LA ELECTROTERAPIA COMO UNA ALTERNATIVA PARA EL...
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado Grupo de Bioelectricidad.
Departamento de Bioingeniería y Equipos
LA ELECTROTERAPIA COMO UNA ALTERNATIVA PARA EL
TRATAMIENTO DE TUMORES MALIGNOS: ENSAYOS
PRECLÍNICOS
Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Biológicas
Santiago de Cuba 2003
Autor: Lic. Luis Enrique Bergues Cabrales. Profesor Asistente Tutor: Dra.C. Liliana María Gómez Luna Profesora Auxiliar. Universidad de Oriente. Consultante: Dr.C. José Luis Marín Flores Profesor Titular A. Universidad de Sonora, Hermosillo, México
DEDICATORIA
A mi mamá, mi familia, mis amigos y mi esposa: mis
cuatro puntos cardinales.
A la memoria de mi padre
Para mi hija Laritza: mi brújula.
AGRADECIMIENTOS
Realmente la realización de esta investigación ha contado con el apoyo decisivo y la
colaboración de muchas personas e instituciones. Sin embargo, deseo agradecerles a
aquellos que apoyaron la materialización de la misma.
En primera instancia, a mis padres Ana Irma y César que en todo momento han estado a mi
lado, me inculcaron la disciplina, responsabilidad, respeto a los compañeros y el hacer bien
a los demás. A mis hermanos Jesús e Idelisa, esposa Maraelys Morales y familia Aride
Cabrales, Margarita Reyes, José Martín González, María González, Xiomara de los Ríos,
Nelvis Morales, Maidel González, Guillermo Ibañez, Ana Pupo, José Angel Morales, Gudelia
Velásquez que siempre me han apoyado. A mi hija Laritza que siempre ha sido mi mayor
estímulo y a mis sobrinos Alejandro, Ana Elisa y Ana Elizabeth que tantos momentos
hermosos me han brindado.
En segundo lugar, al excelente grupo de investigación multidisciplinario que con su
inteligencia, tenacidad y unidad permitió la realización de esta investigación, la cual se
realizó por primera vez en nuestro país. Ellos son: Lic. Rodolfo Pérez, Lic. Héctor Camué.
Lic. Richard Hinojosa, Lic. Liban Montes de Oca, Tec. Yarmila Mojena, Tec. Kenia Caballero,
Tec. Yarmdra Mesa, Lic. Ramón Ropero, Dra. Magalys Suárez, Dr. Demetrio Segura. MSc.
Vivían Tamayo, Dra. Miriam Fariñas, Dra. Odalis de la Guardia, Dra. María Cristina
Céspedes, Dr. Manuel Verdecía, Dra. Tamara Rubio, Dra. Sandra Fernández, Dr. Miguel
O'Farril y Dra. Soraida Acosta.
Agradezco de manera especial a mi tutora Dra.C. Liliana Gómez, consultante Dr.C. José L.
Marín Flores (de México); Dr.C. José Luis García Cuevas, viceministro del MES; Dr.C. Juan
Boris Reyes, Vicerrector Economía de la (JO; Elvira Basulto; Eugenio García; Líe. Fidel Guilart;
Ing. Jorge Luis García; Ing. Alcibiades Lara; Dr.C. Orlando Carreras, director del Oncológico;
Dr.C. Rolando Pérez, subdirector del C1M; Dra.C. Olga Soma, directora del C1EB; MSc.
Miriam de los Ríos; MSc. Luisa Cosme, directora de la Cámara de Comercio; Elena Rosario
Martínez; Tania Alfonso. Del mismo modo a Dr. Raúl Sánchez; Ing. Victor Vargas; Marlene
Sarmiento, de Servicios Generales de la UO; Lic. Eva Romeus, de la Oficina Cubana de
Propiedad Industrial; Lic. Ceila Robert, correctora de estilo, y su familia; Lic. Yordanka
Massó y Eddy Velásquez y su familia. También a los estudiantes Andrés Ramírez y Rubén
Bresler; y a los compañeros del Hotel Ulloa (Ciudad Habana) Moraima Remis, Alejandro
Duque, Margarita Espinosa y Arianna Peña, por todo el apoyo decisivo que me dieron, sin
el cual la Tesis no hubiese sido posible.
Deseo agradecer a otros compañeros que estuvieron siempre al tanto de esta investigación
de una forma u otra la apoyaron:
Cauro Nacional de Electromagnetismo Aplicado. MSc. Mónica Berenguer, MSc. Roberto Viltres,
Tec. Lucía Contreras, MSc. Elizabeth Isaac, MSc. Albis Ferrer, MSc. Yilán Fung. Silfra
Rodríguez, Yudeisi García, Jorge Lorente, Dagoberto Torres, Pedro Sierra, Ing. José
Castillo. Ing. Leonardo Viesa, Ing. José Tristá e lng. Arístides Berenguer.
Centro de Biofísica Médica: Lic. Evelio González, Dr.C. Alejandro Bordelois, Lic. Héctor
Sánchez, Dr.C. Adolfo Fernández y Lic. Aimara Vera.
(ITM.4 territorial. Dra.C. Dra. María Margarita Hernández y Lic. Liliana Cortés.
Salud Pública: Dr. Juan Carlos Rodríguez, Lic. Rogelio Wanton, Dr.C. Darcia Aranda, Dr.
Cesar Dilú y Dra.C. N i 1 i a Escobar.
Universidad de Oriente: Dr.C. Pedro Beatón, Dr.C. Emilio Suárez, Dra.C Juana Lidia Coello,
Lic. Marianela Constanten, Dr.C. José Ariosa, Lic. Dania Terán, Dr.C. Fidel Guerrero. Dr.C.
José Anglada, Ing. Luis Méndez, Lic. Eduardo Roca y Lic. Jorge Luis Rodríguez.
BIOECO: MSc. Alina Morell, MSc. Arturo Salmerón, Lic. Yaquelín Pardo y Lic. Arianna
González.
LAB EX: MSc. Susana Batista de LABEX.
A los investigadores extranjeros Drs. Damijan Miklavcic (Eslovenia), Gregor Sérsa
(Eslovenia), María de Jesús Azanza (España), Lluis Mir (Francia), Ben Greenebaum (EELL),
Robert Plonsey (EEUU), Demetrio Sodis (México), Antón Lipovka (México), Napoleón
Hernández (Colombia) por todo el apoyo a la investigación.
Al C ENPAI.AB e INOR de Ciudad Habana.
SÍNTESIS
En esta investigación, desarrollada por primera vez en nuestro país, se propone a la
Electroterapia con corriente eléctrica directa de bajo nivel (CED) corno una modalidad
terapéutica prometedora para el tratamiento de tumores malignos. Para tal fin se propuso
construir electroestimuladores de CED. evaluar la efectividad antitumoral y los efectos
adversos de este agente físico, modificar la ecuación de Gompertz para describir el
crecimiento de estos tumores, y formular un modelo biofísico que relacione parámetros
bioeléctricos y crecimiento de los mismos. Se tuvo en cuenta el esquema terapéutico
(intensidad de la CED y tiempo de aplicación a esta, número y disposición de los electrodos,
tipo de terapia, frecuencia de repetición de la terapia), tumores de Ehrlich y fibrosarcoma
Sa-37, y los hospederos BALB/c y C57BL/6. Se realizaron los correspondientes estudios
histopatológicos, hematológicos y químicos de la sangre, según sus Procedimientos
Operativos de Trabajo establecidos para cada caso. Se concluyó que: 1) El
electroestimulador cumple con la norma de seguridad eléctrica y los requisitos necesarios
para su uso en el tratamiento de tumores malignos en ensayos preclínicos. 2) La CED es
efectiva en el tratamiento de los tumores de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 e induce efectos
adversos mínimos en los ratones BALB/c y C57BL/6, y su efectividad antitumoral depende
de las características histogénicas del tumor, tipo de organismo y del esquema terapéutico.
3) La terapia anódico-catódica es la más efectiva y el efecto antitumoral de la CED
incrementa con el aumento del número de electrodos y de la cantidad de carga eléctrica
aplicada al tumor maligno. 4) La configuración de electrodos insertada en la base
perpendicular al eje mayor del tumor maligno es la más efectiva. 5) La necrosis es el
proceso fundamental de muerte celular. 6) El modelo de Gompertz modificado describe el
comportamiento de los tumores controles y tratados con CED y revela la existencia de una
transición de fase en el tumor maligno tratado, a partir de un valor crítico de la relación
> 7) Los cambios en los potenciales bioeléctricos y en las propiedades eléctricas del tumor
maligno juegan un papel fundamental en su agresividad y en la regresión de este después
de aplicada la CED; los tumores más agresivos son los más heterogéneos desde el punto
de vista eléctrico y los más sensibles a la acción citotóxica de la CED.
INDICE
Introducción 1 Capítulo 1: Aspectos Teóricos 5 Aspectos generales del cáncer 5 1.1.1 Tumores malignos: un enforque celular y molecular 6 1.1.2 Modelo de Gompertz 11 1.1.3 Modalidades terapéuticas para el tratamiento den cáncer 13 1.2 El uso terapéutico de la corriente eléctrica directaen la medicina: 14
Antecedentes históricos 1.2.1 El uso directo de la corriente eléctrica directa en el tratamiento de tumores 17 1.2.2 Los modelos matemáticos su importancia para el diseño de una terapia 21
CAPÍTULO 2: MÉTODOS EXPERIMENTALES Y TEÓRICO 22
2.1 Características generales de la investigación 22 2.2 Metódica 22 2.3 Obtención de la información 26 2.4 Criterios estadísticos 26 2.5 Diseño y construcción de un electoestimulador de CED para validar su uso 27 en el tratamiento de tumores malignos en ensayos preclínicos 2.6 Evaluación de los diferentes esquemas de tratamiento en ratones BALB/e 30 y C57BL/6 portadores de tumores malignos de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 para optimizar el efecto terapéutico de la CED. 2.6.1 Estudio de la variabilidad natural de crecimiento de los tumores fibrosarcoma 31 Sa-37 y Ehrlich en ratones BALB/c y C57BL/6 2.6.2 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al utilizar 32 las terapias catódicas y anódica con CED de 1.8 y 4.0mA durante 60 y 30 minutos respectivamente. 2.6.3 Evaluación de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos 33 de tumores experimentales 2.6.4 Evalución de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos 33 Diferentes de ratones 2.6.5 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich utilizando 34 el esquema anódico con uno y dos anódico 2.6.6 Evaluación de la terapia anódica sobre el tumor fibrosarcoma Sa-37 con 34 Cuatro electrodos 2.6.7 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al utilizar 35 El esquema anódico y anódico-cátodo 2.6.8 Evaluación de la efectividad de a CED sobre el fibrosarcoma Sa-37 al utilizar 35 la terapia anódica con dos anódicos y catódico 2.6.9 Evaluación del efecto antitumoral de la CED sobre tumores de Ehrlich y 35 fibrosarcoma Sa-37 al utilizar la terapia anódico-catódico y variar la cantidad de carga eléctrica 2.6.10 Evaluación de los efectos antitumorales y adverso de la CED sobre el ratón 37 BALB/c portador de un tumor de Ehrlich al usar la terapia anódico-catódico 2.7 Introducción de modificaciones al modelo de Gompertz que permitan 37 describir las diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con CED
2.8 Formulación de un modelo biofisico que explique el papel de los 39
potenciales bioeléctricos del tumor en su crecimiento
3.1 CAPÍTULO 3: RESULTADOS 43
Diseño y construcción del estimulador de corriente eléctrica directa 43
ONCOCED B&E-00 para el tratamiento de tumores en animales de laboratorio
3.2 Evaluación de los diferentes esquemas de tratamiento en ratones 45
BALB/c y C57BL/6 portadores de tumores malignos de Ehrlich y
fibrosarcoma Sa-37 para optimizar el efecto terapéutico de la CED
3.2.1 Estudio de la variabilidad natural de crecimiento de los tumores 45
fibrosarcoma Sa-37 y Ehrlich en ratones BALB/c y C57BL/6
3.2.2 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al 46
utilizar las terapias catódica y anòdica con dosis de CED de 1,8 y 4,0 mA
durante 60 y 30 minutos, respectivamente
3.2.3 Evaluación de la efectividad de la terapia anòdica con CED en dos 48
modelos de tumores experimentales
3.2.4 Evaluación de la efectividad de la terapia anòdica con CED en dos modelos 49
diferentes de ratones
3.2.5 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich 50
utilizando el esquema anòdico con uno y dos ánodos
3.2.6 Evaluación de la terapia anòdica sobre el tumor fibrosarcoma Sa-37 51
con cuatro electrodos
3.2.7 Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich 53
al utilizar el esquema anòdico y anódico-catódico
3.2.8 Evaluación de la efectividad de la CED sobre el fibrosarcoma Sa-37 55
al utilizar la terapia anòdica con dos ánodos y un cátodo
3.2.9 Evaluación del efecto antitumoral de la CED sobre los tumores de Ehrlich 55
y fibrosarcoma Sa-37 al utilizar la terapia anódica-catódica y variar
la cantidad de carga eléctrica
3.2.10 Evaluación de los efectos antitumoral y adverso de la CED sobre el
ratón BALB/c portador de un tumor de Ehrlich al usar la terapia anódico- catódica 59
Modelo de Gompertz modificado para describir las diferentes respuestas 67
de los tumores después de tratados con CED
Formulación del modelo biofisico que explique el papel de los potenciales 72
bioeléctricos del tumor en su crecimiento
CAPÍTULO 4: DISCUSIÓN 75 4.1 Tumores malignos no tratados 75
4.2 Tumores malignos tratados con CED 80
CONCLUSIONES 96 RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 97 BIBLIOGRAFÍA DEL AUTOR 98 ANEXOS 121
Introducción 1
INTRODUCCIÓN
El cáncer constituye la segunda causa de muerte en Cuba y en el mundo, sólo superado
pollas enfermedades cardiovasculares. A nivel mundial estas últimas y las neoplásicas
constituyen alrededor del 38 y 30 % del total de defunciones, respectivamente. Según las
estadísticas se observa un incremento en el número de fallecimientos y la tasa de
mortalidad por cáncer en los últimos 10 años. En Cuba, esta afirmación se corrobora con
los datos mostrados en los Anuarios de la Dirección Nacional de Estadística del Ministerio
de Salud Pública (Anexo I).
El hecho de que el cáncer constituya la segunda causa de muerte en el mundo y las
modalidades terapéuticas existentes son costosas e invasivas y no hayan solucionado su
problema (pobre entendimiento de las causas y orígenes de dicha enfermedad), fueron
las dos ra/oncs para que se seleccionara a la neoplasia maligna como objeto de estudio.
El grupo de Bioelectricidad del departamento de Bioingeniería y Equipos del Centro
Nacional de Electromagnetismo Aplicado (CNEA) de la Universidad de Oriente, en estrecha
colaboración con los hospitales docentes Oncológico Conrado Benítez, Provincial
Saturnino Lora, Infantil Norte Juan de la Cruz Martínez Maceira y la Dirección Municipal
de Salud Pública de Santiago de Cuba, viene efectuando desde el año 1998
investigaciones relacionadas con la terapéutica del cáncer, en la fase preclínica, con la
utilización de la corriente eléctrica directa de baja intensidad (CED), modalidad
terapéutica conocida como Electroterapia (ET), la cual se caracteriza por ser una
alternativa eficaz, de bajo costo e invasividad mínima. Estas investigaciones se realizan
por primera vez en el país y constituyen un tema novedoso. Es importante considerar que
estudios similares en las fases preclínica y clínica, sólo se están desarrollando en países
como EE.UU., China. Japón, Francia, Alemania. Suecia y Eslovenia. A partir de estos
estudios se hizo un análisis crítico de las tendencias e insuficiencias del tratamiento de
tumores malignos con CED (método de investigación histórico-lógico) y se identificaron
diferentes razones que condujeron a suponer que la naturaleza del cáncer podría estar
relacionada con aspectos eléctricos, hecho que justifica el por qué se seleccionó la ET
como alternativa para el tratamiento de tumores malignos, y es este el campo de acción
de la investigación. Entre estas razones se mencionan que los tumores malignos son más
sensibles a la CED que el tejido sano, la conductividad de estos es mayor que la de su
Introducción 2
tejido sano circundante, la agresividad de las células cancerosas incrementa con el
aumento de su conductividad y la despolarización del tumor maligno es la principal causa
de su agresividad.
El estudio de esta problemática es precisamente el núcleo de la Tesis: se evalúan
diferentes esquemas de tratamiento en ratones BALB/c y C57BL/6 portadores de tumores
malignos de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 para optimizar el efecto terapéutico de la CED,
mediante el uso del electroestimulador ONCOCED B&E-OO. Se realizaron un conjunto de
estudios en los que se tuvo en cuenta la influencia de las características histogénicas del
tumor, el tipo de organismo y el esquema terapéutico utilizado (intensidad de la CED y
tiempo de exposición a esta, frecuencia de repetición de la terapia, arreglo de electrodos
y tipo de terapia). Además, se modificó al modelo de Gompertz para explicar las
diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con este agente físico, asimismo
se propuso un modelo biofìsico que relacione la conducta agresiva de los tumores
malignos con sus características eléctricas, para lo cual se utilizaron los métodos
científicos teórico, inilucnvo-dciliictiro, abstracto-concreto, y el análisis sistèmico estructural
funcional.
Para la realización exitosa de la tesis se desarrollaron dos Proyectos Territoriales C1TMA
y uno MES.
La solución de diversas tareas que se presentan en la Tesis, además de su indiscutible
impacto social, medioambiental y económico, tiene una importancia cardinal desde el
punto de \ista científico y tecnológico, al sentar las bases sobre las cuales podrían surgir
nuevas lineas de investigación para el tratamiento de tumores malignos.
Después de un análisis crítico de la extensa revisión bibliográfica realizada, el problema
científico identificado es el siguiente: no se ha implementado en la práctica oncológica el
U5ü de la CED como tecnología de tratamiento del cancer.
La relación, problema, objeto, objetivo conllevó a precisar el campo de acción y después
a su esencia, a la hipótesis (componente rector del Proceso de Investigación Científica).
La hipótesis formulada en esta investigación es: si existen diferencias en las respuestas de
los
Introducción 3
de tumores malignos tratados con CED, entonces debe existir una relación entre las
intensidades de corriente eléctrica externa y la intrínseca en el tumor maligno a partir de
la cual se obtienen estas respuestas.
Objetivo general
Contribuir a transformar el concepto terapéutico de la Electroterapia en una tecnología de tratamiento del cáncer a partir de Ensayos Preclínicos.
Objetivos específicos
1. Diseñar y construir un electroestimulador de CED para validar su uso en el tratamiento
de tumores malignos en ensayos preclinicos.
2. Evaluar el efecto antitumoral de la CED y sus efectos adversos en ratones BALB/c y
C57BL/6 portadores de tumores malignos de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37.
3. Introducir modificaciones al modelo de Gompertz que permitan describir las
diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con CED.
4. Formular un modelo bioflsico que relacione la conducta agresiva de los tumores
malignos con sus características eléctricas.
Aportes del autor
1. Se propuso una modificación al modelo de Gompertz que describe las diferentes
respuestas de los tumores tratados con CED y el crecimiento de los tumores no
tratados, asi como revela la existencia de una transición de fase en el crecimiento del
tumor que conduce necesariamente a la respuesta parcial progresiva o completa
obtenida a partir de un determinado valor de la relación entre la intensidad de este
agente físico y la umbral fisiológica, intrínseca de cada tipo de tumor.
2. Se propuso un posible mecanismo de acción de la CED sobre el tejido tumoral que
engloba a los mencionados anteriormente.
Impacto de la investigación desde el punto de vista:
Científico: Modelo matemático de Gompertz modificado y en el mecanismo de acción
antitumoral propuesto.
Ambiental: El equipo no emite radiaciones y la terapia no resulta tóxica al organismo y el
uso de esta tampoco requiere de productos tóxicos.
Introducción 4
Económico: El costo de esta modalidad de tratamiento de tumores es inferior al de las
tradicionalmente utilizadas y es factible la construcción y mantenimiento de los equipos.
Social perspectivo: Los pacientes con cáncer y las instituciones hospitalarias que prestan
servicios especializados de Oncología contarán con una alternativa terapéutica efectiva,
manuable, de bajo costo y mínima invasividad, que le proporcionará una mejoría en su
calidad de vida.
La tesis se estructuró en cuatro capítulos: Aspectos teóricos, Métodos experimentales y
teóricos. Resultados y Discusión. Además, se exponen la Introducción, Conclusiones,
Recomendaciones y Referencias bibliográficas citadas, así como los Anexos.
La parte teórica resume las bases celulares y moleculares del cáncer, el papel de las
diferentes terapias convencionales y alternativas que se usan para el tratamiento del
cáncer; también se hace una breve exposición del desarrollo histórico del uso de la CED
en la medicina, así como el estado del arte de este uso en el tratamiento de tumores, ya
sean malignos o benignos. En la parte de Métodos experimentales y teóricos se describen
las condiciones experimentales predefinidas, los procedimientos, técnicas
experimentales y los criterios estadísticos que se tuvieron en cuenta para garantizar la
calidad de los experimentos realizados y, por ende, de los resultados obtenidos. Además,
en este acápite se muestran las Normas y Procedimientos Operativos de Trabajo (POT)
establecidos para tales fines, asi como los materiales y métodos específicos de cada
experimento. Asimismo se exponen los diferentes formulismos físicos y matemáticos
destinados para explicar los resultados experimentales obtenidos en este estudio y los
citados en la bibliografía consultada.
Los resultados en cada uno de los experimentos y de los modelos teóricos, así como la
explicación unificada de los mismos, están plasmados en las partes de Resultados y
Discusión, respectivamente.
Capítulo 1: Aspectos teóricos 5
CAPÍTULO 1: ASPECTOS TEÓRICOS
1.1. Aspectos generales del cáncer
El cáncer se define, según el eminente oncólogo británico Rupert Willis [1], en 1952, como
un conglomerado de células con autonomía, denominado tumor, que crece de modo
incontrolado, e invade tejidos vecinos y alejados, lo cual causa grandes daños al
organismo en el que se desarrolla. Además, es la forma común de designar a todos los
tumores malignos (o neoplasias malignas).
El crecimiento del tejido canceroso compite con los tejidos normales por el suministro de
energía y sustratos nutritivos y en la misma medida, el cáncer invade al huésped y, más
aún, sus células migran desde la localización original hasta sitios más o menos distantes,
donde dan origen a tumores malignos secundarios, denominados metástasis. Esta invasión
progresiva del organismo llega a interferir en las funciones vitales, compromete la vida y
en muchas ocasiones es la que lo lleva a la muerte. Es autónomo en tanto que medra en
un paciente que está perdiendo su vitalidad, aunque es evidente que la autonomía no es
total. En última instancia, todos los cánceres dependen del huésped para su nutrición y
aporte vascular; muchos de ellos precisan, además, de un soporte endocrino. Además, la
neoplasia maligna desobedece todas las restricciones que el organismo impone al
crecimiento dentro de límites precisos en todos los tejidos circundantes.
Los cánceres pueden diseminarse a través de tres vías: transelómica (siembra directa de
cavidades orgánicas), la diseminación linfática y la diseminación hematógena y se
clasifican en diferenciados (compuestos por células que recuerdan a las células maduras
normales del tejido del cual proceden) e indiferenciados (compuestos por células de
aspecto primitivo, no especializadas). Se puede afirmar que a pesar de las excepciones,
cuanto más rápidamente crezca un tumor maligno y más anaplásico sea, menor
probabilidad tendrá de desarrollar una actividad funcional especializada, siendo de
manera general, la velocidad de crecimiento de estos, proporcional a su grado de
diferenciación, por lo que los tumores con mayor grado de malignidad crecen de forma
muy rápida, mayor es su tamaño, y mayores son las probabilidades de que metastice o
haya metastizado ya. 1.1.1. Tumores malignos: un enfoque celular y molecular
La evolución natural de la mayoría de los tumores malignos puede dividirse en cuatro
6 Capítulo 1: Aspectos teóricos
fases, transformación o cambio maligno de la célula diana, crecimiento de las células
transformadas, invasión local, y metástasis a distancia.
Si todo tumor maligno está constituido por células cancerosas, debe pensarse que su
comportamiento anormal es el reflejo de anomalías en las unidades que lo constituyen.
Pot tanto, se considera que el conocimiento de la biología del cáncer puede
circunscribirse al de la célula cancerosa. Esta célula se origina a partir de una normal
mediante un cambio denominado transformación cancerosa. De modo que, en un tejido
hasta entonces normal, una célula experimenta un cambio crucial y se transforma,
convirtiéndose en célula tumoral maligna que presenta diferencias, con respecto a la
célula normal, entre las cuales se distinguen [1-5]:
• Multiplicación incontrolada: Se multiplica a una velocidad mucho mayor que la
habitual para el tipo celular del cual se originó. Esta multiplicación no responde a los
mecanismos de control normal del organismo.
• Comportamiento invasivo: Durante su crecimiento, invade tejidos vecinos y alejados
sin respetar los límites normales entre órganos.
• Alto consumo energético: Tiene un metabolismo muy acelerado que se refleja, entre
otros, por el elevado consumo de sustratos energéticos, especialmente glucosa,
considerada como su principal combustible.
• Predominio del metabolismo anaerobio: Obtiene su energía por vías degradativas
anaerobias lo que explica, en parte, el alto consumo energético y la liberación de
productos de una oxidación incompleta, como por ejemplo, el ácido láctico.
• Alteraciones morfológicas: Estas alteraciones pueden ser muy variadas, afectan el
tamaño y la forma de la célula; es común observar mitosis multipolares y otras
anomalías.
• Modificaciones de las propiedades inmunológicas: Presentan modificaciones en los
mecanismos de reconocimiento celular que se explican por alteraciones en los
componentes de la membrana plasmática, sus manifestaciones son muy variadas. Los
cambios inmunológicos posibilitan que las células cancerosas del tumor original y de
las metástasis escapen a la vigilancia del sistema inmunológico.
• El potencial transmembrana de las células cancerosas es menor que el de las células
sanas.
Capítulo 1: Aspectos teóricos 7
• El entorno de las células tumorales malignas es ácido e hipóxico. Los niveles
intracelulares de sodio, agua y calcio, están elevados en el citosol y en las
mitocondrias de estas células en comparación con los de las células normales. Sin
embargo, los niveles intracelulares de potasio y de glucógeno, así como la síntesis de
ATP se encuentran disminuidos.
La transformación de la primera célula, otrora normal, en célula cancerosa es el evento
desencadenante de la formación de la neoplasia maligna, historia natural del cáncer que
transita, según la modelación matemática de las curvas de edad contra incidencia, por
un proceso de dos a seis pasos tanto a nivel fenotípico como genotípico, denominado
carcinogénesis. Cada uno de estos pasos está acompañado por variados cambios
morfológicos, bioquímicos y genéticos. En este proceso, la célula cancerosa, al
multiplicarse por sucesivas divisiones, mantiene su naturaleza anormal. El carácter
transformado se comporta como una característica heredable que se transmite de la
célula progenitora a las que constituyen sus descendencias. Desde luego, todas estas
alteraciones no son independientes; se supone que dependen de la alteración inicial
(primaria), que da origen al resto de las anomalías. La transmisión hereditaria del cáncer
transformado durante sucesivas divisiones celulares ha hecho pensar que esta alteración
primaria ocurre en el ácido desoxirribonucleico (ADN) nuclear, durante la transformación.
Como se sabe, el ADN es el portador de la información genética, de modo que es
plausible pensar que una alteración en la información, conduciría a un comportamiento
anormal y, por lógica, esta situación sería transmitida a la descendencia [1]. De lo anterior
se deduce que este no es un evento único y súbito, sino que es un proceso más o menos
prolongado, que atraviesa por diferentes pasos o etapas; concepción que se conoce como
teoría multifásica de la carcinogénesis [1, 4, 6], y que considera las siguientes etapas;
• Iniciación: Se produce por cambios irreversibles en el ADN por sí solos que son
incapaces de producir el desarrollo neoplásico.
• Promoción: Las células iniciadas pueden ser inducidas a proliferar por la acción de
diferentes agentes que no son cancerígenos en sí mismos. Sus efectos aun son reversibles.
• Conversión: Es la fase de expansión y crecimiento celular incontrolado. El tratamiento
en esta etapa suele ser paliativo.
8 Capítulo 1: Aspectos teóricos
• Progresión: Nuevas mutaciones en células iniciadas y promovidas conducen a que
proliferen de modo autónomo, sin la necesidad del concurso de agentes
promotores. Se considera una fase aún curable.
En la figura 1.1 se muestran algunos detalles de la patogenia molecular del cáncer con
el objetivo de dar una idea de las etapas y diferentes eventos moleculares involucrados
en la carcinogénesis, una vez que se ha inducido una lesión genética por un agente
carcinógeno [1,4, 6-11].
Tres clases amplias de carcinógenos causan el crecimiento del tumor en animales o
inducen transformación e inmortalización in vitro: los carcinógenos químicos
(hidrocarburos aromáticos policíclicos y heterocíclicos, agentes alquilantes, algunos
fármacos antineoplásicos, entre otros), los biológicos (virus) y los físicos (radiaciones
ionizantes y el ultravioleta lejano). Estos ocasionan mutaciones en el ADN y cambios
Figura 1.1, Esquema simplificado que ilustra las etapas y eventos moleculares involucrados en la carcinogénesis del cáncer [ 1].
Capítulo 1: Aspectos teóricos 9
fenotípicos en las células a través de diferentes vías, tales como: ruptura de las cadenas
en el ADN por ionización de sus moléculas, debido a la acción de la radiación ionizante;
generación de dímeros pirimídicos en el ADN, inducidos por la radiación ultravioleta;
mutaciones por alquilación o acilación de nucleótidos del ADN, inducidas por la acción
directa de carcinógenos químicos; producción de intermediarios metabólicos altamente
reactivos, inducidos por carcinógenos químicos activados metabólicamente;
enmascaramiento o sustitución de las funciones de las proteínas y de los genes de las
células normales, que trae como resultado mutaciones en estas, inducidas
fundamentalmente por carcinógenos virales, entre otros [1, 6, 8, 10].
Es bastante difícil precisar con exactitud los factores que han originado la aparición o
promoción del cáncer, ya que los estudios epidemiológicos lo consideran como una
enfermedad multifactorial; sin embargo, los carcinógenos químicos, sobre todo los de
uso industrial e insecticidas, son los de mayor incidencia, seguidos por los virus. La
génesis del cáncer es pues uno de los grandes enigmas de la Medicina y la Biología
contemporáneas, pero dentro de este sombrío panorama han comenzado a vislumbrarse
algunos elementos esperanzadores.
De forma general, gran parte de la comunidad científica internacional ha aceptado dos
teorías para explicar el desarrollo primario del cáncer: la teoría de las especies reactivas
del oxígeno (EROs) y radicales libres (RLs) y la teoría genética.
La teoría de las EROs y RLs establece que en ciertas condiciones específicas y a
concentraciones determinadas de estas especies reactivas son responsables del
envejecimiento, la aparición de diferentes patologías y de la carcinogénesis [25-30]. Se
ha sugerido que concentraciones bajas e intermedias de EROs y RLs conducen a la
progresión del cáncer; sin embargo, altas concentraciones de estas especies reactivas
conducen a su destrucción.
Se cree que el proceso de la carcinogénesis pudiera ser iniciado por el daño que inducen
las EROs y RLs en el ADN, a nivel de las bases púricas y pirimídicas, al producir bases
modificadas; ello implica el desarrollo de mutaciones y carcinogénesis, por una parte, o
la pérdida de expresión o síntesis de una proteína por daños en un gen especifico poi
otra. Esto quiere decir que el ADN, expuesto permanentemente a la agresión causada
10 Capítulo 1: Aspectos teóricos
por el estrés oxidativo, puede sufrir mutaciones por acción directa de estas especies
reactivas sobre las bases nitrogenadas, o en forma indirecta, y afectan la actividad de las
proteínas específicas que lo reparan como las polimerasas, ya sea al acelerar su
replicación (proto-oncogenes) o al inhibir esta (genes supresores) [25, 26]. Un ejemplo
que evidencia la interacción directa de las EROs y los RLs con el ADN es el radical
hidróxilo («OH), el cual interactúa con las purinas y pirimidinas de esta macromolécula.
Los RLs han sido implicados en la apoptosis y alteraciones del ADN y, por tanto,
alteraciones del ciclo celular. El peróxido de hidrógeno (H202), por ejemplo, es capaz de
alterar el ciclo celular y la morfología de las células normales humanas del epitelio bucal
cultivadas in vitro.
En condiciones fisiológicas estas especies reactivas cumplen con diferentes funciones
biológicas muy importantes, relacionadas con la producción de energía, indispensable
para la vida, el transporte de electrones, la digestión celular de productos fagocitados y
la respuesta a cualquier daño tisular [25-30],
La teoría genética, a través de las técnicas de la biología molecular, revelan que las
mutaciones críticas, supresiones o translocaciones producidas por los carcinógenos
mencionados antes ocurren en un conjunto de tumores malignos, relacionados
específicamente con los genes (figura 1.1). Dos tipos de genes han abierto una
alternativa para explicar los mecanismos de la carcinogénesis: oncogenes (o genes
causantes del cáncer) y genes oncosupresores (o supresores tumorales) [1, 6-12], Los
primeros se clasifican en oncogenes celulares y virales y la activación de estos proporciona
la clave a muchos problemas de la carcinogénesis. Hoy en día se conocen varios
oncogenes (por ejemplo, v-src, v-ras) que codifican proteínas quinasas, cuya actividad
aumentada puede trastornar el funcionamiento celular y conducir a la aparición del
cáncer. Mientras los genes oncosupresores (por ejemplo, proteína p53, en el cromosoma
17p 13) son los responsables de prevenir la neoplasia maligna o inhibir su crecimiento.
Los productos de estos genes son
Capítulo 1: Aspectos teóricos
necesarios para las funciones celulares normales, y la pérdida de dicha función da lugar
a tumores cancerosos. El gen p53, además de la apoptosis, modula funciones celulares
múltiples, tales como la transcripción del gen, síntesis y reparación del ADN, y retiene o
reprime el ciclo celular. Mutaciones en este gen pueden anular esas funciones, las cuales
conducen a alteraciones genéticas que propician el progreso del cáncer.
La transformación neoplásica es el resultado de una serie de alteraciones genéticas,
algunas de las cuales pueden dar lugar a la expresión de antígenos sobre la superficie
celular, que son considerados como extraños por el sistema inmune. Muchos tumores
inducidos experimentalmente y algunos cánceres humanos poseen antígenos capaces
de provocar una respuesta inmunitaria [1, 23, 24],
1.1.2. Modelo de Gompertz
La formación de una masa tumoral por los descendientes clónales de una célula
transformada es un proceso complejo en el que intervienen muchos factores, como la
cinética del crecimiento de las células cancerosas, la angiogénesis, la progresión y
heterogeneidad de los tumores malignos [1, 13].
El crecimiento progresivo de los tumores malignos y la velocidad de este crecimiento
dependen del exceso de producción de células en relación con la pérdida de estas. La
velocidad del crecimiento tumoral depende también de otros factores de los cuales el
más importante es la angiogénesis o densidad de microvascularización, proceso que tiene
un efecto doble en el crecimiento y propagación del cáncer, ya que por una parte aporta
elementos nutritivos y oxígeno, y por otra, las células endoteliales recién formadas
estimulan el crecimiento de las células tumorales adyacentes, mediante la secreción de
ciertos polipéptidos, como 'los factores de crecimiento. Sin la angiogénesis el tumor no
puede seguir creciendo, debido a que la hipoxia provocaría su apoptosis a través de la
activación del gen supresor p53. Por evidencias experimentales se sugiere que este gen
natural inhibe la angiogénesis a través de la estimulación de la síntesis de la molécula
antiangiogénica trombospondina-1 [1, 14-22].
Estudios recientes sugieren que las células tumorales no sólo producen factores
angiogénicos, sino que también inducen moléculas antiangiogénicas como la
11
Capítulo 1: Aspectos teóricos
trombospondina 1 y la proteína HIV-1 Tat o pueden inducir su producción en otras
células; por ejemplo, la angiostatina, endostatina y la vasculostatina, tres potentes
inhibidores de la angiogénesis. De esta forma queda controlado el crecimiento de los
tumores por un equilibrio entre los factores estimulantes e inhibidores de la
angiogénesis [1, 13-22],
Es bien conocido que el crecimiento de los diferentes tipos de tumores malignos no
tratados puede ser descrito a través del modelo de Gompertz [13, 222, 227, 231-
233236, 238]. La ecuación diferencial con la condición inicial VGC (t= 0) = V0 que describe
esta dependencia viene dada por:
donde VGc (t) (en mnr) describe la dependencia temporal (t, en días) del volumen del
tumor maligno no tratado y V0 (en mm^) su volumen inicial. El parámetro a (en días) es
la velocidad de crecimiento intrínseca del cáncer (relacionada a la razón de mitosis inicial
de las células tumorales) y P (en días1) puede ser interpretado como su velocidad de
retardo del crecimiento (relacionado con el proceso de antiangiogénesis [15, 16, 234]).
Una sobre-expresión de angiostatina en los tumores malignos incrementa la apoptosis
de las células cancerosas y decrece la densidad de sus vasos sanguíneos, lo cual puede
permitirle al sistema inmune, vencer la resistencia inmune del cáncer [1,8, 14, 16, 18 -
22],
Una relación explícita entre los parámetros a y ¡3 puede ser establecida si en la ecuación
(1.2) se sustituye la condición VGC (t - TD) - 2V0, dada por:
12
Capítulo 1: Aspectos teóricos
donde TD es el tiempo que transcurre para que el tumor duplique su volumen inicial,
denominado tiempo de doblaje del volumen del tumor promedio, el cual se obtiene de
forma directa a partir de la cinética de crecimiento de los tumores malignos no tratados.
Este tiempo a su vez está relacionado con los parámetros cinéticos que caracterizan el
crecimiento del cáncer, acorde con la ecuación de Still [13], tales como: el tiempo del
ciclo celular, la velocidad de pérdida celular, la fracción de crecimiento del tumor.
1.1.3 Modalidades terapéuticas para el tratamiento del cáncer
Todas las evidencias indican que el cáncer es un problema multicausal y multifactorial;
su aparición e instalación en el hospedero se debe a que este escapa de los mecanismos
de vigilancia del sistema inmune. Una vez que el tumor maligno ha roto el equilibrio con
dicho sistema, inicia su crecimiento progresivo, lo que constituye un proceso irreversible,
a excepción de las neoplasias malignas que aparecen y desaparecen espontáneamente.
El conocimiento de las causas y de las bases moleculares del cáncer permitirá, sin dudas
trazar acciones médicas más racionales para su profilaxis y terapéutica en un futuro
inmediato o a corto plazo. Por esta razón no es sorprendente que para el tratamiento del
cáncer haya sido necesario el diseño de varias modalidades terapéuticas.
En la actualidad las tres modalidades convencionales reconocidas para el tratamiento del
cáncer son la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia [1,2, 13].
La cirugía es una forma de tratamiento locoregional. En la mayoría de los casos es la
forma primaria de tratamiento y a su vez la que reporta un mayor porcentaje de
curabilidad en pacientes con estadios iniciales, y conduce a buenos resultados
terapéuticos en la mayoría de los tumores malignos primarios no metastáticos.
La radioterapia es otra forma de tratamiento locoregional, uno de los dos más efectivos
para el cáncer; ha sustituido a la cirugía en el control (por períodos largos) de muchas
neoplasias malignas donde esta no se puede realizar (cerebro, esófago, entre otros).
Además, se utiliza como tratamiento paliativo de la enfermedad en estadios avanzados y
en la mejoría del estado general de los pacientes.
13
Capítulo 1: Aspectos teóricos
La quimioterapia es la única forma de tratamiento sistèmica que tiene el cáncer, produce
reducción tumoral y en ocasiones, la cura definitiva, es capaz de eliminar células en áreas
de metástasis.
A pesar de los éxitos obtenidos con dichas modalidades convencionales, las mismas se
caracterizan por ser costosas e invasivas, no han dado solución completa a la cura del
cáncer y no son aplicables a todos los pacientes, si se tiene en cuenta el estado
inmunohematopoyético de estos.
Cualquier estrategia alternativa sólo debe ser considerada después de que todas las
modalidades tradicionales hayan sido utilizadas. Los tratamientos alternativos para la
cura del cáncer trabajan a menudo como adyuvantes a los tradicionales; sin embargo, no
son mutuamente excluyentes, sino complementarios. Algunos tienen un soporte
científico sólido, mientras otros están en la fase inicial de experimentación. Entre estas
pueden mencionarse: Terapia gènica, en la cual los investigadores han centrado todas
sus esperanzas como la única vía para la cura total del cáncer [31]; antiangiogénica
(angiostatina, Neovastat [1,8, 14, 16, 19-22]); vacunas anticáncer dirigidas a estimular
una respuesta del sistema inmune [32, 34]; megadosis de ácido ascòrbico (Vitamina C)
[32, 33, 35, 36]; producción de melatonina para inducir apoptosis por medio de la re-
expresión del gen p53 [32, 33]; antioxidantes para combatir los radicales libres,
suministrados vía exógena o mediante suplementos vitamínicos [32, 35, 36]; y las
terapias electrónicas como la Hipertermia [38-40]; Bioresonancia para inducir la lisis
celular [32, 41]; Magnetoterapia [2, 3, 41-44]; Electroquimioterapia [45-49] y la
Electroterapia o Terapia electroquímica, que es la terapia con corriente eléctrica directa de
baja intensidad [60-215],
No obstante, en China, desde 1987 la ET se ha usado en el tratamiento de tumores
malignos y benignos. En 1998 el Comité de Expertos del Ministerio chino de Salud Pública
ha identificado a esta modalidad terapéutica como un nuevo método para el tratamiento
de diferentes tipos de cáncer por la efectividad obtenida en los estudios clínicos y en la
investigación experimental [215],
14
Capítulo 1: Aspectos teóricos 14
1.2. El uso terapéutico de la corriente eléctrica directa en la medicina: antecedentes
históricos
Gracias a la labor de los historiadores de la ciencia se conoce que la electricidad tiene sus
micos en los trabajos del filósofo griego Thales, en el año 600 a.n.e., quien descubrió
que el ambar, cuando era frotado, atraía cuerpos ligeros. Sin embargo, el comienzo de la
ciencia de la electricidad se reconoce a partir de la publicación del libro: De Magnete, por
el Dr. William Gilbert, en el año 1660 [50, 51].
En el siglo XVIII se consideró a la electricidad como un fluido, y se crearon las primeras
máquinas electrostáticas, a través de las cuales se generaban chispas. Entre los años
1737 y 1795, el alemán Hackman introdujo conceptos nuevos para el desarrollo de la
máquina eléctrica y en 1780, Luigi Galvani descubrió que la CED que circula a través de
los tejidos musculares de las ranas, podía inducir la contracción muscular. A finales del
siglo XVIII. Volta continuó los experimentos de Galvani y encontró que por los músculos
de las ranas corría un fluido eléctrico. Con los trabajos de estos dos investigadores surge
la primera fuente de CED: la pila. Estos experimentos, conjuntamente con los trabajos de
Ohm y Ampere, en los años 20 del siglo XIX, sentaron las bases de la teoría de la
electricidad, impulsándose de este modo el uso de la CED en las diferentes ramas de la
ciencia y la técnica.
La primera evidencia experimental del efecto de esta sobre un cultivo de tejidos se
remonta a 1920, cuando Ingvar demostró cómo las células in vitro reaccionaban bajo la
acción de la corriente galvánica. Este resultado fue considerado como el primer intento
para explicar el modo de acción de este ente físico sobre el tejido biológico [50, 51].
El uso de la ET en la Medicina comienza en los años 70 del siglo XVIII con los trabajos de
Le Dru, Maunduyt de la Verenne, Bertolon y Mesmer, quienes utilizaron la terapia eléctrica
para la cura de algunas enfermedades. Maunduyt consideró que había descubierto una
relación importante entre la electricidad y la “economía” del cuerpo humano, mientras
que Le Dru profundizó en las causas del valor medicinal de la electricidad, su mecanismo
de acción y su vía rápida de acción a través de los nervios. Por otra parte, Bertolon intentó
establecer un esquema de clasificación de algunas enfermedades que se acompañaban
de un estado eléctrico negativo y otras de un estado positivo. Esta “taxonomía condujo a
una serie de importantes conclusiones terapéuticas [51].
Capítulo 1: Aspectos teóricos 15
A partir de estos trabajos pioneros y hasta la actualidad, la ET, se ha utilizado en la cura
de heridas crónicas de la piel [52-54]; en el tratamiento de desórdenes neurológicos
como la epilepsia, y la ansiedad, así como para la regeneración de nervios [55, 56], el
tratamiento de afecciones óseas como: fracturas, artritis, pseudoartrosis [56-59], entre
otras. La mayor aplicación de la ET con CED de baja intensidad en la medicina ha sido
en el campo de la Oncología; muestra de ello es el creciente número de estudios
realizados in vitro, en animales y en humanos [60-215].
En 1776, Eason propuso por primera vez que la electricidad podía tener un papel
importante en el tratamiento del cáncer [51], y no fue hasta 1949 que Burr señalo la
'existencia de un potencial eléctrico diferente entre los procesos de crecimiento normal
y anormal, específicamente en el tracto genital temenino [60].
Reis y Henninger demostraron en 1953 el efecto antitumoral de la C ED en el tumoi di.
Ansen y concluyeron que esta podía ser utilizada en el tratamiento de las neoplasias
malignas [61]. Poco después, en 1959, Humphrey propuso por primera vez una
aproximación biofísica para explicar la marcada regresión de los tumores malignos
cuando sobre sus superficies se aplicaba CED [62].
Los primeros fundamentos científicos y tecnológicos relacionados con el uso de la C ED
en el tratamiento de los tumores malignos, en lo que se venía trabajando desde 1949,
se establecen en las décadas de los 60 y 70; los trabajos pioneros de aquel entonces
fueron los de Schauble y Habal [63-69], quienes explicaron que la regresión de las
neoplasias malignas se debía a las fuerzas bioeléctricas inducidas en estos. A partir de
esos resultados positivos, las investigaciones sobre la utilidad de la CED de baja
intensidad en el tratamiento del cáncer, así como el desarrollo tecnológico asociado a
estas, han tenido un vertiginoso desarrollo, en las dos últimas décadas, lo que explica
el creciente número de estudios in vitro [88, 103, 115, 118, 119, 126, 156] e in vivo [60-
87, 89-102, 104-114, 116. 117, 120-125, 127-155, 157-215] sobre el efecto
antitumoral de la CED (Anexo II).
El primer trabajo que evidencia el uso clínico de la CED en el tratamiento de neoplasias
malignas en humanos se remonta a'1978, cuando el Dr. Nordestrom trató a pacientes
con cáncer de pulmón y explicó que su efecto antitumoral se debía a los productos
Capítulo 1: Aspectos teóricos 16
tóxicos provenientes de las reacciones electroquímicas inducidas en este, por lo que
basó sus explicaciones en la acción citotóxica de la CED [174], A partir de entonces, el
uso de la misma se ha extendido a otros tipos de tumores malignos humanos; pulmón,
hígado, entre otros [175-215],
A pesar de las numerosas investigaciones realizadas, el trabajo más completo que ha sido
citado en humanos ha sido el de Xin [215], en el cual se recoge la experiencia del
tratamiento de tumores con CED en 8 240 pacientes, procedentes de 186 hospitales en
China. Los resultados de este estudio mostraron que la ET puede ser empleada no sólo
para tratar aquellos pacientes con tumores malignos que no son operables o no
responden a la radio y/o quimioterapia, sino también en el tratamiento de tumores
benignos con resultados satisfactorios. Xin encontró, además, que la efectividad del
tratamiento de los tumores benignos es mayor a la de los tumores malignos; este mismo
resultado fue obtenido en los tumores superficiales en relación con los tumores
viscerales. Asimismo, la efectividad terapéutica de la CED en pacientes con tumores
malignos de estadios 1 y II (90,7 %) es significativamente superior que si se aplica en
estadios III y IV (68,8 %). En ese trabajo se sugiere que la ET debe ser combinada con la
radioterapia y/o quimioterapia o inmunoterapia para aumentar su efectividad en el
tratamiento, no sólo de neoplasias malignas primarias, sino de las metástasis.
1.2.1 El uso terapéutico de la corriente eléctrica directa en el tratamiento de tumores
Estas investigaciones han estado encaminadas fundamentalmente en dos direcciones: 1)
a la evaluación de la efectividad antitumoral de la CED y de los efectos adversos inducidos
en el organismo por la acción citotóxica de esta, y 2) a la explicación de sus posibles
mecanismos de acción sobre el tejido neoplásico maligno.
17 Capítulo 1: Aspectos teóricos
Los resultados de la primera tendencia demuestran que: 1) este agente físico puede ser
utilizado satisfactoriamente en el tratamiento local de tumores sólidos malignos y
benignos debido a su efectividad antitumoral marcada y efectos adversos mínimos en el
organismo; 2) la efectividad antitumoral de la CED depende de la posición de los
electrodos [176], de la carga eléctrica que se les suministra [73, 74, 76, 80, 81, 99, 101,
104, 124, 131, 144, 176, 191] y se hace más marcada cuando se combina con la
quimioterapia [85, 108, 113, 129, 145, 150, 151, 154, 155, 170, 171, 179, 183, 189,
193], inmunoterapia [77, 78, 86, 87], radioterapia [112, 145, 154, 163, 179, 182, 186,
193], hipertermia [114], láser [152], campo magnético [151] y con soluciones iónicas
[125]; 3) activación del sistema inmune de los organismos portadores de tumores
tratados con CED [86, 87, 90, 95 - 98, 122, 130, 160, 185],
El marcado efecto antitumoral de la CED ha sido explicado por la apoptosis de las células
cancerosas [169]; en contraste a este resultado, otros investigadores han citado a la
necrosis como la forma de muerte celular debido a la acción citotóxica de este agente
físico [66, 68, •70, 72-89, 92-94, 111, 114-121], En el primer caso, no se discute si la
muerte programada de las células cancerosas es consecuencia directa de la acción de
este agente externo o de la necrosis prolongada en el tiempo resultante de la acción de
la CED; además, en este trabajo tampoco se hace una discusión acerca de cómo este
agente citotóxico induce este tipo de muerte celular. A diferencia de este caso, en el
segundo se han propuesto varios mecanismos de acción, entre los cuales se pueden
mencionar:
• La inducción de fuerzas bioeléctricas en el tumor [63-68, 109],
• Cambios en el potencial bioeléctrico [61].
• Cambios en el pH del tumor, alrededor de los electrodos, y en la temperatura de
éste [70, 73, 75, 224], • Cambios en la potencial transmembrana de las células tumorales [69],
• Ionización del tejido tumoral [80, 81],
• Producción de sustancias tóxicas, provenientes de las reacciones electroquímicas
[72, 74-76, 79, 84, 92,93, 108, 114, 125, 163, 174, 176-179, 188-191, 194-198],
• Deposición del material del electrodo en el tumor, debido a la aplicación de la CED
[72],
Capítulo 1: Aspectos teóricos 18
• Estimulación del sistema inmune [86, 87, 90, 95-98, 122, 130, 160, 171, 185],
• Extracción de agua del tejido por electro-osmosis [136],
La cantidad de mecanismos antitumorales de la CED propuestos evidencia que no existe
un consenso entre los investigadores, aunque la inmensa mayoría de ellos creen que son
los productos tóxicos, provenientes de las reacciones electroquímicas, los responsables
de la destrucción de los tumores. Sin embargo, estos por si solo no
explican la rápida destrucción
de los tumores inmediatamente después de aplicada la CED ni la necrosis extensiva en el
tiempo.
El hecho que el tejido tumoral maligno sea más electronegativo que su tejido sano
circundante no conlleva necesariamente a concluir que las fuerzas bioeléctricas sean las
responsables de la regresión de los tumores malignos, según los resultados
experimentales de Schauble y Habal [63-69]; además, estos trabajos carecen de un
modelo biofísico que sustente esta conclusión. Por otro lado, Telló y col. [109]
propusieron un modelo conductor de la neoplasia maligna que explica que estas fuerzas
bioeléctricas juegan el papel antitumoral fundamental; sin embargo, en este modelo solo
considera las conductividades de ambos tejidos y no sus pennitividades; tampoco en este
se tiene en cuenta el potencial finito en el centro del tumor maligno, medido por Miklavcic
y col [82], En este último trabajo no se encontraron diferencias significativas entre los
biopotenciales eléctricos de los tumores antes y después del tratamiento con CED,
resultado que contradice al citado por Burr [61]. Estos resultados no explican la
destrucción tumoral extensiva y evidencian la contradicción acerca del papel de estos
biopotenciales en el crecimiento de los tumores tratados y controles, la cual puede ser
resuelta a través de la formulación de un modelo biofísico que tenga en cuenta estos
resultados experimentales y/o la realización de un mapa eléctrico del tumor maligno,
incluyendo el del tejido sano circundante.
El cambio en el potencial transmembrana fue explicado por Vodovnik [69] por la
inducción en esta de una corriente eléctrica no lineal que provoca una repolarización del
tejido, alrededor del cátodo, y una depolarización alrededor del ánodo; sin embargo, en
este trabajo no se hace una discusión de un modelo biofísico que explique tales
Capítulo 1: Aspectos teóricos 19
resultados ni tampoco a partir de estos se puede explicar la destrucción de los tumores
en el tiempo.
Un hecho interesante que se puede observar en estos resultados es que la efectividad
antitumoral de la CED incrementa linealmente con el aumento de la cantidad de carga
eléctrica suministrada a los tumores; sin embargo, estos estudios no establecen el rango
de intensidad de corriente eléctrica, por tipo de tumor maligno, para el cual se alcance la
máxima destrucción del tumor y el daño mínimo al organismo.
En algunos de estos estudios se demuestra que en los organismos inmunocompetentes
la efectividad antitumoral de la CED fue mayor que la obtenida en los inmunodeficientes,
resultado que indica que el sistema inmune puede estar involucrado en la destrucción de
los tumores malignos [95, 171]; sin embargo, en estos estudios no se hace una discusión
del papel de este sistema inmediatamente después de aplicada la terapia. Por otro lado,
otios autores [95-98, 122] han explicado este hecho por el proceso de
isquemia/reperfusión observado en los tumores tratados con CED; no obstante, en estos
estudios no se hace una discusión de las posibles causas que inducen un proceso de tal
naturaleza. También estos resultados no explican la destrucción marcada que se
observan en los primeros momentos después de la terapia.
El consenso de la inmensa mayoría de los autores es que las reacciones electroquímicas
alrededor de los electrodos es el mecanismo de acción; sin embargo, los productos que
se inducen alrededor de estos no son capaces de inducir una necrosis extensiva en el
tiempo y por todo el tumor, a excepción de los que pudieran estar involucrados en el
mecanismo similar al de ionización propuesto por Zhu y col [80, 81], pero en este trabajo
no se especifican cuales son estos productos ni se propone una posible explicación a
dicho mecanismo.
20 Capítulo 1: Aspectos teóricos
Estos resultados se obtuvieron con la utilización de diferentes modelos biológicos
(ratones, ratas, el hombre); así como en algunos tipos de tumores malignos
experimentales (Ehrlich, fibrosarcomas, Sarcomas, Melanoma B16, SV-40, Adeno-12,
AML-4, Morris Hepatoma, 3924-A) y han sido corroborados por diferentes técnicas
hematológicas e inmunológicas [74, 77, 78, 86, 87, 90, 95, 98, 99, 190, 191, 194],
histopatológicas [70, 71, 73, 85, 109, 188, 190, 191, 194] y mediante técnicas de
imaginología tales como: Resonancia Magnética Nuclear de Imágenes (RMNI) [70, 73,
104, 106, 107, 117], Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear [70],
Espectroscopia Infrarroja Cercana [95-98, 122], Bioimpedancia Eléctrica [216-219] y
Bioimpedancia Magnética [220], En el caso de los ensayos en humanos se ha
experimentado con tumores viscerales y superficiales, excepto en los de la sangre y los
ascíticos.
Respecto a las variables propias de la terapia, se han utilizado diferentes dosis de CED
(intensidad y tiempo de aplicación), número y posición de electrodos, tipos de terapia
(anódica, catódica, y de campo), número de veces que se repite el estímulo eléctrico y si
este agente físico se aplica sólo o combinado con las modalidades terapéuticas
convencionales para el tratamiento del cáncer [13, 31-49],
Capítulo 1: Aspectos teóricos
1.2.1. Los modelos matemáticos: su importancia para el diseño de una terapia
Diferentes modelos matemáticos han sido desarrollados para el entendimiento de
diversos sucesos que ocurren en el cáncer. Estos modelos se han dirigido
fundamentalmente en las siguientes direcciones: 1) a la obtención de parámetros
cinéticos y fisiológicos, propios de las neoplasias malignas, a través de la cinética de
crecimiento de estas [227-234]; 2) a la evaluación de la efectividad antitumoral de la CED
[222, 224]; 3) a la optimización de la configuración de electrodos usados en la ET [225,
226]; 4) al cálculo de los parámetros eléctricos de los tumores malignos [162, 221, 223,
225] y de la potencia que se disipa en estos después de aplicada la CED [223, 225, 226];
y 5) el entendimiento de otros procesos de origen eléctrico y mecánicos inducidos en el
cáncer, una vez aplicada la CED [47, 91. 109, 110, 221,223,224],
En el primer caso, los modelos matemáticos revelan que el modelo de Gompertz es el
más factible para describir el crecimiento de los tumores no tratados [222, 227, 233];
mientras que en el segundo caso, Miklavcic y col. [222] demostraron que la inclusión de
un término cuadrático en esta ecuación describió de forma adecuada los datos
experimentales de crecimiento de los tumores tratados con CED sola o combinada con
bleomicina y también reveló la existencia de dos procesos antitumorales cada uno con
una constante de tiempo; sin embargo, este modelo no muestra explícitamente los
parámetros de la terapia externa ni relaciona estos con los cinéticos del tumor, además,
de que tampoco describe las diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con
este agente físico.
A partir de los restantes resultados teóricos tampoco se relaciona ninguno de los
parámetros eléctricos y cinéticos del tumor con los de la terapia ni se puede establecer
un procedimiento terapéutico que involucre el posicionamiento, número y orientación de
los electrodos, así como la intensidad y tiempo de aplicación de la CED.
A pesar de todas las bondades a las que se ha hecho referencia, cabe preguntar por qué
la ET con CED de baja intensidad no se ha establecido como terapia definitiva. Luego de
una revisión crítica exhaustiva realizada de los resultados citados por la literatura
especializada, se encontró que:
• El mecanismo de acción es pobremente entendido y es poco entendido el papel del
21
Capítulo 1: Aspectos teóricos
sistema inmune después de aplicada la CED.
• No existe un modelo matemático que describa explícitamente las diferentes
respuestas de los tumores después de aplicada la CED y que a su vez relacione los
parámetros cinéticos del tumor con el esquema terapéutico.
• Ausencia de modelos biofísicos que expliquen el papel del potencial bioeléctrico y de
otros parámetros físicos en el crecimiento de los tumores tratados con CED.
• No se conoce experimental ni teóricamente el rango de dosis de CED, para el cual cada
tipo de tumor se destruye completamente con el mínimo daño al organismo.
• En la mayoría de los trabajos citados sólo se estudian las variables relacionadas con
el volumen tumoral sin tener en cuenta otras variables biofísicas y bioquímicas que
pueden resultar de interés.
• No se presenta un diseño experimental óptimo que involucre el posicionamiento y
número de electrodos ni, una caracterización eléctrica de los tumores.
• No existe una tecnología de tratamiento establecida para el cáncer.
Es por ello que la siguiente investigación, realizada por primera vez en nuestro país, ha
estado encaminada a proponer diferentes estudios experimentales y teóricos que tributen
a crear las bases para transformar el concepto de terapia eléctrica en el de tecnología de
tratamiento de tumores malignos y benignos con CED, a través del uso de un
electroestimulador de corriente y voltaje ONCOCED B&E-OO.
22
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 23
CAPÍTULO 2: MÉTODOS EXPERIMENTALES Y TEÓRICOS
2.1. Características generales de la investigación
Se realizó una investigación que permita contribuir a transformar el concepto terapéutico
de la Electroterapia en una tecnología de tratamiento del cáncer a partir de Ensayo
Preclínico, a través de la construcción de un electroestimulador, evaluación de los
diferentes esquemas de tratamiento con CED y la formulación de modelo matemáticos y
biofisicos que expliquen los resultados experimentales y contribuyan al objetivo general
de la Tesis.
Cabe señalar, como regla general, que tres réplicas fueron hechas para cada tipo de
experimento, manteniendo las mismas condiciones experimentales, para garantizar así
la fiabilidad de los resultados. En todos los casos se analizó cuidadosamente el diseño y
desarrollo de cada experiencia, cumpliendo con la regla de las 3R (reducción,
reproducibilidad y repetitividad) que rigen las buenas prácticas metodológicas.
2.2. Metódica
• Las condiciones higiénicas tanto de los locales, materiales utilizados y animales de
laboratorio se garantizaron con la limpieza y desinfección cada 7 días, siguiendo el
procedimiento recomendado en las Normas ISO 10993-2 [237], ISO 10993-11 [238]
e ISO 10993-12 [239] para tales experiencias.
• Las cepas de tumores de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 fueron utilizadas como
modelos experimentales y suministradas por el Instituto Nacional de Oncología y
Radiobiología (INOR) y el Centro de Inmunología Molecular (CIM), respectivamente.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 24
Estas fueron transportadas en termos especiales con nitrógeno líquido y conservadas
en cultivo en el departamento de investigaciones del Hospital Conrado Benítez, de
Santiago de Cuba, siguiendo el Procedimiento Operativo de Trabajo (POT)-OOl. A las
cepas se les realizó un control microbiològico, según el procedimiento descrito en las
Normas ISO 10993-11 [238] e ISO 10993-12 [239],
En cada uno de los experimentos, el volumen de los tumores se calculó aplicando la
fórmula del volumen de un elipsoide:
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 25
Para ello se realizaron mediciones diarias de los tres diámetros perpendiculares del tumor (a, b y c), con un pie de rey de 0,05 mm de precisión.
En este estudio fue determinado el porcentaje de regresión (PR) en cada grupo tratado a
través de la expresión citada por dada por Miklavcic y col, (101), dada por:
donde V, (0) y Vx (0) son los volúmenes iniciales en t = 0 de los grupos control y tratados,
respectivamente; V, (t) y Vx(t) son los volúmenes de estos grupos en un tiempo t después
de la terapia.
Los tumores sólidos de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 fueron preparados a partir de sus
formas ascíticas e iniciados en la región dorsolateral derecha por inoculación subcutánea
de 5x106 y lxlO3 células viables, respectivamente. La viabilidad celular en ambos tipos
de tumores fue del 95 % y se determinó siguiendo el procedimiento descrito en las
Buenas prácticas preclínicas (POT-002), que rige en el departamento de investigaciones
del Hospital Conrado Benítez, de Santiago de Cuba.
Los biomodelos experimentales utilizados son las líneas inmunocompetentes e
isogénicas C57BL/6 y BALB/c [235, 236], las cuales fueron suministradas por el Centro
Nacional para la Producción de Animales de Laboratorio (CENPALAB) y Laboratorio de
Animales y Biomodelos Experimentales (LABEX). La transportación de los mismos se
realizó según la Norma de Calidad establecida por las instituciones proveedoras y se
conservaron en cajas plásticas dentro de un local climatizado, en un rango de
temperatura entre 20 ± 3 °C, y una humedad relativa entre el 62 y el 65 %. A estas líneas
de ratones se les realizó un control microbiológico, según la Norma de Calidad
establecida por las instituciones proveedoras, verificado mediante el Certificado de Salud
emitido por las mismas (Anexo III). La eutanasia o sacrificio de los animales se hizo con
un mínimo de sufrimiento físico y mental de estos, según lo establecido en la norma ISO
10993-11 [238],
Cabe señalar que cada uno de los experimentos se realizó de acuerdo con la
disponibilidad de animales y de aquí la heterogeneidad en el número; sin embargo este
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos
26
hecho no influyó en la calidad de los resultados obtenidos. Además, la repetición de
cada uno de los experimentos (tres réplicas), bajo las mismas condiciones
experimentales, arrojaron resultados similares, no encontrándose diferencias
significativas entre estos. Se hace necesario señalar que el número de animales
usados en cada experimento es mayor a la cantidad de animales (de 3 a 8) que se
emplean en los estudios actuales, según el código de ética establecido para el uso de
los animales de laboratorio [237], Este hecho pudo permitir que en este trabajo el
número de animales en cada experimento fuera homogenizado; sin embargo, se optó
por presentar el número real de animales usados en cada caso.
• Los hallazgos histopatológicos del tumor maligno y de los órganos dianas (corazón,
pulmón, hígado, bazo, riñón) se realizaron siguiendo los procedimientos plasmados
en el POT-003 establecido en el departamento de Anatomía Patológica del Hospital
Oncológico Conrado Benítez y el citado por Ham [254],
• Los parámetros hematológicos (hemoglobina y el conteo diferencial completo) se
determinaron a través de los métodos descritos por Colina y col. [255] y según los
procedimientos plasmados en los POT-OOl y POT-003 estandarizados en el
Laboratorio de Hematología Central del Hospital Provincial Saturnino Lora.
• Los parámetros bioquímicos de la sangre (iones sodio y potasio) fueron determinados
por el método de análisis químico de fotometría de emisión, descritos por Colina y
col. (1989) [255] y según la Norma Cubana 20-06-24-1987, establecida por el Comité
Estatal de Normalización de Cuba, y por el laboratorio clínico del Hospital Conrado
Benítez.
Como regla general los gráficos de volumen del tumor en el tiempo citado en esta
investigación fueron ajustados con poligonales para establecer las tendencias
temporales y mostrar las diferencias cualitativas que existen entre los crecimientos de
los tumores no tratados y tratados con CED. Sin embargo, para un análisis cuantitativo
se usó el criterio de la bondad de ajuste ( r~ ) y el “Splain cubic que permite un ajuste
suave de las curvas de crecimiento del volumen del tumor antes y después de aplicada
la CED.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 27
2.3. Obtención de la información
La información fue recogida en cuadernos de datos, según el procedimiento descrito en
las Buenas prácticas preclínicas (POT-002), que rige en el departamento de
investigaciones del Hospital Conrado Benítez, de Santiago de Cuba. Los resultados
finales del procesamiento de la misma fueron plasmados en tablas y gráficos; estos
últimos se obtuvieron a través del uso del software Matlab®, lenguaje de computación
técnica Versión 5.3.0.10183 (Rll), 1999.
2.4. Criterios estadísticos
En cada uno de los grupos experimentales se calculó el promedio y el error estándar de
la media (ES) de las variables bajo estudio. El ES se calculó aplicando la fórmula,
donde DS es la desviación estándar y n el número de muestras.
Para el análisis estadístico de los diferentes resultados se utilizó el paquete estadístico en
soporte electrónico SPSS 9,0 para Windows (1999), y para el fundamento teórico de cada
uno de los criterios estadísticos utilizados se consultó el trabajo de Sigarroa [253].
• Criterio estadístico no paramétrico de suma de rango de Wilcoxon-Munn-Whitney de
una cola, para un nivel de significación a = 0,05: Comparación de los volúmenes y
porcentajes de necrosis de los tumores tratados con CED y sus respectivos controles.
• Criterio de Kaplan y Meier [256], para un nivel de significación a = 0,05: Análisis de
sobrevida de los animales tratados con respecto a los controles.
• Criterio estadístico de McNemar, para un nivel de significación a = 0,05: Comparación
de los principales hallazgos anatomopatológicos en órganos y zona peritumoral de
los animales de los grupos tratados y controles.
• Criterio estadístico t-Student, para un nivel de significación a = 0,05: Comparación
de las variables hematológicas de los animales tratados con CED y las de los
controles.
2.5. Diseño y construcción de un electroestimulador de CED para validar su uso en el
tratamiento de tumores malignos en ensayos preclínieos
Para diseñar y construir un electroestimulador de CED se hizo una revisión de patentes
en tres Bases de Datos: C1BEPAT 1 y II; APS y CAPS de Estados Unidos y ACCESS de la
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 28
Oficina Europea de Patentes [241-251] y se tuvo en cuenta la Norma de Seguridad
Eléctrica para equipos médicos EN60601-1 [252],
En las figuras 2.1a y 2.1b se muestran el electroestimulador ONCOCED B&E-00 y su
diagrama en bloques, respectivamente (Anexo IV). En la figura 2.1b, la línea discontinua
representa el conmutador (o interruptor) que independiza los regímenes de CED o voltaje
de directa, lo que permite que el electroestimulador pueda ser utilizado indistintamente
para la terapia de tumores. En esta figura E| y 0| representan la entrada y salida del
electroestimulador como fuente de corriente; sin embargo, Ev y Ov indican su entrada y
salida como fuente de voltaje. L-Ii y V|-V2 son los interruptores que permiten el
funcionamiento del bloque de corriente o de voltaje, respectivamente.
La variación paso a paso de la CED o del voltaje de directa, desde cero hasta el valor
establecido para la terapia, se logra a través de dos selectores independientes. Esta
variación paso a paso, con dos minutos de espera entre paso, evita la presencia de
transientes de corriente o de voltaje y el calentamiento del tejido, fenómenos que
pueden influir en los experimentos y por ende, en la interpretación de los resultados. El
rango de la corriente es de 0 a 20 mA, con paso de 1 mA, mientras que el del voltaje es
de 1 a 10 V. con un paso de 1 V.
Una vez establecido el nivel de corriente o de voltaje, el diseño del electroestimulador
permite que este se mantenga constante durante el tiempo de aplicación de la terapia,
siempre y cuando no exceda los 20 mA o 10 V, respectivamente. Para valores de voltaje
mayores que 10 V se cita la muerte masiva de los animales, resultado que ha sido
previamente explicado por Chou y col. [76]. Por encima de 20 mA no se garantiza una
estabilidad del nivel de CED establecido, debido a la limitación del regulador de voltaje
LM317. A pesar de esta limitación, los valores de CED hasta 20 mA, son suficientes para
la realización de los diferentes experimentos.
En la figura 2.1b se muestra que el equipo es conectado a la línea de corriente alterna
(AC) de 110 ± 10 V y frecuencia 60 ± 1 Hz. A la entrada de este existe un filtro de línea
que elimina todo tipo de ruido que peijudique la operación especifica del equipo. La
salida del filtro se conecta a un transformador cuyas funciones son el desacople eléctrico
entre la linea de alimentación y el circuito (aislamiento galvánico) y adecuar la fuente de
alimentación al voltaje especificado (de 110 a 35 V). Esta última función permite que se
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 29
genere la corriente
0 el voltaje de directa que se utilizará en el tratamiento, según sea el modo de trabajo El
transformador garantiza el cumplimiento de la protección eléctrica para el animal bajo
tratamiento y para el operario, según la Norma de seguridad eléctrica para equipos
médicos EN60601-1 [252],
A la salida del transformador es acoplado el circuito de generación de corriente o voltaje,
el cual cuenta con dos reguladores LM317, el primero conectado en configuración de
regulador de corriente y el segundo conectado como regulador de voltaje. Ambos son
conectados en cascada a través del interruptor de selección de modo de trabajo y la
salida de regulador de corriente alimenta la entrada del de voltaje.
En régimen de corriente, el equipo mantiene constante la corriente que circula por la
muestra a expensas de la variación del voltaje debido a las variaciones de impedancia
pollas reacciones electroquímicas inducidas en el organismo. En régimen de voltaje, se
fija una corriente máxima establecida previamente y el equipo mantiene constante el
voltaje a expensas de las variaciones de la corriente eléctrica por la razón antes
mencionada.
Entre otras características del electroestimulador se pueden mencionar: es un equipo no
automático, estable y de bajo ruido; rango de salida ajustable entre 1,2 y 40 V; capacidad
de corriente de salida garantizada hasta 1,5 A; rango de temperatura entre 0 y 125 °C (1 %
de variación de los parámetros con una variación de temperatura en todo el rango de
operación), completa protección contra sobrecarga y limitación de corriente; dimensiones
13x25x8 cm, peso 5 ± 0,5 kg; y potencia máxima de consumo 5 W. Además, es un equipo
capaz de gobernar variaciones de impedancia grandes en el tejido, en el orden de los kilos
ohms, debido a las reacciones electroquímicas inducidas en el tumor por la acción de la
CED.
El hecho de que este equipo no sea automatizado impuso que el voltaje y la corriente se
controlen constantemente, durante el tiempo de tratamiento, a través de un voltímetro y
un amperímetro conectados externos al equipo (figura 2.2, Anexo IV).
A partir del electroestimulador prototipo se diseñaron cinco más, con el objetivo de
reducir el tiempo de duración de los experimentos, debido al número de animales
usados en cada uno. Los electroestimuladores trabajaron en régimen de corriente
eléctrica directa en todos los casos.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 30
La caracterización eléctrica de los seis electroestimuladores se hizo uno a uno a través
de la característica volt-ampere, se usó una caja de resistencia patrón certificada por el
Sistema de Calidad de la Oficina Territorial de Normalización (OTN) de Santiago de Cuba.
El análisis estadístico de los resultados se hizo según el criterio de bondad de ajuste (r).
A cada electroestimulador se le acopla un portaelectrodos que contiene como mínimo
2 electrodos hasta un máximo 8. Para el monitoreo continuo del voltaje y la corriente
durante la terapia a los equipos se les acopló un voltímetro y un amperímetro,
respectivamente (figura 2.2). Todos fueron calibrados y certificados por la OTN, así
como los cronómetros manuales utilizados en el control de la duración de los
tratamientos en las instalaciones experimentales.
Los electrodos empleados fueron comprados a la firma Medicotest (Dinamarca) y
suministrados al grupo de investigación por los investigadores del Departamento de
Biofísica de la Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia. A través de los mismos se
le suministró al tumor la corriente o el voltaje de directa proveniente de cada
electroestimulador. Están constituidos por un material inerte, cuya composición es
Platino- Iridio (Pt-Ir 90/10). El diámetro y longitud de los electrodos es de 0,7 mm de
diámetro y 20 mm de longitud, respectivamente.
De forma general, todos los electrodos fueron limpiados y esterilizados en alcohol antes
de usarse. Después insertados, los electrodos fueron conectados a la fuente de C ED.
Uno de los extremos de cada electrodo tiene forma puntiaguda y es insertado en el
tumor, mientras el otro es conectado al electroestimulador a través de conductores
eléctricos (figura 2.2).
2.6. Evaluación de los diferentes esquemas de tratamiento en ratones BALB/c \
C57BL/6 portadores de tumores malignos de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 para
optimizar el efecto terapéutico de la CED
Los grupos experimentales fueron conformados al alzar y divididos en grupos controles,
con ratones a los que no se les suministró CED, y grupos tratados, compuestos poi
ratones tratados con CED. En todos estos estudios, los animales de los diferentes grupos
fueron mantenidos bajo las mismas condiciones experimentales. Cabe señalar, como
regla general, que cada uno de estos estudios se realizó de acuerdo con un protocolo de
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 31
investigación previamente diseñado.
Para demostrar la efectividad de la CED se tuvo en cuenta al tumor (tipo, característica
histogénica y volumen inicial) en su hospedero y esquema terapéutico usado (intensidad
de la CED y tiempo de exposición a esta, tipo de terapia y número de veces que se repite,
cantidad y posicionamiento de los electrodos). La evaluación de la misma se hizo a través
del estudio de los diferentes hallazgos peritumorales y tumorales (volumen y porcentaje
de necrosis de los tumores y el cálculo de parámetros cinéticos que caracterizan el
crecimiento de estos). Por otro lado, para cuantificar los efectos adversos de la CED en
el organismo se midieron algunos parámetros hematológicos (recuento diferencial
completo, hemoglobina, hematocrito) y bioquímicos de la sangre (iones sodio y potasio);
se realizó, además, el estudio histológico de los órganos dianas, tales como: corazón,
hígado, bazo, pulmón y riñón.
Diferentes tipos de terapias de CED fueron utilizados en este trabajo, tales como: anódica
(ánodo insertado en el tumor y el cátodo insertado subcutáneamente, a una distancia de
8 a 10 mm del borde del tumor), catódica (cátodo insertado en el tumor y el ánodo
insertado subcutáneamente, a una distancia de 8 a 10 mm del borde del tumor) y
anódico-catódica (ánodos y cátodos insertados en el tumor). El criterio de selección de
las terapias anódica y catódica se realizó teniendo en cuenta los resultados citados en la
literatura previamente consultada [69-75, 77, 78, 85-87, 90, 96, 101, 108, 150]; sin
embargo, la terapia anódico-catódica fue seleccionada, según los resultados obtenidos
con estas terapias y los publicados en estudios previos [76, 80,81, 145, 176, 208].
Antes de evaluar la efectividad de la CED fue imprescindible realizar el estudio de la \
ariabilidad o dispersión natural de estos dos tipos diferentes de tumores en los
organismos antes mencionados con el fin de delimitar si la dispersión encontrada en los
tumores tratados es debida a esta variabilidad o a la acción de este agente físico.
Por otra parte, la variabilidad de los volúmenes de los tumores utilizados en esta
investigación se debe a dos razones fundamentales: 1) la selección del número de
electrodos depende del tamaño del tumor y 2) la necesidad de evaluar la efectividad de
la CED en tumores con volúmenes diferentes, al variar otros parámetros además del
número de electrodos.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 32
2.6.1. Estudio de la variabilidad natural de crecimiento de los tumores fibrosarcoma
Sa-37 y Ehrlich en ratones BALB/c y C57BL/6
Un primer experimento fue realizado para estudiar la variabilidad de crecimiento del
tumor de Ehrlich en los ratones BALB/c y C57BL/6; además, fue diseñado un segundo
ensayo para el estudio de la variabilidad del tumor fibrosarcoma Sa-37 en ratones
BALB/c y C57BL/6. En cada experimento el número total de animales utilizado fue 40
(20 por cada tipo de hospedero). La medición del volumen de los tumores comenzó
cuando estos fueron palpables (aproximadamente 50 mm3).
Un tercer experimento fue diseñado para comparar los volúmenes de cada tumor
medidos con un pie de rey y a través de pruebas confirmativas por anatomía patológica,
con la finalidad de garantizar la credibilidad de las mediciones realizadas. En este caso,
el tumor de Ehrlich fue utilizado como modelo experimental y se inoculó en 40 ratones
BALB/c. Después que los tumores fueron palpables se formaron 4 grupos
experimentales, cada uno con 10 ratones, correspondientes a cuatro volúmenes iniciales
de aproximadamente. 80, 400, 1 000 y 2 000 mm3. Después de medido el volumen del
tumor cada ratón fue sacrificado, obteniéndose en cada caso el tumor aislado, al cual
también se le calculó su volumen por estudios de anatomía patológica, a través de la
medición de sus ties ejes principales con una regla que tiene 1 mm de error.
2.6.2. Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlieh al utilizar las
terapias catódica y anódica con dosis de CED de 1,8 y 4,0 mA durante 60 y 30
minutos, respectivamente
Este estudio se hizo para evaluar la efectividad de la CED en el ratón BALB/c portador del
tumor de Ehrlieh con dosis diferentes.
La terapia de un solo estímulo se suministró a los tumores cuando estos alcanzaron un
volumen de 140,5 mm3 aproximadamente (día cero). Se establecieron de forma aleatoria
tres grupos experimentales para cada tipo de terapia, cada uno con 10 ratones: grupo
control sin tratamiento (GC), grupo tratado con dosis de 1,8 mA durante 60 min (GT1) y
grupo tratado con dosis de 4,0 mA durante 30 min (GT2). La dosis de 4,0 mA fue utilizada
teniendo en cuenta los criterios y recomendaciones de Griffin y col. [70, 73, 74], quienes
demostraron que la efectividad de los tumores aumenta linealmente con el incremento
de la carga eléctrica.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 33
El porcentaje de destrucción del tumor fue cuantificado a través del análisis de necrosis
en tres grupos experimentales formados al azar para cada tipo de terapia. En el caso de
la terapia catódica se trabajó con un grupo control de 16 ratones sin tratamiento (GC),
un grupo de 19 ratones tratados con dosis de 1,8 mA durante 60 min (GT1), y un grupo
de 20 ratones tratados con dosis de 4,0 mA durante 30 min (GT2). Se sacrificaron de 3
a 5 animales por grupo experimental a las 24; 48; 72 y 96 horas, después de aplicada la
ET catódica de un solo estímulo.
En el caso de la terapia anódica los tres grupos experimentales se conformaron con 20
ratones cada uno: grupo control sin tratamiento (GC-1), grupo tratado con dosis de 1,8
mA durante 60 min (GT1-1) y grupo tratado con dosis de 4,0 mA durante 30 min (GT1-
2). Después de aplicada la ET anódica de un solo estímulo se sacrificaron 5 animales por
grupo experimental a las 24; 48; 72 y 96 horas, los cuales fueron escogidos al azar.
2.6.3. Evaluación de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos de
tumores experimentales
Para evaluar la influencia del tipo de tumor en la efectividad de la CED, en el mismo
hospedero, se utilizaron ratones C57BL/6 portadores de tumores Ehrlich y fibrosarcoma
Sa-37 a los cuales se suministró CED a través de dos electrodos de Pt-Ir para evaluar las
sensibilidades de estos tumores a la acción de este agente físico.
La terapia de un solo estímulo se suministró a los tumores cuando estos alcanzaron un
volumen de 100 mm aproximadamente (día cero). Se establecieron de forma aleatoria
dos grupos experimentales por cada tipo de tumor, cada uno con 10 ratones. Para el
tumor de Ehrlich un grupo control sin tratamiento (GC1) y un grupo tratado con 5,0 mA
durante 30 min (GT1). Para el tumor fibrosarcoma Sa-37 un grupo control sin tratamiento
(GC2) y un grupo tratado con 5,0 mA durante 30 min (GT2).
2.6.4. Evaluación de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos
diferentes de ratones
Este estudio fue realizado con el objetivo de dilucidar el papel del organismo portador
de un mismo tipo de tumor en la efectividad de la CED. Para esto se utilizaron ratones
BALB/c y C57BL/6 como organismos y el tumor fibrosarcoma Sa-37 como modelo de
experimentación. La CED fue suministrada a los tumores a través de tres electrodos de
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 34
Pt-Ir: dos ánodos insertados en el tumor y el cátodo insertado subcutáneamente en el
tejido sano circundante a este.
La terapia de un solo estímulo se suministró a los tumores cuando éstos alcanzaron un
volumen de 100 mnr aproximadamente (día cero). Se establecieron de forma aleatoria
tres grupos experimentales por cada tipo de hospedero, cada uno con 15 ratones. Para
el hospedero C57BL/6 un grupo control sin tratamiento (GC1), grupo tratado con 1,8 mA
durante 60 min (GT1-1) y grupo tratado con 5,0 mA durante 30 min (GT1-2). Para el
hospedero BALB/c un grupo control sin tratamiento (GC2), grupo tratado con 1,8 mA
durante 60 min (GT2-1) y grupo tratado con 5,0 mA durante 30 min (GT2-2).
2.6.5. Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich utilizando
el esquema anòdico con uno y dos ánodos
Se utilizaron ratones BALB/c como hospedero, y el tumor de Ehrlich como modelo de
experimentación. La CED fue suministrada a los tumores a través de electrodos de Pt-Ir
de 0,7 mm de diámetro y 20 mm de longitud. Se utilizaron dos esquemas terapéuticos
anódicos: uno con el ánodo insertado en el tumor y otro con dos ánodos insertados en
el tumor. En ambos casos el cátodo se insertó subcutáneamente en el tejido sano
circundante al tumor.
La terapia de un solo estímulo comenzó cuando los tumores alcanzaron un volumen
aproximado de 44 mm3 (día cero). Se establecieron de forma aleatoria tres grupos
experimentales, cada uno con 13 animales: grupo control sin tratamiento (GC), grupo
tratado con esquema anòdico convencional (un ánodo insertado en el tumor) y dosis de
5,0 mA durante 30 min (GT1); grupo tratado con esquema anòdico con dos ánodos
insertados en el tumor y la misma dosis de CED (GT2).
2.6.6. Evaluación de la terapia anòdica sobre el tumor fibrosarcoma Sa-37 con cuatro
electrodos
Se utilizó el esquema terapéutico anòdico con tres ánodos insertados en el tumor y un
cátodo subcutáneamente en la parte exterior de su periferia. La terapia de un solo
estímulo de CED se suministró a los tumores cuando estos alcanzaron un volumen de
40 mm3 aproximadamente (día cero), usando electrodos de Pt-lr. Se establecieron de
forma aleatoria dos grupos experimentales, cada uno con 10 ratones: grupo control sin
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 35
tratamiento (GC) y grupo tratado con 5,0 mA durante 30 min (GT). En este estudio se
utilizó al ratón C57BL/6 como hospedero portador del tumor fibrosarcoma Sa-37.
Para verificar los resultados, en este estudio también se observaron las alteraciones
inducidas en este tipo de tumor por la acción de la CED para la dosis antes mencionada.
Para esto, se mantuvieron las mismas condiciones experimentales mencionadas en el
párrafo anterior, pero con otros dos grupos experimentales formados aleatoriamente.
Para la determinación del porcentaje de necrosis en los tumores no tratados y tratados
con CED, -1 animales fueron sacrificados a las 24; 48; 72; 96 y 120 horas post-
tratamiento.
A través del método de la Resonancia Magnética Nuclear de Imágenes fueron observados
los patrones de necrosis en los tumores de los GT y GC.
2.6.7. Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al utilizar el
esquema anòdico y anódico-catódica
Con el fin de incrementar la electividad de la CED obtenida con el esquema anòdico, en
este estudio se utilizó el esquema anódico-catódica.
La CED fue suministrada a los ratones BALB/c portadores del tumor de Ehrlich a través
de dos electrodos de Pt-Ir. La terapia de un solo estímulo comenzó cuando los tumores
alcanzaron un volumen de 38 mm aproximadamente (día cero). Se establecieron de
forma aleatoria cuatro grupos experimentales, cada uno con 15 animales: grupo control
sin tratamiento (GC), grupo tratado con esquema anòdico y dosis de 1,8 mA durante 60
min (GT1); grupo tratado con esquema anòdico y dosis de 1,8 mA durante 60 min (GT2)
y grupo tratado con esquema anódico-catódica y dosis de 5,0 mA durante 30 min (GT3).
2.6.8. Evaluación de la efectividad de la CED sobre el fibrosarcoma Sa-37 al utilizar la
terapia anòdica con dos ánodos y un cátodo
Se utilizó el esquema terapéutico anòdico con dos ánodos insertados en el tumor y un
cátodo subcutáneo en la parte exterior de su periferia. La terapia de un solo estímulo de
CED se suministró a los tumores cuando estos alcanzaron un volumen de 40 mm
aproximadamente (día cero) usando electrodos de Pt-Ir. Se establecieron de forma
aleatoria tres grupos experimentales, cada uno con 15 ratones: grupo control sin
tratamiento (GC), grupo tratado con 1,8 mA durante 60 min (GT1) y grupo tratado con
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos
36
5,0 mA durante 30 min (GT2). En este estudio se utilizó al ratón C57BL/6 como
hospedero portador del tumor fibrosarcoma Sa-37.
2.6.9. Evaluación del efecto antitumoral de la CED sobre los tumores de Ehrlich \
fibrosarcoma Sa-37 al utilizar la terapia anódico-catódica y variar la cantidad de
carga eléctrica
La CED fue suministrada a los tumores de Ehrlich. Se usaron varios electrodos: dos
ánodos y dos cátodos insertados en la base perpendicular al eje largo del tumor con una
distancia de 3 mm entre ellos. Los cátodos y ánodos fueron conectados en secuencia
alterna. Este arreglo de multi-electrodos fue propuesto teniendo en cuenta los resultados
citados por Chou y col. [76]. Asimismo, se varió la intensidad de la corriente y la carga
eléctrica Q que se le suministró a los tumores, teniendo en cuenta los criterios y
recomendaciones de Zhu \ col. [80,81, 114],
El estudio fue realizado en 40 ratones BALB/c portadores del tumor de Ehilich (grupo 1)
y en otros 40 ratones portadores del tumor fibrosarcoma Sa-37 (grupo 2). Ambos
grupos fueron aleatoriamente divididos en cuatros subgrupos cada uno con 10
animales. Para el írupo 1 los subgrupos formados fueron: subgrupo control (GC1),
subgrupo tratado con carga eléctrica de 36 C/cm3 (18 C en 0,5 cm3) y 6,7 mA durante
45 min (GT1-1), subgrupo tratado con 63 C/cm3 (31,5 C en 0,5 cm3) y 11,7 mA durante
45 min (GT1-2) y subgrupo tratado con 92 C/cm3 (46 C en 0,5 cm3) y 17,0 mA durante
45 min (GT1-3). Para el grupo 2 los subgrupos formados fueron: subgrupo control
(GC2), subgrupo tratado con carga eléctrica de 36 C/cm3 (18 C en 0,5 cm3) y 6,7 mA
durante 45 min (GT2-1), subgrupo tratado con 63 C/cm3 (31,5 C en 0,5 cm3) y 11,7 mA
durante 45 min (GT2-2) y subgrupo tratado con 80 C/cm3 (40 C en 0,5 cm3) y 14,8 mA
durante 45 min (GT2-3). También, la dosis de 100 C/cm-' (50 C en 0,5 cm3) y 18,5 mA
durante 45 min fue deliberada en 6 tumores de Ehrlich y 6 tumores fibrosarcoma Sa-
37. Otros valores de Q en el rango de 5,5 a 110 C/cnr’ fueron usados para el tratamiento
de ambos tumores, y se mantuvieron constantes tanto el tiempo de tratamiento (45 min)
como su volumen inicial (0,5 cm3). Cuando los tumores alcanzaron aproximadamente
0,5 cm3, un solo estímulo de CED fue aplicado a los ratones BALB/c (día cero). La
corriente fue monitoreada continuamente y fue poco a poco incrementada por dos
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 37
minutos hasta la intensidad deseada, la cual fue fijada durante el tratamiento. El voltaje
fue monitoreado de forma continua y este varió entre 5 y 25 V acorde con el cambio de
la resistencia del tejido durante la aplicación de la CED. La carga eléctrica total fue
calculada en tiempo real. Después de una sola aplicación de la CED, el tratamiento fue
detenido. En este caso, la corriente fue disminuida paso por paso durante dos minutes
hasta que su intensidad fue cero.
En el grupo control, cuatro electrodos fueron insertados en la base de los tumores sin
aplicar ninguna CED (0 mA).
La razón de sobrevida de los ratones portadores de ambos tipos de tumores fueron
determinadas para cada grupo experimental y esta (en %) fue definida como la razón
entre el número de animales vivos y el número total de animales.
2.6.10. Evaluación de los efectos antitumoral y adverso de la CED sobre el ratón
BALB/c portador de un tumor de Ehrlich al usar la terapia anódico-catódica
La CED fue suministrada a los tumores a través de dos electrodos de Pt-Ir, en el caso de
la terapia anódica, y cuatro electrodos (un ánodo en el centro del tumor y tres cátodos
insertados en la periferia del tumor) en el caso del esquema anódico-catódica.
Para ambos tipos de terapia, la CED de un solo estímulo fue suministrada a los tumores
cuando alcanzaron un volumen inicial aproximado de 850,1 mm3 (día cero). Se
establecieron de forma aleatoria tres grupos experimentales, cada uno con 15 animales:
grupo control sano o control negativo sin tratamiento (GCN); grupo control enfermo o
control positivo sin tratamiento (GCP) y grupo tratado con dosis de 4,0 mA durante 30
min (GT). Los animales del GCN y GCP fueron mantenidos bajo las mismas condiciones
experimentales que los animales de GT. La efectividad de la terapia fue demostrada a
través del volumen y porcentaje de necrosis en los tumores no tratados y tratados con
CED. Una vez corroborada la eficacia de la CED se procedió al estudio de los efectos
adversos de este agente físico en el organismo. Para esto se realizaron un conjunto de
determinaciones cualitativas y cuantitativas en ratones BALB/c portadores del tumor de
Ehrlich, tales como: hallazgos anatomopatológicos peritumorales y en los órganos dianas
y variables hematológicas y bioquímicas de la sangre.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 38
2.7. Introducción de modificaciones al modelo de Gompertz que permitan describir las
diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con CED
Para introducir una modificación a la ecuación de Gompertz (ecuaciones 1.1 y 1.2) se
tuvo en cuenta, además del propio modelo, las diferentes respuestas de los tumores
tratados con CED obtenidas en este estudio y las citadas por otros investigadores [60-
215], tales como: progresión de la enfermedad, no cambio, respuesta parcial y respuesta
completa.
Los resultados experimentales en esta investigación y la estrecha relación de la regresión
del tumor con la cantidad de carga eléctrica que se le suministra [73, 74, 76, 80. 81, 99,
39
101, 104, 124, 131, 144, 191] condujeron a la posible existencia de una intensidad de
corriente eléctrica fisiológica, intrínseca del tumor, la cual en una primera aproximación
se considera como uniformemente distribuida por todo su volumen, denominada j0, se
asume en una primera aproximación que el tumor es homogéneo desde el punto de vista
eléctrico. Además, se supuso que la respuesta del tumor tratado con CED pudiera estar
dada por la relación entre la intensidad de CED que se le suministra a este, denominada
i y su i„. También, se incluyó un término que caracteriza la acción citotóxica de la CED
dependiente de la relación de i e i0 y de un factor exponencial descendiente en el tiempo
con una razón y (en días'1). La ecuación diferencial propuesta, con la condición inicial V(t
= 0) = Vo, es:
donde Vqt (t) (en mm3) describe la dependencia temporal (t, en días) del volumen del
tumor maligno tratado con CED y V0 (en mm3) su volumen inicial. El parámetro a (en días
1)
es la velocidad de crecimiento intrínseca del cáncer (relacionada con la razón de mitosís
inicial de las células tumorales) y /? (en días’1) puede ser interpretado como su velocidad
de retardo del crecimiento (relacionado con el proceso de antiangiogénesis [15, 16, 234]).
El parámetro y (en días ') representa la velocidad del proceso antitumoral inducido en el
tumor maligno por la CED; mientras que ai y a^ son parámetros adimensionales
meramente eléctricos que establecen la relación existente entre i (en mA) e i0 (en mA).
En analogía a las ecuaciones 1.1 y 1.2, las ecuaciones 2.3 y 2.4 pueden ser escritas de las formas siguientes:
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 41
donde a (en días) y B (en días ') son las velocidades de crecimiento y de retardo del
tumor maligno tratado con CED, respectivamente.
A partir de la cinética de crecimiento de los tumores malignos tratados con CED es posible
determinar el tiempo de doblaje promedio del volumen del tumor tratado con CED (TD),
es decir, el tiempo que transcurre para que el tumor duplique su volumen inicial.
Remplazando en la ecuación (2.4) la condición V G T ( t = T D) = 2V 0 , es obtenida la
ecuación siguiente:
A diferencia de la ecuación 1.3, la expresión 2.11 permite expresar explícitamente los
parámetros a y ( 3 como una función de los parámetros y y TD, que dependen de las
características histogénicas del tumor, tipo de hospedero y del esquema terapéutico
usado. Este último es determinado directamente de la dependencia de VQTW del tumor
tratado con CED.
2.8. Formulación de un modelo biofísico que explique el papel de los potenciales
bioeléctricos del tumor en su crecimiento
Para formular el modelo biofísico que explique el papel de los potenciales bioeléctricos y
de otros parámetros del tumor se tuvo en cuenta el modelo matemático antes mencionado
y los resultados del tópico 2.6.9, así como los diferentes resultados experimentales
citados por otros investigadores.
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 42
Es conocido que el tejido biológico no puede ser considerado un conductor homogéneo
como han propuesto Van De Gras and Rhees [258], Miklavcic y col. [22.i], Smith y col.
[259] y Foster y Schwan [260], la solución de este problema real es difícil de obtener ya
que los métodos analíticos son más complicados debido a que involucran geometría
arbitraria, propiedades del material (heterogeneidad y anisotropía) y las condiciones de
frontera. Por esta razón, una simplificación grosera de la geometría del tumor maligno
fue propuesta en este estudio, y se usó el modelo de capas esféricas, el cual tiene algunos
inconvenientes porque los tumores experimentales y los humanos no son generalmente
esféricos y están lejos de tener propiedades eléctricas isótropas y homogéneas.
Sobre la base de resultados experimentales previamente citados por varios autores [63-
68, 82, 257] se considera al tumor sólido, en una primera aproximación, como una esfera
conductora, cargada negativamente con N compartimientos no intersecantes, cada uno
caracterizado por su radio Rk, conductividad Gk y pennitividad 8k (k =1, 2, ..., N). Cada
compartimiento sucesivo está encerrado uno en el otro y cada uno es considerado como
un conductor homogéneo e isótropo. Exterior a la esfera está el compartimiento k = N+l
que representa al tejido sano circundante al tumor también caracterizado por su
conductividad GN+I y permitividad eN+i (figura 2.3a).
La superficie Sk. k+i (k = 1, N) es la frontera que separa los compartimientos interno y
externo Rk y R^+i y en cada una existe tanto una densidad de carga superficial Ck.k+i
como un potencial negativo finito Vk.k+1 (k = 1, N). También, en el centro de la esfera
existe un potencial negativo finito (Vo). Acorde con los resultados reportados por
Miklavcic y col. [82], Vo es el potencial bioeléctrico más negativo y la negatividad de los
restantes potenciales bioeléctricos decrece con el incremento de Rk. Esas consideraciones
permiten calcular la distribución de potenciales-bioeléctricos en cada compartimiento por
la siguiente ecuación:
V k ( r ) = A k r + B k , (k = 1 ... N) (2.12)
Los coeficientes Ak y Bk pueden ser determinados a partir de las condiciones de frontera:
V k ( r = 0) = V n y V k ( r = R k) = V I U], dando
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 43
Sustituyendo las ecuaciones (2.13) y (2.14) en la ecuación (2.12) da
donde r (en mm) es la distancia desde el origen al punto donde el potencial está siendo calculado, AV^k+1(en mV) es la diferencia entre los potenciales bioeléctricos negativos en cada superficie Sk, k+1 y su centro, ARk.k+i (en mm) es la diferencia entre los radios de dos compartimientos consecutivos R|< y Rk+i, VFt",+l (en mV/mm) representa la heterogeneidad eléctrica del tumor sólido.
La existencia de esos potenciales bioeléctricos estacionarios en cada compartimiento
interior de la esfera (ecuación 2.15) significa que en cada uno también existe un campo
eléctrico inherente a este Ek (en mV/mm) el cual puede ser obtenido a partir del gradiente
de Vk (Ek = -VVk(r)), dando
La densidad de corriente primaria en cada compartimiento interior al tumor (Jk,
en mA/mm2) está asociada con la suma de los potenciales bioeléctricos producidos por
las células tumorales activas distribuidas en cada uno y esta produce una
densidad de corriente óhmica debido a las propiedades del volumen
conductor. Substituyendo la ecuación 2.16 en la ley de Ohm puede ser determinada Jk,
dada por:
Vk (ecuación 2.15) resulta de la acumulación de cargas eléctricas en cada Sk. k+i y como
resultado de este hecho una densidad de carga superficial se establece, denominada
<Tk.k-i (k = 1, ..., N). El vector unitario n. k+i denota la normal en cada Sk. k+i• Por
convenio, esta está orientada desde el compartimiento exterior al interior (figura 2.3a) ya
que el flujo de nutriente, oxígeno y energía ocurre desde el tejido sano circundante al
interior del tumor sólido.
Una consideración importante es la condición de frontera de las cantidades campo
eléctrico y densidad de corriente en la superficie donde las magnitudes eléctricas
conductividad y
PARTE 2: Métodos Experimentales y Teóricos 44
permitividad varían discontinuamente. Se conoce bien que la componente normal de la
densidad de corriente es continua a través de la frontera de la esfera. Esto significa que
G.E, = G, (k = 1, .... N) (218)
La discontinuidad de la componente normal del vector desplazamiento debido a Gk-i.k requiere que
Combinando las ecuaciones (2.18) y (2.19) y usando la ecuación (2.16) es posible
calcular Gk-i,k por la expresión siguiente
lLa densidad de carga superficia en la frontera tumor-tejido sano es obtenida de la ecuación
(2.20) para k = N, denominada aN,N+|. El caso particular de un compartimiento (k = 1)
corresponde a un tumor sólido homogéneo desde el punto de vista eléctrico, caracterizado
por su radio R|, conductividad G| y permitividad Si y rodeado por su correspondiente tejido
sano caracterizado también por su conductividad G2 y permitividad s2 (figura 2.3b).
Figura 2.3. Modelo eléctrico establecido para el tumor maligno sólido, a) Tumor maligno no
homogéneo con N compartimientos, b) 1 umor maligno homogéneo de un compartimiento. En ambas
figuras exterior a la
neoplasia maligna está el tejido sano, n es el vector normal dirigido del tejido sano al centro del tumor.
i
Capítulo 3: Resultados 45
CAPÍTULO 3: RESULTADOS
3.1. Diseño y construcción del estimulador de corriente eléctrica directa ONCOCEI) B&E-Oü
para el tratamiento de tumores en animales de laboratorio
Una vez diseñados y construidos los seis electroestimuladores (tópico 2.1.4). la
caracterización de cada uno, en régimen de tuente de corriente o de voltaje, se hizo usando
una caja de resistencia patrón, certificada por la OTN. En la tabla 3.1 (Anexo IV) se muestra
los resultados obtenidos de la caracterización de cada electroestimulador tanto en régimen
de comente como de voltaje.
La caracterización del electroestimulador en régimen de corriente, se hizo a través de!
análisis del gráfico logarítmico ln ( 1) vs. ln(R„1¡n), donde 1 es la intensidad de la corriente
(en mA) y R„m es la resistencia de carga máxima (en KQ), de lo que resulta una ecuación lineal
de la forma ln(/) = A + B ln(/?nux), en la cual los parámetros A = ln(U) y B son el intercepto y
la pendiente de la recta, respectivamente. Los resultados mostrados en la tabla 3.1
demuestran esta dependencia lineal con pendiente negativa como predice la Ley de Ohm.
Por otro lado, la caracterización del electroestimulador como fuente de voltaje se hizo a
través del estudio del comportamiento de U vs. Rmin, donde U es la variación del voltaje (en
V) y Rmm (en Q) es la resistencia de la carga mínima, y la dependencia lineal es de la forma U
= lio + / Rnm. En este régimen cada uno de estos equipos satisfizo la Ley de Ohm; sin
embargo, fue observado que el parámetro A no es estrictamente igual a cero (U, % 0,1 V).
como predice la teoría, resultado que fue explicado por la limitación de la electrónica de
estos equipos para voltajes por debajo de 2 V (tabla 3.1).
F.1 nivel de voltaje do 0,1 V fue suministrado al tumor para evaluar sus efectos en la cinética
de crecimiento de este, y no se encontraron diferencias significativas (P > 0,05) con respecto
a los observados en los tumores no tratados, aspecto que desde el punto de vista terapéutico
permite asumir que este valor sea considerado cero, como predice la teoría.
Las diferencias no significativas (P > 0,05) encontradas entre estos seis electroestimuladores
(tabla 3.1) pueden ser debidas a la variabilidad natural entre los componentes de un mismo
tipo; sin embargo, los resultados obtenidos con ellos indican que estos pueden ser
considerados “similares” y por ende ser usados en el tratamiento de tumores experimentales
en animales de laboratorio en régimen de voltaje o corriente de directa.
Capitulo 3: Resultados 46
En la finura 3.1 (Anexo IV) se muestra la característica volt-ampere (I vs. U) de uno de los
seis electroestimuladores en régimen de corriente. Este mismo lesultado fue obtenido paia
el resto.
En el Anexo V se muestra la Certificación Técnica, emitida por la OTN, para el
electroestimulador ONCOCED B&E-00 usado en el tratamiento de tumores experimentales
en animales de Laboratorio, según la Norma de Calidad ISO 9002, que avala la caracterización
técnica realizada. Los resultados obtenidos del diseño y construcción mostraron que este es
de bajo peso y costo (50,00 USD y 1 057.23 pesos MN), factible desde el punto de vista de
su construcción, reproducción y mantenimiento.
A partir de este equipo se propuso un prototipo de electroestimulador automático,
autónomo, con la posibilidad de conectarse a la PC a través del puerto serie, denominado
ONCOCED B&E-01, que será usado en un futuro en humanos para el tratamiento de tumores
superficiales y viscerales. La implementación de este equipo en la Clínica permitirá que por
vez primera la Electroterapia con CED de bajo nivel pueda utilizarse como terapia dinámica
ya que se haría de forma simultánea un seguimiento de los parámetros eléctricos que
caracterizan al tumor antes, durante y después del tratamiento con CED, lo que constituye
un tipo de terapia novedosa. El seguimiento de estos parámetros permitirá predecir el
comportamiento de los tumores desde el mismo momento en que esta se esté aplicando v
el criterio de parada del tratamiento. Además, la introducción de este equipo en el Sistema
Nacional de Salud Pública'permitirá también que por primera vez se aplique en el país esta
modalidad terapéutica.
3.2. Evaluación de los diferentes esquemas de tratamiento en ratones BALB/c > C57BL/6
portadores de tumores malignos de Ehrlich y flbrosarcoma Sa-37 para optimizar el
efecto terapéutico de la CED
3.2.1. Estudio de la variabilidad natural de crecimiento de los tumores flbrosarcoma Sa-37
\ Ehrlich en ratones BALB/c y C57BL/6 Se encontraron diferencias significativas (P = 0,02)
entre los volúmenes promedios, en el tiempo, del tumor maligno de Ehrlich en los
hospederos BALB/c y C57BL/6, y fue más pronunciado el crecimiento del volumen para el
tumor inoculado en el hospedero C57BL/6. Resultados similares también fueron observados
para el tumor maligno flbrosarcoma Sa-37 en ambos hospederos. También se observó que
el crecimiento del tumor flbrosarcoma Sa-37 es más rápido que el del tumor de Ehrlich,
Capítulo 3: Resultados 47
aspecto que indica que este es más agresivo que el de Ehrlich.
La tabla 3.2 muestra los volúmenes de tumores de Ehrlich calculados (ecuación 2.1) a través
de la medición de sus tres ejes con un pie de rey y por estudios de anatomía patológica. Los
resultados muestran que las diferencias entre ambas vías fueron no significativas (P > 0,05)
para volúmenes de tumores pequeños (80 mnr) y medianos (400 mnr') (tópico 2.6.1), hecho
que explica que el grosor de la epidermis, la capa de pelo de los animales y el instrumento
no influyeron. Sin embargo, para volúmenes de tumores grandes (mayor a 1 000 mnr), se
encontraron diferencias significativas (P = 0,028) entre ambos métodos de medición, lo que
se debe a la difícil definición de los tres ejes del tumor debido a la forma irregular que estos
adoptan, perdiéndose el sentido del elipsoide, lo cual sugiere que para este rango de
volumen no es factible el uso del pie de rey sino el empleado por anatomía patológica. Esta
razón impuso que la generalidad de los experimentos se realizara con volúmenes menores
a 850 mnr'; se garantiza de esta forma un ahorro considerable de recursos y de tiempo, así
como un mejor aprovechamiento de estos animales.
ti conocimiento de la variabilidad natural de crecimiento de los diferentes tipos de tumores
en hospederos diferentes permite dilucidar si los efectos de la CED en los tumores son debido
a la acción de este agente físico y/o a la variabilidad natural de los tumores.
3.2.2. Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al utilizar las
terapias catódica y anódica con dosis de CED de 1,8 y 4,0 mA durante 60 y 30 minutos,
respectivamente
La figura 3.2 muestra el crecimiento del volumen del tumor maligno de Ehrlich en tres grupos
experimentales (tópico 2.6.2). En las tablas 3.3 y 3.4 se exponen los porcentajes de necrosis
de este tumor tratado con terapia catódica y anódica, respectivamente, a las 24; 48 >72
horas postratamiento.
Además se puede observar una disminución significativa (P = 0,008) de los volúmenes de
Volumen (mm )*
Pie de rey Anatomía patológica
80.7 ± 5.2 77,0 ± 3,2
403,1 ±9.2 392,5 ± 8,6
1 010,3 ± 40.3 980.2 ± 32,1
2 015.2 ± 103,9 1 950.7 ±81,4
Por grupo experimental (n = 10) se reporta el valor promedio aei voiumcn y c, cu,
{£Sl
Capitulo 3: Resultados 48
los tumores tratados con CED catódica de un solo estímulo con respecto al grupo control,
electo que fue más acentuado para 4,0 mA. En el grupo tratado con dosis de 4,0 mA durante
30 min fueron desechados 2 animales por tener Tenia y murieron antes de aplicarles la
terapia con este agente extemo. La presencia de este parásito fue posteriormente verificada
por el Laboratorio Provincial de Veterinaria de Santiago de Cuba, según las Normas Cubanas
NC-803 (1985). NC-763 (1984) y NC-863 (1987) relacionadas con la técnica de necropsia,
método de inclusión y cortes de tejidos, y métodos de coloración para estudio de tejidos,
respectivamente.
Los resultados de la figura 3.2 son corroborados con los mostrados en la tabla 3.3. en la
cual se pone de manifiesto que los porcentajes de necrosis en los grupos tratados fueron
significativamente mayores comparados con los del grupo control, particularmente en el
grupo que se aplicó electroterapia de 4,0 mA, aspecto demostrado con el uso de la terapia
catódica. Resultados similares fueron observados cuando la terapia anódica fue utilizada
(tabla.>.4). Los estudios anatomopatológicos revelaron que en los tumores tratados se
obscrxó alrededor del electrodo (cátodo en el caso de la terapia catódica o ánodo en el caso
de la anòdica) una gran área necròtica extensiva en el tiempo, mientras que en el tejido
sano circundante al tumoi también se observó alrededor del electrodo (ánodo en el caso
de la terapia catódica o cátodo en el caso de la anòdica) una pequeña área de necrosis,
no extensiva en el tiempo. Si embargo, el área de necrosis observada en los grupos
controles
fue central.
Se observó que la regresión de los tumores tratados para estas dos dosis de CED fue
mayor en el caso de la terapia anòdica que en el caso de la catódica, hecho que fue
corroborado con los estudios anatomopatológicos (tablas 3.3 y 3.4).
Capítulo 3: Resultados 49
Tabla 3.4. Porcentajes de necrosis del tumor de Ehrlich en el grupo control GC-1, un
grupo tratado con terapia anódica de 1,8 mA durante 60 minutos, GT1-1 y otro grupo
tratado con terapia anódica de 4,0 mA durante 30 minutos, GTI-2, a las 24; 48 y 72
horas
Tabla 3.3. Porcentajes de necrosis del tumor de Ehrlich en el grupo control GC, un grupo
tratado con terapia catódica de 1,8 mA durante 60 minutos, GT1 y otro grupo tratado con
terapia catódica de 4,0 mA durante 30 minutos, GT2, a las 24; 48 y 72 horas
postratamiento Grupos experimentales Porcentaje de necrosis (%)
24 h postratamiento 48 h postratamiento 72 h postratamiento GC 24 ± 5 (n = 5) 28 ± 5 (n = 4) 30 ± 8 (n = 4)
GTI 77 ± 4 (n = 5) 62 ± 8 (n = 5) 60 ± 19 ( n = 5 )
P, =0.004* P, = 0.008* " O
II
o
o
*
GT2 86 ± 6 (n 5 ) 88 ± 4 (n = 5) 92 t 4 (n 5)
P: 0.004* P: - 0.008* p. O.OOS*
P-, - 0.028** P-, = 0.028** P, 0.000**
*1’ \ P; indican las probabilidades obtenidas con el criterio estadístico no paramétrico de suma de
rango de Wilcoxon-Mann-H'liitney de una cola, al comparar los grupos GTI y GT2 con respecto al
GC. respectivamente.
**P-, indica la probabilidad obtenida con el criterio estadístico no paramétrico de suma de rango de
Wikoxon- Mann-HIurney de una cola, al comparar los grupos GT2 y GTI.
Grupos experimentales Porcentaje de necrosis (%)
24 h postratamiento 48 h postratamiento 72 h postratamiento GC-1 20 ± 4 (n = 5) 25 ± 5 (n = 5) 28 ± 8 (n 5)
G 1 1-1 80 ± 6 (n = 5) 85 ± 6 (n = 5) 87 ± 10 (n 5)
P, 0.004* P, =0.008* P, - 0,008*
GTI-2 90 ± 7 ( n = 5 ) 93 ± 8 (n = 5) 95 ± 10 (n 5)
P: = 0,004* P, = 0.004* P2 = 0.004*
y P: indican las probabilidades obtenidas del criterio estadístico no paramétrico de suma de rango
de l'l 'i Icoxo n - Mam i-Whitnev de una cola, al comparar los grupos GT 1-1 y GT1-2 con respecto
al (i( .
respectivamente.
Capitulo 3: Resultados 50
3.2.3. Evaluación de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos de
tumores experimentales
L.a figura 3.3 muestra los crecimientos de los volúmenes de los tumores de Ehrlich y
fibrosarcoma Sa-37 tratados con CED respecto a sus controles (tópico 2.6.3). En esta figura
se puede observar que el crecimiento del fibrosarcoma Sa-37 no tratado (GC2) es mayor que
el de Ehrlich (GC1); además, que después del tratamiento con CED los tumores del GT1 y GT2
disminuyeron significativamente (P = 0,004) sus volúmenes cuando son comparados con
GC1 y GC2, respectivamente. También fue observado que el crecimiento del tumor en el GT2
tuvo un retardado significativo (P = 0,02) en relación al de GT1. Los tiempos de doblaje del
volumen de los tumores (TD) se calcularon a partir de la cinética de crecimiento, y fueron
2,50 días para el. GCl, 1,31 días para el GC2, 9,23 días para el GT1 y 16.51 días para el GT2.
Estos valores indican que el TD en el GT1 fue 3,7 veces mayor que en el GC 1, sin embargo,
este tiempo de doblaje en el GT2 fue 12,6 veces mayor que en el GC2. Asimismo, el TD en
GT2 fue 1,7 veces mayor que en el GT1. También, la figura 3.3 ie\ c 1 a que ambos tipos
de tumores tratados con CED después de sus regresiones mostraron un leciecimiento,
menos pronunciado para el tumor fibrosarcoma Sa-37, según experiencias previas
realizadas en el grupo de investigación.
Capítulo 3: Resultados 51
3.2.4. Evaluación de la efectividad de la terapia anódica con CED en dos modelos diferentes
de ratones
La figura 3.4 muestra la efectividad de la CED en los organismos BALB/c y C57BL/6
portadores del tumor fibrosarcoma Sa-37 comparado con sus respectivos grupos controles
(tópico 2.6.4). Estos resultados revelan que existió un retardo significativo (P = 0,02) en el
crecimiento del tumor fibrosarcoma Sa-37 en los ratones C57BL/6 (GT1-1 y GT1-2) en
relación con el de los ratones BALB/c (GT2-1 y GT2-2) para las dos dosis de CED utilizadas.
Después que la CED fue suministrada a los tumores de GT1-1, GT1-2, GT2-1 y GT2-2, se
observó que sus volúmenes disminuyeron significativamente (P = 0,004) con respecto a sus
Figura 3.3. Crecimiento del volumen del tumor. GC1 y GT1 son los grupos control y tratado con
terapia anodica de 5.0 mA durante 30 minutos correspondiente al tumor de Ehrlich. GC2 y GT2 son
los grupos control y tratado con terapia anódica de 5,0 mA durante 30 minutos correspondiente al
tumor fibrosarcoma Sa-37. Cada punto experimental representa el promedio y el error estándar de
la media (representado por la barra).
Capitulo 3: Resultados 52
respectivos grupos controles (GC1 y GC2), en los cuales se observó siempre un crecimiento
de sus volúmenes, el más rápido fue el hospedero C57BL/6. También se obtuvieron
diferencias significativas (P = 0,028) entre los volúmenes de los grupos tratados, para las
mismas dosis de CED y para los diferentes valores de estas, que más marcada para los
ratones BALB/c.
3.2.5. Estudio del efecto antitumora! de la CED sobre el tumor de Ehrlich utilizando el
esquema anódico con uno y dos ánodos
La figura 3.5 muestra el crecimiento del volumen del tumor de Ehrlich en tres grupos
experimentales (tópico 2.6.5). Además, que el crecimiento de los tumores del GC (grupo no
tratado con CED) es similar al descrito por el modelo de Gompertz [227-233], a partir de este
se obtuvo el valor del TD del tumor de Ehrlich que fue 2,28 días. Después de aplicada la CED.
los tumores de los GT1 y GT2 mostraron una disminución de sus volúmenes y un aumento
del TD significativos (P < 0,05), con respecto a los controles. Los TD para los grupos GT1 y
GT2 fueron 3,97 y 7,92 días, respectivamente. La disminución del volumen tumoral
observada en los dos grupos experimentales fue más acentuada para el GT2, en el cual se
utilizó la configuración de dos electrodos dentro del tumor. Los tumores que menos rápido
proliferaron después de aplicada la CED fueron aquellos que presentaron mayor TD, en este
caso los del GT2.
Figura 3.4. Crecimiento del volumen del tumor fibrosarcoma Sa-37. GC1, GT1-1 y GT1-2 so n los
grupos control, tratado con terapia anódica de 1,8 mA durante 60 minutos y 5,0 mA durante 30 mi nutos
correspondiente al organismo C57BL/6. GC2, GT2-1 y GT2-2 son los grupos control, tratado s con
teiapia anódica de 1.8 mA durante 60 minutos y de 5.0 mA durante 30 minutos correspondient e al
organismo BAl B c . Cada punto experimental representa el promedio y el error estándar de la med ia
(representado por la barra).
Capítulo 3: Resultados 53
3.2.6. Evaluación de la terapia anódica sobre el tumor fibrosarcoma Sa-37 con cuatro
electrodos
En la figura 3.6 se presenta la comparación de las curvas de crecimiento del tumor fibrosarcoma Sa-
37 no tratado y tratado con CED (tópico 2.6.6). Se puede observar que después de aplicada la CED. los
tumores del GT mostraron una disminución significativa de sus volúmenes con relación con los del GC
(P = 0,002). De las curvas de crecimiento se obtuvieron los TD: 2,6 días para los tumores del GC y 13,0
días para el GT. El tiempo de doblaje de los tumores tratados con CED resultó ser 5 veces mayor que
el de los no tratados.
Figura 3.6. Crecimiento del volumen del tumor fibrosarcoma Sa-37: un grupo control, GC y grupo
tratado con esquema anódico de 5,0 mA durante 30 min, GT2. Cada punto expeiimental lepresenta
ti promedio y el error estándar de la media (representado por la barra).
Figura 3.5. C recimiento del volumen del tumor
de Ehrlich: grupo control. GC, tratado con
esquema anódico de 5.0 mA durante 30 min, GI I
y tratado con esquema anódico con dos ánodos
insertados en el tumor de 5.0 mA durante 30 min.
GT2. Cada punto experimental representa el
promedio y el error estándar de la media
(representado por la barra).
— GC (: l - 10) • C’T (n = 10)
54 Capítulo 3: Resultados
La tabla 3.5 muestra los porcentajes de necrosis del tumor fibrosarcoma Sa-37 pertenecientes a
los grupos control, GC (n = 3) y tratado, GT (n = 3). Los resultados de esta tabla demuestran que
los porcentajes de necrosis de los tumores del GT fueron significativamente mayores (P = 0,02) que
para los tumores del GC, después de suministrada la CED.
La figura 3.7 presenta la necrosis de los tumores control (figura 3.7a) y tratado con 5,0 mA durante
30 min (Figura 3.7b). En estas se observan que la necrosis en los tumores no tratados lúe aleatoria
en todo el tumor; sin embargo, la necrosis de los tumores tratados con
este agente tísico tue extensiva en el tiempo, resultados que aparecen reflejados en la tabla 3.5.
En todos los tumores del GT se observó la presencia de una respuesta inflamatoria aguda, no presente
en ninguno de los tumores del GC. Asimismo hubo infiltración peritumoral de linfocitos y células
plasmáticas; sin embargo, no se encontraron diferencias significativas (P > 0,05) en los resultados
obtenidos al compararlos. El grado de intensidad de este hallazgo peritumoral, en ambos grupos
experimentales, fue moderado (++) a las 24; 48; 72; 96 y 120 horas postratamiento. En todos los
tumores del GT se observó congestión vascular e infiltrado de polimorfonuclear neutrófilo, pero estos
hallazgos peritumorales no fueron vistos en ninguno de los tumores del GC. El grado de intensidad de
los mismos fue severo (+++) a las 24; 48; 72 y 96 horas después de aplicada la CED; sin embargo,
después de las 120 horas postratamiento fue moderado (++). Se encontraron diferencias significativas
entre los resultados de estos hallazgos peritumorales de los grupos control y tratado (P = 0,02).
Tabla 3.5. Porcentaje de necrosis del tumor fibrosarcoma SA-37, en porciento, de
los grupos control (GC) y tratado (GT) con 5,0 mA durante 30 minutos, a las 24;
48; 72; 96 y 120 horas
postratamiento _________________________ _____________________
________________________________________ Tiempo postratannento (horas) GC GT
' 24 24 ± 2 (n = 3) 80 ± 7 (n = 3)
48 26 ± 3 (n = 3) 87 ± 6 (n 3) 72 28 ± 4 (n = 3) 90 ± 6 (n = 3) 96 29 ± 5 (n = 3) 93 ± 5 (n = 3)
120 31 ± 6 (n = 3) 86 ± 4 (n = 3)
Capítulo 3: Resultados 55
3.2.7. Estudio del efecto antitumoral de la CED sobre el tumor de Ehrlich al utilizar el
esquema anódico y anódico-catódico
La figura 3.8 muestra el crecimiento del volumen del tumor de Ehrlich en cuatio grupos experimentales
(tópico 2.6.7). En los tumores tratados hubo una disminución significativa en el volumen (P = 0,028)
en relación con los tumores no tratados, y fue más marcada en el
Figura 3.7. Patrón de necrosis de los tumores: (a) correspondiente al grupo control y (b) correspondiente
al grupo tratado a las 96 horas después de aplicada la electroterapia anódica con CED de 5,0 mA
durante 30 minutos.
56 Capítulo 3: Resultados
grupo tratado con 5,0 mA durante 30 min (GT3). Los valores medios y errores estándar del TD se
determinaron a partir de las cinéticas de crecimiento de los tumores, fueron 2,74 ± 0,17; 5.30 ± 0,18;
5,37 ± 1,30 y 12,55 ± 0,47 días, para GC, GT1, CT2 y CT3, respectivamente. Un incremento
significativo del TD para los tres grupos tratados (P < 0,05) en relación al GC se observó, y más
marcado en el GT3. A partir de las cinéticas Je crecimiento de los tumores tratados también se obtuvo
el porcentaje de regresión (PR) (ecuación 2.2), en comparación con GC, que fue para el GT1 de 15,8 %
y para el GT2 de 20,8 %, mientras que para el GT3 de 67,8 %. Este PR explica el porcentaje de
disminución del volumen de los tumores tratados después de aplicada la CED con respecto a su
volumen inicial, instante en que fue aplicado este agente físico.
En la figura 3.8 se puede observar que no existen diferencias significativas (P > 0,05) entre las
cinéticas de crecimiento de los grupos GT1 y GT2; sin embargo, si las hubo (P < 0,05) entre los
porcentajes de regresión de estos grupos experimentales. Un recrecimiento del volumen de los
tumores ocurrió en los tres grupos tratados después de la regresión de los mismos debido a la acción
de la CED. El recrecimiento más lento fue en el GT3.
Figura 3.8 Crecimiento del volumen del tumor de Ehrlich: grupo control, GC, grupo tratado con
esquema anódieo y dosis de 1.8 mA durante 60 min, GT1, grupo tratado con esquema anódico y
dosis de 1,8 mA durante 60 min. GT2 y otro grupo tratado con esquema anódico-catódico y dosis
de 5,0 mA durante 30 min, GT3. Cada punto experimental representa el promedio y el error
estándar de la media (representado por la barra).
Capítulo 3: Resultados
3.2.8. Evaluación de la efectividad de la CED sobre el fibrosarcoma Sa-37 al utilizar la
terapia anódica con dos ánodos y un cátodo
La figura 3.9 muestra el crecimiento del volumen del tumor fibrosarcoma Sa-37 en tres grupos
experimentales (tópico 2.6.8). En esta se evidencia que los tumores del GC tuvieron siempre un
aumento creciente de sus volúmenes. A partir de la cinética de crecimiento del tumor fibrosarcoma
Sa-37 fue calculado el valor del TD, 2,57 días. Sin embargo, después de aplicada la CED, los tumores
de los GT1 y GT2 mostraron una disminución significativa (P = 0,016) de sus volúmenes en relación
con los controles; luego crecieron. Esta disminución del volumen tumoral fue más acentuada para el
GT2. A partir de los datos experimentales de los grupos GT1 y GT2 se obtuvo que sus TD fueron 7,89
y 13,0 días, respectivamente.
Figura 3.9. Crecimiento del volumen del tumor de Ehrlich: un grupo control, GC. un grupo tratado con
esquema anódico de 1,8 mA durante 60 min, GT1 y grupo tratado con esquema anódico con dos
ánodos insertados en el tumor de 5,0 mA durante 30 min, GT2. Cada punto experimental representa
el promedio y el error estándar de la media (representado por la barra).
3.2.9. Evaluación del efecto antitumoral de la CED sobre los tumores de Ehrlich y
tlbrosarcoma Sa-37 al utilizar la terapia anódica-catódica y variar la cantidad de
carga eléctrica
La figura 3.10 muestra la comparación de los crecimientos de los volúmenes de los tumoies de Ehrlich
y tlbrosarcoma Sa-37 tratados con diferentes cantidades de carga eléctrica en relación con sus grupos
controles (tópico 2.6.9).
En las tablas 3.6 y 3.7 se representan los tiempos de doblaje promedio, TD (en días), y los porcentajes
o
57
Capítulo 3: Resultados
de regresión, PR (%), de los tumores de Ehrlich y fibrosarcoma Sa 37 divididos en sus correspondientes
grupos experimentales.
Como se muestra en la tabla 3.6 y en la figura 3.10, los tumores de Ehrlich en ratones tratados con
CED fueron inhibidos significativamente comparados con los tumores de los ratones no tratados (P =
0,02). Esta inhibición del crecimiento del tumor seguido del tratamiento con CED fue observado en
cada ratón. Efecto similar del tratamiento con CED se produjo en los ratones portadores del tumor
fibrosarcoma Sa-37, pero resultó una inhibición significativa del crecimiento del tumor (P - 0,008). Es
decir, la sensibilidad a la C ED de ambos tipos de tumores aumentó con el incremento de la cantidad
de carga eléctrica aplicada, y el tumor fibrosarcoma Sa-37 fue más sensible que el tumor de Ehrlich
bajo la misma cantidad de carga eléctrica.
La regresión completa del tumor de Ehrlich fue observada 25 días después del tratamiento con 92
C/cm3; sin embargo, para el tumor fibrosarcoma Sa-37 esta fue observada 15 días después del
tratamiento con 80 C/cm3.
58
Capítulo 3: Resultados
Tabla 3.6. Tiempo de doblaje medio de los tumores de Ehrlich y fibrosarcoma Sa 37
Tabla 3.7. Porcentaje de regresión de los tumores de Ehrlich y fibrosarcoma Sa 37 tratados con CED
En la figura 3.1 1 se representan las razones de sobrevida de los ratones portadores de los tumores
de Ehrlich y fibrosarcoma Sa 37 divididos en sus correspondientes grupos experimentales
mencionados anteriormente. Para ambos tipos de tumores las razones de sobrevida de los ratones
tratados con CED fueron significativamente mayores al ser comparadas con aquellas de sus
respectivos controles. En esta figura también fue observado que las razones de sobrevida fueron 80
% (8/10) para el tumor de Ehrlich (GT1-3) y 90 % (l) 10) para el tumor fibrosarcoma Sa-37 (GT2-3).
Los ratones curados fueron sacrificados a los 100 días postratamiento. Antes del sacrificio, los
animales estuvieron activos y en buenas condiciones físicas con el peso corpoial adecuado; tuvieron
además buena conducta y apariencia normal. Después del saciihcio, los hallazgos histopatológicos
Tumor Ehrlich Tumor fibrosarcoma Sa-37
GC1 GT1-1 GT1-2 GT1-3 GC2 GT2-1 GT2-2 GT2-3
TD1 2.4 ± 0,3
6,8 ± 0,7
16.9 ± 2.4
X ' 1,6 ±0,2
11,2 ± 1,3
23,6 ±3.8
r. ’
Tl\, - TD,., 2,9 7.1 x' " 7,0 14.9 Y '
Coeficiente de
regresión
Tumor de Ehrlich Tumor fibrosarcoma Sa-37
GT1-1 GT1-2 GT1-3 GT2-1 GT2-2 GT2-3
PR (%) -- 69,4 85,9 100 74,1 89,9 100
59
Capítulo 3: Resultados
de los tumores en cada uno de esos ratones mostraron necrosis completa. La serología y hallazgos
histológicos de los órganos no revelaron anormalidades. La muerte de un ratón un día después del
tratamiento con CED fue observada en el GTl-. yTambién fue observada la muerte de un ratón a los
25 días postratamiento en el G T1-3 y 50 dias en GT2-3. inmediatamente después del tratamiento
con CED. hubo alta mortalidad de los ratones portadores de ambos tipos de tumores para los que
recibieron una cantidad de
carsa eléctrica mayor a 100 C/cm.
La alta mortalidad observada en los animales tratados con cantidades de carga eléctrica por encima
de 100 C/cm3 pudiera ser explicada por el desbalance de electrol.tos en el suero, resultante de la
carga metabólica generada por la ruptura de los productos tumorales. Esta explicación fue dada por
Griff.n y col. [74], Cabe señalar como aspecto importante que la muerte observada en dos an.males
tratados con CED a los 25 y 50 días postratam.ento, se debe fundamentalmente al canibalismo
mostrado por estos animales, probablemente estimulado por la sangre presente en el tumor después
del tratamiento con CED, lo cual corresponde a una conducta relativamente normal [70, 73, 74, 235,
236], También; se reportó la muerte de un animal, en uno de los grupos tratados, un día después del
tratamiento con CED, hecho que fue explicado porque la inserción de los electrodos en el tumor
maligno indujo daños en los pulmones debido a la cercanía del cáncer a este órgano por el proceso
de inoculación, aspecto que fue confirmado en los estudios histopatológicos.
60
Capítulo 3: Resultados
3.2.10. Evaluación de los efectos antitumoral y adverso de la CEO sobre el ratón BAL
Be portador de un tumor de Fhrlich al usar la terapia anódica-catódica
1. a tabla J.S muestia los volúmenes de los tumores de los grupos control positivo (GCP) v tratado con
CED anòdica de 4,0 mA durante 30 min (GT) (tópico 2.6.10). En esta se observa que después de
suministrada la CED a los tumores del GT disminuyen significativa (P = 0,02) de los volúmenes del
tumor comparados con los del GCP.
Cuatro animales murieron después de la terapia. La muerte de un animal a las 24 h postratamiento
fue explicada porque el tumor se extendió hacia su cabeza y la terapia indujo severos daños en los
pulmones, lo cual fue corroborado por los estudios de necropsia y anatomía patológica establecidas
en el Laboratorio Provincial de Veterinaria de Santiago de Cuba, según las Normas Cubanas NC-803
(1985), NC-763 (1984) y NC-863 (1987). Los restantes animales murieron debido al canibalismo de
estos animales, aspecto que es frecuente entre ellos [235, 236].
En la tabla 3.9 se presentan los porcentajes de necrosis de los tumores pertenecientes a los grupos
experimentales mencionados anteriormente (tópico 2.6.10). En esta tabla se puede observar que los
porcentajes de necrosis del GT, a las 24; 48 y 72 horas postratamiento, difirieron significativamente
de aquellos del GCP. Estos altos porcentajes de necrosis explican la disminución de los volúmenes del
tumor, resultado que se muestra en la tabla 3.8. > en la figura 3.12. se observa la extensa área de
necrosis en los tumores tratados con
Tabla 3.8. Volumen del tumor* Grupos
experimentales Dia cero Volumen del tumor
24 h postratamiento 48 h postratamiento 72 h postratamiento
GCP 850,4 ± 3,7 910,0 ±8.2 1 038 ± 13,5 1 317 ± 17,9
(n = 27) (n = 9) (n = 9) (n = 9) GT 849,8 ± 5,5 383,2 ±4,5a 333,6 ± 5,2a 174,2 ± 3,1a
(n = 27) (n = 8)1 (n = 7)2 (n = 8)1
* Data expresada como el volumen medio ± error estándar de la media; n es el número de muestra
estudiada. a I'est de Wilconson-Mann-Whitney muestra las diferencias estadísticamente
significativas entre los volúmenes del tumor a las 24; 48 y 72 horas postratamiento (P = 0,001).
Un animal murió después del tratamiento con CED.
'Dos animales murieron después del tratamiento con CED.
61
Capítulo 3: Resultados
62
CED. En los tumores del GCP, el área necrótica estuvo fundamentalmente en sus centros; sin
embargo, algunos focos de necrosis estaban por todo el tumor, según se muestra en la figura 3.13.
En la figura 3.13a se muestra una fotografía de un tumor de Ehrlich inoculado en un ratón BALB/c
antes y después de aplicada la CED.
Tabla 3.9, Porcentaje de necrosis del tumor de Ehrlich
Figura 3.12 Vista panorámica del tumor de Ehrlich (x32). a) 48 horas postratamiento con CED y b)
96 horas despues de aplicado este agente fisico. En ambas figuras se observa un aumento del área
de necrosis ( + ).
Grupos Porcentaje de necrosis
Experimentales 24 h postratarruento 48 h postratamiento 72 h postratamiento
GCP 20 ±3 (n = 9) 23 ±6 (n = 9) 31+8 (n = 9)
GT 54 ± 3a (n = 8)1 61 ± 4a (n = l)1 79 ±5“ (n = 8)1
* Data expresada como el volumen medio ± error estándar de la media; n es el número de
muestra estudiada.
Test de Wilconson-Mann-Whitney muestra las diferencias estadísticamente significativas
entre los volúmenes del rumor a las 24; 48 y 72 horas postratamiento (P = 0,001).
un animal murió después del tratamiento con CED.
' Dos animales murieron después del tratamiento con CED.
Figura 3.13. Vista panorámica del tumor de Ehrlich no tratarla (x32). El símbolo + representa el área de necrosis central.
Capítulo 3 Resultados
Figura 3.13a: Fotografía con una cámara digital de un tumor de Ehrlich
inoculado en un ratón BALB/c antes del tratamiento (a) y a las 48 (h) y
96(c) horas desnués de anlicada la CE.D
65 Capítulo 3: Resultados
En la tabla 3.10 se muestran los pesos de los órganos de los animales del grupo control negativo
(GCN), aparentemente sanos, del grupo control positivo (GCP) y del grupo tratado, GT a las 24; 48
y 72 horas postratamiento. No se encontraron diferencias significativas (P > 0,05) en los pesos
del corazón ni del pulmón m del riñón; sin embargo, hubo diferencias significativas (P < 0,05) en
los pesos del hígado y del bazo de los animales del GT y GCP con respecto a los del GCN. También,
existieron diferencias significativas entre los pesos del hígado y del bazo del GT y del GCP.
Tabla 3.10. Comparación de los pesos de los diferentes órganos dianas entre los grupos control
negativo (GCN), control positivo (GCP) y tratado con terapia anódica de 4,0 mA durante 30 min (GT) a las 24; 48 y 72 horas postratamiento* ________________________________
Peso (g) en el GT
En los hallazgos anatomo-patológicos del pulmón no se encontraron diferencias significativas (P >
0,05) entre los animales de los GT y GCP; sin embargo, se observó que la alteración más frecuente
en estos fue la congestión, la cual fue explicada por la forma de sacrificio de los animales (vía
yugular). No había metástasis ni edema en los animales del GC P y GT; sin embargo, la hemorragia
intralveolar fue más frecuente en los animales del GCP que en los del GT, aunque no se encontraron
diferencias significativas (P > 0,05). La hemorragia intraparenquimatosa fue más común en los
animales del GCP y también se observó en algunos animales del GT, no encontrándose diferencias
significativas (P > 0,05).
Órganos Peso (g) en el
GCN Peso (g) en el 1
GCP 24 h
postratamie
nto
48 h
postratamiento 72 h
postratamiento
C orazón 0,16 ±0,02 0,12 ±0,02 0,14 ±0,03 0,17 ±0,01 0,15 ±0,03
(n = 10) (n=10) (n = 8)' (n = 7)2 (n = 8)' Pulmón 0.16 ±0,06 0,23 ± 0,07 0,17 ±0,03 0,21 ±0,05 0,25 ±0,10
(n = 10) (a* 10) (n = 8)' (n = 7)2 (n = 8)' Hígado 1.29 ±0,10 1,48 ±0,1 lb 1,60 ± 0,26a 2,30 ± 0,21a 2,13 ± 0,17a
(n- 10) (n = 10) (n = 8)' (n =7)2 (n = 8)' Bazo 0,10 ±0,02 0,28 ± 0,05 b 0,20 ± 0,09 0,34 ± 0,10a 0,30 ± 0,09a
(n- 10) (n = 10) (n = 8)' (n=7)2 (n = 8)' Riñón 0,19 ±0,04 0,18 ±0,03 0,09 ± 0,02 0,26 ± 0,01a 0,25 ± 0,05a
(n = 10) (n“ 10) (n = 8)' (n = 7)2 (n = 8)'
* Los datos son expresados como el peso promedio ± error estándar de la media; n, número de la
muestra estudiada. J
Test de t- Student que muestra las diferencias estadísticamente significativas (P < 0,05) entre los
pesos de los órganos en los GCN y GT. n
Test de t- Student que muestra las diferencias estadísticamente significativas (P < 0,05) entre los
pesos de los óiganos en los GCN y GCP.
Capítulo 3: Resultados 66
también fue observado en el higado en los animales del GT, en relación con los del GCP, una
congestión leve significativa (P < 0,05) a las 24 horas post-tratamiento, no así para las 48 y 72 horas
después de aplicada la CED. No se encontraron diferencias significativas (P > 0,05) en la necrosis
hepatocelular focal, metamorfosis grasa y tumefacción celular de los hígados de los animales de los
GT y GCP. Diferencias significativas (P = 0,016) fueron observadas en el infiltrado linfoplasmocitario
(linfocitos y células plasmáticas) del espacio de porta, entre los hígados de los animales en los
diferentes grupos experimentales. Esto fue más frecuente en los del GCP, que en los del GT.
La alteración morfológica observada en el bazo fue la congestión, la cual apareció en todos los
animales del GCP y en algunos animales del GT a las 48 y 72 horas postratamiento, no encontrándose
diferencias significativas (P > 0,05). No obstante, a las 24 horas después de aplicada la terapia no
hubo congestión en los animales del GT, pero si en la mayoría de los animales del GCP,
encontrándose diferencias significativas (P = 0,02) entre estos grupos experimentales. En los
animales del GCP y GT no se observó hemorragia intraparenquimatosa.
En la tabla 3.11 se exponen los hallazgos peritumorales del grupo control positivo y tratado a las 24;
48 y 72 horas postratamiento: en todos los tumores del GCP y GT se observó infiltrado
linfoplasmocitario, sin diferencias significativas entre ambos grupos (P > 0,05). En la figura 3.14 se
muestra dicho infiltrado.
La infiltración neutrofílica y de monocitos, así como la congestión vascular estuvieron en todos los
animales del GT y en ninguno de los del GCP. Los grados de intensidades de esos hallazgos
peritumorales fueron severos en el GT, según resultados que se exponen en la tabla 3.11 y en la
figura 3.15. La infiltración de monocitos fue leve a las 24 horas postratamiento y moderada a las 48
y 72 horas después de aplicada la CED (tabla 3.1 1). F.n los hallazgos peritumorales entre el GT y
GCP se encontraron diferencias significativas (P = 0,02). Además, en estos tumores, se observó un
proceso inflamatorio agudo, de moderado a severo, y una gran área de necrosis, alrededor del ánodo
(figuias J.15 y 3.16),
también, edema intersticial en todos los tumores tratados durante los ti es días de observación.
En los tumores no tratados, esta área fue observada de forma aleatoria en todo el tumor.
Tabla 3.11. Hallazgos patológicos peritumorales en los grupos control positivo (GCP) y tratado con
terapia anòdica de 4,0 mA durante 30 min (GT) a las 24, 48 y 72 horas
Capítulo 3: Resultados 67
Test de Me Nemar muestra las diferencias estadísticamente significativas en los hallazgos
peritumorales a las 24. 4S y 72 horas postratamiento.: aP = 0,004 y bP = 0.008.
Un animal murió después del tratamiento con CED.
Dos animales murieron después del tratamiento con CED.
Nota: Los signos +, ++ y +++, representan los grados de intensidad de alteraciones encontradas: ninguno, ligera, moderada y severa, respectivamente.
Alteraciones encontradas
Grupos Número de ratones (% del total) en diferentes grados de
alteración c
+ ++ +++
Infiltrado hnt'oplasmoeitario
GCP (n = 9)
GT. 24 h (n = 8)1
GT. 48 h (n = 7)’
GT. 72 h (n = 8)1
0(0,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0)
0(0,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0)
9(100,0) 8
(100,0) 7 (100,0) 8 (100,0)
0 (0.0) 0 (0,0)
0(0,0) 0(0,0)
Infiltrado neutrofílico
GCP (n = 9)
GT, 24 h (n = 8)1
GT. 48 h (n = 7)2
TG, 72 h (n = 8)1
9(100,0) 0(0,0) 0 (0,0) 0(0,0)
0(0,0) 0 (0,0)
0(0,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0)
0(0,0) 8 (100,0)'“ 7 (100,0) h 8 ( 100,0)a
Infiltrado de
monocitos GC (n = 9) GT,
24 h (n = 8) GT,
48 h (n = 7) TG,
72 h (n =8)
9(100,0)
0(0,0) 0(0,0) 0 (0,0)
0 (0,0) 8 (100,0) a
0(0,0) 0 (0,0)
0(0,0) 0 (0,0)
7(100,0)“ 8
(100,0)“
0(0,0) 0 (0,0)
0 (0,0) 0 (0.0)
Congestión vascular GCP (n = 9)
GT, 24 h (n = 8)1
GT, 48 h (n = 7)2
GT, 72 h (n = 8)1
9(100,0) 0(0,0) 0(0,0) 0(0,0)
0(0,0) 0(0,0)
0(0,0) 0(0,0) 0 (0,0) 0(0,0)
0(0,0) 0 (0,0) 0(0,0) 8 (100,0) a 7 (100,0) b 8 (100,0)a
Capítulo 3: Resultados 68
Figura 3.15. Infiltrado de neutrófilos (N), monocitos (M) y linfocitos (L) en tumores tratados con C
ED a las 24 horas postratamiento (x400).
69 Capítulo 3: Resultados
En los GCN, GCP y GT fueron medidas las variables hematológicas, y no se encontraron diferencias
significativas (P > 0,05) en estas: hemoglobina; hematocrito; concentración de hemoglobina
corpuscular media; plaquetas y conteo total de leucocitos. Sin embargo, entie estos grupos si se
encontraron variaciones significativas (P < 0,05) en las variables del comeo diferencial (linfocitos,
monocitos y polimorfonuclear neutrófilo).
En la tabla 3.12 se hace una comparación de los iones sodio (Na+) y potasio (K.), así como de la
relación sodio/potasio (Na+/K7) entre los GCN, GCP y GT a las 24; 48 y 72 horas después de aplicada
la CED; en la'misma se puede observar que las concentraciones de Na*. K‘ y Na+/K+ en el GCN fueron
152 ± 2,6 mM/1; 7,3 ± 0,5 mM/1 y 20.8, respectivamente. Además, se encontraron diferencias
significativas (P < 0,05) en esos parámetros químicos entre el GCP y el GT en relación con el GCN,
24 horas después del tratamiento. En la tabla se aprecia que en el GCP los niveles de sodio son altos
y los de potasio bajos y como una consecuencia una alta razón Na+/K+. Sin embargo, fue observado
que los niveles de sodio disminuyen y los niveles de potasio se incrementan en el G I después de la
24 h postratamiento. Existieron diferencias significativas (P < 0,05) en esos parámetros químicos
entre el GCP y el GT.
Figura 3.16. Vista con un mayor aumento (xlOO) de la Respuesta Inflamatoria Aguda. CV representa
la congestión vascular y N al infiltrado de neutrótilo.
Capítulo 3: Resultados 70
3.3. Modelo de Gompertz modificado para describir las diferentes respuestas de los
tumores después de tratados con CED
Las figuras 3.17-3.24 (Anexo VI) son las representaciones gráficas de la ecuación modificada de
Gompertz (ecuación 2.4) y muestran las diferentes respuestas de los tumores malignos tratados con
diferentes dosis de CED (casos i = 0,6; 1,8; 5,0; 7,0, 10,0, 15,0 y
25,0 mA) y el caso particular correspondiente al tumor maligno no tratado (caso i = 0 mA) a partir
de un cierto volumen inicial (V„ = 100 mnv). Las figuras 3.17-3.20 corresponden al caso de un tumor
maligno caracterizado por los parámetros i„ - 5,0 mA, oc - 0,6 días,
= 0,2 días'1 con diferentes valores del parámetro y (y = 0,016; 0,05; 0,1 y 1 días '); mientras que las
figuras 3.21-3.24 para los mismos valores de los parámetros / c representan a un tumor maligno
que el caso anterior para los parámetros a - 0,6 días, - 0,4 días1. En las figuras 3.25-3.28 y 3.29-
3.32 se representan, para los mismos valores de i, i0 y y, las respuestas de otros tumores malignos
con parámetros a - 0,3 días, 0= 0,08 días'1 y a 0= 0,3 días'1, j8 = 0,1 días'1, respectivamente.
En estas figuras se puede apreeiar que para valores de / por debajo de /, se obtiene la respuesta
progresión de la enfermedad (figuras 3.20; 3.24; 3.28 y 3.32 para i = 1,8 mA), mientras que para
/ próximo a i„ la respuesta es no cambio (figuras 3.17-3.19; 3.23;
0
3.25- 3.27; 3.30 y 3.31 para i = 1,8 mA y figuras 3.20; 3.24; 3.28 y 3.32 para i = 5,0
mA). Sin embargo, para valores de i mayores al de i0 se observa otras respuestas con
Grupos Niveles de sodio y potasio
24 h postratamiento 48 h postratamiento 72 h postratamiento
GCE (n = 9) (n = 9) (n = 9)
Na+ (mmol/L) 175,3 ±3,8 177,1 ±2,1 179,5 ±4,2 K+ (mmol/L) 4.7 ± 1,7 4.5 ± 1,9 4,0 ± 1,2
N aK . ' 37,3 39,4 44,9
GT (n = 8)' (n = 7)2 (n = 8)1 Na* (mmol/L) 165,1 ±2,3a 163,1 ± 1,5a 158,9 ± 2,2a K+ (mmol/L) 5,5 ± 0,7a 6,0 ± 1,2a 6,9 ± 0,8a
Na+/K+ 30,0 27,2 23,0
*Data expresada como valor medio error estándar de la media, n, número de muestra estudiada
Test de Student. P < 0.05.
' Un animal murió después del tratamiento con CED.: Dos animales murieron después del tratamiento con CED.
71 Capítulo 3: Resultados
comportamientos diferentes a las mencionadas antes: respuesta parcial (figuras 3.17-3.19;
>?] _3 ~>y T, 95.3 27; 3.29-3.31 para i = 7,0 mA) y respuesta completa (figuras 3.17-3.20,
3.25- 3.32 para i > 10,0 mA y figuras 3.21-3.24 para i> 15,0 mA).
Las figuras 3.17-3.32 revelan que la ecuación 2.4 reproduce el comportamiento de los tumores
no tratados, caso correspondiente a / = 0 mA. El crecimiento de los tumores malignos tratados
con CED simulados con el mayor valor del parámetro a (figuras 3.17-3.20; 3.25-3.28) fue más
rápido que los simulados con el menor valor de este parámetro (figuras 3.21-3.24; 3.29-3.32).
Por otro lado, la simulación de la ecuación 2.4 reveló la existencia de otras dos respuestas: una
intermedia entre las respuestas de no cambio y parcial, denominada respuesta retardada, que se
caracteriza porque existe un retardo significativo del tumor tratado con respecto a su grupo
control pero no se observa una regresión del volumen tumoral. La simulación sugiere que esta
respuesta puede ocurrir como un retardo del crecimiento del tumor pero con una tendencia a
crecer en el tiempo, denominada respuesta retardada en progresión (figuras 3.17-3.19; 3.21-
3.23; 3.25-3.27; 3.29-3.31 para i = 5,0 mA, figuras 3.21; 3.22 y 3.29 para / = 1,8 mA y figuras
3.20 y 3.28 para i = 7,0 mA) o como un retardo del crecimiento del tumor, pero con una
tendencia a mantenerse estacionaria en el tiempo, denominada respuesta retardada estacionaria
(figuras 3.24 y 3.32 para i = 7,0 mA). Otra respuesta intermedia es revelada entre las respuestas
parcial y completa, denominada respuesta parcial estacionaria, en la que se observa una
disminución del volumen tumoral hasta un cierto valor asintótico diferente de cero, por debajo
del volumen inicial, y luego se mantiene constante en el tiempo (figuras 3.21-3.24 para i = 10,0
mA).
En la respuesta parcial hay un mínimo del volumen tumoral, el cual se alcanza en el punto it- •
Vm,n) y se puede determinar a través de la primera derivada de la función í, (/ ) (ecuación 2.4), de
lo que resulta la siguiente ecuación trascendente:
Capítulo 3: Resultados 72
P e "' [a, (l - e '/’)+ a2 J+ (l - e'11' )<3, y e~r' = 0 (3.1)
Sustituyendo en la ecuación trascendente 3.1 los valores de i0, p, y e i = 7,0 mA para los cuales se
obtuvo la respuesta parcial (figuras 3.17-3.19; 3.21-3.23; 3.25-3.27; 3.29-3.31) se calcularon
sus respectivos tiempos para los cuales el volumen alcanza su mínimo (tmin). Si los valores de tm¡n
y a se sustituyen en la ecuación 2.4 se puede determinar sus respectivos valores del volumen
mínimo (Vmin). En la tabla 3.13 se muestran los pares (tmm, Vmm) calculados a través de las
ecuaciones 3.1 y 2.4, donde tmjn está dada en días y Vmm en mnr.
Tabla 3.13. Mínimo de la ecuación de Gompertz modificada (ecuación 2.4) para i = 7,0 mA e i0
= 5,0 mA y diferentes valores de los parámetros a, p y y
La tabla 3.13 revela que el mínimo de la función 2.4 es más pronunciado para: 1) el menor valor
de y (y = 0,016 días'1) si se mantienen constantes los parámetros a y p, 2) el mayor valor del
parámetro P para los valores constantes de a y y, excepto el caso de y = 1 dias, 3) el valor más
grande de ct con y constante y cualquier valor de p, con excepción de y = 1 días'1.
La efectividad antitumoral de la CED crece en la medida que el mínimo del volumen tumoral se
hace más pronunciado, aumenta con la disminución del parámetro y para valoies de i < 2 sin
embargo, para los valores de / > 2 no hay cambio en la respuesta paicial estacionaria ni en la
completa independientemente del valor de este parámetro.
En las figuras 3.33-3.36 (Anexo VI) se muestran los mapas de contorno y de superficie obtenidos
de la simulación del parámetro a, en días (ecuación 2.9) en función del
parámetro y (días) y de los días postratamiento para diferentes valoies de ex (días) y un \ alor fijo de
i (mA), respectivamente. Estas figuras revelan que el incremento del parámetro
y < dias 1 ) Minimo de la ecuación de Gompertz modificada (/ = 7,0 mA, i0 = 5,0 mA)
a = 0.6 días’1
p = 0.2 dias 1
a = 0,6 dias'1
(3 = 0.4 dias'1
a = 0,3 dias'1
P = 0,08 dias
1
a = 0.3 dias 1
P - 0.1 días 1 Yi = 0,016 (8,9; 48,7) (6,1; 54,4) (12,8; 55,6) (11,9; 58,8)
Y: = 0,05 (4,4; 66,3) (3,5; 74,1) (5,2; 76,7) (5,0; 77,7)
y, = 0.1 (2,5; 77,7) (2,2; 81,4) (2,8; 86,4) (2,7; 86,7)
Ï4 = 1 (0,3; 96,9) (0,3; 96,9) (0,3; 98,4) (0,3; 98,4)
Capítulo 3: Resultados 73
a. para un determinado valor de i, conduce a un incremento del parámetro ot, aspecto que indica
una disminución de la efectividad antitumoral de la CED, y se evidencia de forma marcada para los
niveles de i más bajos (figuras 3.33 y 3.34). También estas figuras corroboran que el parámetro a
incrementa con el aumento del parámetro y.
Las figuras 3.37-3.39 (Anexo VI) muestran los mapas de contorno obtenidos de la simulación del
parámetro a, en días’1 (ecuación 2.9) en función del parámetro i (mA) y de los días postratamiento
para diferentes valores de a (días1) y un valor fijo del parámetro y (días). Estos mapas evidencian que
el parámetro a disminuye con el incremento del valor de i y la disminución del parámetro y. De estas
figuras es interesante destacar el cambio de forma en los contornos, observado para valores de i >
5,0 mA. Esto se corrobora de forma más clara en la figura 3.40 (Anexo VI), que muestra los mapas de
contorno obtenidos de la simulación del parámetro a, en días'1 (ecuación 2.9) en función del
parámetro i/i„ y a (dias'1) para un valor fijo del parámetro y (días1).
En las figuras 3.41 y 3.42 (Anexo VI) se muestran los mapas de contorno y de superficie obtenidos de
la simulación del parámetro P, en días’1 (ecuación 2.10) en función del parámetro / (mA) y de los días
postratamiento para diferentes valores de y (días1) y un valor fijo del parámetro P (días '),
respectivamente. De la figura 3.42 es interesante destacar los picos que aparecen en el parámetro (3*
para los valores de i entre 5,0 y 10,0 mA, hecho que ayuda a comprender sus respectivos mapas de
contornos, en los cuales se observan discontinuidades, según se muestra en la figura 3.41.
La figura. v4. i muestra los mapas de superficie obtenidos de la simulación del parámetro
(J, en días (ecuación 2.10) en función del parámetro y (días1) y de los días postratamiento
para diferentes valores de / (mA) y un valor fijo del parámetro p (días'1). En esta figura se
icsalta los pico que aparecen para i = 7,0 mA; sin embargo, para los otros valores de i no aparece tal
situación.
Los resultados mostrados en las figuras 3.17-3.43 señalan que existe una zona interesante en el
crecimiento de los tumores malignos después de aplicada la CED para' el rango de
5,0 a 10,0 mA, que lúe explorada de forma más fina, según se muestra en la figura 3.44. En esta
figura se corrobora que la electividad antitumoral de la CED crece con el incremento del valor de
i y con la disminución del parámetro y.
La figura 3.45 muestra el ajuste de los datos experimentales mostrados en la figura 3.10 para
los tumores experimentales de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37 al utilizar el modelo modificado de
Capítulo 3: Resultados 74
Gompertz. Los resultados de este ajuste se muestran en las tablas 3.14 \ 3.15, respectivamente.
Tabla 3.14. Parámetros del modelo modificado de Gompertz obtenidos del ajuste de los datos
experimentales del volumen del tumor de Ehrlich en el tiempo, según la figura 3.10
Tabla 3.15. Parámetros del modelo modificado de Gompertz obtenidos del ajuste de los datos
experimentales del volumen del tumor fibrosarcoma Sa-37 en el tiempo, según la figura 3.10
Los resultados en las tablas 3.14 y 3.15 muestran la factibilidad del modelo de Gompertz para
describir el crecimiento de los tumores malignos experimentales pertenecientes a los grupos
controles y tratados con CED, aspecto que puede ser corroborado porque la bondad de ajuste (f
) es mayor a 0,98. Estas tablas revelan que el incremento de la intensidad de la CED trae consigo
una disminución del parámetro a; sin embargo, un salto se obseiva en los
parámetros [3 y y. También a partir de las mismas se puede calcular la relación —, en los o
grupos GC, GT1, GT2 y GT3 del tumor de Ehrlich cuyos resultados son 0,0; 1,54; 1,57 y
16.61. respectivamente (tabla 3.14); mientras que para los grupos pertenecientes al tumor
fibrosarcoma Sa-37 los valores de esta razón son 0,0; 1,57; 1,59 y 10,24 (tabla 3.15).
Estas respuestas del tumor tratado con CED y el caso particular del crecimiento del tumor maligno
no tratado permiten que la ecuación 2.4 sea escrita de la manera siguiente:
Grupos experimentales
Parámetros del modelo modificado de Gompertz
a (dias ')P P (días1) y (días 1 ) i o ( m A ) r
GC 0,449 ±0,015 0,247 ± 0,005 0,000 ± 0,000 0,000 ± 0,000 0,9831 ± 0.0068
GT1 3,551 ±0,018 0.189 ±0,011 0,430 ±0,010 4,255 ± 0,008 0,9892 ± 0.0011
GT2 1,491 ± 0,043 0,0173 ± 0,0009
0,248 ± 0,006 7,316 ±0,005 0,9951 ± 0.0005
GT3 0,057 ±0,018 0.279 ± 0.332 0,206 ± 0,002 1,660 ± 0,451 0,9973 ± 0.0015
Grupos Parámetros del modelo modificado de Gompertz
experimentales a (dias ')P P (días1) y (días 1 ) /„(mA) r" ------ 1
GC 0.513 ±0,027 0.262 ±0,016 0,000 ± 0,000 0,000 ± 0,000 0,9919 ± 0.0072
Gil 1,794 ±0,012 0.142 ± 0,002 0,1842 ± 0,0001
4,342 ± 0,002 0.9980 ± 0.0001
GT2 1,585 ± 0,009 0,0759 ± 0,0002
0,1066 ± 0,0004
7,4313 ± 0,0009
0,9979 ± 0,0001
GT3 0,0066 ± 0,0006 0.195 ±0,038 0,201 ±0,026 1,026 ±0,028 0.9890 ± 0.0010
Capítulo 3: Resultados 75
En esta ecuación los casos i = 0, i «i0, i = i0, i0 < i < 2i0, i = 2i0 e i» 2i0 corresponden a las
respuestas del tumor no tratado, progresión de la enfermedad, no cambio, parcial, parcial
estacionaria y completa, respectivamente.
3.4. Formulación del modelo biófísieo que explique el papel de los potenciales
bioeléctricos del tumor en su crecimiento
La ecuación 2.15 muestra que el biopotencial eléctrico en cualquier punto en cada
compartimiento del tumor maligno, es dependiente del gradiente de despolarización
y del biopotencial en su centro, los cuales constituyen la pendiente e intercepto del gráfico del
potencial contra r.
Capítulo 3: Resultados 76
Un incremento del gradiente de despolarización ( c o n d u c e a que los biopotenciales
eléctricos (ecuación 2.15), el campo eléctrico (ecuación 2.16) y la densidad de corriente (ecuación
2.17) sean más negativos, así como un aumento de la densidad de carga superficial en las
fionteras de separación de los compartimientos interiores al tumor maligno y en la frontera que
separa este del tejido sano circundante (ecuación 2.20). Además, esta ecuación revela que la
magnitud eléctrica Ok-i.k (k = 1, ..., N) aumenta con la diferenciación de las conductividades y
permitividades entre los compartimientos del tumor maligno. En la frontera tumor maligno-tejido
sano, aN, N+i crece en la medida que se diferencien estas magnitudes eléctricas entre ambos
tejidos.
La ecuación 2.16 revela que la densidad de corriente también se hace más negativa no solo con
el incremento del término VKtuttl, sino también con el aumento de la conductividad en cada
compartimiento.
El caso particular de k = 1 representa a un tumor homogéneo desde el punto de vista eléctrico,
según se muestra en la figura 2.3b, y las ecuaciones 2.15-2.17 y 2.20 adoptan la siguiente forma:
donde 1 y 2 representan a los tejidos tumoral maligno y sano circundante a este, respectivamente.
Estas ecuaciones revelan que entre más se diferencien el tumor maligno de! tejido sano que le
rodea y la periferia de la neoplasia maligna de su centro mayor es la negatividad de estas
magnitudes eléctricas.
El hecho que la pendiente de la recta sea VK( (4| (tumor heterogéneo eléctricamente) y VK,", (tumor
homogéneo eléctricamente) indican que estas magnitudes pudieran ser
Capítulo 3: Resultados 77
indicadores para la diferenciación entre los tipos de tumor maligno y estar relacionadas con la
agresividad de cada uno de estos.
La figura 3.46 representa las superficies equipotenciales de neoplasias malignas de un
compartimiento (k = 1) y tamaños de 2,5 y 5 cm de diámetros y biopotenciales en el centro de -
90 mV y - 140 mV. Esta figura muestra que la mayor contribución al término VK'’4| k> tiene la
diferencia entre los potenciales bioeléctricos negativos en cada superficie Sk. k+i y su centro () y no
el tamaño del tumor.
Capítulo 4: Discusión 78
CAPÍTULO 4: DISCUSIÓN
4.1. Tumores malignos no tratados
Cuando un tumor sólido se hace clínicamente detectable, ha cumplido ya una parte importante de
su ciclo vital y el crecimiento de este depende de sus características histogénicas y del tipo de
organismo en el cual se desarrolla [1-8, 13, 15]. Las ecuaciones de Gompertz, exponencial,
Bertalanffy y de Verhulst (logística) son las cuatro ecuaciones que describen el crecimiento de las
neoplasias malignas no tratadas más usadas [13, 222, 227]; sin embargo, el consenso de los
autores es que la ecuación de Gompertz (ecuación 2.1) es la más factible para describir el
comportamiento del cáncer [222, 227, 229. 232. 233],
Los resultados de esta investigación demuestran que la ecuación de Gompertz modificada
(ecuación 2.4 o 3.2) para el caso i = 0 mA coincide con la tradicional de Gompertz y describió de
forma satisfactoria el crecimiento de los tumores malignos no tratados de Ehrlich y fibrosarcoma
Sa-37 (figura 3.45, tablas 3.14 y 3.15). Las curvas de crecimiento de estos tumores explican que
el tumor fibrosarcoma Sa-37 es más agresivo que el Ehrlich ya que su crecimiento es más rápido,
y como resultado el tiempo de doblaje del volumen (TD) del tumor fibrosarcoma Sa-37 es más
corto que el de Ehrlich. Aunque no fue objeto de estudio de esta investigación, se conoce que el
TD corto de los tumores malignos se debe, según la ecuación de Still [13], a un tiempo de ciclo
celular corto, fracción de crecimiento alta y velocidad de pérdida celular baja.
El crecimiento de estos tumores no es ilimitado, como ha sido citado en diferentes estudios
a in vitro [1, 13], sino que el volumen de estos tiende a un valor asintótico ( Vuef ), para
valores grandes del tiempo, según se evidencia en la ecuación 2.4 para i = 0 mA. Sin embargo,
este comportamiento asintótico no se mantiene constante en el tiempo, sino que por lo general
disminuye porque al tumor no llegan la cantidad de nutrientes, oxígeno y energía necesarios, lo
que afecta marcadamente su crecimiento. Esto es probablemente debido al estado depauperado
del organismo en este estadio por los cambios irreveisibles inducidos en este por la presencia del
tumor que lo lleva a la muerte.
También en esta investigación se demostró que el crecimiento del tumor maligno no tratado no
sólo depende de sus características histogénicas sino del tipo de organismo en el cual se desarrolla,
Capítulo 4: Discusión 79
lo que fue corroborado porque el tumor de Ehrlich mostró difeiencías en su crecimiento en los
organismos BALB/c y C57BL/6, resultado que también fue comprobado para el tumor
fibrosarcoma Sa-37 en estos dos organismos, lo que pudieia ser explicado por las diferencias que
existen en sus respuestas inmunológicas.
Es importante señalar que el tipo de respuesta inmunológica del organismo determina la velocidad
de crecimiento del tumor maligno, cualquiera que sea su naturaleza. En el caso de que se
desencadene en este una respuesta inmunológica por la presencia de la neoplasia maligna, el
crecimiento se tornaría lento [1, 23, 24]. El hecho de que el iatón C57BL/6 tenga una baja respuesta
inmunológica, comparada con la del BALB/c, explica que el crecimiento de los tumores de Ehrlich
y fibrosarcoma Sa-37 sea más rápido en el C57BL/6 (figura 3.4). La activación del sistema inmune
por la presencia del tumor se hizo evidente por el infiltrado linfoplasmocitario peritumoral
(linfocitos y células plasmáticas) observado en los estudios histológicos del tumor (tabla 3.11 y
figura 3.14).
La variabilidad natural encontrada entre los tumores no tratados de Ehrlich y fibrosarcoma Sa-37
que se desarrollaron en los organismos BALB/c y C57BL/6 puede estar condicionada por las
diferencias en sus características histogénicas (estructura, composición y capacidad de
diseminación) [1,2, 13, 15, 235, 236] y a la individualidad bioquímica de los organismos vivos, a
pesar de la "aparente homogeneidad” que existe en la población de ratones, impuesta por las
condiciones experimentales establecidas.
Ferrante y col. [15] estimaron que el crecimiento del tumor maligno no tratado se describe a través
de un modelo de Gompertz estocástico, y que su razón de crecimiento intrínseca sigue una
conducta estocástica debido a las fluctuaciones experimentadas por la variabilidad de las
condiciones de su entorno. En esta investigación el crecimiento de los tumores controles se
representó por el valor medio del volumen y su desviación estándar; sin embargo, la naturaleza
fluctuante del mismo fue observada, la que se explicó por las interacciones que ocurren en el
tumor maligno y entre este y el tejido sano que le rodea.
Las interacciones que acontecen entre el tumor maligno y el organismo pudieran ser las
consecuencias de la competencia entre estos dos sistemas biológicos por el alimento y espacio, )
de la existencia de varios procesos antagónicos, por ejemplo, uno que evade la i espuesta
inmunológica a través de múltiples mecanismos de escape (el tumor) y otro que lucha poi
destruirlo (sistema inmune). Mientras que las que ocurren en el tumor, pudieran
Capítulo 4: Discusión 80
ser las responsables del incremento de la entropía de las células cancerosas y por ende de la
ncoplasia maligna, lo que conduce a la liberación de sus células, fenómeno denominado
cooperativo, desde esta a otras zonas del organismo, proceso conocido como metástasis.
Una posible vía para explicar las interacciones que tienen lugar en el tumor maligno puede ser a
través del modelo biofisico propuesto en el tópico 2.8, a partir del cual es posible sugerir la
existencia de una fuerza electrostática repulsiva entre las células cancerosas negativas [2] y un
núcleo cargado negativamente en la neoplasia maligna como consecuencia de la migración de las
cargas eléctricas desde la periferia de esta hacia su interior, debida a la alta densidad de carga
superficial existente en la frontera tumor maligno-tejido sano circundante (ctn.n+i) producto de un
posible desequilibrio eléctrico o electromagnético que provoca una diferenciación eléctrica
marcada entre las permitividades v conductividades del compartimiento externo del tumor sólido
(k = N) y el del tejido sano
circundante (k - N+l), caracterizada por el término N+l
entre los biopotenciales eléctricos en ambos comportamientos, representado por VK'1 wl
(ecuación 2.20). En el primer caso, se ha demostrado en tumores malignos experimentales y
humanos que sus permitividades y conductividades son mayores a las del tejido sano circundante
[259, 260]; mientras, que en el segundo se ha comprobado que los biopotenciales eléctricos del
tejido sano son positivos y los del canceroso negativos [64], Esta migración de cargas pudiera
provocar que los biopotenciales eléctricos (ecuación 2.15), el campo eléctrico (ecuación 2.16) y la
densidad de corriente interiores a la neoplasia maligna (ecuación 2.17) son negativos, lo que
corrobora su naturaleza electronegativa [64. 82], y su posible relación con las propiedades
conductoras del tumor, además de su alto contenido de agua [259, 260]. También, este proceso
de migración puede sei el responsable de que las cargas se distribuyan desde la periferia del tumor
maligno hacia su interior, de manera no homogénea por lo que indica la heterogeneidad eléctrica
del mismo,
caracterizada por el término VFt0i+l.
Debido a la estrecha relación entre los parámetros bioeléctricos y fisiológicos de un tejido [216-
220, 259, 260], también confirmada por el Bergues y col. en otros estudios a través del uso de la
Bioimpedancia eléctrica como método de medición, se puede sugem que la
asi como
Capítulo 4: Discusión 81
heterogeneidad eléctrica del tumor maligno y la diferenciación eléctrica entre este y el tejido sano
circundante, están relacionados de forma directa con la heterogeneidad y diferenciación entre
ambos tejidos en el orden fisiológico, variables que a su vez están involucradas con la agresividad
de la neoplasia maligna. A partir de estos resultados se puede sugerir que un aumento de estos
parámetros tiae asociado un incremento de la electronegatividad y agresividad del tumor, como
ocurre en los tumores malignos indiferenciados, afirmación que concuerda con los resultados de
Sodis [2] y Smith y col. [220]. Estos elementos expuestos aqui fueron usados para sugerir que el
tumor fibrosarcoma Su-37 es mejor conductor que el Ehrlich.
La necrosis aleatoria, principalmente central, observada en el tumor maligno sólido no tratado
(figuras 3.7a y 3.13) es debida a que al tumor crecer, los vasos sanguíneos se distribuyen en su
periferia y no llegan al centro, por lo que existe un déficit de oxígeno y nutrientes [1, 14-31], Esta
también pudiera ser explicada a partir de este modelo biofísico ya que si el campo eléctrico debido
al proceso de migración de las carga negativas (ecuación 2.16) excede un cierto rango fisiológico,
entonces afecta la comunicación eléctrica entre las células cancerosas y como consecuencia la
muerte de estas. Esto puede suponer que cada tipo de tumor maligno tiene su densidad de
corriente umbral intrínseca (J„) que varía en un rango fisiológico, que caracteriza los estados más
(J0|) y menos (J ) negativos del tumor, como se muestra esquemáticamente en la figura 4.1.
Estos hechos pudieran indicar que la agresividad del cáncer está muy relacionada con el
incremento de (k = 1, ..., N), en el cual el término AFa°í+1 tiene el peso principal y
no el tamaño del tumor maligno, resultado que se muestra en la figura 3.46 para el caso de un
solo compartimiento. Esta figura explica gráficamente que las superficies equipotenciales
obtenidas de la ecuación 2.15 son negativas y su gradiente se hace más intenso en la medida que
las variaciones de los biopotenciales eléctricos en cada superficie iespecto a su centro se hacen
más negativos. También se corrobora que tumores malignos con el mismo grado de
despolarización y diferentes tamaños muestran patrones de supeiticies equipotenciales similares
(figuras 3.46 A-C y B-D); mientras que estos patrones cambian marcadamente si el tamaño de
los tumores malignos es el mismo y los biopotenciales eléctricos son diferentes en sus centros
(figuras 3.46 A-B y C-D). Estos
Capítulo 4: Discusión 82
resultados concuerda,, con los encontrados por Sodis [2] y los observados en la oncología clínica
en los cuales se ha demostrado que la agresividad de un tumor sólido no depende precisamente
de su tamaño.
El incremento de la electronegativ.dad del tumor maligno sólido no tratado hace que este se
comporte como una tiampa eléctrica debido al exceso de carga eléctrica negativa, y por ende, lo
hace más sensible a la electricidad, hecho que debe ser aprovechado para su destiucción con el
uso de cualquier terapia eléctrica, como por ejemplo, la terapia con CED. Esto llevó a utilizar la CED
como una alternativa para el tratamiento del cáncer, por medio un electroestimulador ONCOCED
B&E-OO, en régimen de CED (tópico 2.5) con el tin de sentar las bases para el establecimiento de
procedimientos que contnbuvan a transformar el concepto de terapia en tecnología de tratamiento
Figura 4.1. Esquema que representa el rango de densidad de corriente fisiológico del tumor maligno y el papel de las terapias anódica y catódica.
Capítulo 4: Discusión 83
4.2 Tumores malignos tratados con CED
Los resultados demuestran que el diseño del electroestimulador ONCOCED B&E-00 es factible
para el tratamiento de neoplasias malignas experimentales a nivel preclínico, en ratones, y que la
efectividad antitumoral de la CED depende de las características histogénicas y tamaño del tumor
maligno, tipo de organismo, y del esquema terapéutico utilizado (intensidad de la CED y tiempo
de exposición a esta, tipo de terapia, y número y disposición de electrodos, así como la cantidad
de veces que se repite este agente físico).
La influencia de las características histogénicas del tumor maligno en la efectividad antitumoral
de la CED fue demostrada con el hecho de que la neoplasia maligna más agresiva, en este caso
el fibrosarcoma Sa-37, resultó ser la más sensible a la acción de la CED (figuras 3.3, 3.10, 3.11 y
tablas 3.6, 3.7). Este resultado evidencia que al ser diferente estos dos tipos de tumores sus
respuestas son diferentes bajo la misma acción de la CED; sin embargo, la simulación de la
ecuación 2.4 reveló que los tumores malignos más agresivos son los que mejores responden a la
acción de este estimulo físico (figura 3.17). Las tablas 3.14 y 3.15 y la figura 3.45 evidenciaron
que el incremento de la i, hasta un cierto valor, trajo consigo un aumento de i0, más acentuado
para el fibrosarcoma Sa-37, lo que sugiere que este tumor es mejor conductor que el Ehrlich y
por ende más sensible.
Por otro lado, el hecho de que la regresión del tumor fibrosarcoma Sa-37 en el ratón BALB/c sea
mayor a la de este tumor en el C57BL/6 después de aplicada la terapia (figura 3.4, tablas 3.14 y
3.15), pudiera sugerir que la efectividad antitumoral de la CED depende de las características del
sistema inmune del organismo y que este pudo estar estimulado por la acción de este agente
físico en relación con sus controles. Esto último fue demostrado porque sólo en los ratones
tratados se observó la presencia severa de los polimorfonucleares neutrófílos (PMNs) (tablas 3.11,
figuras 3.15 y 3.16), congestión vascular (tablas 3.11 y figura 3.16) y proceso inflamatorio agudo
(figuras 3.15, 3.16), así como la existencia de leve a moderada de los monocitos (tabla 3.11, figura
3.15) y del infiltrado linfoplasmocitario (tabla 3.11 y figura 3.14). También la hiperplasia linfoide
observada en los bazos pudiera ser una de las causas del significativo aumento del peso del bazo
en los ratones tratados en relación con sus controles (tabla 3.10) y un indicador de la activación
del sistema inmune después de aplicada la CED. Estos resultados coinciden con los de Sersa y col.
[171] y Jarm y col. [95] quienes demostraron que en ratones mmunocompetentes se tuvo mayor