Un clastógeno es un agente mutagénico que altera los procesos normales relacionados con el ADN o provoca directamente roturas de las cadenas de ADN , provocando así la eliminación , inserción o reordenamiento de secciones cromosómicas enteras. [1] Estos procesos son una forma de mutagénesis que, si no se reparan o se reparan incorrectamente, pueden provocar cáncer . [1] Los clastógenos conocidos incluyen amarillo de acridina , benceno , óxido de etileno , arsénico , fosfina , mimosina , actinomicina D , camptotecina , metotrexato , acrilato de metilo , resorcinol y 5-fluorodesoxiuridina . [2] Además, la 1,2-dimetilhidrazina es un carcinógeno de colon conocido y muestra signos de poseer actividad clastogénica. [3] Hay muchos clastógenos que no se enumeran aquí y se están realizando investigaciones para descubrir nuevos clastógenos. Algunos clastógenos conocidos sólo exhiben actividad clastogénica en ciertos tipos de células , como la cafeína, que exhibe actividad clastogénica en células vegetales. [4] Los investigadores están interesados en los clastógenos para la investigación del cáncer , así como para otros problemas de salud humana, como la heredabilidad de las células germinales paternas afectadas por los clastógenos que conducen a defectos de desarrollo del feto . [5]
No existe un método integral mediante el cual los clastógenos dañen el ADN cromosómico ; en cambio, diferentes clastógenos tienen formas únicas de interactuar con el ADN o las proteínas asociadas al ADN e alterar la función normal. En términos generales, estos diferentes tipos de actividad clastogénica se pueden organizar en tres clases: teoría de rupturas "clásica"; Teoría de la 'mala reparación de roturas' y teoría de las 'roturas creadas por reparación'. [4] Es posible que no siempre se sepa cómo un clastógeno causa daño cromosómico.
La radiación fue el primer clastógeno conocido que causó daño directo al ADN, siguiendo la teoría clásica de las roturas. [6] El ADN se daña con frecuencia y existen muchas vías de reparación del ADN que combaten esto, pero la reparación no siempre funciona perfectamente, lo que resulta en errores (lo que se denomina reparación errónea). [7] Una clase de clastógenos ampliamente estudiada son los agentes alquilantes que no rompen el ADN en absoluto, sino que forman aductos de ADN , y estos a menudo han eludido las teorías comunes sobre las roturas del ADN que conducen a una mala reparación. [4] La teoría final abarca clastógenos que no interactúan con el ADN, sino que alteran las proteínas de síntesis del ADN o las proteínas de reparación del ADN , provocando daños a través de la pérdida de la función normal de la proteína. [4]
El daño de los clastógenos en ciertas áreas del cromosoma puede provocar inestabilidad, como pérdida o daño de los telómeros . [8] Los estudios han demostrado que las células de rata que estuvieron expuestas a clastógenos químicos expresan irregularidades teloméricas en su función y pueden permanecer durante varias generaciones de células después de que se ha intentado el tratamiento. [8]
Existen muchos métodos diferentes para probar la actividad clastogénica. A continuación se enumeran dos de los métodos más comunes, pero esta no es una guía completa.
Se han realizado estudios que funcionan con el uso del ensayo de deleción (DEL) para detectar clastógenos.
La prueba de micronúcleos es otro tipo de ensayo que utiliza células intestinales para observar clastógenos, y existen algunos tipos diferentes. La prueba de micronúcleos en las células intestinales es útil porque en el caso de la prueba de micronúcleos en la médula ósea no se observa mucha actividad después de la exposición oral, por lo que se observa más actividad en las células intestinales. El ensayo de micronúcleos in vitro (IVMN) puede detectar la actividad de los clastógenos; este método es útil porque puede detectar la actividad de los clastógenos y usarse para prever la actividad de aberración cromosómica . El ensayo IVMN puede detectar fragmentos que estaban unidos a la membrana del ADN y que se separaron de los núcleos durante el proceso de división celular.
Estos ensayos requieren mucho tiempo, por lo que son muy deseables métodos novedosos para monitorear clastógenos y aneuploidógenos. Un ejemplo es el uso de células híbridas monocromosómicas para la detección de cromosomas mal segregados.
Existe la posibilidad de que los clastógenos afecten a los telómeros. Puede haber incertidumbre con los telómeros que ocurren a corto plazo durante la primera ronda de división celular en los que puede haber daño cromosómico por clastógenos. Los clastógenos (que rompen los cromosomas) contribuyen a la inestabilidad telomérica porque conduce a la pérdida de los extremos de los cromosomas o a la pérdida verdadera de los telómeros. Los clastógenos pueden provocar problemas con los telómeros y hacer que no funcionen según lo previsto; las anomalías observadas con mayor frecuencia ocurren en linfocitos humanos, líneas celulares cancerosas y líneas celulares establecidas no humanas donde hay pérdida de telómeros y copias de anomalías en las células expuestas, por lo tanto, los problemas que surgen en los telómeros pueden duplicarse y verse en las células expuestas.
Además, los estudios han demostrado que las células de rata que estuvieron expuestas a clastógenos químicos expresan irregularidades teloméricas en su función y pueden permanecer durante varias generaciones de células después de que se ha intentado el tratamiento. [8]
En términos de resistencia, para un clastógeno específico conocido como "zeocina", un residuo de aminoácido conocido como mutante XLF-L115D tiene fallas en términos de resistencia, por lo que la actividad del clastógeno no muestra ninguna disminución. [9]
En estudios con células de plantas y ratones se ha descubierto que los agonistas de los receptores de purina adenosina , ATP , ADP , ciclohexiladenosina, fenilisopropiladenosina y dimetilaminopurina ribósido pueden reducir la cantidad de daño clastógeno observado en los cromosomas y reducir la cantidad de micronúcleos afectados provocados por el metanosulfonato de etilo y la ciclofosfamida . Algunos ligandos más que otros pueden detener o reducir la actividad clastógena del metanosulfonato de etilo como la adenosina , el ADP o el DAP. [10]
En un estudio en el que se trataron ratas con Brevetoxina B (PbTx2), hubo un notable crecimiento de 2 a 3 veces en la cantidad de ADN observado en las colas de los cometas, lo que nos dice que la Brevetoxina B muestra actividad clastogénica in vivo. Esta actividad clastógena se observó después de que se inyectara Brevetoxina B mediante administración intratraqueal en ratas. [11]