El Desarrollo Tumoral esta Asociado con la Angiogénesis

El Desarrollo Tumoral esta Asociado con la Angiogénesis
o Baldi y Alejandro G. Mladovan,
orio de Patología Molecular
o de Biología y Medicina Experimental-CONICET
de Obligado 2490 (1428) Buenos Aires. Argentina
[email protected]
os sanguíneos se originan mediante dos procesos, denominados vasculogénesis y angiogénesis. El primero se inicia en el periodo embrionario a partir de células prog
tentes. Mientras que en la angiogénesis, se crean nuevas redes vasculares a partir de las preexistentes.
mecanismos están controlados por factores originados en células vecinas que contribuyen a la proliferación y desarrollo de las células endoteliales que forman el lecho
sanguíneos. Este proceso es mediado en condiciones normales y patológicas por estímulos pro y anti-angiogénicos. Específicamente ligado a la proliferación tum
nte vascularización observada en los tumores permite la llegada de elementos nutritivos y la diseminación de células neoplásicas dando lugar a la metástasis. Num
dos indican que las nuevas terapias basadas en la inhibición de la angiogénesis tumoral juegan un papel importante en el control de la enfermedad.
énesis. Descripción general
tos, la angiogénesis es un evento infrecuente excepto durante la cicatrización de heridas o en procesos asociados con el ciclo menstrual y la implantación del óvulo. En
as patologías como en la aparición de tumores, la retinopatía diabética y la artritis reumatoidea, se generan estímulos pro-angiogénicos (1).
ponente principal de los vasos sanguíneos es la célula endotelial que forma el canal del lecho vascular, organizándose para formar tubos que posibilitan la circulación sang
eso angiogénico comprende diversas etapas relacionadas secuencialmente. Se inicia con la vasodilatación y desestabilización del vaso preexistente, la degradación enz
la membrana basal de los vasos y continúa con la proliferación y migración de las células endoteliales, reclutando a células circundantes en dirección al estímulo mitogé
finaliza con la organización de las estructuras tridimensionales con la participación de las células de soporte dando lugar a vasos sanguíneos funcionales.
mecanismos son controlados por diversos factores proteicos que se unen a receptores de la membrana de las células endoteliales, y en menor grado al de las células tu
ndo
una
cascada
de
fosforilaciones
que
activan
la
expresión
de
genes
específicos
involucrados
en
la
proliferación
del
en
r angiogénico de mayor relevancia es el VEGF (del inglés Vascular endothelial growth factor) promoviendo la proliferación y diferenciación de las células endoteliales.
actores participan también en la angiogénesis. Ellos incluyen a la familia de moléculas activadoras incluyen al FGF (Fibrobast growth factor), las angiopoyetinas, las in
avb5, diversas metaloproteinasas, etc (2)
iamente, factores como angiostatina, endostatina, trombospondina, interferón a y b, inhibidores de metaloproteinasas, y otros, son eficaces inhibidores de la angiogénes
ento tumoral (3) (Tabla 1).
RES
Factores activadores de la angiogénesis
Reguladores negativos de la angiogénesis










Familia del VEGF (diversas isoformas)





Factor de necrosis tumoral-a (bajas dosis)
FGF-1, FGF-2 (ácido y básico)
PDGF (AA, AB, BB)
Angiopoyetinas
Ephrinas
Timidina fosforilasa
Factor de crecimiento de hepatocitos (HGF)
Interleuquinas 1, 6 y 8· Angiogenina
Factor de crecimiento similar a insulina (IGF-1)
Miembros de la familia
transformante tipob (TGFb)
de
MMP 2, 9, 14, 15, 16, 17, 19 y 26
Integrinas avb3, avb5 y a5b1
VE-caderinas, PECAM (CD31)
Factores
de
crecimiento














Interferones a y b
Interleuquinas 12 y 18· Factor de plaquetas 4 (PF-4)
factor inducible por interferón (IP-10)
Trombospondina
Inhibidores tisulares de metaloproteinasas (TIMP 1, 2, 3
Inhibidores de los activadores de plasminógenos
Angiostatina (fragm. int. de plasminógeno)
Endostatina (fragm. C-term. de colágeno XVIII)
Canstatin (fragm. de colágeno IV)
Antitrombina antiangiogénica
Metalospondinas
Factor derivado del epitelio pigmentado
VEGFR-1, VEGFR-1 soluble, NP1soluble
Prolactina
NOS, COX-2
PRO-ANGIOGÉ
sus receptores
, originalmente llamado factor de permeabilidad vascular, es el prototipo en la regulación de la vasculogénesis y la angiogénesis (4-5). Se considera al VEGF, como el m
or de una familia de factores de crecimiento endotelial integrada por VEGF-A, B, C, D, y el factor de crecimiento placentario ó PIGF. Se ha establecido que VEGF-C y
ados en la regulación in vivo de la linfoangiogénesis. El VEGF es una glicoproteína compuesta por dos unidades idénticas orientadas en sentido opuesto unidas por unio
han descrito seis isoformas del VEGF constituidas por 121, 145, 165, 183, 189 y 206 aminoácidos. Las mismas son codificadas por un único gen y se generan por "
ivo". El gen humano responsable de la síntesis de VEGF está organizado en ocho exones, localizados en el cromosoma 6. EL VEGF165 carece de los residuos codificado
is, mientras que los exones seis y siete, no participan en la codificación de VEGF121.
1 y VEGF165 son las isoformas más abundantes y se expresan en un
n-sulfato
de
los
proteoglicanos
en
la
superficie
esión de VEGF es imprescindible para la vida dado que la anulación
tura. Incluso ratones con un solo alelo funcional para VEGF, mueren
nto, decreciendo su papel en el adulto.
gran número de tumores siendo el VEGF165 más potente que VEGF121. El VEGF165 puede u
celular,
quedando
retenido
hasta
su
eventual
liberación
por
hepar
de los dos alelos de VEGF en ratones "knockout", da por resultado una casi completa ause
en estado embrionario. Más aún, el VEGF continúa siendo crítico durante el desarrollo post
n la regulación de su expresión es importante en el desarrollo del sistema vascular normal y en la angiogénesis patológíca. La permeabilidad vascular se increm
ta al VEGF, permitiendo la extravasación de proteínas plasmáticas, que favorecen la migración, proliferación y supervivencia de las células endo
emente, se ha establecido que la tensión de oxígeno constituye un regulador fundamental de la expresión de VEGF y de otros factores (ver mas adelante). Otros facto
n en la síntesis de VEGF son: el factor de transformación-b o TGF-b, el factor estimulante de queratinocitos o KGF, el factor de crecimiento epidérmico o EGF, interleuqui
staglandina-2, angiotensina-II y corticotrofina, entre otros.
ores para VEGF
F interacciona a nivel de membrana de las células blanco con dos receptores que exhiben actividad de tirosina quinasa, designados VEGFR-1 y VEGFR-2, este último
o como KDR (2). La expresión de estos receptores ocurre predominantemente en células del endotelio y en sus precursores embrionarios.
ostró que ratones "knockout" para VEGFR-2, mueren en el útero entre 8.5 y 9.5 días post-fertilización como resultado de defectos tempranos en el desarrollo hematopo
células endoteliales (4). Por otra parte, ratones "knockout" para VEGFR-1, mueren en un tiempo similar. Sin embargo, muestran progenitores hematopoyéticos nor
endoteliales abundantes que migran y proliferan, aunque incapaces de formar vasos funcionales.
manera, VEGFR-2 parece jugar una función preponderante como el transductor más importante de la señal de VEGF dando lugar a la migración y proliferación de las
iales. La interacción entre VEGF y KDR induce la actividad de tirosina quinasa del receptor y su autofosforilación, seguido de una cascada de señales citoplasmáticas que
s vías de transducción como los sistemas de PKC, MEK-MAPK y PI3K-Akt. Ello promueve la proliferación y supervivencia endotelial y activa al sistema óxido nítrico sint
e la vasodilatación y permeabilidad celular (3).
bio, el VEGFR-1, parece actuar como un "receptor señuelo", regulando la accesibilidad del VEGF hacia un determinado tejido (5). Se demostró además, la existencia del
sado mayormente en tejido linfático, ligante de VEGF-C y VEGF-D.
roteínas son capaces de unir específicamente VEGF165, como neuropilin-1 o NP-1. Se ha establecido que neuropilin-1 se encuentra asociada al endotelio, y también se
uperficie de células tumorales derivadas de carcinoma de mama, próstata y melanoma (6). Neuropilin-1 une específicamente la isoforma VEGF165, pero no a VE
do como co-receptor potenciando la unión de VEGF165 a KDR, sin embargo, carece de actividad de tirosina quinasa.
forma parte de una familia de más de 20 proteínas diferentes que se distribuyen en varios tejidos. El FGF-2, también denominado FGFb (básico) interviene en gran núm
biológicos, como por ejemplo en el desarrollo embrionario, la tumorigénesis y la angiogénesis (7). La acción biológica del FGF es mediada por cuatro receptores tirosina
nados FGFR-1, 2, 3 y 4, los cuales pueden generar diversas variantes por "splicing alternativo" exhibiendo un amplio espectro de expresión tisular que posibilita un
de interacciones receptor-ligando. Dicha unión induce la dimerización del receptor y su auto-fosforilación en tirosina, activando la transcripcion y traducción de
as.
2 se encuentra normalmente unido al heparan-sulfato o a proteoglicanos de la matriz extracelular. Su liberación se regula a través de heparanasas o de prote
licanos. Asimismo, el heparan-sulfato actúa como co-receptor del FGF-2, promoviendo su dimerización y favoreciendo su unión al receptor, con la consecuente activa
El FGF-2 también puede ser movilizado de la matriz extracelular por el VEGF165 o por la acción de una proteína "chaperona", conocida como "proteína de unión a FGF
e favorece la interacción con el receptor.
GF-2 como FGF-1 (ácido) son potentes inductores del proceso angiogénico y suelen encontrarse incrementados en diversos modelos de cáncer humano y experimental.
oyetinas y Tie-2
giopoyetinas forman parte de un sistema muy particular asociado funcionalmente al VEGF. Se describieron como ligandos de Tie (Tyrosine kinase and Ig and EGF ho
s),
que
se
expresa
preferentemente
en
el
endotelio
vascular,
en
forma
similar
a
los
receptores
para
descrito cuatro miembros de la familia de angiopoyetinas, siendo Ang1 y 2 las mejor estudiadas. Todas se unen al receptor Tie2, pero no es claro si existe algún
co para Tie1.
s un factor paracrino producido por células de soporte vascular (pericitos), que optimiza la interacción e integración entre estas células y el endotelio y permite la forma
oco permeables. Asimismo, el complejo Ang1/Tie2 es constitutivo en el endotelio adulto y necesario para su quiescencia o estado de reposo.
s "knockout" para los genes Ang1 o Tie2, desarrollan una vasculatura aparentemente normal, pero presenta fallas en su remodelación posterior. La sobreexpresión de
onduce a una vascularización muy marcada por el incremento en el número y tamaño de los vasos. A partir de estos estudios, se determinó que VEGF y Ang1 evocan
s sobre la funcionalidad e integridad vascular. Así VEGF genera vasos inmaduros, permeables y hemorrágicos, mientras que Ang1 contribuye al "sellado" y remodelado
.
2, puede activar o inhibir Tie2 y su expresión se restringe a zonas de remodelación vascular (8).
ógnita aún no aclarada se relaciona con Tie-1 (un receptor sin ligando conocido). Se especula que estaría involucrado en la heterodimerización con Tie-2 inducida po
ndo así su actividad.
ores Eph y sus Ligandos
po de moléculas fue caracterizado inicialmente en el sistema nervioso embrionario y está constituido por un grupo de receptores denominados Eph y sus ligandos llama
an anclados a la membrana extracelular. Estas especies moleculares se dividen en dos subclases, A y B, los ligandos ephrin-B se unen preferentemente a receptores de la
s recientes con ratones "knockout", sugieren un papel crítico de ephrin-B2 y su receptor Eph-B4, durante el desarrollo vascular. Ratones deficientes en dichos genes
fatales durante su vida embrionaria que de alguna manera semejan a los observados en ratones carentes de Ang1 o Tie2. La expresión de ephrin-B2 se restringe al e
mientras que Eph-B4 está presente en el endotelio venoso (10).
nas como marcadores angiogénicos
egrinas son proteínas de transmembrana compuestas por diferentes subunidades a y b, capaces de formar más de 20 heterodímeros diferentes. Unen proteínas de la
lular o ligandos de la superficie celular a través de secuencias peptídicas cortas. La expresión de integrina avb3 es mínima en el endotelio en reposo y aumenta notab
la angiogénesis. La inhibición de la interacción de avb3 con su ligando induce la apoptosis endotelial. De esta forma, avb3 actúa como un biosensor para facilitar la
cuando el endotelio interacciona con una matriz extracelular "inapropiada", facilitando una morfogénesis vascular correcta y evitando la formación de vasos en sitios inco
ción de la angiogénesis por hipoxia
ulas de mamíferos superiores son capaces de sensar el oxigeno regulando un número de genes en respuesta a la hipoxia (11). Esto es posible a través del factor transcr
ue activa la expresión de diversos genes involucrados en el proceso angiogénico. Dicho factor está compuesto por dos subunidades (a y b) de las cuales, solo HIF-1a e
onder a los niveles de O2. Es interesante destacar que en normoxia, HIF-1a es hidroxilado en el aminoácido prolina del dominio ODD, a través de la enzima H
asa. Esta modificación de HIF-1a posibilita su unión al producto del gen supresor tumoral VHL involucrado en la enfermedad de von Hippel-Lindau, (7). Esta unión "m
para su degradación por el sistema proteasomal. Asimismo, el dominio C-TAD, es el encargado de reclutar a complejos co-activadores.
sociación se encuentra bloqueada en normoxia debido a la hidroxilación del aminoácido asparragina, presente en C-TAD. De tal manera, en presencia de niveles norm
hidroxilación de estos aminoácidos promueve la degradación de HIF-1a e impide su interacción con proteínas co-activadoras. En cambio, durante la hipoxia, la hidroxilac
-1a no tiene lugar. Así, se impide la unión de VHL, aumentando la vida media de la proteína permitiendo la formación del heterodímero HIF-1a/HIF-1b, posibilit
ón con los activadores de la transcripción p300/CBP. Este complejo puede interaccionar con los elementos respondedores del ADN para la respuesta a la hipoxia
entando la expresión de diversos genes como VEGF, VEGFR-1, Tie2, favoreciendo el proceso angiogénico.
RES ANTI ANGIOGÉNICOS
tumores malignos generan inhibidores de neovascularización. Los más importantes son: agiostatina y endostatina.
tatina
proteína de 38 kDal que inhibe específicamente la proliferación del endotelio vascular (12). Estructuralmente, es un fragmento derivado del plasminógeno por ac
as como serina elastasa y diversas metaloproteinasas. En su configuración presenta 3 o 4 zonas denominadas "kringles" (forma de una delicia danesa). Se ha demostr
ación sistémica de angiostatina recombinante, produce un aletargamiento de las metástasis experimentales producto del balance entre apoptosis y proliferación de las
es. No se ha determinado aún el mecanismo de acción de este inhibidor.
atina
ostatina es un inhibidor de la angiogénesis aislado a partir de un hemangioendotelioma murino (13). Es un fragmento de 20 kDal del extremo carboxi-terminal del c
una proteína asociada con diversas membranas basales. La escisión del colágeno XVIII es catalizada catepsina L y elastasa (14). La endostatina resultante contiene un
de arginina que resulta crítica para la unión a heparina y al heparan-sulfato de diversos proteoglicanos de la superficie celular, que actúan como receptores
tina. Si bien no se ha elucidado el mecanismo de acción de este inhibidor, recientes trabajos indican que la endostatina podría interactuar con KDR o competir
licanos necesarios para la co-activación del FGF. Asimismo, se ha observado en células tratadas con endostatina, un incremento de la apoptosis, además de la disminuci
ón de genes que participan en la progresión del ciclo celular.
ostró que endostatina recombinante, inhibe el desarrollo de tumores de Lewis, fibrosarcomas, hemangioendotelioma y melanoma, en animales de experimentación.
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M.J.
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en W. et al., Cancer Res. 59:6052,1999
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