Epidemiología Molecular

La Biología molecular, se ocupa del estudio de la bases moleculares de la vida; es decir, relaciona las estructuras de las biomoléculas con las funciones específicas que desempeñan en la célula y en el organismo.

Las proteínas son muy específicas, es decir tienen funciones biológicas muy concretas, con lo cual un cambio que afecte a la función que realizan, provocaría una alteración estructural o fisiológica en el organismo. Estas diferencias en la información genética del ácido desoxirribonucleico (ADN), son las responsables de las diferencias heredadas entre individuos, tales como el color de ojos o las enfermedades genéticas como la hemofilia. A partir del ADN se sintetiza ácido ribonucleico (ARN) y a partir del ARN se sintetizan proteínas, éste es el llamado “dogma central de la biología molecular”.

Aunque el gran avance de la biología molecular fue durante la década de 1950, la verdadera expansión de esta ciencia comenzó en la década de 1960 con el descubrimiento de la clonación de genes. Esta técnica permitió aislar fragmentos libres de ADN puro a partir del genoma. Así, fue posible secuenciar fragmentos de ADN, en los cuales estaban incluidos los genes. Todo esto se completó con la puesta en marcha de la técnica de la hibridación, que consiste en el marcaje con isótopos radiactivos de una molécula clónica de ADN, de la cual se conserva sólo una hebra (ADN desnaturalizado o monocatenario). Después de este tratamiento, el fragmento sonda se emplea para detectar secuencias complementarias en presencia de ADN o ARN. Los estudios de proteínas alteradas, han logrado demostrar la relación de la secuencia de aminoácidos con la estructura y función de la proteína resultante. Esto ha constituido la base para el estudio de biomarcadores moleculares y su novedosa aplicación en el diagnóstico de las enfermedades ocupacionales y en la vigilancia de los efectos a la salud en exposiciones a riesgos profesionales. Trabajar a este nivel, ha revolucionado científicamente el establecimiento de la asociación causa-efecto; y a lo largo de los descubrimientos, ha venido proporcionando cada vez mayor especificidad en la utilización de los marcadores y mejores herramientas para la vigilancia epidemiológica.

La expresión epidemiología molecular fue popularizada por Perea y Weinstein, en los años ochenta, pero sus implicaciones en muchos casos, aún son ambiguas. Es una disciplina que resulta de la aplicación de la biología molecular a la investigación epidemiológica. Se ocupa de estudiar marcadores moleculares en las poblaciones expuestas a factores de riesgo, para determinar la susceptibilidad de las personas a padecer un efecto adverso a la salud. Aplicado esto a la genética, determina la susceptibilidad individual a las diversas enfermedades transmisibles y no transmisibles, y aplica los conocimientos adquiridos a la prevención y control de las mismas, mediante pruebas de tamizaje o diagnóstico temprano de las personas genéticamente vulnerables. Las pruebas de tamizaje no pretenden ser un procedimiento diagnóstico, sino que más bien intenta distinguir en la población presuntamente sana, personas que probablemente tienen la enfermedad de los que probablemente no la tienen; de allí la importancia de la aplicación de la biología molecular a este método epidemiológico, debido a que proporciona los conocimientos para la realización de las pruebas o exámenes adecuados, según la toxicocinética y la toxicodinamia del compuesto, y su relación con el cambio molecular que origina en el individuo. El resultado de estas pruebas se correlacionan con el diagnóstico clínico de enfermedad o no enfermedad en el sujeto. Permitiendo establecer los trabajadores verdaderamente sanos y los verdaderamente enfermos, así como los falsos positivos y falsos negativos. Esto proporciona objetividad en el padecimiento o no de las enfermedades profesionales, en un grado significativo de validez y precisión.

La epidemiología ocupacional estudia fundamentalmente la asociación causal entre los factores de riesgo profesional y el impacto a la salud y el ambiente. La epidemiología molecular le proporciona herramientas científicas para el conocimiento molecular de los fenómenos biológico involucrados en las asociaciones causales (monitoreo biológico); a la vez que proporciona indicadores de susceptibilidad a agentes o sustancias, que permiten realizar una mejor selección de trabajadores durante el examen médico de pre-empleo para ocupaciones de alto riesgo.

La epidemiología molecular aplicada a la salud de los trabajadores ha permitido:

• Crear indicadores biológicos (bioquímicos y moleculares), que han mejorado el diagnóstico, tamizaje y vigilancia de las enfermedades profesionales.
• Integrar los conocimientos de la biología molecular a la investigación de la salud de los trabajadores.
• Cuantificar cambios moleculares relacionados con la estructura genética, permitiendo explicar mejor los factores de susceptibilidad personal. De allí que la sensibilidad genética ha ayudado a conceptualizar y definir una nueva clase de factores de riesgo que operan modificando la respuesta a una exposición exógena.
• Mejorar la eficacia y especificidad de los marcadores biológicos.
• En oncología ocupacional, aclarar la interacción de las formas reactivas de los químicos carcinógenos con el ADN, considerando esta interacción como mecanismos de iniciación, que pueden dar lugar a lesiones diversas, como la formación de aductos por uniones covalentes del compuesto con el ADN o ruptura de cadenas sencillas o dobles susceptibles, por lo general, reparables por los equipos enzimáticos. Igualmente, se ha utilizado en el diagnóstico temprano la excreción urinaria de mutágenos y carcinógenos.La relación dosis-respuesta adquiere una visión renovada de su perspectiva, cuando ahora se ajusta a respuesta a un nivel más pequeño (molecular), y en donde se perfila que en el futuro habrá que revisar los niveles fijados para los estándares de evaluación ambiental, fortaleciendo cada vez más la necesidad de contar con un ambiente seguro de trabajo y con medidas de prevención y control, que no sólo deben informarse al trabajador en su ingreso al trabajo, sino que debe educarse y conscientizarse con una conducta de trabajo seguro.

La relación sobre el uso eficaz de los biomarcadores moleculares y riesgo de enfermedad se puede esquematizar de la siguiente forma:

A, B, y C, representan el uso de biomarcadores moleculares para estudiar los vínculos señalados en la ocurrencia de los efectos adversos a la salud (Epidemiología Molecular). La epidemiología clásica tiene acciones a nivel de la detección temprana de la respuesta biológica, a nivel pre-clínico o a nivel clínico.

Para la evaluación epidemiológica de un marcador molecular se recurre a la determinación de su grado de sensibilidad y de especificidad.

Por sensibilidad (S), se entiende la capacidad de una prueba para detectar como positivos a las personas que realmente tienen la enfermedad; mientras que por especificidad (E), se denomina a la capacidad que tiene la prueba para detectar como negativos a los individuos que realmente no tienen la enfermedad. La dos medidas de estiman en porcentajes. Si esquematizamos las situaciones probables de entrecruzamiento de pruebas de biomarcadores y examen diagnóstico, tenemos:

Los verdaderos positivos (VP), son las personas que resultaron positivos a la prueba y que realmente tienen la enfermedad.

Los falsos positivos (FP), corresponden a personas cuyas pruebas resultan positivas, pero se les descarta totalmente la enfermedad.

Los verdaderos negativos (VN), son las personas cuya prueba resultó negativa y realmente no tienen la enfermedad.

Los falsos negativos (FN), son las personas que resultaron con pruebas negativas, y que realmente padecen la enfermedad.

Entonces, la fórmula para calcular sensibilidad y especificidad es:

Especificidad (E) =		x 100
Sensibilidad (S) =		x 100

Además se puede estimar el valor predictivo positivo (VPP), o sea el número de personas que tienen positiva la prueba y la enfermedad (VP) en relación al total de individuos que resultan positivos (VP + FP):

VPP =

x 100

y el valor predictivo negativo (VPV), es decir las personas verdaderamente negativas (VN) en relación al total de individuos que resultaron negativos (VN + FN):

VPN =

x 100

Además debe estimarse la razón de probabilidades (Likelihood ratio)(RP) de un resultado positivo en enfermos, que consiste en establecer la relación entre la probabilidad de un resultado similar (positivo o negativo) en las persona que presentan la enfermedad, y en aquellas que no la presentan. Se determina mediante la siguiente relación:

RP =	Probabilidad de Resultado Positivo en Enfermos	=
	_________________		_____________
	Probabilidad de Resultado Positivo en No Enfermos

Los porcentajes de verdaderos negativos con relación al porcentaje de falsos positivos, resultantes de varias pruebas de tamizajes se pueden graficar en una escala continua, lo cual facilita la comparación y el análisis sobre eficacia de la utilización de diferentes marcadores para la misma enfermedad.

Por: Dr. Gilbert Corzo Alvarez
Doctor en Ciencias Médicas
Especialista en Salud Ocupacional
Profesor Titular-Cátedra Salud Ocupacional
Universidad del Zulia-Venezuela