y, de este modo, alteran la tensión de la doble hélice durante la replicación y transcripción. Las antraciclinas se intercalan en el ADN y forman complejos con la TOP2, interrumpen la actividad de la enzima y activan una respuesta al daño del ADN, induciendo la muerte celular. Existen varias formas de topoisomerasas. Las células tumorales se dividen rápidamente y expresan niveles elevados de topoisomerasa II alfa (TOP2A). La TOP2 beta (TOP2B) se expresa por doquier; los cardiomiocitos expresan TOP2B pero no TOP2A. Finalmente, las antraciclinas se dirigen tanto a la TOP2A como a la TOP2B.

Se cree que las antraciclinas dañan a los cardiomiocitos por reacciones que resultan en la formación de radicales libres, que a su vez alterar la función de muchos constituyentes celulares, provocando disfunción y muerte celular. Numerosos estudios en células aisladas y en animales han demostrado efectos cardioprotectores de los antioxidantes, sustentando la hipótesis que, como consecuencia de la exposición a una antraciclina, las especies reactivas de oxígeno afectan negativamente a los cardiomiocitos (fig. 1). Sin embargo, los ensayos clínicos con antioxidantes para la prevención de la lesión cardíaca inducida por antraciclina han sido decepcionantes. No obstante, el dexrazoxano, un compuesto quelante del hierro es capaz de evitar la formación de radicales hidroxilo en presencia de antraciclinas, lo que previene la lesión cardíaca, esto, apoya la teoría respecto a las especies reactivas de oxígeno (el dexrazoxano ha sido aprobado por la Administración de Alimentos y Fármacos de Estados Unidos para la prevención de dicha cardiotoxicidad).

Figura 1: mecanismos de la lesión inducida por antraciclina en células cardíacas

El modelo clásico de la cardiotoxicidad por antraciclina implica la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) por una quinona común a todas las antraciclinas. Ahora, un modelo alternativo postula que la toxicidad es provocada por la desactivación de la función de la topoisomerasa II beta (TOP2B). Sin en esta enzima funcional, se van acumulando las roturas bicatenarias en el ADN, lo que lleva a eventos como la activación de la proteína supresora de p53, disfunción mitocondrial y la generación de ROS, proceso que finalmente termina en la muerte de células cardíacas. PGC1-α y PGC1-β son los receptores activados por proliferadores de peroxisomas 1α y 1β.
 
Por otro lado, algunos estudios han cuestionado la hipótesis sobre las especies reactivas de oxígeno. Usando células de ratón en cultivo, Yi Lisa Lyu y colegas (Mol Cell Biol 2006; 26:7929-41) demostraron que las roturas en el ADN y la muerte celular en líneas de cardiomiocitos debido a las antraciclinas dependen de la presencia de TOP2B. Basándose en este hallazgo, el grupo de Sui Zhang construyó ratones deficientes de TOP2B, específicamente en los cardiomiocitos. En contraste con los controles, los animales mutantes no tenían lesión cardíaca aguda o crónica después de la exposición a la doxorubicina, una antraciclina de uso común. Tampoco tenían una reducción en la fracción de eyección del ventrículo izquierdo, característica clave de la cardiotoxicidad por doxorrubicina.
 
Los mismos autores observaron la formación de especies reactivas de oxígeno, como consecuencia de las interacciones entre doxorrubicina, TOP2B y el ADN en ratones tipo salvaje. La formación de estas moléculas parece generarse por la alteración de la función mitocondrial, en lugar de una consecuencia del ciclo óxido-reducción de la doxorrubicina. Análisis de tejido cardíaco de ratones salvajes tratados con doxorrubicina han observado la activación de las vías de respuesta al daño del ADN por medio de la supresión de los factores de transcripción, los que son críticos para la regulación de la biogénesis mitocondrial (fig. 1). Estos cambios no se encontraron en el tejido cardíaco de ratones mutantes, un hallazgo compatible con la protección observada contra la cardiotoxicidad.
 
El dexrazoxano se desarrolló originalmente como un inhibidor de TOP2. En las células parece prevenir la unión de la doxorrubicina a TOP2B, evitando roturas en el ADN y la muerte celular. Por lo tanto, podría pensarse un mecanismo alternativo para el efecto cardioprotector del dexrazoxano, el que evitaría la unión de las antraciclinas a TOP2B, en lugar de la quelación del hierro y los daños celulares por especies reactivas del oxígeno. Sin embargo, el efecto del dexrazoxano sobre TOP2A puede reducir la eficacia antitumoral de las antraciclinas e, irónicamente, limitar su utilidad.
 
Se necesitan nuevas investigaciones para determinar si estos hallazgos tienen relevancia clínica. Si se llegaran a realizar, serían muy interesantes las implicaciones finales de estos trabajos. El desarrollo de inhibidores específicos para TOP2A podría conducir a terapias antitumorales más eficaces sin efectos sobre el corazón. También es posible que una pequeña molécula que pueda unirse selectivamente a TOP2B evite su interacción con las antraciclinas, y por lo tanto, proteja contra la muerte celular cardíaca.
 

Fuente bibliográfica

Anthracyclines and Heart Failure

Douglas B. Sawyer, M.D., Ph.D.

Vanderbilt University Medical Center, Nashville.

DOI: 10.1056/NEJMcibr1214975