Uno de los mecanismos de resistencia a fármacos mejor conocidos en la actualidad es el mediado a través de la P-glicoproteína (Pgp). Esta glicoproteína se caracteriza por expulsar de la célula mediante un transporte activo ciertos fármacos sin ninguna similitud química o estructural y cuya característica común es comportarse como cationes lipofílicos en medios fisiológicos. Los quimioterápicos de origen natural son expulsados del interior celular a través de esta vía. Existe un radiofármaco, inicialmente utilizado como trazador de perfusión miocárdica, el 99mTc-Tetrofosmín (TF) que como catión lipofílico también es expulsado de la célula por la Pgp. Nuestro objetivo es valorar la correlación existente entre la presencia de Pgp cuantificada mediante inmunohistoquímica de doble anticuerpo y la captación de TF en pacientes con cáncer de pulmón no microcítico.
Material y métodos
Hemos estudiado 36 pacientes quirúrgicos afectos de cáncer de pulmón no microcítico (32 hombres y 4 mujeres), con una edad media de 64.9 años (intervalo 43-81) y con la siguiente distribución histológica: 18 escamosos, 14 adenocarcinomas, 1 carcinoma mixto y 3 carcinomas indiferenciados de célula grande. Previo a la cirugía se realizó el estudio gammagráfico mediante la administración de 740 MBq TF por vía intravenosa. La adquisición de las imágenes se realizó mediante la técnica SPECT (tomografía de emisión de fotón único) y el análisis de los resultados incluyó la obtención de índices de captación: tejido tumoral respecto al tejido sano. Una vez intervenidos, se realizó la tinción inmunohistoquímica (IHQ) en secciones parafinadas utilizando dos anticuerpos monoclonales, 4E3 y C494, dirigidos contra epítopes externo e interno de la Pgp. Se consideró positivo cuando existía un nivel de tinción superior al 10% de las células analizadas.
Resultados
La tinción con inmunohistoquímica fue positiva en 14 tumores (9 escamosos y 5 adenocarcinomas) y negativa en 22 (9 escamosos,9 adenocarcinomas, 1 carcinoma mixto y 3 indiferenciados de célula grande. Observamos una relación inversa entre la captación de TF y la positividad con IHQ: la captación con TF fue significativamente inferior en los tumores Pgp positivos (1.29±0.27) que en los negativos (1.74±0.40).
Conclusiones
Existe una correlación inversa entre la expresión de Pgp determinada mediante IHQ y el índice de captación de TF. Por tanto, la gammagrafía con 99mTc-TF y SPECT permite la detección de Pgp sin requerir técnicas invasivas. Esta información es de utilidad en el pronóstico del paciente y en el posible establecimiento de protocolos terapéuticos que incluyan moduladores del sistema MDR.
P-glicoproteína · 99mTc-Tetrofosmín · Inmunohistoquímica · Cáncer de pulmón no microcítico.
Los protocolos quimioterápicos actuales consiguen alcanzar una tasa de remisión importante tanto en hemopatías como en tumores sólidos. Sin embargo, con frecuencia se observan recidivas de la enfermedad a lo largo de la evolución. Estas recaídas se han relacionado de forma directa con la presencia de células neoplásicas residuales resistentes a la quimioterapia(1).
En la actualidad se conoce que los mecanismos implicados en la resistencia a la quimioterapia en la mayoría de los tumores, dependen fundamentalmente de factores celulares. Aunque desde el punto de vista fisiopatológico estemos ante procesos clonales, las células neoplásicas muestran una importante heterogeneidad debido a la existencia de más de una subclona neoplásica y a que las células tumorales mantienen, de forma alterada, la capacidad de diferenciarse. Esto conlleva la aparición de modificaciones morfológicas inmunofenotípicas y/o genéticas. Cabe la posibilidad de que por estas causas, los mecanismos celulares de resistencia a fármacos varíen también entre las células neoplásicas de un mismo paciente (2).
Gracias a los estudios de investigación realizados en este campo, se sabe que este fenómeno de resistencia a fármacos es multifactorial, identificándose diferentes mecanismos que de forma aislada o asociados confieren a una determinada célula resistencia a los fármacos que se han empleado en eliminarla (3). En la práctica clínica cuando se habla de resistencia a fármacos, significa que las células tumorales presentan un mecanismo capaz de disminuir la concentración intracelular del fármaco por tres vías posibles: disminuir la entrada, aumentar la salida una vez que el fármaco ha penetrado en la célula o aumentar la detoxificación del mismo antes de que éste alcance su diana. Existen otros mecanismos de resistencia celular relacionados con la fase del ciclo celular y el estado de proliferación, la replicación del ADN, los mecanismos de reparación y la apoptosis (4-7).
Existen tres proteínas de transporte principales que se han implicado en el sistema de resistencia múltiple a drogas (MDR), la familia de las proteínas que unen ATP ("ATP binding cassette"). Están involucradas en el transporte intracelular de una variedad de moléculas tales como fármacos, hormonas o carcinógenos. Se cree que estas proteínas favorecen el fenotipo refractario mediante la expulsión de la droga o del conjugado droga-glutation de la célula (8). Las proteínas relacionadas con el sistema MDR incluyen la P-glicoproteína (Pgp), la proteína asociada ala resistencia múltiple a drogas (MRP) y la proteína relacionada con la resistencia pulmonar (LRP). De las tres proteínas, la Pgp ha sido la más estudiada.
La Pgp fue descrita por Juliano y Ling en 1976 en células mutantes de carcinoma de ovario del hamster chino resistentes a la colchicina (9). Posteriormente se comprobó la existencia de la Pgp en otras líneas celulares resistentes a múltiples fármacos: adriamicina, daunorrubcina, vimblastina, vincristina (10).
La Pgp se caracteriza por expulsar de la célula a estos quimioterápicos actuando como una bomba ATP dependiente (11,12). Esta propiedad, incluye resistencia a muchos productos naturales aislados a partir de plantas y microorganismos, pero no a agentes sintetizados en el laboratorio, como cis-platino, arabinósido de citosina, ciclofosfamida y methotrexate. Entre las drogas de la familia MDR no existe similitud estructural, y únicamente comparten la propiedad de ser moderadamente solubles tanto en agua como en grasas. Esta resistencia simultánea a múltiples fármacos no relacionados estructuralmente es lo que se ha denominado resistencia múltiple a fármacos (13). Así mismo sus mecanismos de acción son completamente distintos, dado que algunos afectan a los microtúbulos y otros inhiben la síntesis de ADN, ARN o proteínas (14-17) (Tablas I y II).
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Alcaloides de la Vinca
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Taxoles
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Vimblastina
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Paclitaxel
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Vincristina
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Taxotere
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Antraciclinas
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Otros
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Doxorrubicina
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Mitoxantrone
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Daunorrubicina
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Dactinomicina
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Podofilotoxinas
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Etopósido
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Tenipósido
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TABLA I. Agentes quimioterápicos del grupo MDR.
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Drogas cardiovasculares
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Antibióticos
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Verapamil
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Quinina
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Amiodarona
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Cefoperazona
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Nifedipina
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Tetraciclina
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Diltiazem
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Cloroquina
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Reserpina
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Hormonas
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Quinidina
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Tamoxifen
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Nicardipina
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Progesterona
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Fenotiazinas
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Otros
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Trifluoperazina
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Ciclosporina
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Flufenazina
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Dipiridamol
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TABLA II. Agentes no quimioterápicos del grupo MDR
La Pgp es un ejemplo de una proteína de transporte que ha sido conservada durante la evolución desde las bacterias hasta el hombre. Su peso molecular es de 170 Kdaltons y está formada por una parte protéica y una cadena exterior de carbohidratos. Una vez que los fármacos penetran en la célula por difusión pasiva, son expulsados activamente a través de un poro o canal mediante la energía derivada del ATP (18,19).
Los estudios de biología molecular han demostrado que los genes que codifican la Pgp (genes mdr), en humanos mdr1 y mdr2, se localizan en la banda q31-1 del cromosoma 7 (20-22).
El mecanismo MDR está ampliamente distribuido en todo el organismo como una defensa natural frente a ciertas sustancias tóxicas. El análisis de la distribución del mdr1 muestra la existencia de concentraciones elevadas de la Pgp en los tejidos que en condiciones normales están en contacto con sustancias tóxicas (epitelio tubular del riñón) o por células que por su importancia para el organismo necesitan preservar su integridad (células CD34+). Así, la Pgp se encuentra principalmente en las células epiteliales especializadas con función secretora o excretora: superficie biliar de los hepatocitos, canalículos biliares, células epiteliales del páncreas, células del borde en cepillo del túbulo proximal renal. Otros lugares de expresión habitual son el epitelio del tracto gastro-intestinal, epitelio bronquial, glándulas mamarias, salivares, sudoríparas y adrenales, testículos y próstata, células endoteliales del sistema nervioso central, formando parte activa de la barrera hemato-encefálica, y en la placenta (23-27).
En cuanto a su presencia en tumores, es muy heterogénea y depende del grado de diferenciación y de la presencia o no de Pgp en el tejido normal. En uno de los estudios más extensos realizados hasta el momento, los tumores con altos niveles de mRNA del mdr1 son los carcinomas de colon, renal, hepático, de corteza adrenal, de islotes pancreáticos, feocromocitoma, leucemia mieloide crónica en fase blástica y tumor carcinoide (28). Otras neoplasias con niveles intermedios o bajos pero detectables son leucemia linfoide aguda y crónica, linfomas no Hodgkin, neuroblastoma, carcinomas de mama, pulmón y vejiga, leucemia mieloide crónica, mieloma, cánceres de cabeza y cuello, de esófago y estómago, de ovario, próstata, tiroides, melanoma, mesotelioma, timoma y tumor de Wilms (23,25,26,28-31).
La capacidad de una célula tumoral de sobreexpresar los genes relacionados con el sistema MDR puede ser adquirida antes de someterse a la acción de los agentes quimioterápicos (adquisición per se) o desarrollarla después del tratamiento. Esto ocurre en los linfomas no Hodgkin, la leucemia linfoide y no linfoide del adulto, neuroblastomas, feocromocitoma, cáncer de ovario, cáncer de mama, sarcomas y mieloma (28).
Los estudios realizados en pacientes con cáncer de pulmón que determinan la expresión del gen mdr1 o de la Pgp son controvertidos, debido fundamentalmente a las diferentes técnicas empleadas. El primer estudio que determinó los niveles de mdr1 en tejido pulmonar no tumoral y en tumores pulmonares fue realizado por Lai y cols en 1989 (32). Estos autores encontraron un nivel bajo pero detectable de mdr1 mRNA mediante análisis "slot blot" tanto en tejido pulmonar normal como tumoral, que posteriormente fue confirmado por otros autores (33-36).
Como ya hemos dicho, el grupo de sustancias reconocidas y transportadas por la Pgp comprende un amplio número de compuestos, cuya única similitud es ser compuestos hidrofóbicos que a pH fisiológico se comportan como cationes lipofílicos (37). Los nuevos trazadores de perfusión miocárdica utilizados en Medicina Nuclear como 99mTc-Tetrofosmín (TF), 99mTc-Sestamibi o 99mTc-Furifosmín se comportan como tales y en los estudios realizados en cultivos celulares han confirmado ser substrato de la Pgp (38-40). Actualmente comienzan a aparecer en la literatura publicaciones en las que se propone el uso de estos trazadores como imagen funcional de la Pgp en distintos tumores (41-42).
El objetivo de nuestro trabajo es estudiar la captación de 99mTc-TF en pacientes con cáncer de pulmón no microcítico y comparar dicha captación con el porcentaje de expresión de Pgp analizada mediante tinción inmunohisto-química con dos anticuerpos.
Hemos estudiado 36 pacientes (32 hombres y 4 mujeres), con una edad media de 64.9 años (intervalo 43-81) con cáncer de pulmón no microcítico, sin tratamiento previo. Todos los pacientes eran candidatos a cirugía y fueron intervenidos para exéresis de sus lesiones pulmonares,. La distribución histológica de estos 36 tumores fue: 18 carcinomas escamosos, 14 adenocarcinomas, 1 carcinoma mixto y 3 carcinomas indiferenciados de célula grande.
Estudio gammagráfico.
En la semana previa a la cirugía se realizó el estudio con 99mTc-TF. Se administraron 740 MBq (20 mCi) por vía intravenosa, realizándose adquisición de imágenes a la hora postadministración mediante técnica de SPECT (Tomografía de emisión de fotón único) de tórax. Los estudios se realizaron en una tomogammacámara de la casa ELSCINT de un sólo detector, con colimador de alta resolución y baja energía. El estudio tomográfico se realizó con un zoom de 1.4, usando un tamaño de matriz de 64 x 64, con adquisición de 60 imágenes (360º/6º) y con un tiempo por imgen de 30 segundos. La reconstrucción de las imágenes se realizó usando un filtro tipo METZ y corrigiendo por un coeficiente de atenuación de 0.009.
En primer lugar se analizaron las imágenes visualmente, y si existía captación del 99mTc-TF en el área tumoral, el procesado incluyó el análisis semicuantitativo de la captación a partir de áreas de interés: cuentas medias en area tumoral respecto a cuentas medias en tejido sano, obteniéndose un índice de captación de TF. Se realizaron dichos índices sobre los tres cortes: transversos, coronales y sagitales, calculando la media de los tres en cada paciente para el índice final. En los casos con ausencia de captación, se consideró un índice de captación tumor/tejido sano con valor igual a 1 para incluirlos en el análisis estadístico.
Estudio de inmunohistoquímica.
Se realizó la tinción inmunohistoquímica con dos anticuerpos, uno dirigido contra un epítopo externo de la Pgp (4E3) y otro frente a uno interno (C494), siguiendo las recomendaciones dadas por el "Grupo de Consenso para la detección de la Pgp" (43). El método de tinción fue el siguiente:
Se utilizaron muestras de carcinoma broncopulmonar incluídas en parafina, efectuándose cortes de 5mm en un microtomo, sobre cristales de portaobjetos tratados previamente con D-xylano. El tratamiento de dichos cristales con 3-aminopropiltrietoxylano fue decisivo para evitar desprendimientos de tejido durante el desenmascaramiento de las proteínas en el autoclave. Para pretratar los cristales se diluyó dicho compuesto a razón de 1:50 en acetona y se incubaron los portas en dicha dilución durante 2 minutos. Posteriormente se lavaron con agua destilada y se dejaron secar a 37ºC durante 1 hora.
Una vez realizados los cortes de tejido, las muestras se dejaron secar en estufa a 37ºC durante 1 hora para asegurar una adhesión óptima de la muestra al cristal.
El siguiente paso fue el desenmascaramiento antigénico, para favorecer la unión con los diversos anticuerpos a estudio. Para ello las muestras se sometieron a 100ºC durante 10 minutos en autoclave, con lo que se consiguió que el epítopo que reconoce el anticuerpo quede libre y pueda producirse la unión antígeno-anticuerpo.
En tercer lugar, se procedió a la deparafinación de las muestras, tratándolas con dos lavados de xileno durante 5 minutos. Posteriormente, las muestras se trataron con lavados progresivos de alcoholes de mayor a menor concentración para eliminar los restos de xileno e hidratarlas.
A continuación las muestras fueron tratadas con una solución de agua oxigenada al 3% durante 10 minutos para conseguir la inhibición de la peroxidasa endógena. Posteriormente se lavaron con una solución salina (PBS).
Las preparaciones se incubaron durante 20 minutos con suero normal de caballo para evitar uniones inespecíficas del anticuerpo. Seguidamente se retiró el suero normal y las muestras se incubaron, en cámara húmeda, con los anticuerpos anti-Pgp. Los cristales se lavaron (3 veces) en PBS durante 10 minutos y se incubaron con el anticuerpo secundario antimouse (horse antimouse) biotinado.
El lavado de PBS se volvió a repetir en 3 ocasiones y las muestras fueron incubadas con la solución ABC (Avidina-Biotina Complex) durante 30 minutos. De nuevo se completó un lavado con PBS (3 veces) durante 10 minutos y se realizó una última incubación, en la solución DAB (diaminobenzamida) con 30 ml 0.1% de agua oxigenada durante 5-10 minutos, hasta que la preparación adquiere un color marrón.
Finalmente se lavaron las muestras en agua destilada. Se contratiñeron con hematoxilina de Horn durante 5 minutos y por último se deshidrataron mediante lavados sucesivos de alcoholes en concentraciones crecientes y dos lavados de xileno para proceder a su montaje.
Para la valoración de esta técnica nos hemos basado:
a) en el porcentaje de células positivas (0-100%) en la preparación
b) en la intensidad de dicha positividad: ± (muy débil), + (débil), ++ (media), +++ (intensa).
Con los criterios anteriomente expuestos para valorar la tinción inmunohistoquímica, se consideraron tinciones positivas para Pgp las muestras en las que el número de células tumorales teñidas superaba el 10%. De esta manera, 14 tumores fueron positivos para Pgp (9 carcinomas escamosos y 5 adenocarcinomas) y 23 resultaron negativos (9 carcinomas escamosos, 9 adenocarcinomas, 3 indiferenciados de célula grande y 1 mixto) (Figuras 1 y 2).
Los resultados de los tumores Pgp positivos y sus correspondientes índices de captación se muestran en la Tabla III y un ejemplo en la figura 3.
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Paciente
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Histología
|
Intensidad IHQ
|
Células Teñidas (%)
|
Indice de captación
|
|
CCL (3)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
95
|
1.50
|
|
CCE (5)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
80
|
1.17
|
|
FIP (8)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
30
|
1.28
|
|
MEF (12)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
70
|
1.31
|
|
PBP (14)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
20
|
1.27
|
|
PPS (15)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
20
|
1.33
|
|
RSM (16)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
15
|
1.00
|
|
BLL (29)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
80
|
1.79
|
|
IML (32)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
30
|
1.44
|
|
AGP (51)
|
Adenoca
|
+/+++
|
15
|
1.00
|
|
LCM (54)
|
Adenoca.
|
++/+++
|
40
|
1.00
|
|
GHF (60)
|
Adenoca.
|
++/+++
|
90
|
1.23
|
|
NMC (63)
|
Adenoca.
|
++/+++
|
90
|
1.00
|
|
JFV (65)
|
Adenoca.
|
++/+++
|
60
|
1.84
|
|
Media (DE)
|
|
|
52.50 (31.11)
|
1.30 (0.27)
|
TABLA III. Tumores P-glicoproteína positivos.
Los resultados de los tumores Pgp negativos y sus correspondientes índices de captación se muestran en la Tabla IV y un ejemplo en la figura 4.
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Pciente (nº)
|
Histología
|
Intensidad IHQ
|
Células Teñidas (%)
|
Indice de captación
|
|
SAL (19)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
10
|
1.81
|
|
TSE (21)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
2
|
2.40
|
|
VGE (22)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
2
|
1.69
|
|
MPF(25)
|
Ca.escamoso
|
++/+++
|
10
|
2.12
|
|
OPA (26)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
2
|
1.71
|
|
GJV (31)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
10
|
2.37
|
|
RHT (33)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
2
|
1.00
|
|
MLS (36)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
10
|
1.63
|
|
SLJ (44)
|
Ca.escamoso
|
+/+++
|
2
|
1.79
|
|
AFL (50)
|
Adenoca.
|
++/+++
|
2
|
1.85
|
|
CMF (52)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
10
|
1.72
|
|
LFB (53)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
10
|
1.00
|
|
PGR (55)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
2
|
2.24
|
|
PSR (56)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
2
|
1.87
|
|
JJL (59)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
2
|
1.54
|
|
MTF (62)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
10
|
1.48
|
|
ELJ (67)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
10
|
1.86
|
|
PARA (73)
|
Adenoca.
|
+/+++
|
2
|
2.29
|
|
VRJ (74)
|
Ind.C.Grande
|
+/+++
|
2
|
1.58
|
|
MAM (75)
|
Ind.C.Grande
|
+/+++
|
2
|
1.60
|
|
EGM (77)
|
Ind.C.Grande
|
+/+++
|
2
|
1.00
|
|
ASJ (81)
|
Ca.mixto
|
+/+++
|
2
|
1.70
|
|
Media (DE)
|
4.90 (3.94)
|
1.74 (0.40)
|
TABLA IV. Tumores P-glicoproteína negativos.
Nuestros resultados muestran una relación inversa entre el índice de captación y el porcentaje de expresión de la Pgp mediante IHQ de dos anticuerpos. El índice de captación fue significativamente más bajo (1.30±0.27) en los tumores Pgp positivos que en los Pgp negativos (1.74±0.40), con una p= 0.001.
El estudio de la P-glicoproteína puede ser abordado desde el punto de vista metodológico a varios niveles. Puede ser estudiada la amplificación génica del mdr1 y la expresión de su mRNA mediante rt-PCR; la expresión de la Pgp de la membrana plasmática mediante citometría de flujo o inmunohistoquímica; o bien desde el punto de vista funcional, valorando su capacidad como proteína transportadora y su acción detoxificante evaluada mediante ensayos funcionales de exclusión de colorantes o fármacos, usualmente con citometría de flujo. Las limitaciones y ventajas de estos métodos se exponen en las recomendaciones dadas por el grupo de consenso para la detección de la Pgp en pacientes tumorales (43). De esta información se desprende que la técnica de elección para el estudio de la Pgp en tumores sólidos es la IHQ de dos anticuerpos, preferentemente dirigidos frente a epítopos externos e internos. Esto se debe a que la inmunohistoqímica de dos anticuerpos permite la delineación de detalles microanatómicos, el reconocimiento de la heterogeneidad de las células tumorales, la observación de la expresión de la proteína en células normales y la posibilidad de correlacionar la histología y el fenotipo.
Siguiendo estas recomendaciones, estudiamos 36 muestras parafinadas de carcinoma de pulmón no microcítico, observando que 14 de ellas eran positivas para Pgp (9 escamosos y 5 adenocarcinomas) con una expresión media del 52.5±31.1% y 22 eran negativos (9 escamosos, 9 adenocarcinomas, 3 indiferenciados de célula grande y 1 carcinoma mixto) con una expresión de 4.9±3.94%. Por tanto, el 38.9% de nuestros cánceres de pulmón expresaban la Pgp. Además nuestros resultados muestran una correlación inversa entre la captación de tetrofosmín y la densidad de expresión de Pgp por inmunohistoquímica.
Del análisis de la bibliografía previa no hemos encontrado ningún trabajo clínico que correlacione la captación de TF y la expresión de Pgp en el cáncer de pulmón, a excepción de dos trabajos preliminares nuestros, en los que utilizamos citometría de flujo e inmunohitoquímica de un anticuerpo (44,45). Sin embargo utilizando MIBI, Kostakoglu y cols (46) demuestran la correlación inversa entre la captación de este radiofármaco y la expresión de Pgp. Este artículo difiere de nuestro trabajo en una serie de consideraciones metodológicas como son: estudia de forma indistinta carcinomas escamosos y carcinomas indiferenciados de célula pequeña, utiliza un único anticuerpo monoclonal (JSB-1), y los criterios de positividad en la tinción con IHQ son menos exigentes.
Con los resultados obtenidos podemos afirmar que la gammagrafía con TF es útil para la detección de la Pgp de forma no invasiva y quizás en un futuro pueda predecir la respuesta a la quimioterapia o contribuir a la elaboración de nuevos protocolos de tratamiento en los que se incluyan moduladores de la Pgp. Su limitación es la existencia de otros mecanismos de resistencia a fármacos y la heterogeneidad en la expresión de la Pgp en un mismo tumor.