El Cáncer desde la perspectiva del estrés oxidativo ... · Free Rad Res 2005 39:925- 936/1353-1361 . Inactivación. Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D. ... Los mecanismos de

El Cáncer desde la perspectiva del estrés oxidativo. Cancer from the perspective of oxidative stress.

Madrid . 11/03/ 2016

gregorcuba yahoo.it Gregorio Martínez Sánchez, Pharm.D, Ph.D.

Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.

Seminario Internacional sobre el Tratamiento Complementario del Cáncer International Seminar on Complementary Cancer Treatment

Sumario / Summary

Introducción: Cáncer epidemia global / Cancer a global epidemic

Introducción al estrés oxidativo / Oxidative stress an overview

Cancer y estrés oxidativo / Cancer and oxidative stress

Ozono mecanismos de acción implicados en el cáncer

/ Action mechanism of ozone in cancer

Quimioprevención / Chemioprevention

La vitamina C y sus mecanismos antitumorales / Vitamin C and Cancer

El Cáncer desde la perspectiva del estrés oxidativo. Cancer from the perspective of oxidative stress.

Cancer is a global epidemic and a leading cause of death worldwide, accounting for

7.6 million deaths or around 13% of all deaths in 2008. Worldwide, cancer now causes more deaths than HIV/AIDS, tuberculosis, and malaria

combined. More than 70% of all cancer deaths occur in low- and middle-income countries.

Eight Risk Factors Account for 50% of Deaths from Cancer

Infections cause about: 18% of cancers globally (>2 million cases/year) 26% of cancers in LMICs 40% of cancers in Africa

Genetic Pre-disposition vs Environment Exposure Male Stomach Cancer ASRs from Population-based Registries:

Data Source: Curado. M. P., Edwards, B., Shin. H.R., Storm. H., Ferlay. J., Heanue. M. and Boyle. P., eds (2007) Cancer Incidence in Five Continents, Vol. IX IARC Scientific Publications No. 160, Lyon, IARC. http://www-dep.iarc.fr/

Cómo obtenerlo? 1) AMAZON book / Aracne editrice http://www.aracneeditrice.it/aracneweb/

BIBLIOGRAFIA Gregorio Martínez Sánchez, Eduardo Candelario Jalil, Isabel García García, Olga Sonia León Fernández, Tania Bilbao Reboredo, Luis Ledesma Rivero. Ambiente Antioxidante/Pro-oxidante. Su impacto medico. Ed Aracne. ISBN 978-88-548-4636-4, 2012, pp 680.


Base de datos especializada en ozono terapia (acceso libre) Specialized data base (FREE) http://www.isco3.org/

ERO Antioxidantes

Accumulativo

0

5000

10000

15000

20000

25000

1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014

No. artículos por año

Fuente PubMed – MedLine 2015

0

50000

100000

150000

200000

250000

1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 2014


China:

Rusia Canada

Japan

India

Europe

South Africa

México: 1

USA

Brazil

Grupos de Investigación Activos

Active:

Uruguay Chile

Argentina

Cuba


¿Qué son los radicales libres?

Los radicales libres son especies químicas capaces de una existencia independiente que contienen uno o más electrones no pareados en el orbital más externo. Sus tiempos de vida medio (t½) son muy cortos (Halliwell & Aruoma, 1989).

+ +

Blanco del ataque

Radical libre

Reducido (estable)

Oxidado (inestable)


ETAPAS DE LAS REACCIONES RADICALARIAS

Iniciación: R:R → R• + R•

Propagación R• + H:H → H• + R:H

Terminación H• + R• →R:H

H• + H• → H:H

R• + R• → R:R


¿Quiénes son las Especies Reactivas del Oxígeno (ERO)?

Radicales libres: especie con existencia independiente que posee uno o más electrones no pareados.

Radical t ½

O2• - Enzimática= 10-9

Espontánea= 10-5 •OH 10-9 s (10-7-10-10)

L• 10-8 s

NO• 3-5 s

RO•

10-6 s

ROO• 7 s

No-radicales derivados del oxígeno con una potente acción oxidante.

ERO

t ½

H2O2 Depende de

Enzima

ONOO-

0,05-1 s

HClO 10-6 s

Anión radical superóxido

Radical hidroxilo

Radical lipídico

Óxido nítrico

Radical alcoxil

Radical

Alquil

peroxil

Peróxido de hidrógeno

Peroxinitrito

Ácido hipocloroso

ANTIOXIDANTE

CUALQUIER SUSTANCIA QUE PRESENTE A MUY BAJAS CONCENTRACIONES COMPARADAS CON

LA SUSTANCIA OXIDABLE, PREVENGA O RETARDE SU OXIDACIÓN

B. Halliwell 1990 Free Rad. Res.Comms 9

ESTRÉS OXIDATIVO

Desbalance a corto o largo plazo del equilibrio antioxidantes/pro-oxidantes

que provoca disrupción de los sistemas de señalización y control a

consecuencia de favorecer los procesos de pro-oxidación u obstaculizar los mecanismos

antioxidantes.

H. Sies 1985. H.K.Bieslaski. (1997) Clinical Nutrition 16: 151-155. Jones 2006. Gregorio 2008

Concepto actual de estrés oxidativo H Sies 1985 Estrés oxidativo: desequilibrio entre la generación de agentes oxidantes y los mecanismos oxdantes………….

Jones 2006: .. Disrupción de los mecanismos de señalización y control que forman parte de los ciruitos redox intercelulares…....

Inflamación Activ. Fisica

Cardiovasculares

Cancer

Enfermedades Del SNC

Dieta

Envejecimiento


1. Prolil hidroxilasa

HIF1α

564 402

VHL HIF1α

3. Ubiquitinilación

CITOPLASMA -OH

4. Degradación por proteasoma

2. Binding Hippel-Lindau tumor suppressor (VHL)

OH-

NUCLEO

HIF-1α se produce y degrada de manera constitutiva via VHL.

Bruick RK. (2002) Science. 295:807-808

HIF1α

564 402

NORMOXIA ∼6% O2 40 mmHg

26S


La Prolil hidroxilasa es O2-dependiente

HIF1α

564 402

VHL

HIF1α

CITOPLASMA

-OH OH- HIF1α

564 402 Degradación

Prolil hidroxilase

Fe2+, H2O2, O2-•

DEF, CAT, NO•

Activación

HIPOXIA

Angiogenesis

Metabolismo Glucosa

Proliferación celular NUCLEO HIF1α

HIF1β

HIF

+

Co-activadores CBP/p300

HIF HIF-1 es un heterodimero

HIPOXIA

Free Rad Res 2005 39:925-936/1353-1361

Inactivación


ENVEJECIMIENTO CÁNCER ENFERMEDAD

Mecanismos de reparación del ADN

CONSECUENCIAS A CORTO PLAZO

METABOLISMO Y CRECIMIENTO ANORMAL

DISFUNCIÓN FISIOLÓGICA

MUERTE CELULAR

Disminución en la proliferación

celular

Afectaciones en vías de

señalización

Afectaciones en la expresión de

proteínas y genes

Inestabilidad genómica

Daño al ADN

Éxito Fracaso

OK

CONSECUENCIAS A LARGO PLAZO


ETAPAS DEL DESARROLLO TUMORAL

INICIACIÓN PROMOCIÓN PROGRESIÓN


ERO en la Promoción Tumoral:


ERO en la Progresión Tumoral:

Progresión tumoral: malignización tumoral, caracterizada por un crecimiento acelerado de las células, elevación de la vigilancia inmunológica y la invasión de otros tejidos.

RESPUESTA DEL SISTEMA INMUNE (intensidad variable)

Proceso Inflamatorio Crónico

Conc. de ERO bajas o moderadas

Conc. Elevadas de ERO

Estrés oxidativo persistente Destrucción

Tumoral

⇒Incremento de la inestabilidad genómica ⇒Disminución de las enzimas antioxidantes

Incremento de la sensibilidad de las células a la acción de las ERO

♦ Daño a gen TP53→Alteración de proteína p53 (retarda ciclo celular) ♦ Sobre expresión de BCL2→Tumor burla la muerte apoptótica inducida

por ERO.

Estimulación de la

progresión tumoral.


Los mecanismos de acción del O3 en el cáncer.

Preventivo: Eliminación o control de infecciones virales pro-cancerosas (Helicobacter p., Papiloma virus, Virus de la Hepatitis) Restauración de la normoxia* Modulación del sistema inmune Modulación del sistema redox (4-HA, H2O2)

* Bocci V, Larini A, Micheli V. Restoration of normoxia by ozone therapy may control neoplastic growth: a review and a working hypothesis. J Altern Complement Med. 2005 Apr;11(2):257-65

Lamberto Re, Gregorio Martínez Sánchez. Terapias emergentes: ozono. ¿Qué debe saber el paciente y cómo el médico debe actuar?. Ed. Aracne, Roma, Italia 2010. ISBN: 978-88-548-3706-5.

Mecanismo teórico para explicar la estimulación de la síntesis de 2,3 difosfoglicerato (2,3 DFG) por el ozono. ROOH, lipo-peróxido; ROH, alcohol; GSH, glutatión reducido; GSSG, glutatión oxidado.

Nrf2-mediador de la respuesta al estrés

Electrophile-responsive element

Demostración Ex vivo ↑Nrf2 /O3

Pecorelli, A., Bocci, V., Acquaviva, A., Belmonte, G., Gardi, C., Virgili, F., Ciccoli, L., and Valacchi, G. (2013). NRF2 activation is involved in ozonated human serum upregulation of HO-1 in endothelial cells. Toxicol Appl Pharmacol 267, 30-40.

20 mL Suero humano + 20 mL O3

Células de endotelio humanas EA.Hy926

Hemo oxygenasa 1

H2O2 4HNE

Demostración In vivo ↑Nrf2 / O3

Lamberto Re, Gregorio Martínez-Sánchez, Marica Bordicchia, Giuseppe Malcangi, Antonella Pocognoli, Miguel Angel Morales-Segura, John Rothchild and Armando Rojas. Is ozone pre-conditioning effect linked to Nrf2/EpRE activation pathway in vivo? A preliminary result. In press.

1. Tiempo 0, Control (T1) 2. Sangre ozonizada en la botella (T2), 3. Sangre total 30 min después de la

auto hemo(T3) 4. Un día después de la aplicación de 4

auto hemos (T4).

45 µg/kg b.w O3 35 µg/mL

U/mL/min U/L/min

* *

O3 previene toxicidad por QT

Livan Delgado Roche, Yanet Hernández-Matos, Emilio Acosta Medina, Dalia Álvarez Morejón, Maité Ravelo González, Gregorio Martinez-Sanchez. Ozone-Oxidative Preconditioning Prevents Doxorubicin-induced Cardiotoxicity in Sprague-Dawley Rats. SQMUJ 14 (3) 2014, 313-319

0 2 4 6 8

20

40

60

80

100 ControlDOXOzone+DOX

Time (weeks)

Surv

ival (

%)

Evidence provided thus far clearly demonstrated that 4-HNE played an important role in cancer through mitochondria. 4-HNE at low concentrations can protect cancer cells against further da- mage (e.g., UCPs reduce superoxide production) whereas cells undergo apoptosis or even necrosis at high concentrations when adduct load on mitochondrial macromolecules overwhelms the protective mechanisms. Role of lipid peroxidation derived 4-hydroxynonenal (4-HNE) in cancer: focusing on mitochondria. Zhong H, Yin H. Redox Biol. 2015;4:193-9. doi: 10.1016/j.redox.2014.12.011. Epub 2014 Dec 29. Pecorelli, A., Bocci, V., Acquaviva, A., Belmonte, G., Gardi, C., Virgili, F., Ciccoli, L., and Valacchi, G. (2013). NRF2 activation is involved in ozonated human serum upregulation of HO-1 in endothelial cells. Toxicol Appl Pharmacol 267, 30-40

4-HNE Possible mediator of anti cancer effect of ozone

La mayoría de los tumores sólidos humanos tienen valores de pO2 más bajos que los tejidos normales de origen.

La hipoxia es frecuente en los tumores


Una hipoxia severa se presenta raramente en tejidos normales, pero son frecentes en los tumores.

Nat. Rev. Cancer 2004, 4(6), 437-447

La Prolil hidroxilasa es O2-dependiente

HIF1α

564 402

VHL

HIF1α

CITOPLASMA

-OH OH- HIF1α

564 402 Degradación

Prolil hidroxilase

Fe2+, H2O2, O2-•

DEF, CAT, NO•

Activación

HIPOXIA

Angiogenesis

Metabolismo Glucosa

Proliferación celular NUCLEO HIF1α

HIF1β

HIF

+

Co-activadores CBP/p300

HIF HIF-1 es un heterodimero

HIPOXIA

Inactivación


Pecorelli, A., Bocci, V., Acquaviva, A., Belmonte, G., Gardi, C., Virgili, F., Ciccoli, L., and Valacchi, G. (2013). NRF2 activation is involved in ozonated human serum upregulation of HO-1 in endothelial cells. Toxicol Appl Pharmacol 267, 30-40 Free Rad Res 2005 39:925-936/1353-1361

Pre-clínica in vivo Schulz S, Haussler U, Mandic R, Heverhagen JT, Neubauer A, Dunne AA et al. Treatment with ozone/oxygen-pneumoperitoneum results in complete remission of rabbit squamous cell carcinomas. Int J Cancer 2008; 122(10):2360-2367.

Grupo Control

Grupo de O3 Supervivencia 7 conejos de 14 Remisión Tumor: 6 / 14

Supervivencia 3 conejos de 13 Remisión Tumor: 2 /13

Bocci V. Int J Cancer. 2008 Sep 1;123(5):1222; author reply 1223. doi: 10.1002/ijc.23631 Does ozone really "cure" cancer?

Dr. Manuel Veléz Aguilar. Terapia adyuvante con ozono en paciente con cáncer de páncreas metastásico. Revista Española de Ozonoterapia. 5(1), 2015.

O3

Quimio

Radio

Dr. Manuel Veléz Aguilar. Terapia adyuvante con ozono en paciente con cáncer de páncreas metastásico. Revista Española de Ozonoterapia. 5(1), 2015.

Órgano blanco 26/8/2010 16/10/2011 (pasados 14 meses)

Páncreas Se identifica a nivel de la cabeza la presencia de una masa de ecogenicidad heterogénea, de contornos lobulados bien delimitada de dimensiones 7,79 x 6,13 x 7,39 cm en sus diámetros mayores

No se observa líquido libre o ascitis sub diafragmático, sub hepático ni morrison, páncreas, bazo sin alteraciones, homogéneos, tamaño normal. No adenopatías retroperitoniales, estructuras retroperitoniales normales.

Hígado Se observa en situación, morfología y tamaño normal. Su ecogenicidad esta incrementada de manera difusa identificándose hacia el lóbulo derecho una lesión nodular sólida, de morfología ovoide, midiendo 2,62 cm.

La glándula hepática de situación, morfología, tamaño, contornos y ecogenicidad normal. Sin lesiones sólidas ni líquidas o de otra estirpe en su parénquima, el cual homogéneo con ecotextuta conservada.

Chemoprevention: Using one or several chemical compounds to prevent, stop, or reverse the development of cancer.

Surh et al Nat Reviews 3:2003

How do phytochemicals work? Antioxidant Hormonal action Stimulation of enzymes Interference with DNA replication Anti-bacterial / Virus effect

1 2 3

Kiwis por dias

0

40

80

120

160

DN

A re

para

ción

(un

idad

es a

rbitr

aria

s)

P=0.001 P=0.03 P<0.001

Esimulación de los mecanismos de reparación del ADN durante la suplementación con Kiwi


Vitamin C and cancer background 1950s, ascorbate (vitamin C) has been proposed to have anticancer effects. 1974, Cameron and Pauling treated patients with a variety of advanced cancers

with “high” (10g per day) doses of oral and i.v. ascorbate, suggested a possible survival benefit. E. Cameron, L. Pauling, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73, 3685 (1976).

1970s and mid-1980s Clinical Trial Mayo Clinic. Oral Vit. C failed in terapeutic regimen. high doses of vitamin C selectively kill colorectal cancer cells Two subsequent placebo-controlled trials using the same dose of oral ascorbate therapy were both negative , and interest in the use of ascorbate in cancer patients declined. Preclinical test rationale indicated that high plasma concentrations of ascorbate can only be achieved with i.v. administration, and hence this route has been increasingly used.

Mechanims

Chemical structures of ascorbate and its oxidation products. At physiological pH, ascorbate exists as the ascorbate monoanion and can undergo two consecutive, reversible, one-electron oxidations to produce the ascorbate radical and dehydroascorbate, respectively

Vitamin C in Cancer prevention / Treatment: ORAL: Meta-analysis shows that there is no evidence to support the use of vitamin C supplements for prevention of cancer. Korean J Fam Med 2015;36:278-285. (785 articles, included 62,619 participants). I.V. Systematic Review. There is no high-quality evidence to suggest that ascorbate supplementation in cancer patients either enhances the antitumor effects of chemotherapy or reduces its toxicity. The Oncologist 2015;20:210–223.

DOSIS (oral)

OBSERVACIONES: 0-10 mg

Riesgo de escorbuto, baja resistencia a las infecciones. Pequeñas hemorragias y hematomas. Disminuye la velocidad de cicatrización. 10-20 mg

Previene el escorbuto. 35-50 mg

Dosis en niños de hasta 14 años. 60 mg

Dosis RDA 80 mg

Embarazo

100-150 mg

Lactancia ~ 200 mg → niveles plasmáticos óptimos ~70-80 µM

Elevación de los Requerimientos

Fiebre, Enfermedades Virales, Alcoholismo, Estrés emocional, Estrés ambiental (Pb, Hg, Cd, CO, Derivados del petróleo). Fumadores, Uso de corticoides, aspirina, sulfas, estrógenos en la menopausia, anticonceptivos orales.

600-1200 mg

Estimado basado en la extrapolación de dietas vegetarianas

5 g

Elevación de la producción de interferón, acción antiviral 2-9 g

Dosis recomendada por Linus Pauling (Resfriados y Cáncer)

> 10 g

Signos tóxicos: Diarreas, Nauseas, Disuria, Sensibilización cutánea, hemólisis, Acumulación de cálculos de oxalato de Ca en los riñones, Pérdida de Cu.

Niveles óptimos en suero: >50 µmol/L

Vitamina C. Dosis.


1 – 30 g (Oral) 3 -100 g (I.V.) Cancer

SVCTs. Sodium Vitamin C Transporters

~100 µM ~200 mg

Vitamin C Phramacokinetic

Rodrigo Figueroa-Méndez and Selva Rivas-Arancibia. Frontiers in physiology 6 (2015)

Vitamin C, Rational in some colon cancer

High dose of Vitamin C may functioning in patients with a high GLUT1 expression combined with KRAS or BRAF oncogene–induced metabolic reprogramming.

The effect of plasma ascorbate availability on deliveryt o remote tumor tissue and activity of the HIF-hydroxylases.

Ascorbate as a co-factor for fe- and 2-oxoglutarate dependent dioxygenases: physiological activity in tumor growth and progression. Kuiper C, Vissers MC. Front Oncol. 2014 Dec 10;4:359. doi: 10.3389/fonc.2014.00359.

Preguntas

Contacte a:

Gregorio Martínez Sánchez,

Pharm.D, Ph.D.

Investigador Titular

gregorcuba yahoo.it

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