Biomarcadores de exposición y efecto al humo de tabaco ambiental

Introducción

El hábito tabáquico es una de las adicciones más extendidas en el mundo, siendo la primera causa de muerte prevenible (1). A nivel mundial representa un problema de salud pública, para el año 2000 se estimó que el 12 por ciento de las muertes ocurridas ese año fue a causa del cigarrillo, y que aproximadamente la mitad de éstas sucedieron en fumadores en etapa laboral activa (2). El consumo directo o indirecto de tabaco y en especial el de cigarrillos, constituye el factor causal de diferentes tipos de cáncer: Pulmón, cavidad oral, laringe, esófago, vejiga y riñones (3), además de ser agravante de diversas patologías respiratorias y metabólicas (4-12). La magnitud de estos efectos se ha infravalorado en niños y adolescentes debido a que el conocimiento de la prevalencia se basa en cuestionarios autoadministrados (4).

En el año 2009, la Oficina Nacional Antidrogas (ONA) de Venezuela realizó a través del Observatorio Nacional Antidrogas el Estudio Nacional de Drogas en Población Escolar (ENaDPE) (13) para conocer la magnitud y características del consumo de drogas lícitas e ilícitas en estudiantes de educación básica, media y diversificada en ciudades de más de 20.000 habitantes, con el propósito de definir políticas asertivas que alcancen un nivel de precisión acorde con la descripción de la problemática. En este informe la prevalencia de vida para el cigarrillo se ubica en 13,2 % incrementándose la incidencia en el género masculino. Asimismo se diferencia la prevalencia de año (5,4%) y de mes (3,3%). Con respecto a la edad de inicio del hábito se refiere el rango entre 9 y 11 años de edad.

Según el reporte más reciente de la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicado en el año 2012, para el año 2004 en la República Bolivariana de Venezuela existía 11% de riesgo atribuible de mortalidad por tabaco en adultos (3). A partir de marzo del 2011, nuestro país se sumó a las iniciativas internacionales de prohibir la contaminación por el humo de tabaco ambiental (HTA) en espacios públicos (14), en concordancia con el artículo 8 de la Ley aprobatoria del convenio Marco de la OMS para el control del tabaco (15). Sin embargo, el alcance de esta legislación es limitada pues las personas pueden fumar en sus hogares o automóviles convirtiendo a los niños en la población más vulnerable a este contaminante.

Lo antes expuesto, denota la necesidad de establecer la prevalencia real del tabaquismo activo y pasivo, pues este conocimiento en la mayoría de los casos se ha obtenido a través de cuestionarios auto-administrados sobre los que existe cierta controversia en cuanto a su fiabilidad (16,17), al presuponer que en muchas ocasiones las respuestas pueden estar falseadas, llegando a ocultar o exagerar datos sobre las características reales del hábito común (18). Este panorama ha impulsado a nivel mundial diversos estudios destinados a establecer la condición de fumador, la exposición al humo de tabaco ambiental (HTA) y los efectos de manera objetiva a través de la medición de biomarcadores.

Biomarcadores

Según Arango (19), los biomarcadores son aquellas alteraciones moleculares, bioquímicas o celulares, mensurables por métodos biológicos, de los distintos elementos orgánicos (tejidos, células o fluidos) y que se pueden utilizar en las investigaciones epidemiológicas como indicadores de posibles enfermedades. En el área de toxicología, pueden clasificarse en biomarcadores de exposición, efecto y susceptibilidad. Los de exposición, pueden ser usados para confirmar y evaluar la exposición de individuos o poblaciones a una sustancia particular, proporcionando un vínculo entre la exposición externa y la dosis interna; mientras que los de efecto pueden ser usados para documentar alteraciones preclínicas o efectos adversos para la salud, suscitados por exposición externa y absorción de un químico. Además el vínculo de biomarcadores entre efecto y exposición contribuye a la definición de la relación dosis respuesta. Los de susceptibilidad pueden dilucidar el grado de respuesta a la exposición manifestado por el individuo (3). La especificidad del marcador biológico es una de las principales características a considerar, además de ser fácilmente detectable usando métodos analíticos reproducibles y sensibles (20,21).

Humo de Tabaco

El humo de tabaco es una mezcla compleja de gases y partículas que contiene más de 4.000 sustancias químicas formando un aerosol (22), clasificado por la Agencia de Protección Ambiental Americana como un carcinógeno tipo A (23). El humo de tabaco ambiental (HTA) también conocido como humo de segunda mano (HSM) o humo ajeno, esgenerado por la combustión de cigarrillos y el humo exhalado por los fumadores, el cual puede permanecer suspendido en el aire hasta 2 horas y media (24). La concentración de algunos componentes en el humo de la corriente principal y de la corriente secundaria varía debido a que en ésta ultima la combustión se produce con menor presencia de oxígeno y a menor temperatura lo que genera mayores productos de desecho, se ha demostrado que la corriente secundaria es más nociva por su alto contenido de monóxido de carbono, nitrosaminas, acroleína, y metales pesados (cadmio y plomo) (25).

Recientemente se ha introducido el término de humo de terceramano(HTM), el cualserefierealoscontaminantes residuales generados por el humo de tabaco que se adhieren a las superficies y partículas de polvo una vez que se ha dejado de fumar (26). Dichas superficies constituyen reservorios permanentes de compuestos tóxicos tales como la nicotina, formaldehido, HAPs, cresoles, fenoles y nitrosaminas específicas del tabaco. La exposición al HTA se origina por la inhalación del HSM, mientras que la exposición al HTM implica la inhalación, la ingestión y captación dérmica de estos contaminantes presentes en las fases particulada y gaseosa (27). Algunos estudios han señalado que la piel es uno de los tejidos más expuestos al HTA, ya que la epidermis y sus apéndices cuentan con células madres que son afectadas por estos contaminantes (28).

Los biomarcadores específicos para exposición a HTA son la nicotina y sus metabolitos, así como los metabolitos de 4-(metilnitrosamino)-1- (3-piridil)-1-butanona (NNK), mientras que los inespecíficos comprenden 1-hidroxipireno, tiocianatos, carboxihemoglobina (29), monóxido de Carbono (30), ácidos fenilmercaptúrico y trans,trans-muconico (31), cabe resaltar que los inespecíficos presentan alta correlación con la exposición lo que permite que complementen el monitoreo biológico (32).

En la tabla 1 se presenta un resumen de estos marcadores biológicos y se desarrollarán a continuación los de mayor utilidad en estudios clínicos y epidemiológicos.

Nicotina

Es un alcaloide (amina terciaria) y el principal compuesto orgánico semivolátil (SCOVs) del tabaco (33-34).La absorción de la nicotina puede llevarse a cabo en los plexos sublinguales y mucosa bucal, pulmón y piel. Una vez que atraviesa la membrana alveolo-capilar llega al cerebro en 10 segundos, representando esto una de sus propiedades adictivas al unirse a los receptores colinérgicos nicotínicos (35). Tiene una vida media de 2 a 3 horas (36), metabolizándose en hígado principalmente originando diversos metabolitos, tales como cotinina, trans-3-hidroxi-cotinina, nicotine-N-glucuronido, cotinine-N-glucuronido, trans-3'-hidroxi-cotinina-O-glucuronido, nornicotina, norcotinina, nicotine-N'-oxido, cotinine-N'-oxido (37). Aunque la nicotina se puede medir en fluidos corporales (saliva, plasma, orina) (38), y es ideal para establecer el tabaquismo activo, su corta vida media es una desventaja prefiriéndose sus metabolitos para la evaluación de la exposición involuntaria al HTA, e incluso se ha referido que la nicotina en cabello (39) sería mejor indicador para la exposición crónica.

Cotinina

Es el principal metabolito no psicoactivo de la nicotina. Aparece en sangre a los pocos minutos de fumar y posee una semivida intermedia (16-18 horas) que es mayor en niños que en adultos (40). La cotinina persiste en el organismo unos 4 días desde que la persona deja de fumar, considerándose mejor que la propia nicotina para medir exposición tanto activa como involuntaria al tabaco. Es uno de los mejores marcadores y, aunque generalmente se mide en sangre, por ser los niveles más estables, también puede determinarse en orina, saliva e incluso pelo (41-42).Una desventaja potencial de los análisis en suero contra los realizados en orina es su menor sensibilidad, ya que las concentraciones de cotinina en orina suelen ser cuatro a seis veces mayor que en el suero. Sin embargo, como el suero no requiere ajuste de las diferencias de hidratación entre los individuos, proporciona una medición matricial más uniforme que la orina (43). La muestra de sangre es invasiva, por lo que la medición de cotinina en orina y saliva (44-45) representan matrices de elección.

La cotinina urinaria se ha determinado mediante cromatografía líquida de alta resolución con detector UV (HPLC-UV) (46-47), cromatografía de gases acoplada a detector de masas (48), cromatografía gas-líquido con detector de ionización de llama (CGL-FID), para este método los fumadores activos presentaron un rango de 255,4 -1050 ng.mL-1, mientras que los no fumadores valores entre 15,8 y 38,4 ng.mL-1(49). Empleando el método de inmunoensayo en fumadores activos, exfumadores y no fumadores se han reportado puntos de corte de 500 ng.mL-1,100 ng.mL-1 y <50 ng.mL-1 respectivamente (50). Asimismo, el índice Cotinina/Creatinina ha sido utilizado para determinar la prevalencia del tabaquismo pasivo (47,51), al respecto se evaluaron 150 niños (2 a 12 años) con infecciones del tracto respiratorio y 150 niños sanos (grupo control), señalando un punto de corte de 30ng.mg-1 creatinina para establecer la exposición (52).

1-Hidroxipireno

Es el metabolito urinario del pireno, hidrocarburo aromático policíclico (HAPs) no cancerígeno, considerado el mejor indicador biológico de exposición a mezclas de estos compuestos (53-55). De gran uso en el ámbito ocupacional (56-57), diversos estudios han asociado positivamente los niveles de 1-hidroxipireno con el hábito tabáquico (56,58) y particularmente en niños expuestos a HSM y HTM por hábitos de padres y familiares que fuman en el hogar o en los sitios donde permanecen los niños (59-61), relacionando igualmente altos niveles del biomarcador en madres embarazadas con bajos indicadores biométricos en recién nacidos (62).

Jongeneelen en el 2001, propuso valores del biomarcador, hasta 0,24 y 0,76 µmol.mol-1 de creatinina en no fumadores y fumadores respectivamente en individuos no expuestos ocupacionalmente (56). Por otro lado, Wilhelm et al. (63), plantean valores límite de referencia para exposición ambiental a HAP en la población alemana con edades entre 3 y 69 años: 0,0022 µmol.L-1 (0,157 µmol. mol-1 de creatinina). Respecto a los métodos para la medición de 1-OHP, la separación cromatográfica, previa purificación de la muestra en cartuchos de extracción, ha sido sugerida como método de elección. La cromatografía líquida de alta eficiencia con detector de fluorescencia, desde que fue propuesto por Jongeneelen en 1985, ha sido objeto de numerosas modificaciones relacionadas con cambios en la en la extracción en fase sólida, a fin de concentrar la muestra y cambios en la fase móvil, para acortar el tiempo de retención sin alterar la reproducibilidad, alta sensibilidad y confiabilidad del método.

Tioéteres

Son compuestos excretados por la orina o bilis como conjugados de glutatión y de cisteína, ácidos premercaptúricos y  mercaptúricos, siendo su determinación utilizada como biomarcador inespecífico a la exposición a compuestos electrofílicos (64-65). La determinación de tioéteres urinarios ha sido utilizada como un indicador de exposición a agentes potencialmente alquilantes, diversos estudios han señalado la utilidad de este biomarcador como un ensayo de screening a la exposición del humo del tabaco (66), y en consecuencia puede contribuir con el desarrollo de medidas o programas que aborden el tabaquismo como problema de salud pública (67-68).

Particularmente en la Unidad de Investigación en Toxicología Molecular de la Universidad de Carabobo se desarrollan actualmente estudios tendientes a establecer puntos de corte para tioéteres, cotinina y 1-OHP, a fin de manejar valores de referencia para la población venezolana. En este sentido, se ha evaluado la excreción de tioéteres urinarios en trabajadores de una institución de educación superior ubicada en el municipio Naguanagua considerando el hábito tabáquico (69), observándose valores más elevados en los fumadores, coincidiendo con los resultados de otros autores (64-66). Asimismo, en un grupo de 30 trabajadores de establecimientos de comida del municipio Naguanagua, con promedio de edad de 37 años, en su mayoría del género masculino (86%), se evaluaron los biomarcadores 1-hidroxipireno y tioéteres urinarios. Los resultados se muestran en la tabla 2.

De este estudio, que está preparándose para su publicación, es importante resaltar que los valores promedio de cada uno de los biomarcadores están más elevados en los trabajadores que fuman, no obstante, estas diferencias no tienen significancia estadística para el 1-hidroxipireno. Vanio et al. (70), así como Feng et al. (71) encontraron elevada excreción de tioéteres en individuos con hábito tabáquico. Estos autores refieren que ambos biomarcadores pueden ser utilizados para diferenciar entre fumadores y personas que han dejado el hábito tabáquico. En este sentido Kawamoto et al. (55), refieren que el 1-hidroxipireno es un biomarcador más sensible para evaluar la exposición a hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Aductos

Son considerados marcadores de dosis efectiva pues indican la cantidad de sustancia que actuó sobre un sitio biológico (53), son el resultado de reacciones generadas a través del metabolismo al interactuar los compuestos electrofílicos con el ácido desoxirribonucleico (ADN), produciéndose lesiones premutagénicas, que en muchos casos se fijan y producen mutaciones puntuales, tales como sustituciones de bases, transiciones y transversiones. Existen evidencias de que las nitrosaminas presentes en el HTA son carcinogénicas, entre ellas se encuentran la N-nitrosonornicotina (NNN), N-nitrosoanabasina (NAB), N-nitrosoanabatina (NAT) y 4-(metilnitrosamino)-1-(3-piridil)-1-butanona también conocida como nitrosaminoketona (NNK), esta última ha sido asociada con el cáncer de pulmón (72,73) y sus metabolitos pueden determinarse en orina como indicador de exposición. Asimismo, estas nitrosaminas son capaces de formar aductos de ADN y de Hemoglobina que son indicadores específicos de la dosis interna de dichos xenobióticos (12, 74,75).

Por su parte, los HAPs compuestos electrofílicos también presentes en el HTA pueden reaccionar con los sitios nucleofílicos de molécula biológicas como ADN, ARN, Albumina y Hemoglobina, formando macromoléculas que pueden ser consideradas precursoras del proceso de carcinogénesis química, tales como Benzo(a)pyrenediolepoxide (76-79). Los métodos para la medición de aductos varían desde RIA, inmunofluorescencia, HPLC acoplada a detector de fluorescencia, y Cromatografía de Gases acoplada a detector de masa (CG-MS) resultando éste ultimo de elección por su sensibilidad (74-79).

Conclusiones

La tendencia a no declarar el status de fumador pareceestar incrementándose debido a la decreciente aceptabilidad de fumar en la sociedad, esto se hace más evidente cuando dicha información es destinada a investigaciones sobre exposición al humo de tabaco ambiental en la población infantil, adolescentes y embarazadas, por tanto es probable que exista un infra-registro de los datos de prevalencia en estos grupos etarios a nivel mundial. Aun cuando deben ser tomadas en cuenta las implicaciones bioéticas relacionadas con la información aportada por estos estudios, la OMS considera que no hay niveles seguros de exposición al humo del tabaco por lo que es necesario e imprescindible disponer de técnicas analíticas que permitan cuantificarla, pues en muchos casos la percepción que tienen los sujetos de la exposición no se corresponde con la realidad. El monitoreo biológico permite diferenciar fumadores de no fumadores, así como expuestos de no expuestos, según se confirma a través de los resultados reportados en numerosas investigaciones a nivel internacional. Cabe resaltar que la capacidad diagnóstica se incrementa con el uso combinado de los biomarcadores, ya que permite una definición más precisa de la relación dosis respuesta.

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