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71 INTRODUCCIÓN Una característica clave de las respuestas de adaptación de las células, como se expone en el capítulo 2, es que si se retira el estímulo, cualquier alteración del crecimiento celular se revierte a lo normal. A diferencia de esas respuestas reversi- bles de adaptación, ciertos estímulos causan cambios en material genético que determinan una alteración permanente en el patrón normal de crecimiento de la célula. Estas células alteradas, que se denominan neoplásicas, no responden de manera habitual a las señales que controlan el crecimiento celular. Proliferan de manera excesiva, en forma descontro- lada e irregular defi ciente, formando un tumor, o masa de tejido, llamada neoplasia (literalmente nuevo crecimiento). Este capítulo considera la naturaleza de las neoplasias, cuyo estudio clínico se llama oncología, y la clasifi cación y diagnóstico de los tumores. Se expone la etiopatogenia de las neoplasias, y se revisa la ciencia básica relacionada con las propiedades de las células neoplásicas. CARACTERÍSTICAS Y TERMINOLOGÍA DE LAS ENFERMEDADES NEOPLÁSICAS Términos usados para describir a las enfermedades neoplásicas Por defi nición, una masa de células neoplásicas se conoce como tumor. La derivación latina se usó originalmente para referirse a cualquier infl amación de tejido, aunque este tér- mino está en desuso desde hace mucho tiempo. El término cáncer muy a menudo es de uso popular y es equivalente a cualquier neoplasia maligna. Este nombre es deri- vado de la palabra latina correspondiente a un cangrejo, pues se creía que estos tumores se apoderaban de tejidos adyacentes, con crecimientos excesivos similares a pinzas. El estudio de dife- rentes tumores revela que los cánceres que se originan de diferentes tejidos exhiben grados variables de agresividad: algu- nos son de crecimiento lento e indolentes, mientras que otros se extienden con rapidez a muchas partes del cuerpo (metás- tasis), y causan la muerte. Por lo tanto, el término genérico cáncer no es siempre apropiado para describir el comporta- miento biología de un tumor o neoplasia. Una neoplasia está compuesta por células que crecen en forma regulada de manera defi ciente En un estado neoplásico, la proliferación y el crecimiento celular se producen en ausencia de cualquier estímulo externo persis- tente. El término neoplasia describe, un estado de crecimiento celular desordenado e irregular, en el cual se dice que las células neoplásicas son transformadas. En los tejidos y células neoplási- cos, hay una falla de los mecanismos normales que controlan la proliferación y maduración celular. La naturaleza molecular de estos eventos es parte del estudio de la carcinogénesis, la cual revisaremos en la ultima sección de este capítulo. Cada célula neoplásica tiene una alteración en su genoma responsable de su crecimiento anormal El estado de neoplasia surge de cambios en el material gené- tico, que luego son transmitidos a cada nueva generación de células dentro de la neoplasia. El crecimiento hiperpla- sico a diferencia de del neoplasico, es una proliferación anor- mal de células que cesa, cuando el estimulo desencadenente desaparece.Un estudio genético molecular reciente demos- tró que la alteración en los genes clave que controlan el crecimiento celular explica la génesis de la mayoría de las neoplasias (fi gura 6-1). Estos genes se conocen como onco- genes, y sus ejemplos se exponen en la última sección de carcinogénesis (pág. 88). Hay dos tipos de neoplasia: Benignas y Malignas En el estudio de los tumores, las observaciones clínicas iden- tifi caron dos modelos principales de crecimiento neoplásico: • Si los márgenes del tumor eran bien defi nidos y el tumor crecía sólo de forma local, el tumor se denominaba benigno • Si los márgenes del tumor estaban mal defi nidos, y las células neoplásicas estaban creciendo al interior de tejidos circundantes, destruyéndolos la neoplasia se denominaba maligna. Los tumores benignos en general tienen buen pronóstico, y sólo rara vez causan la muerte. Mientras que en, los tumores malignos son una causa mayor de morbilidad y mortalidad. LA FALTA DE LOGRO DE DIFERENCIACIÓN CELULAR ES UNA CARACTERÍSTICA DE LAS NEOPLASIAS MALIGNAS A continuación de la división celular de una célula precur- sora o madre, las células normales asumen una función específi ca, que incluye el desarrollo de estructuras especia- lizadas, como vacuolas de mucina, microvellosidades o cilios, conocido como diferenciación. En cambio las células madre 6Neoplasia 6 PATOLOGÍAPatología clínica 72 son relativamente indiferenciadas, y la célula por completo madura, de una línea celular particular, es altamente dife- renciada. En las células neoplásicas se pierde la regulación en el crecimiento celular (activación de oncogenes) y por lo tanto falla en alcanzar un estado altamente diferenciado. Las características histológicas asociadas con esta situación se muestran en la fi gura 6-2. En general, las células de las neoplasias benignas están dife- renciadas hasta un grado de manera considerable cercano al de las células de las que derivaron (fi gura 6-2b), y con fre- cuencia esta diferenciación se extiende hasta la retención de los atributos funcionales del tejido de origen. Por ejemplo, los tumores benignos de los tejidos endocrinos muy a menudo secretan hormonas y pueden tener efectos endocrinológicos. En el caso de las neoplasias malignas se pueden ver gra- dos variables de diferenciación. • Cuando las células constitutivas semejan de forma cercana al tejido de origen del tumor, el tumor se denomina neoplasia maligna bien diferenciada (fi gura 6-2c). • Cuando las células sólo muestran una semejanza histológica al tejido de origen del tumor poco diferenciada, la neoplasia se denomina neoplasia maligna diferenciada (fi gura 6-2d). • Cuando, debido a la falta de diferenciación, no es posible identifi car la célula de origen con una observación morfológica, el crecimiento se conoce como neoplasia maligna anaplásica (fi gura 6-2e). El grado de diferenciación de una neoplasia se relaciona en general con su comportamiento. Una neoplasia mal diferen- ciada tiende a ser más agresiva que una bien diferenciada. Junto con la falta de diferenciación, las células neoplá- sicas muestran atipia citologica, cuyas características son: • Aumento en la variación en la forma y tamaño de las células (pleomorfi smo celular). • Aumento en la variación en la forma y tamaño de los núcleos (pleomorfi smo nuclear). • Aumento en la intensidad de la tinción de los núcleos (hipercromatismo nuclear). • Aumento desproporcionado grande de los núcleos en relación al tamaño el citoplasma celular (relación nuclear:citoplásmica aumentada). La fi gura 6-2c muestra cómo las características citológi- cas de la neoplasia se vuelven más marcadas con la pérdida de diferenciación. Los tumores benignos crecen de manera local, son en general de crecimiento lento y comprimen tejidos adyacentes Los tumores benignos, cuyas células semejan de cerca el tejido de origen, por lo general no tienen una alteración de la regulación altamente anormal en el crecimiento. Estos tumores crecen en forma local, y por lo general a una velocidad de crecimiento lenta. Dos factores principales infl uyen sobre los efectos de tales tumores: • Al crecer, un tumor benigno causa compresión sobre tejidos adyacentes, lo cual puede tener efectos adversos, en caso de que la masa crezca hacia una luz (p. ej., intestino, vías respiratorias) el resultado sería obstruccion parcial o total. • Si un tumor benigno tiene una función endocrina, puede causar una enfermedad como motivo de la secreción incontrolada de una hormona (síndrome paraneoplásico). El ejemplo de un tumor benigno de la glándula tiroides se ilustra en la fi gura 6-3. Los tumores malignos crecen al interior de tejidos adyacentes y pueden propagarse a otras partes del cuerpo (capacidad metastásica)Los tumores malignos se caracterizan por su capacidad de crecimiento desorganizado e irregular en su sitio de origen. El control del crecimiento celular es tan anormal que las celulas crecen e invaden los tejidos adyacentes (fi g 6-4), causando daño y destrucción. La propiedad más siniestra de la neoplasia maligna es que las células que forman el tumor primario pueden des- prenderse, desplazarse a diferentes partes del cuerpo, y crecer como una masa separada de tumor. Este proceso se conoce como metástasis, y las masas desprendidas que se producen como resultado se denominan metástasis. Como sucede con el tumor maligno primario, las metástasis crecen a expensas de los tejidos locales y suelen causar destrucción tisular. En la fi gura 6-5 se muestran las formas en las cuales difi eren los tumores benignos y malignos. células normales célula transformada neoplasia el estímulo causa alteración genética a la célula genes alterados por • factores de crecimiento • receptores de factores de crecimiento • señal de transducción • regulación de la transcripción • reparación de DNA • supervivencia de la célula la célula transformada prolifera con regulación deficiente del crecimiento, como resultado de cambios genéticos y desarrolla mutaciones adicionales Figura 6.1 Eventos en la transformación neoplásica. Las células normales desarrollan en genes claves que regulan el crecimiento y son transformadas en células neoplásicas. 6Neoplasia 73 Figura 6.2 Características histológicas de la pérdida de diferenciación. (a) Epitelio normal del colon. (b) Neoplasia benigna el colon. (c) Neoplasia maligna del colon bien diferenciado. (d) Neoplasia maligna del colon pobremente diferenciado. (e) Neoplasia maligna anaplásica del colon. (f) Neoplasia benigna de músculo liso. Las células de una neoplasia benigna (b) semejan las del epitelio normal (a) en que son cilíndricas y tienen un arreglo ordenado. La pérdida de cierto grado de diferenciación es evidente en que las células neoplásicas no muestran vacuolación de mucina. Las células de la neoplasia benigna de músculo liso (f ) semejan de cerca a las células musculares normales. Las células de la neoplasia maligna bien diferenciada (c) tienen un arreglo casual y, aunque se forman luces glandulares (G), son arquitecturalmente anormales e irregulares. Los núcleos varían en forma y tamaño. Las células de la neoplasia maligna pobremente diferenciada (d) tienen un arreglo aún más casual, con formación muy pobre de luces glandulares (G). Los núcleos muestran mayor variación en forma y tamaño que en (c). Las células de la neoplasia maligna anaplásica (b) no muestran relación alguna con lo normal, sin intento alguno de formación glandular. Hay una tremenda variación en la forma y tamaño de las células y núcleos, con tinción muy intensa (hipercromatismo nuclear) de los últimos. Sin el conocimiento del sitio de origen, sería muy difícil decir de cual tipo de tumor se trataba por histología. Las células de soporte de los tumores bien diferenciados semejan a su origen celular, como se muestra en este ejemplo de un tumor benigno de músculo liso (f ). En una neoplasia maligna pobremente diferenciada de músculo liso, las células muestran una variación notable en tamaño y forma de los núcleos, con hipercromatismo y múltiples mitosis. Un origen de músculo liso puede entonces establecerse, solamente con el uso de microscopia electrónica o inmunohistoquímica. G G G G G a b d c e f 6 PATOLOGÍAPatología clínica 74 Una neoplasia debe desarrollar estroma de soporte para poder crecer Si las células neoplásicas han de crecer, deben obtener nutrientes adecuados, desarrollando un conjunto de tejido de soporte apropiado, y en particular un abastecimiento vascular propicio. En la misma forma en que las células normales interactúan con tejidos de soporte e inducen formación de estroma, las células neoplásicas también retie- nen esa habilidad. Los tumores desarrollan un estroma vascular mediante la secreción de factores angiogénicos. La capacidad de un tumor para inducir y mantener un abasto vascular es un factor clave en su crecimiento (véase recuadro rosa). Por tanto, una masa tumoral contiene célu- las neoplásicas genéticamente anormales y un componente de tejidos de soporte normales. En las lesiones bien diferenciadas, la inducción de estroma suele ser bien desarrollada y las células neoplásicas crecen sin problemas. En las neoplasias menos diferenciadas, la inducción del estroma puede ser defi ciente, debido a la proli- feración de células neoplásicas, lo cual puede limitar la velo- cidad de crecimiento de un tumor, y muy a menudo conduce a muerte de las células situadas en el centro de la masa tumoral. Ciertos tumores inducen una respuesta estromal que es desproporcionada en relación al número de células tumorales. Estos tumores a menudo se conocen como desmoplásicos. La velocidad de crecimiento de un tumor es determinada por varios factores Diferentes tumores crecen a diferentes velocidades. En tér- minos generales, los tumores benignos y los tumores malig- nos bien diferenciados, crecen con más lentitud que los poco diferenciados, aunque hay muchas excepciones. La velocidad de crecimiento de un tumor depende de varios factores: • La proporción de células que están en el ciclo celular, en contraposición a las que se han diferenciado e ingresado a la parte G0 (no proliferante) del ciclo celular. Figura 6.5 Características histológicas de las neoplasias. Benignas Malignas Comportamiento Sólo crecimiento expansivo; crece de manera local Crecimiento expansivo e invasor; puede metastatizar Histología Asemeja la célula de origen (bien diferenciada) Muestra falta de diferenciación celular Pocas mitosis Muchas mitosis, algunas en formas anormales Aumentos normales o leves en la relación nuclear/citoplásmica Alta relación nuclear/citoplásmica Las células son uniformes en todo el tumor (columna C) Las células varían en forma y tamaño (pleomorfi smo celular), los núcleos varían en forma y tamaño o ambos (pleomorfi smo nuclear) Figura 6.3 Neoplasia benigna de la glándula tiroides. Esta microfotografía de bajo aumento muestra las características de una neoplasia epitelial benigna. El tumor está bien circunscrito, y aunque comprime tejido adyacente no crece a su interior. Figura 6.4 Borde de tumor maligno de mama que muestra invasión. Pueden verse islotes de células neoplásicas extendiéndose al tejido adiposo adyacente (A) por invasión. Por tanto, el borde del tumor no está bien circunscrito, en contraste con una lesión benigna. A 6Neoplasia 75 Si las células tumorales no reclutan un abastecimiento adecuado de sangre no crecerán. Además, se requiere una red vascular para que los tumores se propaguen por metástasis: estudios realizados han mostrado una buena correlación entre la densidad de los vasos en ciertos tumores y la probabilidad de extensión por metástasis. Los dos factores angiogénicos más importantes secretados por células son: • Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF, del inglés vascular endotelial growth factor): es secretado por muchos tipos de células y actúa sobre receptores expresados en células endoteliales para inducir: crecimiento de células endoteliales, migración, y formación vascular (fi gura 6-6). • Factor de crecimiento de fi broblastos básico (bFGF, del inglés basic fi broblast growth factor): induce el crecimiento y la migración de células endoteliales. La angiogénesis también es modulada por proteínas llamadas angiopoyetinas (Ang), que interactúan con receptores de células endoteliales: • Ang 1 promueve la estabilización y el crecimiento de tipos capilares a grandes tipos, reclutando células periendoteliales. • Ang 2 promueve la remodelación y maduración de redes vasculares en desarrollo. De manera habitual son producidos por células factores anti-angiogénesis para prevenir la angiogénesis, e incluyen: • Trombospondina(factor plaquetario 4). • Angiostatina: producto de ruptura del plasminógeno. • Endostatina: producto de ruptura del colágeno tipo XVIII. • Vasostatina: producto de ruptura de la calreticulina. Un evento molecular clave en algunos tumores, puede ser la falta de producción de factores anti-angiogénicos. En la actualidad se realizan pruebas terapéuticas para ver si la endostatina puede inhibir el crecimiento tumoral, ya sugerido en algunos tumores experimentales en ratones. La talidomida tiene efectos anti-angiogénicos, y está siendo usada en estudios clínicos para algunos tumores encefálicos de niños. La angiogénesis del tumor es controlada por factores reguladores positivos y negativos Los angioblastos proliferan bajo la influencia de VEGF actuando sobre los receptores VEGF-R2. VEGF es secretado por células locales. bFGF también promueve crecimiento. Formación de luz e inhibición del crecimiento de células endoteliales. VEGF, actuando sobre receptores VEGF-R1, media la formación de tubo endotelial. Ang1, fijándose a células endoteliales, recluta células de soporte alrededor de tubos endoteliales. La maduración y estabilización con remodelación de los vasos, ocurre bajo la influencia de Ang2 y factores de crecimiento locales. angioblasto célula endotelial célula de soporte vaso maduro Figura 6.6 Angiogénesis. 6 PATOLOGÍAPatología clínica 76 propagación transcelómica el tumor migra a lo largo del espacio pleural espacio pleural pulmón invasión local el tumor se extiende al tejido pulmonar propagación linfática el tumor se extiende a lo largo de vasos linfáticos pulmonares a los ganglios hiliares propagación por la sangre el tumor penetra a venas drenantes y las células entran a la circulación sistémica B N N a b M N NN N a b Figura 6.7 Principales vías de propagación. La propagación de un tumor maligno se muestra diagramáticamente (a) y en una muestra real (b) de un carcinoma de pulmón. Se muestran las cuatro vías, es decir, locales, linfáticas, por sangre y tanscelómica. En (b) la neoplasia maligna originada en un bronquio (B) y propagada localmente a un tumor adyacente (fl echa). El tumor también se ha propagado por vía linfática, y es evidente como depósitos blancos en los ganglios linfáticos hiliares (N), que también contienen pigmento de carbón. Figura 6.8 Invasión local en neoplasia del colon. Esta microfotografía de bajo aumento muestra tumor maligno teñido de morado (T) extendiéndose, a través de la mucosa (S) y músculo (M) de la pared del colon, por invasión local. Por esta vía, las células neoplásicas pueden invadir órganos adyacentes como la vejiga urinaria. Figura 6.9 Invasión linfática por tumor. (a) Histología de la invasión de un vaso linfático. (b) Tumor en ganglios linfáticos para- aórticos. La microfotografía (a) muestra células malignas (M) en un vaso linfático pequeño. Las células se separan del tumor primario, entran a linfáticos pequeños, y son transportadas a los ganglios linfáticos, donde muy a menudo crecen como metástasis. Se muestra el aspecto macroscópico del tumor en los ganglios en (b); los ganglios (N) están crecidos y reemplazados por tumor, en este caso originado en los testículos. T T S M 6Neoplasia 77 • La tasa de muerte celular en el tumor. Las células tumorales tienen una particular tendencia a la muerte celular programada por el proceso de apoptosis (fi gura 2-21). Los tumores desarrollan alteraciones genómicas que les permiten evadir el control del crecimiento mediante el fenómeno de la apoptosis, y son células que presentan un rápido crecimiento. • La adecuación del abastecimiento de nutrientes al tumor, derivada de la inducción de estroma por las células neoplásicas. • Si la proliferación excede con rapidez la muerte celular en el tumor, crecerá en tamaño rápido. Las neoplasias malignas se propagan a otros sitios por cuatro vías principales La diseminación de un tumor maligno desde su sitio primario (metástasis) se realiza por cuatro vías principales (fi gura 6-7). • Invasión local. El patrón de propagación de los tumores malignos más común, es por crecimiento directo a los de tejidos adyacentes (fi gura 6-8). Los tumores también pueden diseminarse a lo largo de planos naturales, como por ejemplo, a lo largo de los nervios. • Propagación linfática. Las células tumorales muy a menudo se diseminan a través del drenaje de vasos linfáticos, y son conducidas a ganglios linfáticos locales, donde crecen (fi gura 6-9). • Propagación vascular. Las células tumorales pueden propagarse a través de venas que drenan la lesión primaria. Los tumores gastrointestinales son conducidos muy a menudo a través de la vena porta, dando lugar a metástasis en el hígado, médula ósea, y glándulas suprarrenales (fi gura 6-10). • Propagación transcelómica. Los tumores primarios en la cavidad abdominal o en el tórax, pueden diseminarse de forma directa a través de espacios celómicos, como por PULMÓN SUPRARRENALES ENCÉFALO Y LÍQUIDO- CEFALORRAQUÍDEO HUESO HÍGADO M M M M M a b d c e f Figura 6.10 Sitios principales de metástasis propagadas por la sangre. (a) Sitios de metástasis hematógenas. (b) Metástasis en hueso. (c) Metástasis en encéfalo. (d) Metástasis en hígado. (e) Metástasis en suprarrenales. (f) Metástasis en pulmones. Las metástasis de tumores propagadas por la sangre conducen al crecimiento de tumores secundarios en varios sitios principales. Los aspectos macroscópicos de las metástasis en hueso se muestran en (b) donde se ven lesiones en vértebras (M). En (c) se ven múltiples metástasis de una neoplasia del estómago (M) en el encéfalo. El hígado es el sitio más común para metástasis de tumores en las vías gastrointestinales, como se ve en (d), que surgen de una neoplasia del colon. En (e) el tumor metastásico ha remplazado ambas glándulas suprarrenales, y se ve por lo común con propagación de tumores del pulmón y mama. El pulmón (f ) es el sitio más común de metástasis propagadas por la sangre, de tumores situados fuera de las vías gastrointestinales, en particular tumores mesenquimatosos. 6 PATOLOGÍAPatología clínica 78 Las células neoplásicas deben desarrollar varios atributos para poder metastatizar, como se resume en la fi gura 6-11. Es probable que dentro de cualquier tumor primario, tan solo una pequeña proporción de células adquiera esos atributos, desarrollando mutaciones genéticas adicionales como parte de más anomalías en el crecimiento celular Para crecer a través de la membrana basal al interior de la matriz extracelular, y luego ingresar a un vaso, las células neoplásicas deben expresar moléculas de superfi cie para adhesión (en particular integrinas específi cas que se fi jan a laminina y fi bronectina). Para crecer a tejidos adyacentes y vasos, las células neoplásicas también son móviles y capaces de invadir y migrar. La producción de enzimas que degradan matriz extracelular parece ser un factor importante en metástasis, de las mejor estudiadas las metaloproteinasas de la matriz extracelular, que degradan el colágeno tipo IV de las membranas basales. La posibilidad de que una vez en circulación una célula establezca una metástasis en un órgano particular, es determinada probablemente por muchos factores. Es probable que, tanto la célula tumoral como los tejidos del órgano del huésped, deban expresar moléculas de adhesión celular complementarias. El órgano del huésped también debe tener un ambiente apropiado, incluyendo ausencia de inhibidores de proteasa y la presencia de factores de crecimiento apropiados. Los requerimientos específi cos para tumores individuales y órganos blanco, son aún apenas comprendidos. Sin embargo, continúan representando un área importante de investigación, pues la comprensión de las razón por la cual los tumores metastatizan abre la vía para la intervención terapéutica directa. A pesar de ciertas incertidumbres que rodean el potencial metastatizantede los tumores, hay patrones reconocibles, o ‘huellas digitales’, que se refi eren al sitio y tipo histológico de los tumores. Por ejemplo, ciertos tumores se propagan muy a menudo al hueso (riñón, pulmón, tiroides, próstata, mama), mientras que otros tipos tienen una amplitud mucho mayor, y pueden invadir y crecer, en una extensa gama de tejidos extraños. La lisis de la membrana basal se produce por secreción de proteasas, así como por inhibición de inhibidores de proteasa célula del estroma bloqueada lisis de la membrana basal secreción de antiproteasas la célula neoplásica bloquea los efectos de las antiproteasas secreción de proteasas La migración de la célula es estimulada por el factor de motilidad autosecretado y el anclaje de la célula en la matriz extracelular la célula neoplásica anclada a la membrana basal por moléculas de adhesión moléculas de adhesión y ligando membrana basal la célula neoplásica migra a la matriz extracelular por anclaje a fibronectina molécula de adhesión celular fibronectina matriz extracelular invasión membrana basal la secreción de factores de motilidad autocrinos estimula el movimiento de la célula a b Figura 6.11 Eventos celulares necesarios para las metástasis. Las células neoplásicas deben desarrollar atributos especiales, como capacidad invasiva y motilidad para metastatizar. Para escapar al confi namiento de la membrana basal (a) las células secretan proteasas. Con éstas pueden ser inactivadas de manera habitual por inhibidores secretados por células del estroma, se requiere la inhibición de este proceso para permitir la ruptura de la membrana basal. Una vez que esta membrana se rompe, las células deben adquirir receptores que puedan anclarlas a la matriz extracelular (b) y deben desarrollar motilidad. Para que se produzcan invasión y metástasis, las células neoplásicas deben adquirir atributos especiales 6Neoplasia 79 ejemplo, las cavidades peritoneal o pleural, sembrando células que luego migran a la superfi cie de otros órganos. Tanto las neoplasias benignas como las malignas pueden causar la muerte Los tumores malignos, una vez diseminados, conducen con frecuencia a la muerte del paciente; las principales razones son: • Caquexia y el desarrollo de una nutrición defi ciente, por los efectos de las metástasis tumorales diseminadas ampliamente. La debilidad progresiva y la muerte, son muy a menudo el resultado de una infección secundaria, como la neumonía. Se cree que la caquexia del tumor es mediada por la activación de citocinas del tumor y células infl amatorias que responden a él. • Obliteración de un órgano o sistema vital, por un tumor primario o secundario. La mayoría de los tumores benignos se comportará en forma relativamente inocua y, en su mayor parte, no pone en peligro la vida. Sin embargo, aunque los principales problemas causados por la presencia de una lesión de masa son suscepti- bles a resección quirúrgica, es posible que la ubicación de un tumor benigno sea importante para infl uir sobre el resultado; por ejemplo, un tumor benigno del tallo encefálico puede conducir a una muerte rápida debido a su sitio crítico. La evaluación histológica de las neoplasias permite predecir el comportamiento probable del tumor El estudio de las características histopatológicas de una neo- plasia proporciona una guía útil sobre su probable compor- tamiento. Se realizan dos evaluaciones principales: análisis del grado de diferenciación y patrón de crecimiento del tumor, y la evaluación de qué tan lejos se ha propagado. Además pueden usarse técnicas especiales para obtener infor- mación pronóstica adicional, las cuales se listan hacia fi nales del capítulo donde se expone el diagnóstico de neoplasia. La determinación del grado del tumor (graduación) se practica al observar la citología celular Para asignar el grado a un tumor se evalúan las siguientes características celulares: • El grado de diferenciación de las células tumorales, con referencia al tejido de origen. • La variación en el tamaño y la forma de las células que constituyen el tumor. El grado de variación (pleomorfi smo) aumenta con la falla en la diferenciación, y se ve un alto grado de variabilidad en los tumores malignos (fi gura 6-2d). • El número de células que contienen fi guras mitóticas. Conocido como el índice mitótico, este dato proporciona una indicación aproximada de la velocidad de proliferación celular. Este índice en general es alto en tumores malignos y bajo en tumores benignos. Como un ejemplo, se esperaría que un tumor maligno bien diferenciado del epitelio mamario (carcinoma de la mama), mostrara estructuras que semejaran conductos pequeños o espacios como glándulas, mientras que un tumor maligno diferenciado de manera insufi ciente no mostrará intento alguno de formar un patrón glandular. En forma similar, sería de esperarse que las mitosis estuvieran en números reducidos en un tumor bien diferenciado, pero abundantes en un tumor pobremente diferenciado (fi gura 6-12). La clasifi cación de la etapa (estadifi cación) de un tumor proporciona una indicación de que tan lejos se ha propagado El tamaño de un tumor primario, el grado al cual ha inva- dido localmente, y la extensión a la cual se ha propagado, determina por último las probabilidades de supervivencia, una vez que la neoplasia se ha diagnosticado. La evaluación de tales factores se llama clasifi cación de etapas (estadifi ca- ción). Hay varios esquemas para la estadifi cación estanda- rizada de tumores, y la más común es la de Dukes para neoplasias del recto (pág. 265). El sistema TNM se basa en grado de propagación local del tumor, afectación de ganglios linfáticos regionales, y la presencia de metástasis (fi gura 6-13). Puede aplicarse a muchos tipos diferentes de tumor, aunque los criterios son distintos para cada sitio de tumor. Los pacientes con una neoplasia tienen muy a menudo síntomas sistémicos de los cuales los más frecuentes son: • Pérdida de peso. • Falta de apetito. • Fiebre. • Malestar general. • Anemia. En muchos casos, la causa de estos síntomas constitucionales es desconocida, pero es muy probable que se deban a los efectos de citocinas secretadas, como el factor de necrosis tumoral y la IL-1, que son liberadas de las células infl amatorias presentes en áreas del tumor. Algunos tumores, ya sean benignos o malignos, retienen la función de su órgano de origen; cuando este es el caso de una función endocrina, el tumor puede ejercer efectos perjudiciales por acción de exceso de hormona. Síndromes paraneoplásicos también se reconocen muy a menudo en asociación con tumores. Se trata de síndromes que no son el resultado de efectos directos del tumor, o metástasis. Por ejemplo, es posible que ciertos tumores derivados de células no endocrinas secreten hormonas (secreción ectópica de hormonas); tumores pulmonares derivados del epitelio escamoso, pueden secretar un producto relacionado con la hormona paratiroidea causando hipercalcemia. Otros tumores están asociados con debilidad muscular (miopatía), disfunción de nervios periféricos (neuropatía), o ataxia cerebelosa. Cada vez más se está mostrando que estos síndromes se deben a los autoanticuerpos generados contra las células tumorales, que reaccionan de manera entrecruzada con tejidos normales, y causan daño mediado inmunitariamente. Las neoplasias muy a menudo se asocian con efectos sistémicos 6 PATOLOGÍAPatología clínica 80 Espacios acinares Mama normal Espacios acinares anormales Pleomorfismo hipercromatismo nuclear Cáncer bien diferenciado Notable pleomorfismo e hipercromatismo nuclear Muchas mitosis Cáncer pobremente diferenciado tumor nodos (ganglios linfáticos) metástasis tejidos locales órgano 0 1 2 3 0 1 2 0 1 X ganglios distantes ganglios locales pulmón hueso hígado ? T N M Figura 6.13 Estadifi cación del carcinoma por el sistema TNM. Los principios generalesde la estadifi cación TNM son como sigue: T se refi ere al tumor primario. El número acompañante denota el tamaño del tumor y su extensión local. El número varía de acuerdo al sitio. N se refi ere a al número de metástasis en ganglios linfáticos (N, del inglés lymph Nodes), un número alto indica enfermedad metastásica extensa locorregional. M se refi ere al grado de metástasis distantes. Como un ejemplo, el sistema TNM para la estadifi cación de neoplasias malignas de la mama es: T0 = mama libre de tumor T1 = lesión < 2 cm de tamaño T2 = lesión de 2 a 5 cm T3 = piel y/o pared torácica implicada por invasión N0 = sin ganglios axilares implicados N1 = ganglios móviles implicados N2 = ganglios fi jos implicados M0 = sin metástasis M1 = metástasis demostrables MX = metástasis sospechadas Figura 6.12 Graduación de los tumores. La distinción entre tumores bien diferenciados y pobremente diferenciados, se evalúa por graduación. En este ejemplo, el tumor bien diferenciado semeja a su contraparte normal, pero muestra cierta alteración arquitectural y citológica. En un tumor pobremente diferenciado hay poca semejanza arquitectural con el tejido de origen, y las células muestran anomalías citológicas más pronunciadas. 6Neoplasia 81 La etapa de un tumor es, en general, el indicador más importante del pronóstico probable y de un tratamiento apro- piado; los tumores en una etapa avanzada (enfermedad metas- tásica extensa) pueden requerir un tratamiento enérgico, mientras que los tumores en etapas más tempranas (localiza- dos), pueden ser tratados con medidas conservadoras. La neoplasia in situ es el proceso inicial en un tumor previo al desarrollo de la invasión Aunque una neoplasia epitelial pueda mostrar las caracte- rísticas de malignidad, o sea, pleomorfi smo celular y aumento de la actividad mitótica, puede no ser invasora en el examen histológico. Es decir todas estas alteraciones citologicas y morfologi- cas se encuentran confi nadas a la superfi ce y por defi nicion no rompen la memebrana basal (In situ). Este fenómeno, denominado carcinoma in situ, representa una etapa muy temprana de la neoplasia. En términos moleculares, es probable que aún no se hayan desarrollado alteraciones genéticas que permitan a las células neoplásicas capacidad invasora y por ende pro- ducir metástasis (fi gura 6-11). Neoplasias de este tipo se encuentran más por lo común en tejidos epiteliales, como por ejemplo, el epitelio escamoso del cuello uterino (pág. 420), piel y mama, donde las células malignas desde el punto de vista citológico, pueden confi - narse dentro de conductos (carcinoma intraductal) o dentro de lóbulos (carcinoma intralobular) (págs. 444 y 446). El diagnóstico de tumores en esta etapa de neoplasia in situ es importante, puesto que, si se dejaran estas lesiones, progresarían a convertirse en invasoras, mientras que la detección y tratamiento tempranos en esta etapa preinva- sora son, con frecuencia, curativos por completo. Displasia es un término citohistológico aplicado a las células que tienen algunas características de neoplasia El término displasia se usa para describir el aspecto citohis- tológico de células que muestran un aumento en la velocidad de división celular, junto con una maduración incompleta. Como las células neoplásicas, las células displásicas tienden a mostrar una pérdida de la relación núcleo citoplasma y un incremento de la actividad mitósica. Los tejidos displá- sicos también muestran pérdida de las relaciones arquitec- turales entre las células. La displasia surge más muy a menudo en tejidos epite- liales que han sido objeto de irritación crónica. En estos casos suele haber evidencia de una respuesta infl amatoria asociada. No obstante, puede producirse displasia en ausen- cia de daño o reparación tisular obvia, y en esos casos las características citológicas del tejido displásico pueden com- binarse con las descritas en la neoplasia temprana. Es importante identifi car la displasia, ya que en algunas cir- cunstancias, después de un tiempo se presentan cambios neoplásicos. Una secuencia de displasia a través de neopla- sia in situ, a neoplasia invasora, está hoy en día bien reco- nocida en varios tejidos (fi gura 6-14) normal displasia neoplasia in situ neoplasia invasora capa muscular de la mucosa submucosa Figura 6.14 Progresión de displasia a neoplasia. Muy a menudo se ve en varios tejidos una secuencia de displasia, a través de neoplasia in situ, hasta neoplasia invasora. En el diagrama, como sucede en la vida real, es difícil hacer la distinción entre displasia y neoplasia in situ, y se hace énfasis en la pérdida de la arquitectura normal del tejido para signifi car el desarrollo de neoplasia. Las principales áreas en las que se desarrolla esta situación son: epitelio escamoso, en la unión escamoso-cilíndrica del cuello uterino; epidermis de la piel expuesta al sol; mucosa del colon, después de colitis crónica de duración prolongada; y mucosa gástrica, después de gastritis crónica prolongada. La alteración de la rotación celular en la displasia quizá permite que factores ambientales locales causen anomalías genéticas, conduciendo a la neoplasia. 6 PATOLOGÍAPatología clínica 82 La displasia no es, por sí misma, un trastorno neoplásico, y el retiro del estímulo ambiental adverso muy a menudo permite la restauración del patrón normal de crecimiento celular. Los trastornos displásicos se tratan a menudo con resec- ción o ablación quirúrgica del tejido afectado, para mini- mizar el riego de malignidad subsecuente. NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE LOS TUMORES El nombre dado a un tumor debe proporcionar informa- ción sobre su célula de origen y su probable comporta- miento (benigno a maligno). Por desgracia, como sucede en muchas áreas de la medicina, la clasifi cación y la nomen- clatura de los tumores han evolucionado con el tiempo, y a menudo son imperfectas e inconsistentes. Algunos tumo- res reciben el nombre en base a una característica macros- cópica o histológica, y de su comportamiento. Otros reciben epónimos o nombres semidescriptivos, que fueron acuña- dos cuando había poca comprensión de la histogénesis; sin embargo, han sido retenidos porque se han usado por mucho tiempo. No es excepcional que un tumor simple tenga muchos sinónimos. Nomenclatura de los tumores de origen epitelial Algunas neoplasias benignas de superfi cie epitelial, como por ejemplo la piel, se conocen como papilomas (singular: papi- loma), porque forman crecimientos como una frondosidad. Estos tumores llevan el prefi jo de la célula de origen; por ejemplo, papiloma de células escamosas de la piel. Las neoplasias benignas de epitelio tanto sólido como superfi cial, se denominan adenomas (singular: adenoma), y también llevan el prefi jo del tejido de origen; por ejemplo, adenoma tiroideo, adenoma renal, adenoma del colon. Un tumor maligno de cualquier origen epitelial se deno- mina carcinoma. Los tumores malignos del epitelio glan- dular (incluyendo al que recubre el intestino) se denominan adenocarcinomas. Los tumores de otros epitelios se prefi - jan por el tipo de célula de origen, por ejemplo, carcinoma de células escamosas, carcinoma de células transicionales, carcinoma hepatocelular. Para clasifi car de forma adicional a un carcinoma se agrega el tejido de origen, por ejemplo, adenocarcinoma de próstata, adenocarcinoma mamario, carcinoma escamoso de la laringe. Nomenclatura de los tumores de tejidos mesenquimatosos En los tumores compuestos por tejidos mesenquimatosos (células de soporte o músculo), la nomenclatura es más consistente que la de los tipos epiteliales. El tejido de ori- gen toma el sufi jo –oma si el tumor es benigno o –sarcoma si es maligno. Por ejemplo, un tumor benigno del cartílago se llama condroma y un tumor maligno condrosarcoma. En la fi gura 6-15 se presenta un resumen de la nomencla- tura de otros tumores. Nomenclatura de otrostumores Las neoplasias que no se ajustan a las categorías epiteliales o de células de soporte, reciben el nombre de acuerdo con su tejido de origen (nomenclatura histogenética), cuyas principales categorías son las siguientes: Linfomas. Estos tumores del sistema linfoide se com- ponen de linfocitos neoplásicos, y varían en grado de malig- nidad, desde un crecimiento lento hasta una alta agresividad (capítulo 15). Melanoma maligno. Tumores altamente malignos deri- vados de melanocitos, de manera usual identifi cables por su contenido de melanina. Leucemias. Tumores malignos derivados de elementos hematopoyéticos en la médula ósea, que circulan en la sangre (capítulo 15). Tumores embrionarios. Un grupo de tumores malig- nos que se ven en especial en la infancia, derivados de tejido blástico embrionario primitivo; los tipos más comunes son el nefroblastoma del riñón (fi gura 17-26) y el neurobla- soma de la médula suprarrenal (fi gura 16-23). Gliomas. Tumores derivados de tejidos de soporte no nerviosos del encéfalo, y denominados de acuerdo con su célula de origen, por ejemplo, astrocitoma, oligodendro- glioma (capítulo 21). Se sabe que ciertas lesiones, incluyendo algunas neoplasias benignas, progresan con el tiempo a neoplasias invasoras. Ya se ha mencionado la progresión reconocida de displasia, a través de carcinoma in situ, a neoplasia invasora. Trastornos importantes que pueden tratares en su etapa premaligna son: • Pólipos adenomatosos del colon. • Neoplasia epitelial cervical in situ. • Displasia del colon en colitis ulcerosa de duración prolongada. • Displasia del epitelio del estómago. Figura 6.15 Nomenclatura de los tumores de células de soporte y músculos Tejido de origen Benigno Maligno Fibroso Fibroma Fibrosarcoma Hueso Osteoma Osteosarcoma Cartílago Condroma Condrosarcoma Adiposo Lipoma Liposarcoma Músculo liso Leiomioma Leiomiosarcoma Músculo esquelético Rabdomioma Rabdomiosarcoma Las lesiones premalignas pueden tratarse para prevenir el desarrollo ulterior de una neoplasia invasora 6Neoplasia 83 Tumores de células germinales. Tumores derivados de células germinales en las gónadas, aunque también surgen rara vez en sitios no gonadales (capítulos 18 y 19). Teratomas. Un tipo de tumor de células germinales que se diferencia formando elementos de las tres capas de células germinales embrionarias: ectodermo, endodermo y meso- dermo. Los teratomas pueden ser benignos o malignos, y así como pueden originarse en las gónadas, también pue- den presentarse en sitios no gonadales en personas jóvenes, en particular en el sacro y el mediastino. Tumores neuroendocrinos. Tumores de células neu- roendocrinas que secretan hormonas polipéptidas o aminas biológicamente activas. Los ejemplos incluyen al feocromo- citoma de la médula suprarrenal (pág. 346), tumor carci- noide del apéndice (pág. 270) y carcinoma medular del tiroides (pág. 340). Algunos tumores reciben nombres fun- cionales, por ejemplo, insulinoma, prolactinoma, glucago- noma y VIPoma. Pueden producirse síndromes clínicos por la secreción excesiva por el tumor. Hamartomas. Crecimientos excesivos no neoplásicos, de tejidos que de manera habitual ocurrirían en el sitio en duda. Aunque son anomalías del crecimiento más bien que neoplasias verdaderas, con frecuencia se agrupan con las neoplasias porque se presentan como masas localizadas de tejido. Los ejemplos comunes son los hemangiomas (pág. 170) y los nevos melanocíticos (lunares). Coristomas. Crecimientos excesivos no neoplásicos de tejidos que de manera habitual no ocurrirían en esos sitios. Aunque son producto del desarrollo, se consideran junto con los tumores porque se presentan como una masa de tejido. Tumores con nombres epónimos Muchos tumores continúan siendo conocidos por el nom- bre de la persona que los describió. Los ejemplos más comunes son: Sarcoma de Ewing. Tumor maligno de hueso que se ve en personas jóvenes, derivado quizá de células neuroen- docrinas primitivas. Enfermedad de Hodgkin. Proliferación maligna de tejidos linfoides, clasifi cada como un subgrupo de linfoma. Sarcoma de Kaposi. Tumor maligno que se considera derivado del endotelio e impulsado por infección con herpes- virus-8, visto ahora muy a menudo en asociación con SIDA. Linfoma de Burkitt. Forma de linfoma derivado de células T, en el cual el virus de Epstein-Barr desempeña una función causal. BIOLOGÍA DE LA NEOPLASIA La carcinogénesis es el tren de eventos biológicos que fundamenta el desarrollo de la neoplasia. A nivel celular, las neoplasias son causadas por alteraciones genéticas en genes que controlan el crecimiento, alterando su regula- ción. En la actualidad hay mucha evidencia que sugiere que este daño genético, es un desarrollo que se produce en varios pasos que requieren la interacción de varios procesos, con frecuencia en el transcurso de muchos años. Las alteraciones de los genes que regulan la proliferación fundamentan la transformación neoplásica Se piensa que cuatro mecanismos genéticos principales des- empeñan una función en el desarrollo de la mayor parte de las neoplasias humanas: • La expresión de genes da por resultado una actividad inapropiada de productos, que bajo circunstancias normales estimulan el crecimiento. Estos genes se denominan oncogenes y actúan en forma dominante (el fenotipo se afecta aún si un alelo está presente, lo que de manera habitual estimula el crecimiento). • Pérdida de actividad de genes que bajo circunstancias normales generan productos que inhiben el crecimiento celular. Estos genes se denominan genes supresores de tumor o antioncogenes. Actúan rara vez en forma dominante causando tumores benignos (heterocigotos con un gen anormal), pero en general lo hacen en forma recesiva, con producción de tumores malignos. (El fenotipo sólo se desarrolla cuando ambos alelos fallan en suprimir el crecimiento.) • Expresión excesiva de genes que, bajo circunstancias normales, generan productos que previenen la muerte celular normal. La falla en la eliminación de células dañadas en el aspecto genético permite el crecimiento continuado de tumores. • Pérdida de actividad de los productos de los genes que, bajo circunstancias normales, repararían el DNA dañado. La pérdida de la actividad conduce a un estado de inestabilidad del DNA, con el desarrollo de mutaciones somáticas en los oncogenes o genes supresores de tumores. La transformación neoplásica se debe a alteraciones genéticas: • Mutaciones puntuales en oncogenes que originan un producto con una función anormal, o pérdida de una función supresora. • Amplifi caciones de genes relacionados con la producción excesiva de oncoproteínas. • Rearreglos cromosómicos mediante los cuales un oncogén se activa de forma inapropiada por otra región promotora. Actualmente se reconoce que las neoplasias tienen múl- tiples alteraciones genéticas, las cuales al conjuntarse resul- tan en la transformacion neoplasica de las células. Una neoplasia puede desarrollar anomalías adicionales de onco- genes con el paso del tiempo, el resultado es la presencia de nuevas propiedades biológicas que favorecen un comporta- miento biológico agresivo. Los mecanismos mediante los cuales actúan los oncogenes se resumen en la fi gura 6-16. Los factores de crecimiento regulan la división celular Las células son inducidas a proliferar, por señales de creci- miento específi cas de una variedad de factores, que incluyen hormonas, citocinas y factores de crecimiento clásicos. Éstas se fi jan a receptores superfi ciales de las células, que son en la práctica todas proteínas transmembrana, con un un dominio 6 PATOLOGÍAPatología clínica 84 a b dc e f IV el receptor activado se fija a moléculas del transductor para señalar al núcleo I la activación del oncogén codifica para un factor de crecimiento II cantidad anormal grande producida de factor de crecimiento III el factor de crecimiento se fija al receptorV las señales de crecimiento positivas estimulan la división de la célula IV estimulación de la proliferación celular por activación de sistemas de mensajero segundo I la amplificación del oncogén codifica para un receptor del factor de crecimiento II cantidad anormal grande de receptor expresada por la célula III receptores capaces de fijar todo factor de crecimiento disponible señales causantes de muerte celular programada II el factor (bcl-2) producido en cantidades anormales grandes localizado en la mitocondria I la activación del oncogén codifica para el factor (bcl-2) previniendo la muerte celular IV longevidad inapropiada de la célula III son bloqueadas las señales causantes de muerte programada Estimulo Daña DNA II se forma la enzima de reparación de DNA anormal I mutación en el gen que codifica para la enzima de reparación de DNA IV el DNA dañado persiste en las células hijas después de la división III no se repara el daño en el DNA II proteína producida por el activador mutante de la transcripción I la activación del gen codifica para el activador de la transcripción IV estimulación inapropiada del crecimiento celular por activación de la transcripción III la proteína activadora de la transcripción entra al núcleo y se fija al DNA II la fijación del factor de crecimiento causa fijación de la transductora I el oncogén mutante codifica para proteína transductora IV el receptor continúa señalando al núcleo para promover división de la célula III con la liberación del factor de crecimiento el receptor aún fija la transductora Figura 6.16 Acción de los oncogenes en la transformación neoplásica de las células. (a) aumento del factor de crecimiento secretado. (b) Aumento de la expresión de los receptores del factor de crecimiento. (c) Mutación en el gen transductor de proteína. (d) Producción de factor de transcripción mutante. (e) producción excesiva de factor que previene la muerte celular. (f ) Pérdida de actividad de los sistemas de reparación de DNA. 6Neoplasia 85 El ciclo celular es controlado por complejos de ciclinas y cinasas dependientes de ciclina Las celulas que se encuentran en un estado activo de proliferacion se dice que estan en ciclo celular (fi gura 6-17). La progresión de una célula a través de este ciclo, es controlada por la síntesis, degradación, y estado de fosforilación de proteínas llamadas ciclinas (ciclinas A,B,D,E). Las ciclinas forman complejos con cinasas dependientes de ciclina (CDKs, del inglés cyclocin- dependent kinases), y esos complejos controlan el progreso a través del ciclo celular activando una variedad de proteínas por fosforilación. También está presente una variedad de inhibidores de cinasa dependiente de cinina (CDKIs, del inglés cyclocin-dependent kinases inhibitors) que modulan la actividad del ciclo celular. • p21, p27 y p57 tienen amplia actividad como inhibidores de la actividad de CDK. • p15, p16, y p19 (proteínas INK4) inhiben CDK4 y CDK6. Los puntos de verifi cación aseguran que sólo células normales completen la replicación Hay importantes puntos de verifi cación en el ciclo celular que son vigilados por sistemas de supervisión en el núcleo celular, diseñados para prevenir que las células se repliquen si son lesionadas, especialmente si hay daño del DNA. Una célula que ha sido detenida en su progresión a través del ciclo celular, puede activar mecanismos de reparación del DNA o, si estos fallan, cambiar a apoptosis para eliminarse a sí misma. • La transición de G1 a la fase 5 del ciclo celular, sólo puede ocurrir cuando un factor de transición llamado E2F está libre en el núcleo. Durante GI, E2F está fi jo de manera habitual a proteína Rb (proteína del gen de retinoblastoma), y debe liberarse para permitir movimiento a través de G1 a la fase S, después de un punto tardío en G1, llamado punto de restricción. Esto se logra por la fosforilación de Rb, liberando E2F. La fosforilación de Rb se realiza por síntesis de ciclina D, que forma un complejo con CDK4 y 6, y luego la formación de un complejo de ciclina E-CDK2. Si la célula tiene una Rb anormal que expresa en exceso CDK4 o ciclina D, también fallará de manera funcional en prevenir la detención de los puntos de verifi cación después de G1, pues Rb tenderá a ser fosforilada. • La transición entre las fases G2 y M es regulada por la formación del complejo CDK1-ciclina B. Después del ingreso a la fase M, la ciclina B es destruida con rapidez por el sistema ubiquitina—proteasoma. • El gen que codifi ca para la proteína p53 es activado en presencia de daño del DNA, y causa un aumento en el inhibidor cinasa dependiente de ciclina (CDKI) proteína p21 llamada WAF-1. Este inhibidor previene la fosforilación de ciclinas y, en esa forma, detiene la célula en su progresión a través del ciclo. Las células con una función anormal de la proteína p53, pierden la capacidad de detener el proceso de mitosis favoreciendo, la posibilidad de mutaciones y alteraciones genómicas en el DNA. salida a G0 ingreso al ciclo celular ciclina B1 Cdk 1 Cdk 2 Cdk 2 ciclina A ciclina E Cdk 4/6 ciclina D p21 p53 fosforilación de Rb liberación de E2F Apoptosis M G2 G1 S R El ciclo celular es controlado en varios puntos Figura 6.17 Ciclo celular. Siguiendo la fase M (mitosis), las células pueden ya sea ingresar, a un estado sin división, llamado G0, o continuar a través del ciclo celular. Las fases G1, S y G2 constituyen las llamadas células de interfase. Durante la fase S las células replican DNA. Se muestran tres de los importantes puntos de verifi cación del ciclo celular (líneas negras gruesas): el punto de restricción (R) G1/S es regulado por el estado de fosforilación de Rb. En la fosforilación de Rb, el factor de transcripción E2F es liberado permitiendo la progresión a la fase S. Los otros puntos de verifi cación son, el punto de verifi cación intra-S, que vigila los errores en las bifurcaciones de transcripción, y el punto de verifi cación G2/M, que vigila el ensamble del huso mitótico. Éstos son regulados por complejos de Cdk/ciclina, como se muestra. Si no pueden corregirse los errores de replicación en estos puntos de verifi cación, las células entran en una vía de muerte celular programada (apoptosis). 6 PATOLOGÍAPatología clínica 86 citosólico con actividad de cinasa de tirosina. En respuesta a una señal de crecimiento positiva, las células sufren una reorganización interna de mecanismos de acción dependien- tes de la actina, muestran un incremento del calcio intrace- lular, y después de la activación y translocación nuclear de factores de transcripción, entran al ciclo celular. Los oncogenes son centrales en el desarrollo de tumores Los oncogenes fueron aislados al principio de retrovirus de ARN formadores de tumores (v-onc). Oncogenes virales (v-oncs): genes dentro de un virus que codifi can para una proteína implicada en el desarrollo de neoplasia. Proto-oncogenes (c–oncs): genes que codifi can para proteínas implicadas en el control del crecimiento celular. Un proto-oncogén puede conducir al desarrollo de un tumor por tres mecanismos principales: • Mutación -conduce a un producto proteínico mutante. • Amplifi cación de gen -conduce a un exceso de producto proteínico. • Promoción de gen anormal -el oncogén es impulsado por un promotor anormal: � Derivado del huésped: de manera usual en asociación con una translocación cromosómica. � Derivado de virus: sobre la base de una infección retroviral. Los productos de oncogén, todos moléculas claves en transducción de señal y control del crecimiento celular normal, son referidos con el nombre abreviado del virus o sistema del tumor en el cual fueron descubiertos. Por ejem- plo, ras, encontrado en el virus del sarcoma de rata, es una proteína que actúa sobre el sistema mensajero segundo intracelular GTP (del inglés guanosine triphosphate). En los sereshumanos se encuentran anomalías de onco- genes en tumores, y se piensa que son en primer lugar eventos en la transformación maligna. Las neoplasias malig- nas tiene en su genoma múltiples anomalías que activan oncogenes. La fi gura 6-18 resume las oncoproteínas importantes, dando ejemplos de tumores asociados y las razones respec- tivas para su activación. La ausencia de genes supresores del tumor promueve la neoplasia El primer gen supresor descubierto fue encontrado en un tumor maligno en la retina de un niño, conocido como retinoblastoma. El gen está situado en el cromosoma 13 y es denominado Rb. Formas familiares de la enfermedad se heredan como un carácter autosómico dominante, en las cuales los niños tienen un gen mutante (inactivo) y un gen normal (activo). Para desarrollar un retinoblastoma, el segundo gen debe sufrir una mutación somática en el niño. En el retinoblastoma esporádico ambos genes deben sufrir mutación, un evento al azar que signifi ca que los tumores esporádicos son poco comunes. Desde el descubrimiento de la ausencia del gen Rb en el retinoblastoma, se ha esta- blecido su ausencia en muchos otros tumores. Ubicado en el cromosoma 17, se encontró que otro gen supresor p53, está perdido en tantos tipos de tumor, que se ha sugerido que es la alteración genética más común en la neoplasia. En una célula normal, el p53 se activa en respuesta al daño del DNA, al activar sistemas que efectúan la reparación del DNA y detienen el ciclo celular. En las células en las cuales la reparación no se logra, el p53 puede causar que la célula ingrese a la vía apoptósica de muerte celular, eliminando la posibilidad de una célula con DNA dañado. La pérdida de actividad del p53 en una célula permite la proliferación de células con daño en el DNA. La ausencia de APC, otro gen supresor de tumor, es res- ponsable del desarrollo de una poliposis adenomatosa del familiar del colon. Las personas que heredan una copia inac- tiva simple del gen, desarrolla adenomas benignos múltiples del intestino grueso (pág. 263). Si las células desarrollan una Figura 6.18 Principales productos de oncogenes y mecanismos de regulación anormal Proto-oncogén Función Tipo de oncogén Razón de la activación ras Fijación de GTP Transducción de señal Mutación de punto myc Activador de transcripción Regulador nuclear Translocación n-myc Activador de transcripción Regulador nuclear Translocación erb-B1 Receptor de EGF Receptor de factor de crecimiento Amplifi cación erb-B2 (neu) Receptor similar a EG Receptor de factor de crecimiento Amplifi cación bcl-2 Proteína mitocondrial Inhibe apoptosis Translocación abl Cinasa de tirosina Transducción de señal Translocation sis Cadena PGDF-β Factor de crecimiento Expresión excesiva EGF = factor de crecimiento epidérmico PGDF = factor de crecimiento derivado de plaquetas GTF = trifosfato de Guanosina 6Neoplasia 87 segunda mutación del gen heredado normal en el otro alelo, ésta conduce al desarrollo de carcinoma del colon. La base molecular de la función de el gen APC en las células norma- les se caracteriza por la producción de su proteína homóloga (APC), ésta se fi ja a otra proteína llamada a-catenina y pro- duce su degradación. La a-catenina es un factor de transcrip- ción, y si la función de APC es defectuosa por mutación, se produce un aumento en las concentraciones de α-catenina en la célula, impulsando la proliferación celular. Muchos de los genes supresores de tumor han sido llamado genes ‘porteros’, pues de manera habitual contro- lan de forma directa la proliferación de las células, y la pérdida de función permite que una célula ingrese a un estado que conduce al desarrollo de una neoplasia. El daño a los genes que regulan la reparación del DNA predispone a neoplasia Las células están expuestas de manera constante a estímulos que causan daño al DNA, y existe un sistema bien desarro- llado para la detección y reparación del DNA, que incluye la acción del p53 descrita previamente. La mutación en los genes reparadores del DNA permite la proliferación de células con mutaciones de DNA, en el llamado fenotipo de replicación positiva a error (RER+). Este estado puede evaluarse buscando en secuencias de microsatélite (secuencias de DNA repetidas en tándem), en células que de manera habitual permanecen constantes. Con los errores de reparación del DNA, las células desa- rrollan cambios en la longitud de las repeticiones (repeats) del DNA microsatélite, trastorno conocido como inestabi- lidad del microsatélite. Se han caracterizado varios genes que codifi can para elementos de reparación del DNA (hMSH2, hMLH1, hPMS1 y hPMS2). Se encuentran mutaciones en estos genes en los pacientes que tienen una predisposición hereditaria al carcinoma del colon no ligado al gen APC (Carcinoma de colon heredi- tario no poliposico/Síndorme de Lynch). La alteración en los genes realcionados con la reparación del DNA también se ha descrito en neoplasias esporádicas, resultado de una alteración somática (alteración epigenética p. ej., metila- ción). Los genes que codifi can para los sistemas de repara- ción de DNA se llaman ‘guardianes’, pues cuidan que la fi delidad y estabilidad del DNA sea adecuada, evitando las mutaciones en cualquier gen que favorezca el crecimiento neoplásico (protoncogenes) o libere mecanismos que con- trolan la división celular (genes supresores). Los tumores están compuestos por varios clones genéticos derivados por mutaciones adquiridas Está descrito el hecho de que los tumores se progresan de lesiones bien diferenciadas a más agresivas y poco diferen- ciadas con el tiempo. Esta progresión, se debe al desarrollo de subpoblaciones de células con nuevas alteraciones gené- ticas que favorecen el control anormal del crecimiento y la activación de genes relacionados con la capacidad invasora y metastásica de la neoplasia. Por tanto, cualquier tumor grande está compuesto por un conjunto completo de célu- las con alteraciones genómicas y moleculares diferentes (heterogeneidad del tumor) como resultado de mutaciones somáticas adquiridas adicionales (fi gura 6-19). Cualquier En la etapa más temprana de la neoplasia todas las células tienen las mismas anomalías genéticas. continúan las mutaciones somáticas dando lugar a expresión adicional de oncogén o pérdida de genes supresores de tumor. se desarrollan clones de células con diferente estructura genética. Algunas desarrollan la habilidad de metastatizar. Algunas pueden tener favorecida la capacidad para la proliferación celular. las células de crecimiento lento, mejor diferenciadas, mueren, y las células de rápido crecimiento, menos diferenciadas, forman la masa del tumor. después de la quimioterapia muere la masa del tumor. Sólo sobreviven células resistentes. el nuevo crecimiento del tumor es por células seleccionadas por ser resistente al tratamiento se desarrolla célula con pérdida de gen supresor se desarrollan células con rápida división se desarrollan células resistentes a la quimioterapia quimioterapia Figura 6.19 Progresión del tumor y heterogeneidad genética. Al desarrollarse, los tumores sufren mutación somática adicional que causa anomalías en otros oncogenes. Las mutaciones también pueden conducir a muerte celular. Una mutación que pone al gen en una desventaja de supervivencia, causará la eliminación del clon. Un tumor por último consistirá en muchos subclones de células diferentes, y aquéllos con mayor potencial de crecimiento alcanzan gradualmente a dominar la lesión. 6 PATOLOGÍAPatología clínica 88 mutación que favorece la supervivencia o propagación del tumor es elegida para formar una selección natural. Este es un concepto importante, puesto que explica cómo puede responder un tumor primario al tratamiento, mientras que las metástasis no lo hacen, ya que están com- puestas por células que permiten la invasión, motilidad y crecimiento en otro sitio. También explicala forma en la cual, después de una respuesta clínica aparente, un tumor puede emerger de nuevo como resistente a la quimioterapia debida a que las: células resistentes son seleccionadas y por último predominan en la masa tumoral. Estudios citogenéticos han documentado una mezcla de características moleculares y citogénicas que acompañan la evidencia clínica e histológica de progresión tumoral. Al con- tinuar la investigación, se tiene la esperanza de que se iden- tifi quen las anomalías genéticas precisas que ayuden a evaluar las alteraciones moleculares predominantes en las neoplasias (oncogenes y genes supresores) con el objetivo de predecir su comportamiento biológico y buscar terapias dirigidas. En algunos tumores se ven anomalías genéticas recurrentes El estudio citogenético de células neoplásicas, ha demos- trado la presencia de anomalías cromosómicas recurrentes, en tumores específi cos. Avances recientes en la investigación con biología molecular en tumores han demostrado algunos de los efectos genéticos de estas anomalías estructurales cromosómicas. En la mayor parte de los casos, esto toma la forma de una expresión excesiva de un oncogén o la eliminación de un gen supresor. Las alteraciones más importantes se enlistan en la fi gura 6-20. La detección de estas alteraciones citogenéticas no sólo es útil para determinar el diagnóstico o el pronóstico, sino también es importante porque están por último relacionadas con la expresión del gen anormal. Los carcinógenos químicos desempeñan una función en varios tumores humanos Se han identifi cado muchos carcinógenos, y sus efectos se han documentado en experimentos, en los cuales animales expuestos a los agentes desarrollan una neoplasia. Los prin- cipales grupos químicos relacionados con carcinogénesis química en humanos son: El análisis cariotípico tradicional se realiza en extensiones de metafase, y requiere mantener tumor viable en cultivo por un tiempo corto. Las limitaciones técnicas signifi can que sólo actúa con tumores sólidos en cerca de 40% de los casos, y sólo puede detectar cambios grandes. Los cambios estructurales de los cuales se dispone de datos de secuencia, por ejemplo ciertas translocaciones que producen fusión de oncogenes, pueden detectarse por (hibridización por fl uorescencia in situ (FISH, del inglés fl uorescence in situ hybridization), o reacción en cadena de polimerasa transcriptasa inversa (RT-PCR, del inglés reverse transcriptase polimerasae chain reaction). La cariotipifi cación espectral (SKY, del inglés spectral karyotyping) permite realizar el marcado simultáneo de todos los cromosomas por sondas fl uorescentes, así como la detección de anomalías cromosómicas complejas pequeñas. Figura 6.20 Anomalías citogenéticas en neoplasias humanas Tumor Alteración citogenética Efectos Leucemia mieloide crónica t(9;22)(q34;q11) (cromosoma Filadelfi a) Fusión de oncogenes bcr-abl que conduce a proteína con actividad de cinasa de tirosina. Linfoma folicular t(14;18)(q32;q21) Gen IgH de chr14 fusionado al gen Bcl-2 en chr21 que conduce a la prevención de la apoptosis. Sarcoma de Ewing t(11;22)(q24;q12) Fusión del gen FLT-1 de chr11 con el gen de EWS en chr22 que conduce a una proteína de fusión con alta actividad de activadora de transcripción. Rabdomiosarcoma alveolar t(2;13)(q35;q14) El gen PAX3 de chr2 es fusionado con el gen FKHR en chr13 conduciendo a una proteína de fusión con actividad de factor de transcripción. Sarcoma sinovial t(X;18) (p11;q11) El gen SYT de chr18 se fusiona con el gen SSX1 SSX2 en el cromosoma X. Posible expresión ectópica de productos SSX1/2. Neuroblastoma Tinción homogénea de regiones y cromosomas de doble minuto Amplifi cación de n-myc Linfoma de Burkitt t(8;14)(q24;q32) Fusión de c-myc en chr8 con IgH de chr14 que conduce a expresión de c-myc. Técnicas para detectar cambios citogenéticos en los tumores 6Neoplasia 89 • Los hidrocarburos policíclicos que se encuentran en el alquitrán, están entre los agentes potentes, presentes en el humo de cigarrillos, que causan cáncer pulmonar. • Las aminas aromáticas, se obtienen en especial por medio de exposición industrial (p. ej., industria de caucho o colorantes), y son convertidos en agentes activos en el hígado. Se concentran por excreción en la orina, por lo cual tienen su principal efecto sobre el urotelio, donde se desarrolla cáncer. • Se ha observado que las nitrosaminas son carcinógenos potentes en animales, y en los seres humanos existe una vía de conversión de nitritos y nitratos dietéticos a nitrosaminas por bacterias intestinales. Se piensa que estos agentes causan cáncer en el estómago y en las vías gastrointestinales. • Los agentes alquilantes pueden fi jarse al DNA y son de manera directa mutágenos. Son raros en el ambiente, pero se usan ejemplos en la quimioterapia del cáncer (p. ej., ciclofosfamida), de esta manera surge la posibilidad de que el uso de esos agentes para tratar un tumor, pueda predisponer al paciente al desarrollo de otro. Hay tres tipos principales de carcinógeno químico Los carcinógenos químicos pueden ocasionar el desarrollo de neoplasias, ya sea directa o de manera indirecta. Pueden agruparse en tres clases, de acuerdo con el mecanismo por el cual estimulan el desarrollo de una neoplasia: Genotóxico: causa daño directo al DNA y lleva a la producción de mutaciones. El mecanismo de genotoxici- dad daña en forma directa las bases que constituyen el DNA, provocando un daño directo en la forma de repli- carse de la célula, además de que las alteraciones producidas en el DNA son resistentes a los mecanismos de reparación de DNA. Mitógeno: se fi ja a receptores en la superfi ce o en el interior de la célula, estimulando la divisón celular, al causar daño directo en el DNA. Por ejemplo en la carcinogénesis experimental de la piel, está descrito que este tipo de agen- tes químicos se fi jan a la proteína cinasa C y la activan, de esta manera causan un estímulo sostenido que se traduce morfológicamente en hiperplasia en la piel. Citotóxico: produce daño tisular y conduce a hiperpla- sia, con ciclos de regeneración y daño. En algunos casos se cree que las citocinas generadas en respuesta al daño tisular actúan como factores mitógenos. Los carcinógenos químicos pueden dividirse en dos grupos: De acción directa: el agente es capaz de causar neoplasia de manera directa. Procarcinógenos: el agente requiere conversión a un carcinógeno activo. La conversión se produce por vías metabólicas normales. En este caso el químico precursor se le denomina procarcinógeno, el mecanismo que actua de manera más frecuente en la conversión química de éste a un carcinógeno activo es el sistema del citocromo P450. Los factores que infl uyen en la depuración o acumulación de procaricinógenos y carcinógenos activos son: • Dosis de procarcinógeno. • Velocidad de destoxifi cación y eliminación. • Velocidad de conversión a la forma activa. Los carcinógenos químicos pueden dividirse en iniciadores y promotores Los conceptos originales de la carcinogénesis química, deri- varon de manera notable del trabajo de inducción experi- mental de tumores malignos de la piel en ratones. Se encontró que algunos agentes, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, podían causar cáncer de la piel si se les impreg- naba a los ratones en altas dosis. A dosis bajas no causarían cáncer, aunque volverían a la piel susceptible a desarrollar cáncer con la exposición a otro agente que, por sí solo, no induciría cáncer. Con base en este trabajo, es posible defi nir dos tipos de carcinógeno químico (fi gura 6-21). Agentes iniciadores • La exposición de las células a un agente iniciador no causa neoplasia de manera directa; sin embargo, vuelve a las células susceptibles a desarrollar neoplasia, si más adelante se exponen a otros agentes. • El agente iniciador causa una alteración genética de las células expuestas.El daño genético causará una anomalía que, por sí sola, no será sufi ciente para dar lugar al crecimiento celular anormal. • La mayor parte de los agentes iniciadores son ejemplos de carcinógenos genotóxicos. Agentes promotores • La exposición de células normales a un agente promotor no causa alteración alguna. • La exposición prolongada a células iniciadoras a un agente promotor, causa el desarrollo de neoplasia. • La exposición transitoria de células iniciadoras a un agente promotor, tampoco dará lugar al desarrollo de una neoplasia. • El agente promotor causa el aumento de la rotación de las células (induciendo proliferación celular). Con la exposición continuada al agente promotor, las células que tienen una alteración genética (causada por el agente iniciador) desarrollarán anomalías genéticas neoplasia inestabilidad genética células normales iniciadordaño genético promotorproliferación periodo latente daño genético fijo Figura 6.21 Acción de carcinógenos de iniciación y promoción. 6 PATOLOGÍAPatología clínica 90 secundarias, en genes clave que regulan el crecimiento celular (oncogenes). • Con el aumento de la proliferación celular se desarrollan clones de células con pérdida del control del crecimiento y las características de una neoplasia. • Muchos agentes promotores son ejemplos de carcinógenos mitógenos. Se han defi nido tres etapas en la carcinogénesis química Con base en trabajo experimental se han defi nido tres eta- pas de la carcinogénesis química: Iniciación: inducción de cambios genéticos en células. La naturaleza de los cambios iniciales en las células aún es incierta. En la carcinogénesis química experimental en la piel, se ha identifi cado el gen Harvey ras muy a menudo mutado. Este gen está implicado en proliferación epidér- mica, y cuando se vuelve anormal, las células epidérmicas no responden a las señales que de manera habitual causan diferenciación terminal. Sólo se han identifi cado pocos genes como mutados en otros modelos animales de carci- nogénesis química. Promoción: inducción de proliferación celular. En esta fase de la carcinogénesis, un agente promotor, sea un agente mitógeno o un agente citotóxico, efectúa un incre- mento de proliferación celular. La promoción suele ser reversible si se retira el agente promotor. Progresión: una proliferación celular persistente, provoca anomalías genéticas secundarias en oncogenes que primero conducen a regulación defi ciente y al fi nal a un crecimiento celular autónomo. El criterio de valoración fi nal de la progre- sión es el desarrollo de una neoplasia invasora. Aunque muchos agentes ambientales corresponden a la categoría de agentes iniciadores y promotores, algunos pueden actuar como ambos, iniciador y promotor (carci- nógenos completos). El estudio de la carcinogénesis química es pertinente para el tratamiento de las enfermedades humanas La comprensión de los aspectos moleculares de la carcino- génesis química, ha conducido al desarrollo del concepto de quimioprevención, la cual propone estrategias para inter- vención en la fase de premalignidad, usando fármacos para revertir o detener el proceso de carcinogénesis. Los fárma- cos que están bajo investigación incluyen: • Tamoxifeno en carcinoma mamario. • Retinoides y β-caroteno en tumores de la cabeza, cuello y pulmón. Se ha dado un énfasis importante en la determinación de que un agente sea carcinógeno. Pueden usarse dos tipos de pruebas: • Estudios de mutagénesis. Cepas de Salmonella typhimurium, que son incapaces de sintetizar histidina, se mezclan con una fracción microsómica de hígado de roedor el químico a estudiar. Los microsomas permiten la conversión de un procarcinógeno a una forma activa. Si la sustancia química es un mutágeno, entonces algunas bacterias presentan la mutación y adquieren la capacidad de sintetizar histidina. Esto se detecta sembrando la bacteria de la prueba en un medio que es defi ciente en histidina. Este tipo de prueba (Ames) detectará carcinógenos químicos genotóxicos, aunque no es sensible a tipos citotóxicos o mitógenos. • Estudios de carcinogénesis. Se administran agentes químicos a roedores a altas dosis, y se evalúa la incidencia de tumores en examen patológico e histológico, después de la exposición durante cerca de toda la vida. Este procedimiento parece ser válido para carcinógenos genotóxicos; sin embargo, puede ser inapropiado para evaluar agentes no genotóxicos, debido a consideraciones de la dosis y especifi cidades de especies. • La mayor parte del trabajo de carcinogénesis se ha desarrollado en estudios realizados en animales de experimentación. • Después de la exposición a un agente carcinógeno hay un periodo prolongado antes de que se desarrolle una neoplasia. Se piensa que las células expuestas al agente quimico alteradas son sensibilizadas, pero requieren una segunda exposición para desarrollar los cambios genéticos moleculares que favorecen la aparicion de una neoplasia. • De la evidencia obtenida de los estudios en modelos animales, la mutagénesis es un proceso en múltiples etapas: � Iniciación: evento que altera el genoma. � Promoción: se produce un evento que causa proliferación de la célula transformada, dando origen a la neoplasia. � Progresión: se presentan nuevas mutaciones genéticas, con el desarrollo de subclones de células neoplásicas con capacidad invasora y metastásica. Prediciendo la carcinogénesis de los agentes químicos Puntos clave carcinogénesis química 6Neoplasia 91 Sólo unas cuantas infecciones están implicadas en la neoplasia humana Con base en el hecho de que se tiene conocimiento de que los virus son de manera directa responsables de algunas neoplasias en animales, no es irracional asumir que virus similares causan ciertas neoplasias humanas; sin embargo, pocos virus han sido implicados, como se resume en la fi gura 6-22. Dos tipos de carcinogénesis viral han sido des- critos como relacionados con la activación de oncogenes: • Virus de transformación lenta insertan al genoma, DNA derivado de virus de forma aleatoria. Si el azar dicta que el DNA viral es integrado junto a un protooncogén, entonces el DNA viral causa promoción anormal del proto-oncogén, conduciendo a neoplasia. • Los virus de transformación aguda contienen un oncogén viral, y cuando el DNA viral se inserta al genoma huésped, el oncogén viral transcrito se expresa conduciendo a neoplasia. Los mecanismos moleculares precisos, mediante los cuales los virus causan transformación neoplásica, se encuentran ya descritos en la literatura; por ejemplo, el virus del papiloma produce proteínas que inactivan ciertos productos relacionados con genes supresores de tumor (págs. 83 y 86 a 87), permi- tiendo, en esa forma, que las células escapen la regulación normal del crecimiento. Se han implicado bacterias en las neo- plasias. Por ejemplo; el desarrollo de linfoma gástrico esta rela- cionado de manera directa con infección por Helicobacter pylori. La irradiación es una causa potente de transformación neoplásica Se ha documentado un aumento en la incidencia de neo- plasia después de exposición a radiación ionizante, y se debe a un aumento directo en el daño del DNA. Hay dos efectos principales del daño del DNA causado por medio de la irradiación: • Pérdida de la continuidad entre bases en el DNA (ruptura de la estructura). • Desarrollo de inestabilidad del DNA. La exposición directa a radiación ionizante, como por ejemplo con la exposición constante o frecuente a rayos X, aumenta el riesgo de tumores en la médula ósea, y en la piel de áreas expuestas. La exposición a material radioactivo en el ambiente es un tema más complejo, pues el tipo de tumor está relacionado con el tipo de exposición y la posible incor- poración de material radioactivo en los tejidos corporales. Por ejemplo: • La inhalación de polvo o gas radioactivo (p. ej., radón) acrecenta el riesgo de carcinoma del
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