micronutrimentos y reparación del adn

7/24/2019 Micronutrimentos y Reparacin Del Adn

1/8

https://nutricionpersonalizada.wordpress.com/2013/01/29/micronutrimentos_reparacion_dna/

Micronutrimentos y reparacin del DNA

La evidencia epidemiolgica apunta bastante fuerte hacia una asociacin entre el consumo de frutas y

verduras y la prevencin de varios tipos de cncer, pero todava existe debate y confusin sobre los

mecanismos del efecto protector. Por muchos aos, se mantuvo la hiptesis del antioxidante: frutas y

verduras invariablemente contienen antioxidantes (vitaminas C y E, carotenoides, flavonoides, etc.): el dao

al cido desoxirribonucleico (DNA, por sus siglas en ingls) por radicales libres puede resultar en

mutaciones y eventualmente en cncer; los antioxidantes eliminan los radicales libres y previenen este dao;

por lo tanto, los antioxidantes deben ser responsables de la proteccin contra el cncer.

Existe bastante evidencia de que los antioxidantes o los alimentos ricos en antioxidantes, administrados a

voluntarios en pruebas de intervencin en efecto disminuyen el nivel de oxidacin endgena al DNA medida

en linfocitos y aumentan la resistencia de los linfocitos al dao oxidativo ex vivo. Pero el nivel de oxidacin

de bases ahora se reconoce como mucho menor (por rdenes de magnitud) de lo que se supona y en algunos

casos las especies reactivas de oxgeno (ROS, por sus siglas en ingls) estn involucradas en la proteccin

inmune y en las rutas de sealizacin celular, por lo que suprimirlas en exceso podra ser perjudicial.

Nuestras defensas antioxidantes endgenas (catalasa y superxido dismutasa, glutatin y enzimas asociadas,y molculas como albmina y cido rico con propiedades antioxidantes) son evidentemente capaces de

mantener a las ROS y sus efectos en un nivel bajo, tolerable y tal vez deseable. Al mismo tiempo, pruebas

clnicas a gran escala con suplementos antioxidantes y muerte o enfermedad como resultado final, han

producido resultados poco alentadores, y los meta-anlisis muestran una asociacin positiva entre la

suplementacin con antioxidantes (al menos con dosis elevadas) y la mortalidad general. As que la hiptesis

antioxidante est siendo seriamente reconsiderada.

La modulacin nutricional de los niveles de dao al DNA, como un posible biomarcador de carcinognesis,

ha sido extensamente revisada. Sin embargo, hay un consenso sobre que debera prestarse ms atencin a

biomarcadores alternativos y mecanismos de quimioprevencin. Las frutas y verduras no son solamente

vehculos para los antioxidantes; estos contienen innumerables micronutrimentos, muchos de los cuales

tienen propiedades antioxidantes, pero es claro que juegan muchos diferentes papeles en el metabolismo. Losmicronutrimentos tienen efectos en las rutas de biotransformacin y desintoxicacin fase I y fase II, en las

rutas de sealizacin celular y en los sistemas endgenos antioxidantes. En muchos estudios se ha

identificado a los micronutrimentos como moduladores significativos de la expresin gnica. Un atributo de

los micronutrimentos que hasta hace algunos aos no era considerado es la habilidad para modular las rutas

de reparacin del DNA.

Existen varias rutas de reparacin: reenlace de quiebres (SB, por sus siglas en ingls) en cadenas individuales

y en dobles cadenas, reparacin de escisin de base (BER, por sus siglas en ingls) de bases oxidadas o

alquiladas -alquilacin es la transferencia de un grupo alquilo entre molculas-, reparacin de escisin de

nucletido (NER, por sus siglas en ingls) de aductos (parte del DNA unida covalentemente a un compuesto

cancergeno) voluminosos y entrecruzamientos intracadena distorsionadores de hlice, reparacin de

discordancias, reparacin de entrecruzamientos intercadena, y es posible que cada una de ellas tenga

diferentes modos de regulacin.

Existen varios enfoques para medir la reparacin y su inhibicin o aumento por factores nutricionales o de

otro tipo. Las investigaciones pueden realizarse en cultivo celular, en animales o en pruebas de intervencin

en humanos. Los niveles de expresin de los genes asociados a la reparacin del DNA pueden ser medidos

por ensayos de micromatriz (microarrays) o por reaccin en cadena de polimerasa con transcripcin inversa

(RT-PCR, por sus siglas en ingls). El fenotipo (actividad de enzima reparadora) es valorado por un ensayo

de desafo, tratando clulas con un agente daino y monitoreando la remocin del dao en el tiempo, o por

un enfoque in vitro, incubando un extracto libre de clulas con un sustrato de DNA que contiene un dao

especfico.

Es debatible cual es la mejor medida de la capacidad de reparacin, derivada del ensayo de desafo. Si se

estudian puntos de tiempo a intervalos cercanos despus del inicio de la incubacin, la tasa inicial de
https://nutricionpersonalizada.wordpress.com/2013/01/29/micronutrimentos_reparacion_dna/https://nutricionpersonalizada.wordpress.com/2013/01/29/micronutrimentos_reparacion_dna/https://nutricionpersonalizada.wordpress.com/2013/01/29/micronutrimentos_reparacion_dna/


2/8

remocin del dao puede ser estimada, pero esto depender probablemente del nivel de dao incidente, el

cual es posible que vare entre individuos (por ejemplo, como una funcin del estatus antioxidante). Un

parmetro que toma esto en consideracin es la vida media ( t1/2)de remocin de dao, que tambin requiere

de mediciones del dao en varios puntos de tiempo para estar seguro de estimar con precisin el punto

medio. Lo que claramente no es muy informativo (pero que se emplea con frecuencia) es una medicin

individual del dao residual en un cierto tiempo despus del dao incidente -usualmente un tiempo en donde

la mayora del dao ha sido reparado.

El ensayo cometa (un mtodo simple para la medicin de los quiebres de cadena (SBs) del DNA, basado en

la relajacin del superenrollamiento del DNA por quiebres y subsecuente extensin del DNA para formar

una cola bajo electroforesis se una con mucha frecuencia para monitorear el reenlace de los SBs por las

clulas; tambin se aplica para la reparacin de bases oxidadas, incorporando una digestin del DNA con

formamidopirimidina DNA glicosilasa (FPG) o endonucleasa III para convertir las purinas o pirimidinas

oxidadas, respectivamente, en SBs.

La alternativa al ensayo de desafo, el ensayo de reparacin in vitro, toma varias formas; el sustrato puede

ser un oligonucletido o plsmido diseado con una base alterada especfica en la secuencia, siendo la

actividad de reparacin indicada por una muesca del DNA o la incorporacin de un nucletido etiquetado en

un parte de reparacin. Alternativamente, puede usarse el ensayo cometa, en el cual el sustrato est en laforma de nucleoides embebidos en agarosa, derivados por lisis de clulas tratadas con un agente daador de

DNA especfico.

Modulacin de la reparacin del DNA por micronutrimentos en clulas cultivadas

El efecto de los carotenoides en la reparacin de SB ha sido estudiado en clulas cultivadas. Se incubaron

clulas Molt-17 (una linea celular de linfocitos humanos) con una solucin 8 M de -caroteno, luteina o -

criptoxantina y se indujo dao al DNA con perxido de hidrgeno (H2O2); se encontr que las clulas

suplementadas con carotenoides mostraron un decremento en SBs en una incubacin de 2 horas, mientras

que las clulas control no lo hicieron. Este mismo grupo report que en un ensayo in vitro basado en la

incorporacin de un nucletido etiquetado en un parche de reparacin no mostr una estimulacin detectable

por carotenoides. En enfoque similar (monitoreado y reenlace de SBs) fue aplicado por otro grupo deestudio, utilizando linfocitos humanos incubados con -caroteno o licopeno 2 M; los carotenoides fueron

capturados por las clulas, pero no tuvieron efecto en la tasa de reenlace.

Un grupo adicional de investigacin monitore el reenlace de SB y la remocin de bases oxidadas (8-

oxoguanina introducida por tratamiento con fotosensibilizador y luz visible) por lineas celulares humanas

HeLa y Caco-2, incubadas con -criptoxantina. Ambos tipos de reparacin fueron aumentados a

concentraciones 1 M y 4 M, no mucho ms altas que las encontradas en el plasma humano.

Adicionalmente, encontraron un aumento en la reparacin in vitro en un sustrato de DNA nucleoide

conteniendo 8-oxoguanina, indicando una mayor actividad de 8-oxoguanina DNA glicosilasa (hOGG1). No

hubo un efecto detectable en las concentraciones de protenas de reparacin (por transferencia de tipo

Western -Western blotting).

Clulas humanas Caco-2 y HepG2 as como fibroblastos de hmster chino linea V79 fueron preincubados

con los flavonoides comunes quercetina, rutina o miricetina, a 50 M antes de un tratamiento con H 2O2para

inducir SB; la tasa de reenlace no cambi por ninguno de los flavonoides (50 M es una alta concentracin y

se ha demostrado tanto que induce el dao al DNA como que protege contra el quiebre inducido por H 2O2).

En contraste, otro grupo ha reportado un incremento en la expresin del mRNA de hOGG1 despus del

tratamiento con H2O2, cuando clulas Caco-2 fueron preincubadas con quercetina 100 M. Esta misma lnea

de clulas fueron sujeto de estudio por un tercer grupo, con extractos de Salvia sp. y sus principales

constituyentes fenlicos, cido rosmarnico y luteolina, as como el triterpenoide cido urslico. El grado de

reenlace de SB despus del tratamiento con H2O2se increment por preincubacin con extractos de salvia,

cido urslico o luteolina, mientras que la reparacin in vitrode 8-oxoguanina fue mejorada marginalmente.

En clulas HepG2, quercetina 20 M y sulforafano 10 M no tuvieron efecto en la tasa de remocin deaductos causados por PhIP (una amino heterocclica).


3/8

Los antioxidantes fenlico curcumina (10-100 M) y silimarina (10-40 M) incrementan la actividad de O6-

metilguanina-DNA metiltransferasa (MGMT) en linfocitos humanos y lineas celulares tumorales, adems de

elevar el nivel del mRNA de MGMT. La MGMT se conoce como una enzima suicida que remueve el

grupo metilo de O6-metilguanina, volvindose alquilada e inactiva en el proceso; previamente se pensaba que

era producida constitutivamente y no inducible.

El resveratrol (5-30 M) inhibe la reparacin de dobles quiebres de cadena (DSB, por sus siglas en ingls),

tanto la recombinacin homloga (HR, por sus siglas en ingls) como el enlace o unin de extremos no

homlogos (NHEJ, por sus siglas en ingls), va las enzimas ATM/ATR y la ruta de sealizacin p53. Se

cree que ATM minimiza la reparacin tendiente a errores y la activacin por resveratrol podra por tanto

jugar un papel en la estabilizacin del genoma y la quimioprevencin.

Ms que agregar un fitoqumico, un grupo de investigacin cultiv clulas HaCaT (queratinocitos humanos

inmortalizados) en un estado de deficiencia de folato y encontr, adems del incremento esperado en la

incorporacin errnea de uracilo, una menor capacidad para reparar SBs inducidas por luz solar simulada o

H2O2.

Finalmente, los flavonoides oligomricos totales (TOF, por sus siglas en ingls), obtenidos por extraccin

agua/acetona y precipitacin mediada por cloroformo, y extractos de solventes orgnicos de la plantamedicinal tradicional Acacia salicina (rica en micronutrimentos como taninos, flavonoides y cumarinas)

indujeron la expresin de genes involucrados en BER y NER, as como rutas de defensa antioxidante, en

clulas linfoblastoides humanas K562.

Es importante reconocer que muchos estudios de cultivo celular emplean concentraciones de fitoqumicos

que son mucho mayores de lo que podran alcanzar in vivo, o al menos en la sangre (alrededor de 1 M). Las

concentraciones ms altas, sin embargo, son relevantes para una posible exposicin de las clulas epiteliales

del tracto gastrointestinal.

Con la prueba de dicho paquete de agentes daadores del DNA y micronutrimentos, las rutas de reparacin

estudiadas, enfoques y concentraciones prcticas, es imposible llegar a conclusiones generales. Es importante

estar al tanto de que los resultados aparentemente negativos podran simplemente reflejar la incapacidad delcompuesto de prueba para entrar en las clulas (o permanecer activo dentro de las mismas). Es por tanto

recomendable, de ser posible, confirmar la presencia del compuesto dentro de las clulas. Sin embargo,

cuando se observan los efectos, pueden ser de verdad convincentes.

Estudios animales sobre el efecto de los micronutrimentos en la reparacin al DNA

Varios grupos han estudiado el efecto de la interrupcin del metabolismo de 1 carbono en la estabilidad del

DNA. Folato, colina y metionina interaccionan en esta ruta. Alimentando a ratas con una dieta deficiente en

folato o metilos, el metabolismo de 1 carbono fue interrumpido y se encontr dao oxidativo en el DNA del

cerebro. Comparado con las ratas control, hubo un incremento en las SBs del DNA y probablemente como

una consecuencia, se increment la expresin de los genes de reparacin del DNA, que codifican para APendonucleasa 1 (Ape1) y DNA polimerasa (Polb). De forma similar, otro grupo observ que la deficiencia

de folato en ratas incrementa los niveles de 8-oxoguanina en linfocitos al tiempo que aumenta las cantidades

de protenas OGG1 y MGMT en el hgado, pero no en el colon. En un reporte temprano, se demostr que

una dieta deficiente en metionina y cisteina disminuye significativamente los niveles de protena MGMT en

el hgado de ratn, pero no en rin, pulmn, testculos y cerebro. Estas observaciones indican que distintos

tejidos pueden responder de manera diferente a las deficiencias de micronutrimentos o al aumento en el dao

al DNA.

Con frecuencia, una combinacin de deficiencia de colina y folato con una dieta baja en metionina se adopta

en estudios animales. En un papel temprano se encontr un incremento en la actividad de poli-ADP-ribosa

polimerasa (PARP) en el hgado de ratas con dicha dieta. La polimerizacin de ADP-ribosa es una respuesta

temprana al dao al DNA, aparentemente estabilizando los SBs y reclutando hacia el sitio otras protenasasociadas a la reparacin. Se ha confirmado el incremento en la actividad de PARP y tambin se ha

reportado un incremento substancial en la relacin de desoxiuridina trifosfato a desoxigenara trifosfato


4/8

(dUTP/dTTP) en la poza del precursor de DNA, consistente con un bloqueo en la biosntesis de novo,

dependiente de folato, de timidilato, lo que lleva a la mala incorporacin del uracilo. La uracilo DNA

glicosilasa remueve la base mal incorporada, pero un ciclo de reparacin ftil podra derivar en la

reincorporacin de uracilo, y un subsecuente incremento en los SBs asociados a la reparacin.

La poli-ADP-ribosa es sintetizada a partir de ADP-ribosa donada por nicotinamida adenina dinucletido

(NAD) y el precursor de NAD es la vitamina B3 (niacina o nicotinamida). Se ha encontrado que la

deficiencia crnica de niacina es difcil de mantener, con un efecto variable en la actividad de PARP. Se ha

reportado un decremento en las concentraciones de poli-ADP-ribosa asociadas con una deficiencia leve de

niacina. Sin embargo, despus de la exposicin crnica a una dieta baja en metionina, folato y colina,

combinada con deficiencia de niacina, las ratas mostraron un decremento en la concentracin de NAD y

actividad reducida en PARP en el hgado, as como una alta incidencia de hepatocarcinomas.

Se ha estudiado el efecto de una deficiencia marginal de cinc (comn en humanos), encontrndose que la

deficiencia severa o marginal de cinc en ratas increment el estrs oxidativo, aument los SB del DNA en los

leucocitos as como los niveles de protena OGG1. Sorprendentemente, aunque la protena PARP tiene dos

dedos de cinc, su concentracin no fue afectada. En un estudio subsecuente, tanto los niveles de mRNA

como de protena PARP se incrementaron en la prstata de ratas sometidas a una deficiencia marginal de

cinc, y en combinacin con el ejercicio crnico hubo un incremento en la oxidacin del DNA.

Las actividades de PARP as como de la DNA polimerasa y de la DNA ligasa, tres enzimas inducidas en el

hgado de rata por tratamiento con aflatoxina B1 fueron ms ms altas en las ratas deficiencias en vitamina A

o cobre y disminuyeron cuando recibieron suplementacin.

Cambiando de las dietas deficientes en micronutrimentos a suplementacin de una dieta normal, en una serie

de experimentos un grupo de ratas recibi suplementacin por varias semanas con una mezcla de

nicotinamida, cinc y carotenoides, sometidas a irradiacin ionizante de cuerpo completo y 3 horas despus,

el DNA del esplenocito fue analizado para determinar el dao residual al DNA (SB sencillos o dobles)

utilizando elucin alcalina y neutral; la reparacin tanto de los SB sencillos como dobles fue aumentada, en

comparacin con los animales control. Otro grupo encontr que en ratas suplementadas con el flavonoide

glicsido rutina, el rendimiento de los quiebres de DNA inducidos por aflatoxina B1 o N-nitrosodimetilamina en el hgado haban disminuido y los incrementos en las actividades de PARP, DNA

polimerasa y DNA ligasa inducidos por el carcingeno fueron revertidos, una indicacin temprana del

efecto de los micronutrimentos no esenciales en los niveles de dao al DNA, aunque no queda claro si esto

involucra un efecto directo en la reparacin.

Ms recientemente, se ha dado nfasis en el efecto de la suplementacin con micronutrimentos en la

expresin de genes que codifican protenas asociadas a la reparacin. En un estudio, los ratones fueron

alimentados con una dieta que contena cido elgico (un polifenol encontrado en muchas bayas) o moras,

fresas o frambuesas deshidratadas. El cido elgico y la frambuesa tuvieron efectos particularmente fuertes,

incrementando los niveles de Xpa, Ercc5 y Dnl3 (DNA ligasa III) de 3 8 veces. Las proantocianidinas de

semillas de uva administradas a ratones incrementaron la expresin de Xpa,Xpc,Ddb2yRpa1(genes para

protenas involucradas en NER). Los ratones C57B1/6J alimentados con una dieta con 8% de extracto de

durazno o nectarina (rico en vitaminas C y A, niacina, potasio y compuestos polifenlicos) por 14 semanas

mostraron un incremento significativo en la actividad de incisin de OGG1 en extractos nucleares de hgado,

comparados con los ratones control, mientras que el extracto mitocondrial de hgado mostr un incremento

significativo en la actividad de incisin solamente despus de la suplementacin con extracto de nectarina.

En el mismo estudio, la suplementacin con extracto de nectarina y durazno result en una disminucin

significativa de la expresin deXpay Tdg, mientras queNthl1, el gen responsable de la remocin de aductos

de formamidopirimidina (FAPY, por sus siglas en ingls) del DNA fue estimulado en el hgado del ratn.

Se ha medido la actividad de NER con el ensayo in vitrobasado en el ensayo cometa, en extractos de tejido

colnico de lechones. El efecto de una dieta materna rica en antioxidantes y otros micronutrimentos (taurina,

carnitina, acetato de tocoferol y flavonoides) en la respuesta de los lechones a una inyeccin de hierroinductora de estrs oxidativo fue sometido a prueba. Los animales estresados mostraron un decremento en la

actividad NER, comparados con los controles, y esto fue parcialmente revertido por la suplementacin con


5/8

micronutrimentos. Observaciones ms recientes, utilizando el mismo modelo animal pero observando el

hipocampo, mostraron que la suplementacin protegi a los lechones contra los efectos del estrs oxidativo

severo causado al nacer. Los niveles de 8-oxoguanina fueron significativamente ms bajos y la actividad

BER inicial fue mayor en los animales suplementados, en comparacin con los controles.

En conjunto, la modulacin experimental de la reparacin del DNA en animales parece ser bastante

informativa. Las dietas deficientes generalmente tienden a incrementar el dao al DNA y posiblemente como

resultado deriven en un incremento en la actividad de reparacin del DNA. Sin embargo, en ocasiones se ha

visto una disminucin en la actividad de reparacin, lo que podra entonces ser la causa ms que la

consecuencia del incremento en el dao al DNA. Las dietas suplementadas principalmente mejoran la

reparacin del DNA y resultan en una disminucin en los niveles del dao al DNA. La belleza de los

estudios animales es que las dietas son simplemente alteradas o suplementadas con micronutrimentos, de

manera que los animales absorben los micronutrimentos de manera natural, incrementando el valor de las

observaciones in vivo. Adicionalmente, la ventaja de un modelo animal es que los rganos de inters pueden

se estudiados en gran detalle, ms que teniendo acceso solamente a clulas sanguneas o a un tejido sustituto.

No obstante, hay puntos importantes cuando se extrapolan los datos de animales a humanos; aunque los

genes de reparacin del DNA estn altamente conservados entre los eucariotas, existen claras diferencias en

ls organizacin y regulacin de la reparacin entre las especies, y por supuesto, existen tambin diferencias

substanciales en la absorcin y el metabolismo de xenobiticos, incluyendo micronutrimentos, entre losmamferos.

Evidencia de pruebas de intervencin en humanos sobre la influencia de los micronutrimentos en la

reparacin del DNA

Existen mltiples reportes sobre la reparacin del DNA en humanos, estudiada a travs de pruebas de

intervencin con micronutrimentos individuales, suplementos con una fruta o verdura o con dietas

completas, y con dosis nicas o periodos de suplementacin de una a varias semanas. Se toman muestras de

sangre (se aslan los linfocitos) antes y despus de la suplementacin y se realizan ensayos de reparacin ex

vivo. Con frecuencia la prueba incluye un grupo paralelo de control que no recibe suplemento (o recibe un

placebo); un diseo alternativo es la prueba cruzada, en la cual todos los sujetos reciben los mismos

suplementos, dosis y/o placebo, preferiblemente en orden diferente, lo que minimiza la oportunidad de lo quese conoce como efectos de periodo, que son cambios con el tiempo que no estn relacionados con la

intervencin sino a otro factor no controlado, y hace que cada sujeto acte como su propio control.

La forma ms simple de reparacin del DNA medida en estas pruebas es el reenlace de SBs inducidos por

H2O2. Generalmente se encuentra que esto es muy lento, tomando hasta 24 horas para completarse,

comparada con el rpido reenlace visto en la mayora de las clulas cultivadas. La suplementacin con

vitamina C, -caroteno, licopeno (pero no luteina) o zanahorias aparentemente aceleraron el proceso de

reenlace. Sin embargo, la interpretacin de estos resultados es complicada por el hecho de que los linfocitos

aislados frescos sufren estrs oxidativo y el subsecuente dao al DNA, por la sbita exposicin al oxgeno

atmosfrico. Se ha reportado un incremento en los SBs en linfocitos, sin tratamiento con H2O2, durando

algunas horas despus del aislamiento; y este incremento transitorio fue menos pronunciado en linfocitos

tomados despus de la suplementacin con carotenoides. Parece ser que el lento reenlace aparente de los SBs

inducidos por H2O2podra ser una confluencia de la reparacin del dao inducido y la introduccin de dao

adicional por exposicin al oxgeno, y el efecto aparente de los carotenoides podra ser, de hecho,

simplemente una proteccin antioxidante contra el dao adicional ms que una mejora en la reparacin.

La BER ha sido estudiada in vitrocon un sustrato de DNA conteniendo 8-oxoguanina en varias pruebas con

humanos, con resultados variados. Se reportaron incrementos en la actividad de OGG1 despus de

administrar coenzima Q10, vitamina C de liberacin prolongada (pero no con las cpsulas convencionales de

vitamina C), zanahorias (pero no con carotenos, vitamina C o mandarinas), kiwi y una dieta alta en frutas y

verduras.No se registro efecto por brcoli o un cctel de selenio, retinol, -caroteno, vitamina C y vitamina

E. Despus de una suplementacin con folato, se observ una disminucin pero solamente en individuos que

eran relativamente deficientes en folato.


6/8

La NER es mucho menos medida que la BER. Al suplementar con moras y jugo de manzana, no se ha

reportado efecto en la NER (con un sustrato conteniendo aductos voluminosos), excepto que los individuos

que portan 1 o ms alelos de baja actividad para XPC-K939Q y/oRAD23B-A249V mostraron un incremento

por la intervencin. Al medir NER en un sustrato daado por UV se encontr un decremento en los sujetos

que tomaban una dieta rica en frutas y verduras o un suplemento de kiwi.

En varios estudios se ha estudiado la expresin de una variedad de genes asociados a la reparacin del DNA.

Un grupo reporta una tendencia general para un incremento de expresin despus de una dieta rica en

flavonoides, y los juegos de genes de reparacin del DNA fueron estimulados despus de una dieta rica en

frutas y verduras o suplementacin con kiwi, mientras que otros grupos no encontraron un efecto en la

expresin de hOGG1 y otros genes de reparacin. Un grupo adicional de investigadores estudi las

concentraciones de protenas y encontr, en pacientes de cncer de mama que reciban tamoxifeno, un

incremento en la cantidad de PARP despus de la suplementacin con coenzima Q 10, riboflavina y niacina.

Sin embargo, vale la pena sealar que la medicin de los niveles del mRNA o la protena no es

necesariamente una buena gua de la actividad enzimtica. Un alto nivel de mRNA no implica siempre ms

produccin de protena, y ms protena no siempre resulta en mayor actividad enzimtica, dado que

modificaciones post-traduccionales (entre otros modificadores de la estructura protenica) podran afectar la

actividad enzimtica. De hecho, en un estudio cuidadoso se midi tanto la expresin del gen hOOG1como la

actividad enzimtica en un grupo de sujetos humanos y se encontr solamente una correlacin pobre entreellas.

Hasta hace poco tiempo haba un inters muy limitado en la regulacin de la reparacin del DNA humano

por factores exgenos y se asuma generalmente que era poco probable que funciones tan importantes como

la reparacin del DNA fueran fcilmente afectadas por la nutricin. Sin embargo, los varios modos de

reparacin muestran una variacin interindividual bastante extensa y es poco probable que esto se debe

solamente a polimorfismos genticos. Los diferentes niveles de exposicin a agentes daadores del DNA en

el ambiente podran ser responsables por alguna parte de la variacin, si las enzimas de reparacin del DNA

son inducidas por sus substratos, pero es un hecho que las diferencias en la nutricin individual podran

contribuir tambin.

Mientras ciertos estudios muestran observaciones similares en animales y humanos, otros muestran datoscontrastantes o efectos que se observan solamente en ciertas subpoblaciones con un fondo gentico

especfico. Adicionalmente, mientras los animales de laboratorio son generalmente consanguneos, los

humanos son surtidos diversos de varios millones de polimorfismos genticos, lo que contribuye a la

dificultad de discernir posibles efectos de los micronutrimentos en la reparacin del DNA.

Una limitacin adicional de los estudios humanos es que generalmente solamente estn disponibles

leucocitos para los estudios y que el supuesto de que este es un substituto confiable para los verdaderos

tejidos diana de cncer es conveniente pero no bien fundamentado. Se requieren estudios en donde se midan

las tasas de reparacin en los pacientes de cncer, observando tanto el tumor como el tejido normal y en

linfocitos, adems de leucocitos. Actualmente se estn desarrollando ensayos de reparacin in vitro

apropiados para su aplicacin en biopsias de tejidos.

Papel de la epigentica en la modulacin de la reparacin del DNA

Los estudios epidemiolgicos proporcionan evidencia de que la dieta, incluyendo la suplementacin con

micronutrimentos, puede tener efectos profundos en el nivel de dao al DNA y su remocin. Aunque las

rutas celulares y moleculares por las cuales los nutrimentos afectan la expresin gnica o la actividad

enzimtica de los genes de reparacin del DNA no se comprenden del todo, los procesos epigenticos

(cambios en la expresin gnica y el fenotipo sin una alteracin correspondiente en la secuencia del DNA)

han emergido como un mecanismo plausible. La metilacin del DNA es actualmente la modificacin

epigentica ms ampliamente estudiada, apareciendo principalmente como 5-metilcitosina en los

dinucletidos CpG. Las secuencias ricas en CpG (islas CpG o CGI, por sus siglas en ingls) se encuentran

principalmente en las regiones promotoras de los genes y estn normalmente no metiladas en los genesexpresados. La hipermetilacin de las CGI ha estado ligada con el silenciado transcripcional de los genes

asociados, mientras que generalmente se piensa que la hipometilacin aumenta la expresin gnica. Mientras


7/8

algunas marcas epigenticas son establecidas durante el desarrollo embrinico y fetal y permanecen estables

durante la vida adulta, existe evidencia creciente de que las exposiciones ambientales (dieta, estilo de vida,

contaminacin del aire y metales pesados, entre otros) pueden cambiar el estatus de metilacin de los

promotores gnicos, modificando su expresin y finalmente contribuyendo a la disfuncin celular.

Existen pocos estudios de los posibles lazos entre los cambios en los patrones de metilacin del DNA de los

genes de reparacin de DNA causados por micronutrimentos y cambios en la expresin gnica. Se ha

reportado que el polifenol del t verde epigalocatequina-3-galato (EGCGI revierte la hipermetilacin del

promotor gnico de MGMT y MLH1 en clulas de cncer esofgico humano, acompaada por una

reexpresin de dichos genes. El mismo grupo report que la isoflavona genisteina tiene un efecto similar.

Como se menciona arriba, estudiar la expresin gnica no necesariamente da alguna indicacin de la

actividad enzimtica. Por tanto, un grupo de investigadores estudi recientemente los cambios en la

metilacin en los genes asociados a BER y su efecto en la actividad de incisin de BER, valorada por un

ensayo de reparacin in vitro basado en el ensayo cometa. Este es el primer reporte de un incremento

significativo en la metilacin del promotor gnico Ogg1con el envejecimiento del cerebro de ratn y, como

una posible consecuencia, un decremento significativo en la expresin de Ogg1en los ratones ms viejos, as

como una actividad BER significativamente reducida. Adicionalmente, concerniente al efecto modulador de

los micronutrimentos, se ha observado recientemente que la suplementacin materna con antioxidantesmodula el efecto del estrs oxidativo en la vida temprana en la metilacin y expresin del promotor gnico

APE1 as como en la actividad BER en el hipocampo de lechones. Actualmente, el mismo grupo est

estudiando otros tejidos en paralelo al cerebro, dado que la reparacin del DNA podra ser afectada

diferentemente en tejidos post-mitticos y mitticos debido al envejecimiento as como a la nutricin. No

obstante, se ha demostrado que las exposiciones ambientales, incluyendo la suplementacin con

micronutrimentos, cambian el estatus de metilacin de los genes que codifican las enzimas de reparacin del

DNA, alterando su expresin y modulando la capacidad de reparacin del DNA y la susceptibilidad al dao

oxidativo al DNA.

Influencias en la capacidad de reparacin del DNA

Parece ser que un individuo tiene una capacidad de reparacin intrnseca caracterstica, al menos como loindica la correlacin observada entre las mediciones realizadas con varias semanas de separacin.

Desconocemos el grado de variacin intraindividual a una escala de largo plazo. Parte de la variacin

interindividual puede ser determinada genticamente. Un valor de la fraccin de recombinacin R2de 0.4

podra implicar que el 40% de la variacin de persona a persona se explica por una capacidad de reparacin

intrnseca (una tasa de reparacin caracterstica en cada persona, representando una predisposicin gentica,

junto con otras influencias tales como estilo de vida). La variacin remanente es debida a la variacin diaria

en la exposicin ambiental, salud general, dieta y ejercicio, adems de la variacin experimental

potencialmente medible. Existe evidencia creciente, a partir de cultivos celulares, estudios en animales y en

humanos, que la reparacin del DNA puede en efecto estar modulada por factores nutricionales,

especficamente los micronutrimentos.

Las diferencias individuales en la capacidad de reparacin intrnseca se conocen como indicadores probables

de susceptibilidad al cncer, dado que aquellos con una mayor capacidad de reparacin deberan reparar el

dao ms rpidamente y por tanto disminuir la oportunidad de que el dao sin reparar est presente al

momento que la clula replica su DNA, resultando en una posible mutacin. Pero es posible, por otro lado,

que una alta capacidad de reparacin refleje un alto nivel de exposicin a agentes daadores del DNA, si la

reparacin del DNA es inducible por su sustrato. La evidencia de esto es inconsistente: la exposicin

ocupacional y/o de estilo de vida a genotoxinas est algunas veces asociada con un incremento en la

capacidad de reparacin, algunas veces con una disminucin y en otras no hay efecto. Generalmente, en los

reportes publicados, si se observa un cambio en la actividad de reparacin, es un incremento; pero este no es

invariablemente el caso. En resumen, en el momento actual podemos decir que un incremento observado en

la actividad de reparacin, ya sea como una respuesta inducida a la presencia del dao al DNA o como una

consecuencia de la estimulacin por micronutrimentos, por ejemplo, es posiblemente benfica para elorganismo. Sin embargo, todava es dudoso si la capacidad de reparacin del DNA puede identificarse como

un marcador de riesgo individual al cncer.


8/8

Es posible que diferentes rutas de reparacin tengan diferentes modos de regulacin. BER es esencial para

tratar con la inevitable presencia de dao por oxidacin causado por ROS en el cuerpo y se asume que las

enzimas son constitutivas. En contraste, NER trata con el dao causado por agentes que no estn

invariablemente presentes, tales como UV en la luz solar o los mutgenos alimentarios, por lo que es factible

que sea un proceso inducible (facultativo). Evidencia circunstancial de esto proviene de la aparentemente

mucho mayor variabilidad interindividual en NER del dao UV (unas a7 veces ms alta y ms baja)

comparada con BER de 8-oxoguanina (unas 3 veces), medida en linfocitos con el ensayo de reparacin in

vitro cometa. Podra permitirse una explicacin de los efectos contrastantes de la dieta alta en frutas yverduras en BER y NER, como se ha encontrado en la Prueba de Antioxidantes en Oslo (OAT, por sus siglas

en ingls); podemos especular que esta dieta podra disminuir la exposicin a qumicos aductores a tal grado

(por aceleracin de su metabolismo y excrecin, por ejemplo) que la ruta NER es inhibida.

La mayora, aunque no todas las pruebas de suplementacin en humanos descritas arriba fueron realizadas en

indivudos sanos. Varias enfermedades estn asociadas con inflamacin y estrs oxidativo y, en consecuencia,

muestran niveles elevados de dao oxidativo al DNA. Existe evidencia reciente de que un estado de

enfermedad puede afectar la capacidad para reparar el DNA, y es posible que la respuesta a factores

nutricionales pudiera alterarse. Indudablemente, es ms simple estudiar individuos sanos, evitando el nivel

extra de complejidad que representa la enfermedad; pero el conocimiento a nivel individual de la reparacin

del DNA y sensibilidad a factores nutricionales podra bien jugar un papel importante en la definicin de unrgimen de tratamiento, particularmente, por supuesto, en el caso de radioterapia y quimioterapia del cncer,

en donde el dao al DNA de las clulas cancerosas es el principal modo de accin.

Aunque no son necesariamente no saludables, podra esperarse que los individuos con un estatus

antioxidante bajo (niveles relativamente bajos de antioxidantes dietarios en plasma, como resultado de una

dieta pobre en frutas y verduras)respondan ms fuertemente a los suplementos antioxidantes, ya sea que el

punto final examinado sea el dao oxidativo de biomolculas como el DNA o procesos inducibles

incluyendo la reparacin del DNA. La idea de estudiar sujetos que sufren de estrs oxidativo a fin de

maximizar el efecto de la suplementacin ya se ha discutido, pero no se ha examinado rigurosamente.

En estudios animales o humanos, es inusual encontrar intentos de establecer si existen relaciones dosis-

efecto. Esto es ligeramente ms comn en cultivo celular. Hay unos cuantos reportes que muestran una clararespuesta a la dosis con diferentes puntos finales experimentales, y en dosis cercanas a las alcanzables in

vivo. Por otro lado, diferentes dosis de kiwi han mostrado un efecto claro en BER, pero sin signo de una

relacin dosis-respuesta.

La falta de correspondencia entre la expresin gnica de reparacin del DNA y la actividad enzimtica no es

sorprendente y no es nica del campo de reparacin del DNA. La cantidad de una protena particular

presente en una clula depende no solamente de la tasa de transcripcin y traduccin, sino tambin de la tasa

de renovacin (acrecin y degradacin), y la actividad de una enzima no est simplemente relacionada a la

cantidad de protena sino que es afectada por la presencia de varios cofactores. La medicin de los niveles de

mRNA puede por supuesto dar valiosa informacin, pero para comparar fenotipos, no hay substituto para la

medicin directa de las actividades enzimticas.

En conclusin y teniendo en cuenta un posible sesgo contra la publicacin de efectos nulos, existen

suficientes estudios que muestran efectos positivos o negativos de los micronutrimentos (o frutas/verduras)

en la reparacin del DNA para tener confianza en que la modulacin nutricional de este proceso es real y de

significado biolgico. Aunque no comprendemos del todo las implicaciones de, por ejemplo, los efectos

opuestos en BER y NER en las mismas muestras de linfocitos, es razonable especular que la regulacin de la

reparacin puede adicionarse a la lista de procesos biolgicos que son influenciados por lo que comemos y,

especficamente, que esto podra formar parte de la explicacin de los efectos preventivos del cncer por

muchos alimentos de origen vegetal. Las investigaciones futuras en este campo podran enfocarse en elucidar

los mecanismos subyacentes de la modulacin nutricional de la reparacin del DNA, estudiando la

regulacin redox as como la epigentica de las rutas de reparacin del DNA, en adicin a los cambios en la

expresin gnica.

micronutrimentos y reparación del adn

Documents