Nueva teoría sobre el desarrollo del cáncer y las enfermedades neurodegenerativas

Cinco investigadores -cuatro de ellos españoles y un norteamericano- han elaborado una nueva teoría sobre el desarrollo del cáncer y las enfermedades neurodegenerativas según la cual todas ellas están relacionadas con el equilibrio ácido-base intracelular. Al punto de que postulan que inducir la acidificación intracelular de las células cancerosas puede provocar su apoptosis o suicidio y alcalinizar el interior de las neuronas evitar su muerte en las enfermedades neurodegenerativas. Agregando que los factores de crecimiento pueden jugar además un papel fundamental en ambas patologías.

En escasas semanas la revista Current Alzheimer Research publicará un artículo titulado Factores de crecimiento, el pH y el intercambiador Na+/H+ en las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer que debería contribuir a cambiar la visión que en la actualidad se tiene sobre ambos grupos de patologías y, en consecuencia, propiciar nuevos abordajes terapéuticos.

Recientes descubrimientos en investigación y tratamiento –se afirma en ese artículo, firmado por SalvadorHarguindey, Eduardo Anitua, Stephan J. Reshkin, Gorka Orive y José Luis Arranzmuestran que el fracaso para inducir apoptosis celular selectiva en procesos hiperproliferativos -como las enfermedades neoplásicas- y el fracaso para prevenir la muerte celular espontánea en las enfermedades neurodegenerativas -como la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis en placas, la esclerosis lateral amiotrófica, la enfermedad de Hungtinton y la retinitis pigmentosa- pueden interpretarse como problemas provenientes de los mismos mecanismos básicos pero actuando en direcciones diametralmente opuestas”.

El trabajo profundiza a continuación en tales mecanismos bioquímicos de ambos grupos de enfermedades aparentemente inconexas -las neurodegenerativas con el Alzheimer a la cabeza y el cáncer en sus múltiples expresiones- pero que giran en torno al fenómeno de la apoptosis. En palabras de Salvador Harguindey “se trata de utilizar lo que sabemos de los mecanismos de muerte neuronal espontánea para inducirlos en cáncer y, por el contrario, utilizar lo que sabemos de cómo mueren las células en las enfermedades neurodegenerativas para inducir esos mecanismos en el tratamiento del cáncer. Una dialéctica de contrarios entre procesos degenerativos opuestos”.

Pues bien, el eje central de esta nueva aproximación -que incorpora el uso de factores tróficos y de crecimientocomo posibles opciones terapéuticas de control en las patologías neurodegenerativas- es la relación entre el proceso natural de la apoptosis -o suicidio celular- y el pH intracelular. “En ese contexto, y relacionado con estas situaciones opuestas -nos explicaría el oncólogo Salvador Harguindey-, proponemos el control de la alcalinidad-acidificación intracelular como base de una teoría unificada de la maquinaria apoptosis-antiapoptosis”.

ALGO MÁS SOBRE EL pH

En resumen, si estos investigadores tienen razón dos grupos de enfermedades aparentemente inconexas guardan relación con el pH intracelular y su desviación en una dirección u otra. Por tanto, recordemos brevemente algunas cosas sobre este importante factor fisiológico.

El pH es un índice numérico que señala la acidez o alcalinidad relativa de una sustancia en una escala de 0 a 14 con el punto de neutralidad en 7. Indica pues el grado de concentración de iones de hidrógeno. Por ejemplo, el pH normal de la sangre de una persona sana oscila entre 7,35 y 7,45. Así pues, cuanto más se supera la cifra de 7,4 se considera que más alcalino es el pH. Y, por el contrario, cuanto más baja sea la cifra, cuanto más baje de 7,4, más ácido es el pH.

Dicho esto hay que explicar que el que una célula tenga un pH más o menos alcalino o ácido depende del intercambio de iones de hidrógeno que tiene lugar entre el interior (citoplasma) de la célula y el exterior a través de la membrana celular. Pues bien, lo que este grupo de investigadores postula es que la ruptura de ese equilibrio -hacia la alcalinidad o hacia la acidez- propicia la aparición o el desarrollo de unas u otras patologías.

Cabe agregar que el intercambio de iones a través de la membrana depende principalmente de un mecanismo conocido como intercambiador Sodio-Hidrógeno (Na+-H+) cuya función es llevar protones hacia el exterior de la célula e introducir a cambio iones de sodio en el interior, en el citoplasma. De hecho en condiciones normales es el principal regulador de la homeostasis ácido-base celular aunque hay otras bombas de protones secundarias. Y su actividad es estimulada no sólo por un pH intracelular ácido sino también por un elevado Na+ extracelularasí como por una gran variedad de hormonas, factores de crecimiento y otras sustancias.

Bueno, pues cuantos menos iones de hidrógeno hay en el interior de la célula -debido a un funcionamiento excesivo del intercambiador- más alto es el pH de esa célula y, por tanto, más alcalino es el pH intracelular. Y se sabe que este mecanismo está sobreestimulado en toda célula cancerosa y leucémica, no importa su estirpe.

APOPTOSIS, CÁNCER Y pH

“Los hallazgos más sobresalientes prueban que la visión reduccionista actual de las enfermedades neoplásicas –afirman Harguindey y Reshkin- constituye un error básico y conceptual. Y de esa limitación de enfoque y paradigma deriva gran parte de los fracasos terapéuticos” Recordemos al respecto que Reshkin fue uno de los primeros científicos que logró transformar células normales en neoplásicas simplemente alcalinizando sus citoplasmas, es decir, aumentando el pH intracelular por métodos de biología molecular e ingeniería genética (Revista FASEB J, 14: 2185-2197, 2000).

La importancia de este planteamiento está no sólo en que modifica los enfoques actuales de la Oncología y permite adoptar nuevas líneas de investigación inéditas sino que además aporta nueva luz sobre los mecanismos del desarrollo tumoral y permite utilizar los actuales medicamentos quimioterápicos de otra manera. “Para que se hagan una idea –nos explicaría Salvador Harguindey- les diré que con un pH intracelular de 7 sólo se necesita un miligramo de doxorrubicina (adriamicina) para matar una célula cancerosa de cáncer de pulmón. Sin embargo con un pH intracelular más alcalino -de 7,4 a 7,5 o aún más alto- que, por cierto, es el pH de casi todas las células cancerosas -independientemente de su estirpe celular- se necesita entre mil y diez mil veces más cantidad para lograr el mismo efecto letal. Una enorme diferencia para tan escasa diferencia de alcalinidad ”.

Debemos decir que la relación entre el pH, los mecanismos de apoptosis y la aparición y desarrollo de neoplasias había sido ya puesta de manifiesto en otros trabajos anteriores realizados por Harguindey en colaboración con otros investigadores. De sus artículos publicados en las revistas Medical Hypotheses y Oncología del año 2002 nos ocupamos ya en el nº 56 de nuestra revista (léalo en nuestra web: www.dsalud.com). Y sus estudios posteriores no han hecho sino confirmar la validez de esta propuesta. Así, en el artículo El papel de la dinámica del pH y el antiportador Na+/H+ en la etiopatogénesis y tratamiento del cáncer. Dos caras de la misma moneda -publicado en el 2005 por Harguindey, Orive, Reshkin, Pedraz yParadiso en Biochemical Biophysical Acta Reviews on Cancer– puede leerse: “Hay un corpus creciente de evidencias de que todos los fenotipos neoplásicos importantes se producen por una alcalinización celular, proceso que parece específico de las células transformadas dado que la misma alcalinización no tiene efecto en las células que no se han transformado. Visto bajo esta perspectiva, diferentes campos de investigación sobre el cáncer -desde la etiopatogénesis, el metabolismo celular y la neovascularización a la resistencia multidrogas (MDR), la apoptosis selectiva, la moderna quimioterapia y la regresión espontánea del cáncer (SRC)- parecen tener en común una característica sobre la cual giran: la regulación aberrante de la dinámica del ión de hidrógeno. Las células cancerosas tienen una perturbación ácido-base que es completamente diferente a la observada en los tejidos normales y eso se incrementa en correspondencia con el estado neoplásico creciente: un microambiente intersticial ácido unido a una alcalosis intracelular”.

En suma, cuanta más alcalinización intracelular existe en las células y tejidos cancerosos mayor es la acidificación extracelular y/o intersticial intratumoral. O, en otras palabras, cuanto más alcalinidad hay dentro de la célula mayor acidez hay fuera. Hecho clave y fundamental en la migración e invasión tumorales.

Investigaciones posteriores no harían sino confirmar en la práctica las expectativas de este grupo de investigadores en lo que se refiere a la importancia de acidificar intracelularmente la célula cancerosa para provocar la aparición de apoptosis. “Dado que la apoptosis, al menos la apoptosis celular maligna, tiene normalmente lugar bajo condiciones de acidificación intracelular -puede leerse en el artículo que próximamente va a publicarse enCurrent Alzheimer Research- es muy importante enfatizar observaciones recientemente publicadas sobre el mecanismo molecular final responsable de la pérdida de la función protectora del gen p53 y la carcinogénesis subsiguiente. Esto está relacionado directamente con un aumento inducido en el pH intracelular mientras que, al contrario, un pH intracelular ácido parece ser una condición sine qua nonpara facilitar la apoptosis inducida por el p53 y quizás también la apoptosis mediante caspasas. Estos resultados llevan a un concepto fundamental: que el normalmente herméticamente controlado equilibrio ácido-base de la célula parece ser un factor homeostático esencial tanto en las enfermedades neurodegenerativas como en el cáncer, aunque en sentidos opuestos. Un mecanismo molecular específico que siempre debe tenerse en cuenta como un problema de alta prioridad en el estudio e investigación de cualquiera enfermedad en la que medie apoptosis, neoplásica o neurodegenerativa”.

DOSIS MÁS BAJAS DE QUIMIOTERÁPICOS

La primera aplicación práctica de todo esto es sencilla: bajando el nivel de alcalinidad intracelular de los tumores -es decir, acidificándolo- puede conseguirse una eficacia terapéutica mucho mayor de los productos quimioterápicos. Serían muchísimo más eficaces a dosis notablemente más bajas.

Es más, a juicio de Harguindeyy sus colaboradores son por ello enormemente útiles los inhibidores específicos del antiportador Na+/H+ de la serie amiloride (fármaco bloqueador de la permeabilidad del sodio y acidificante celular aparte de inhibidor específico del proceso metastático) y otros compuestos en la misma línea terapéutica (endostatina, angiostatina, esqualamina, 2-metoxiestradiol, anticuerpos anti- VEGF, etc.) así como el captopril -medicamento habitualmente usado en hipertensión arterial con el que se han publicado remisiones completas en sarcoma de Kaposi en seres humanos.

El profesor Jim Zhang -que trabaja en el desarrollo de fármacos anticancerígenos en el Albany Research Laboratorios de Nueva York- ha respaldado recientemente la validez de esta línea de trabajo. “Cada vez más y más investigadores –afirma Zhang- están interesados en una misma idea que, potencialmente, parece la mejor manera de curar el cáncer hasta ahora. El resto de mecanismos anticancerígenos sólo resultan eficaces para detenerlo pero son incapaces de eliminarlo completamente. Especialmente considerando que los fármacos de la quimioterapia tradicional, por bien que funcionen, también matan las células sanas. Además, examinando otros estudios sobre mecanismos anticancerígenos he encontrado que los fármacos anticancerígenos tradicionales matan las células provocando la acidificación intracelular con peróxido de hidrógeno”.

ANTIAPOPTOSIS, ENFERMEDADES DEGENERATIVAS Y pH 

En cuanto a las enfermedades neurodegenerativas la gran innovación del estudio presentado es que también este grupo de patologías están relacionadas con el desequilibrio del pH intracelular, sólo que en estos casos por su acidificación. Para los investigadores citados evitar que el interior de las neuronas se acidifique contribuye en los enfermos de Alzheimer y demás enfermedades neurodegenerativas “a prevenir la muerte celular espontánea, patológica, apoptótica o parapoptótica”. Agregando:“A todos los efectos, esta perspectiva abre una nueva línea de posibilidades en el tratamiento preventivo y/o terapéutico de las enfermedades neurodegenerativas e introduce la consideración como terapia de cualquier fármaco o compuesto biológico, solo o en combinación (imidazol, cloroquina, factores de crecimiento, oncogenes, proteínas celulares, transfusiones de plaquetas, etc.)que active el intercambiador NHE, sosteniendo el pH intracelular dentro de los límites fisiológicos normalizando así la homeostasis ácido-base intracelular y previniendo de esa forma su derrumbamiento metabólico”.

En el artículo se exponen luego las posibles vías de muerte celular espontánea y se analiza su relación con la caída del pH celular como punto clave. Asimismo se describen los procesos bioquímicos a través de los que se producen estas respuestas -demasiado técnicas para los fines divulgativos de este artículo- y también algunos otros trabajos como el de Vincent y otros (Journal of Neurology 40: 171-184, 1999) que ya han demostrado cómo un descenso del pH intracelular de 7,36 a 7,09/7,00 -logrado por medio de ácido nítrico- produce en efecto la muerte neuronal. Y lo hace a través de la activación de tres endonucleasas capaces de poner en marcha el sistema de apoptosis neuronal programada y la fragmentación del ADN.

(…) Desde el punto de vista del tratamiento –se puede leer en el artículo de Harguindey y sus colaboradores– moléculas como Bcl-2, PMA, monensina, cloroquina e imidazol así como factores tróficos diferentes como G-CSF o IL3 elevan el pH intracelular e impiden así a las células sufrir apoptosis tanto en células malignas como en no malignas. El pH intracelular mantenido a un nivel fisiológico también previene la lesión neuronal haciendo pensar en un papel crítico para el pH en la muerte celular programada y un posible papel para la alcalinización celular terapéutica en la prevención y tratamiento de la degeneración neuronal. En la misma vía antiapoptótica la molécula Bcl-2 ha mostrado ser capaz de prevenir la acidificación celular directamente y así la lesión celular. Finalmente, la utilización de ciertos factores de crecimiento abre nuevas posibilidades en el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas porque la retirada de los factores tróficos puede inducir apoptosis mediante acidificación, un rasgo de importancia patogénica en las enfermedades neurodegenerativas.

En otras palabras, lo que este equipo de investigadores postula es que contrarrestar la tendencia a la acidificación intracelular de las neuronas evita su muerte o apoptosis y, por tanto, ese hecho permitiría eventualmente detener el avance de algunas patologías neurodegenerativas.

LA APLICACIÓN DE FACTORES DE CRECIMIENTO EN LAS ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS

Los investigadores ya citados destacan finalmente el papel significativo que los factores de crecimiento y su interacción con los receptores celulares pueden jugar en el trofismo neuronal del cerebro y el resto del sistema nervioso central -tanto en su protección como en su reparación- así como en el tratamiento de algunos desórdenes neurodegenerativos. No sólo por ser activadores del antiportador Na+//H+ sino por su capacidad de regeneración.
Desde una perspectiva terapéutica la utilización de factores de crecimiento en una amplia variedad de patologías empieza a ser ya procedimiento habitual en la práctica clínica con la ventaja de que su aplicación puede efectuarse localmente o mediante administración sistémica -como bien explicó el doctorEduardo Anitua tanto en el nº 83 de esta revista como en el I Congreso Internacional sobre Medicina de Vanguardia recientemente celebrado en Madrid- obteniéndose logros hasta hace poco insospechados en la regeneración de tejidos así como en la nueva formación de los mismos en distintos contextos médicos y quirúrgicos. Y precisamente la posibilidad de reemplazar tejidos en cualquier situación clínica es una de las principales razones que permite suponer su utilidad en las patologías degenerativas donde el estímulo para un nuevo crecimiento es necesario.
Las preparaciones de plasma concentrado rico en factores crecimiento –señalan los autores del estudio- contienen altas concentraciones de factores mitogénicos y angiogénicos como el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), el factor de crecimiento de transformación–ß (TGF-ß1), el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de crecimiento vasoendotelial (VEGF), el factor de crecimiento endotelial derivado de plaquetas (PDEGF), el factor de crecimientoinsulínico (IGF-1) y el factor de crecimiento del hepatocito (HGF) así como las citoquinas PF4 y CD40L además de otros factores a concentraciones más bajas como el b-FGF. Algunos de estos factores muestran un efecto estimulante potente en el crecimiento celular, la proliferación y la viabilidad, en muchas ocasiones debido a sus efectos positivos en la angiogénesis. La nueva formación de vasos inducida en estos experimentos es de gran importancia lográndose una reparación rápida de tejidos diferentes. Los resultados preliminares aconsejan la realización de amplios protocolos experimentales preclínicos y clínicos con células de origen neural”.

FACTORES DE CRECIMIENTO Y CÁNCER

En palabras menos técnicas, todo indica que podría utilizase plasma autólogo rico en de factores de crecimiento para recuperar tejido neuronal dañado en las enfermedades neurodegenerativas.

Una posibilidad que, sin embargo, ha planteado la duda de si ello no podría acelerar simultáneamente el crecimiento y diseminación de tumores o leucemias; o, incluso, inducir nuevos tumores. Los autores del trabajo señalan a ese respecto que la posibilidad de que eso pudiera suceder “puede ser considerada bastante remota. Primero, porque el periodo de estimulación de los factores de crecimiento exógenos y/o autólogos humanos es relativamente corto; y segundo, porque la aplicación local extravascular de los factores de crecimiento contenidos en las preparaciones de plaquetas concentradas no tiene ningún efecto en el aumento a niveles sistémicos de esos factores de crecimiento. De todas las consideraciones anteriores puede concluirse que incluso la presencia de una historia de malignidad en áreas del organismo lejos del área tratada (músculos, articulaciones, cirugía maxilo-facial, úlceras diabéticas…) podría excluirse a priori como una contraindicación terapéutica. Una inmensa experiencia clínica de varios años y centenares de pacientes tratados con plasma rico en plaquetas con concentraciones altas de factores de crecimiento no ha mostrado un solo caso de tumores malignos que hayan sido inducidos por estos procedimientos”.

El doctor Anitua resaltaría luego las enormes posibilidades que tiene también la investigación de los factores de crecimiento como proteínas de señalización en el campo de las enfermedades degenerativas e, incluso, en el propio desarrollo del cáncer. “Hay que tener en cuenta –nos diría-que lo mismo que podemos estimular la proliferación podemos estimular la modulación. Lo que es evidente es que las proteínas de señalización son las encargadas del lenguaje intracelular e intercelular, las que envían las órdenes a las células. Y lo mismo que mandan la orden de que proliferen pueden mandar la de inhibir la proliferación o la de que entren en apoptosis. Cuando consigamos pues seleccionar y adecuar ese grupo de proteínas -porque no es una sola- daremos pasos de gigante tanto en la terapia regenerativa como en el tratamiento de lasenfermedades degenerativas
Los investigadores mencionados destacan pues entre sus conclusiones:

a) La necesidad de prevenir la acidificación intracelular en las enfermedades neurodegenerativas para así evitar la apoptosis celular.
b) La necesidad de evitar la alcalinización intracelular ya que ésta suprime la apoptosis en casos de cáncer.
c) La necesidad de emprender estudios clínicos para descubrir la presencia, disminución o ausencia de factores de crecimiento y otras sustancias antiapoptóticas a nivel sistémico y celular -en las plaquetas, por ejemplo- sobre todo en el caso de las enfermedades neurodegenerativos.

Terminamos explicando que según el doctor Salvador Harguindey el pH intracelular no tiene relación con el pH en sangre de los análisis clínicos corrientes. Es decir, que la acidez o alcalinidad de la sangre no está necesariamente relacionada con el pH intracelular siendo este dato hoy muy difícil de conocer “in vivo” ya que la prueba es compleja y muy costosa. Por otra parte, aseguraría que en su opinión las dietas alimenticias no sirven para corregir el desequilibrio ácido-base a nivel intracelular. “Sería tanto como admitir –nos diría- que se puede regar todo el desierto del Sahara con un vaso de agua”.

Terminamos señalando que si lo postulado por este equipo investigador es correcto –y todo parece indicar que así es- la investigación sobre el pH intracelular y las proteínas de señalización pueden resultar fundamentales para el conocimiento, prevención y tratamiento tanto del cáncer como de las enfermedades neurodegenerativas.

Antonio F. Muro

PD: la esencia de estos trabajos será presentada por el doctor Salvador Harguindey en la reunión anual de la Sociedad Italiana de Oncología que va a celebrarse en Bari (Italia) del 1 al 4 de octubre de este año.

 

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Julio - Agosto 2006
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