La invasión es el proceso por el cual las células cancerosas se extienden y penetran directamente en los tejidos vecinos en el cáncer . [1] Generalmente se distingue de la metástasis , que es la propagación de las células cancerosas a través del sistema circulatorio o el sistema linfático a lugares más distantes. Sin embargo, la invasión linfovascular es generalmente el primer paso de la metástasis.
Existen dos patrones principales de invasión de células cancerosas por migración celular : la migración celular colectiva y la migración celular individual, mediante la cual las células tumorales superan las barreras de la matriz extracelular y se propagan a los tejidos circundantes. Cada patrón de migración celular presenta características morfológicas distintivas y está regido por mecanismos genéticos moleculares y bioquímicos específicos.
Se pueden observar dos tipos de células tumorales migratorias, mesenquimales (similares a fibroblastos) y ameboides , en varios patrones de invasión de células cancerosas. Este artículo describe las diferencias clave entre las variantes de migración de células cancerosas, el papel de las transiciones epitelial-mesenquimales y relacionadas, así como la importancia de diferentes factores tumorales y moléculas del estroma en la invasión tumoral. Las manifestaciones morfológicas de los patrones de invasión se caracterizan por una variedad de estructuras tisulares (tumorales). [2]
Los resultados de numerosos estudios experimentales y clínicos de neoplasias malignas han indicado que el crecimiento invasivo y la metástasis son las principales manifestaciones de la progresión tumoral , que constituyen dos procesos estrechamente relacionados. [2]
Un tumor maligno se define por su capacidad de iniciar un fenómeno biológico conocido como cascada metastásica, un proceso complejo de múltiples etapas en el que la invasión celular precede a la progresión posterior del cáncer y la formación de metástasis en órganos y tejidos distantes. Las lesiones metastásicas masivas conducen al desarrollo de insuficiencia orgánica . El rango entre los puntos "finales" de un proceso metastásico invasivo complejo -una invasión del tumor primario en los tejidos circundantes y la formación de focos metastásicos- comprende varias etapas, cuyo paso es estrictamente necesario para el desarrollo exitoso y la posterior progresión del crecimiento tumoral: intravasación , supervivencia y presencia en la circulación sistémica, extravasación con posterior colonización de órganos por células tumorales y la formación de metástasis clínicamente detectables. El crecimiento tumoral se acompaña de un aumento de la presión sobre las estructuras de la matriz extracelular circundante , mientras que el microambiente tisular trabaja para mantener su integridad anatómica funcional aumentando la presión sobre las células tumorales. Los factores que limitan el crecimiento de las neoplasias malignas incluyen la membrana basal y varios componentes del estroma circundante, el aumento de la presión intersticial, el suministro limitado de oxígeno a las células tumorales y la producción de especies reactivas de oxígeno , y el contacto persistente con las células del sistema inmunológico. Debido a la heterogeneidad intratumoral, algunas células tumorales pueden sufrir regresión y muerte , mientras que otras, resistentes a factores microambientales opuestos, adquieren un fenotipo agresivo y la capacidad de hacer metástasis. [2]
El crecimiento invasivo de tumores se posibilita por el desprendimiento de células malignas de la masa tumoral debido a una reducción o pérdida completa de las moléculas de adhesión intercelular . Esto permite que las células adquieran una motilidad anormalmente alta, lo que les permite penetrar a través de los elementos estructurales rígidos del estroma circundante. [ cita requerida ]
El proceso por el cual las células epiteliales pierden su polaridad celular y su adhesión entre células y adquieren propiedades migratorias e invasivas para convertirse en células madre mesenquimales se denomina transición epitelial-mesenquimal (EMT). Las EMT son una característica normal de diversos procesos biológicos, como la embriogénesis y la cicatrización de heridas . Sin embargo, en el contexto de la metástasis, facilitan la invasión de células tumorales a otras áreas del cuerpo. [2]
Las células tumorales tienen la capacidad de replicar los mecanismos y patrones de migración que se observan típicamente en células normales, no tumorales, durante diversos procesos fisiológicos. Al igual que las células normales, las células tumorales pueden activar estos mecanismos para alterar su forma, crear condiciones favorables para el movimiento y remodelar los tejidos cercanos para formar vías para la migración. Sin embargo, las células tumorales, a diferencia de las células normales, no tienen "señales de parada" fisiológicas para terminar estos procesos. Esto conduce al establecimiento de los mecanismos de migración y promueve la progresión y propagación del tumor. [2]
Se ha descubierto que las células malignas utilizan programas genéticos incorporados para implementar los procesos que determinan el crecimiento invasivo y la metástasis. Por ejemplo, el movimiento de células individuales observado durante el desarrollo embrionario y la inflamación (p. ej., la migración de leucocitos ) es similar a la diseminación de células cancerosas durante la progresión tumoral y la metástasis. [2]
Junto con la migración de células individuales, puede producirse una migración celular colectiva cuando grupos de células tumorales firmemente interconectadas migran juntas. Este tipo de migración indica una reorganización tisular, subyace a los procesos de morfogénesis embrionaria y también es un componente esencial de la cicatrización de las superficies de las heridas. [2]
De esta manera, las células tumorales malignas utilizan los mecanismos de migración tanto colectiva como de células individuales como prototipos fisiológicos en el proceso de crecimiento invasivo y metástasis. [2]
Se distinguen dos patrones distintos de crecimiento invasivo en función de parámetros genéticos moleculares y morfológicos específicos: la migración de células individuales y la migración de células colectivas . El tipo de migración está influido predominantemente por las características del microambiente tisular y depende de los cambios moleculares dentro de las células tumorales.
La determinación del mecanismo de invasión utilizado por células migratorias individuales durante la migración es una tarea compleja. Antes de 2015, los estudios que examinaban este mecanismo a nivel molecular y morfológico eran escasos y, en su mayoría, se realizaban in vitro utilizando líneas celulares específicas. [2]
Sin embargo, ha habido un aumento posterior en el número de estudios que demuestran interés en las características genéticas moleculares de las células tumorales que determinan las principales diferencias entre los tipos mesenquimales y ameboides del movimiento celular durante la migración individual, así como la migración colectiva. [2]
La migración colectiva se caracteriza por la migración de grupos enteros de células interconectadas por moléculas de adhesión y otras uniones de comunicación . Esta es la característica principal de este tipo de invasión, ya que los mecanismos celulares subyacentes son los mismos procesos que determinan en gran medida la migración de células individuales. [2]
Se ha observado migración celular colectiva en el desarrollo y progresión del cáncer de mama y de endometrio , cáncer de próstata , cáncer colorrectal , carcinoma de pulmón de células grandes , rabdomiosarcoma , melanoma , así como la mayoría de los carcinomas de células escamosas . [2]
En el caso de la migración colectiva, las células cancerosas, formando parte de la masa tumoral o desprendiéndose de ella en forma de grupos multicelulares, penetran en los tejidos circundantes y forman cuerdas delgadas y cortas, racimos, rayas y campos anchos, así como estructuras con lumen, que indican una amplia variedad de elementos estructurales implicados en la invasión tumoral. [2]
La migración colectiva se caracteriza por la migración de grupos celulares completos interconectados por cadherinas y uniones intercelulares en hendidura. Un grupo celular en movimiento tiene un "borde de ataque" o "frente de ataque" que utiliza integrinas y proteasas. Existen diferencias observables en la expresión de los genes y la morfología entre las células "líder" que forman el borde de ataque y las células "seguidoras" que se encuentran detrás de ellas, en el "borde de salida". [2] La forma celular de las "líderes" a menudo se asemeja a las células mesenquimales y se caracteriza por un ordenamiento y una organización estructural menos pronunciados, mientras que las "seguidoras" tienden a formar estructuras tubulares más compactas, similares a rosetas, con estrechos contactos intercelulares. [2]
En el caso de la migración colectiva, las células tumorales forman protuberancias ( pseudópodos ) en el borde delantero, utilizan integrinas para formar contactos focales con el citoesqueleto de actina y realizan una degradación proteolítica de la matriz extracelular , creando un espacio para la invasión del tejido tumoral e involucrando ampliamente al aparato contráctil actina-miosina en el proceso para asegurar una migración exitosa. [2]
Las diferencias en la polaridad de los grupos de células que migran colectivamente se deben a la expresión de receptores de superficie, como los receptores de quimiocinas CXCR4 y CXCR7 , en las células "líder". Los factores de crecimiento y las quimiocinas producidas por las células del estroma forman un gradiente de difusión e inducen la polarización celular. La participación de las quimiocinas, como SDF1 (CXCL12), el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y el factor de crecimiento transformante β (TGF-β), en estos procesos se ha analizado en la literatura. [2]
La participación del TGF-β en la carcinogénesis es doble. El TGF-β, que actúa en las células epiteliales de la glándula mamaria como un potente supresor tumoral en las primeras etapas del cáncer, puede afectar al desarrollo tumoral a través de la interacción con citocinas oncogénicas . El aumento de la expresión de TGF-β se ha asociado con la progresión de los tumores, lo que se ha observado a menudo, por ejemplo, en las últimas etapas del cáncer de mama. El TGF-β es un regulador de las interacciones entre el tumor y el estroma, lo que promueve la migración celular colectiva en el cáncer de mama. [2]
Se ha establecido que las células líderes expresan podoplanina , una glicoproteína transmembrana que se expresa en condiciones normales en los podocitos renales , células alveolares tipo 1 , células del músculo esquelético, placenta, etc. La expresión de podoplanina en células de cáncer de mama induce la migración e invasión celular con la formación de filopodios y la retención simultánea de la expresión de E-cadherina. [2]
Las células cancerosas que migran colectivamente pueden potencialmente utilizar la capacidad de las células mesenquimales adyacentes para modificar la estructura de la matriz y reconstruirla, y luego seguir sus "pasos". En experimentos in vitro, la introducción de fibroblastos en el cultivo induce la migración colectiva de células tumorales a la matriz subyacente en forma de cadenas. De esta manera, los fibroblastos guían a las células tumorales invasoras, remodelando la matriz extracelular circundante en vías con gruesos haces de colágeno en los lados y una falta de matriz en el centro. [2]
La LIM-quinasa , una enzima cuyo sustrato estabiliza la actina, desempeña un papel en la migración colectiva de las células tumorales. Se sabe que esta proteína está involucrada en la regulación del desarrollo de invadopodias , que son estructuras típicas de las células tumorales malignas y responsables de la destrucción de la matriz extracelular circundante. La activación excesiva de la LIM-quinasa se manifiesta en el cáncer de mama. Las células tumorales de mama con expresión suprimida del gen de la LIM-quinasa pierden su capacidad de invadir debido a la pérdida de su capacidad de alterar la matriz extracelular. [2]
La invasión de células individuales se caracteriza por la invasión de células tumorales individuales de los tejidos circundantes de forma independiente. En este tipo de invasión tumoral, la migración de células individuales puede ocurrir a través de dos tipos de movimiento diferentes: mesenquimal y ameboide. Estos tipos de movimiento son muy plásticos y pueden pasar de un tipo de migración a otro (de mesenquimal a ameboide y viceversa). Estas transiciones ocurren generalmente cuando se producen cambios en la actividad de ciertas moléculas celulares cuando las células tumorales tienen que adaptarse a las peculiaridades del microambiente. [2]
Los mecanismos mesenquimales de crecimiento celular invasivo, en contraste con la migración de tipo ameboide, se caracterizan por la ocurrencia de procesos más complejos y la participación de un mayor número de moléculas celulares. [2]
Este tipo de migración es típica de los queratinocitos durante la regeneración reparadora, los endoteliocitos, las células musculares lisas y los fibroblastos . Dado que las células malignas que utilizan el movimiento de tipo mesenquimal pierden su polaridad epitelial y adoptan una forma de huso alargado similar a la de los fibroblastos, este tipo de invasión también se conoce como migración "similar a la de los fibroblastos". La invasión mesenquimal se ha detectado durante el desarrollo del melanoma , el fibrosarcoma , el glioblastoma y otras neoplasias malignas. [2]
Se sabe que la mayoría de las células cancerosas que se desprenden de la masa tumoral e invaden los tejidos circundantes sufren ciertos cambios, adquiriendo las propiedades morfológicas y un fenotipo típico de las células mesenquimales. Esta transformación de una célula epitelial maligna, que está relacionada con la aparición de nuevas características moleculares y morfológicas en la célula, se denomina transición epitelial-mesenquimal (EMT). Se cree que el mecanismo mesenquimal de invasión es consecuencia de la EMT, cuando se produce una desdiferenciación activa de un tumor epitelial maligno y los grupos multicelulares comienzan a dividirse en células tumorales individuales, adquiriendo un fenotipo mesenquimal. [2]
Las células tumorales durante la migración de tipo mesenquimal pasan por una serie de pasos secuenciales específicos que constituyen un modelo de migración de cinco etapas. Este ciclo incluye los siguientes cambios: 1) formación de una protrusión en uno de los polos celulares: un lamelipodia o un filopodia producido por contracciones del citoesqueleto de actina bajo el control de pequeñas GTPasas Rac1 y Cdc42 con rápida participación de las integrinas de la familia β1; 2) aparición de adhesión focal con participación de las integrinas β1 y β3 en el sitio de contacto entre la matriz extracelular y la célula; 3) ensamblaje de contactos focales, que se basa en interacciones mediadas por integrinas, y activación de enzimas proteolíticas (metaloproteinasas de matriz, serina y treonina proteasas , catepsinas ) en la interfaz "célula-matriz" que conduce a la destrucción y remodelación de la matriz extracelular circundante; 4) un cambio en la polarización del citoesqueleto de actina bajo el control de la miosina II , lo que provoca contracciones del cuerpo celular; y 5) "tirar" del borde posterior hacia el movimiento a través de los defectos recién formados en la estructura de la matriz. Dado que las células que utilizan el mecanismo de invasión similar al de los fibroblastos siguen los pasos de migración descritos, su velocidad de movimiento es baja: alrededor de 0,1– μm/min. [2]
La posibilidad de proteólisis y remodelación de las estructuras tisulares explica el hecho de que el movimiento mesenquimal de una célula tumoral experimente cambios menores, en comparación con la migración ameboide, en la forma de la célula y por una deformación mínima del núcleo.
En la migración mesenquimal, las células tumorales presentan menos cambios menores en su forma y deformación de su núcleo en comparación con la migración ameboide. Esto se debe a que la migración mesenquimal a menudo implica proteólisis y remodelación de la matriz extracelular, lo que permite que las células se muevan a través de los tejidos de manera más eficiente mientras preservan su integridad general. La migración ameboide, por otro lado, se caracteriza por una forma celular más redondeada y flexible, con un mayor grado de deformación tanto de la célula como del núcleo. A menudo ocurre cuando las células necesitan pasar a través de espacios reducidos en los tejidos.
El comportamiento de las células tumorales durante la migración individual depende de la rigidez de la matriz circundante. Por ejemplo, el modelo de migración mesenquimal o proteolítico predomina en condiciones de una matriz circundante "rígida" ("densa"). La alta eficiencia de migración de una sola célula utilizando el mecanismo mesenquimal en tejidos densos se explica por la proteólisis debida a la secreción de varias proteasas y por la capacidad de formar contactos focales con elementos del estroma. [2]
Los puntos clave del mecanismo de crecimiento invasivo similar al de los fibroblastos son las fuertes fuerzas de adhesión en ambos polos de la célula, así como entre las células y los componentes de la matriz extracelular, la expresión pronunciada de integrinas (familias β1 y β3), la proteólisis con destrucción y posterior remodelación de los tejidos con la formación de defectos en la estructura de la matriz y el movimiento de una sola célula o cadenas de células a través de los defectos. La deformación del núcleo es mínima y se observa una tasa lenta de migración celular. [2]
Basándose en la supresión de la expresión de los genes relevantes utilizando pequeños ARN interferentes , se demostró que la actividad específica de las GTPasas Rac1 y Cdc42 es el rasgo característico del tipo de invasión mesenquimal. La supresión de la GTPasa Rac1 a través de la activación de la señalización de la GTPasa RhoA y su efector, la quinasa ROCK , conduce al bloqueo de la migración mesenquimal de las células tumorales. [2]
El mecanismo ameboide de crecimiento invasivo es el modo más primitivo y, al mismo tiempo, el más eficiente de migración de células tumorales individuales. En todas sus características, es similar al comportamiento y movimiento de un organismo unicelular, como la ameba Dictyostelium discoideum . [2]
El uso de anticuerpos que bloquean las integrinas o inhibidores de proteasas en ensayos clínicos conduce a la aparición de células tumorales con un tipo de migración ameboide. Resultados similares se obtuvieron en estudios de tumores malignos in vivo. Se estableció una relación entre el uso de medicamentos a base de inhibidores de metaloproteinasas de matriz en la terapia del cáncer y la progresión del proceso tumoral. La explicación de esta relación fue posible solo después de la identificación de células tumorales capaces de migración ameboide. Estos datos indican muy probablemente que, en condiciones de reducción o pérdida total de su capacidad de propagarse a los tejidos circundantes utilizando las moléculas principales que realizan la adhesión y destrucción de la matriz extracelular, las células tumorales recurren al mecanismo de invasión ameboide, que se convierte en el único y más eficaz modo de migración. [2]
Este tipo de migración se ha descrito en células madre circulantes, leucocitos y ciertos tipos de células tumorales. Según Zijl et al., el tipo ameboide de crecimiento invasivo se ha observado en cáncer de mama, linfoma, cáncer de pulmón de células pequeñas, cáncer de próstata y melanoma. [2]
En el caso de la migración ameboides, se ha demostrado que las células tumorales malignas tienen una forma redonda o elíptica. Las células ameboides se caracterizan por una rápida deformabilidad, la adaptación de sus formas a las estructuras existentes de la matriz extracelular circundante y la penetración a través de ellas a través de espacios estrechos en forma comprimida. El movimiento y la reubicación se llevan a cabo a través de sucesivos ciclos de alta velocidad de expansión y contracción del cuerpo de la célula con el desarrollo de protuberancias "similares a ampollas" de la membrana celular. Estas ampollas permiten a la célula investigar el microambiente para encontrar la ruta de movimiento más adecuada para sortear diversos obstáculos, por lo que las células tumorales son capaces de moverse a través de estrechos huecos en la matriz extracelular. Los cambios en el desarrollo de la forma celular son generados por el citoesqueleto de actina cortical que, a su vez, está controlado por la pequeña GTPasa RhoA y su efector, la quinasa ROCK. Esta GTPasa pertenece a la superfamilia de pequeñas GTP hidrolasas, cuyos miembros juegan papeles claves en la invasión de tipo ameboide, ya que están involucrados en la transducción de señales y, por ende, en la regulación de una amplia variedad de procesos que ocurren en la célula, incluyendo la reorganización del citoesqueleto de actina durante la migración. [2]
La migración a través del mecanismo de invasión ameboide se acompaña de cambios no solo en la forma de la célula, sino también en la forma del núcleo y su orientación y posición en relación con otros orgánulos internos. El núcleo, al ser el orgánulo más grande y más rígido que el citoesqueleto circundante, está mecánicamente firmemente estabilizado por una extensa red de proteínas estructurales. Por esta razón, su forma generalmente no sufre cambios significativos. Sin embargo, el tipo de migración ameboide se caracteriza por una pronunciada deformación del núcleo para superar la falta de degradación proteolítica de la matriz circundante. Dado que las células tumorales tienen que moverse a través de espacios y poros estrechos, el núcleo en este caso también se presenta en un estado de compresión máxima. Al igual que el movimiento ameboide de los leucocitos, los núcleos dentro de las células tumorales migratorias individuales se mueven hacia el borde delantero. [2]
A diferencia del movimiento mesenquimal, el modelo ameboide o no proteolítico de migración prevalece cuando la matriz circundante se caracteriza por una rigidez relativamente baja (matriz "blanda"). Por ejemplo, la migración ameboide de células tumorales en los sistemas linfático y circulatorio se considera como migración en una matriz blanda. [2]
Condeelis y Segall dilucidaron algunas características de la migración celular en el ejemplo de dos líneas tumorales diferentes, MTC y MTLn3, en condiciones in vitro e in vivo. Las células MTLn3 que tienen un alto potencial metastásico y migran probablemente por el mecanismo ameboide de crecimiento invasivo se caracterizan por un mayor nivel de expresión de receptores de factores de crecimiento epidérmico (EGFR) que las células MTC con un bajo potencial metastásico. Su migración está asociada con la presencia de vasos sanguíneos y fibras que contienen colágeno en la matriz circundante. Se cree que la quimiotaxis de las células tumorales hacia los vasos sanguíneos está mediada por las vías de señalización del EGFR. [2]
El mecanismo de invasión ameboide tiene una serie de características distintivas. Se caracteriza por una interacción débil entre las células y la matriz circundante, así como por la ausencia o debilidad de los contactos focales . Existe la posibilidad de conservar el ensamblaje rápido y no focal de los receptores en los sitios de contacto de las células con el sustrato extracelular. Las integrinas no son importantes en este tipo de crecimiento invasivo. Aspectos importantes son la ausencia de proteólisis en los sitios de interacción célula-matriz y la falta de expresión de enzimas proteolíticas que destruyen la matriz extracelular. Estudios in vitro han demostrado que, en el caso de un crecimiento invasivo de tipo ameboide, es probable que estas propiedades hagan que las células tumorales sean capaces de moverse a la mayor velocidad en cultivos (20 μm/min). [2]
Existe un cierto grado de plasticidad y la posibilidad de un “cambio” de un tipo de migración a otro (del tipo mesenquimal al ameboide y viceversa) ante la invasión de células individuales. Estos eventos se deben a la aparición de cambios en la actividad de ciertas moléculas celulares y a la necesidad de adaptarse a las condiciones del microambiente tisular. [2]
Estos cambios se describen como transiciones ameboide-mesenquimal y mesenquimal-ameboide. Las células tumorales que utilizan el tipo de migración mesenquimal pueden cambiar de una manera determinada y pasar al tipo de movimiento ameboide en condiciones de una señal debilitada y vías mecánicas que están directamente involucradas en la estabilización de las interacciones entre las estructuras de la matriz extracelular y las células malignas. Se han descrito los siguientes mecanismos que conducen a la transición de células del tipo mesenquimal al tipo ameboide de crecimiento invasivo (transición mesenquimal-ameboide): 1) reducción o abolición completa de la proteólisis pericelular debido a la aplicación de inhibidores de proteasas; 2) reducción de la actividad de los receptores de integrina y sus interacciones con elementos estromales circundantes por sus antagonistas; 3) aumento y estabilización de la actividad de la pequeña GTPasa RhoA y su efector ROCK. Un estudio del grupo de S. Berton indicó que la proteína p27 juega un papel importante en el control de la motilidad celular. En particular, la falta de esta proteína en condiciones in vitro induce la transición mesenquimal-amobeoide en células en una matriz 3D. [2]
Existe la posibilidad de una transición ameboide-mesenquimal que sea el proceso inverso a la transición mesenquimal-ameboide. Existe una hipótesis según la cual el mecanismo de la transición ameboide-mesenquimal probablemente se base en la misma base molecular, y que el único proceso confiable que determina la posibilidad de la transformación descrita es un desequilibrio en la actividad de los miembros de la familia de las GTPasas pequeñas y el predominio de la actividad de Rac sobre la actividad de RhoA. [2]
Las células tumorales dentro de un mismo tumor pueden desplazarse simultáneamente tanto de forma colectiva como individual. En este caso, la transición de la migración individual a la colectiva es un paso importante para aumentar el potencial invasivo y metastásico de las neoplasias malignas. Por ejemplo, las células tumorales de mama desprendidas de la masa sólida adquieren la capacidad de invadir los vasos linfáticos. Actualmente se distinguen dos mecanismos: las transiciones epitelial-mesenquimal y colectiva-ameboide mediante las cuales se producen células tumorales que migran individualmente. A su vez, estas últimas, en particular las células que han sufrido EMT, son capaces, en determinadas condiciones, de adquirir un fenotipo epitelial y formar complejos multicelulares tumorales. Esta inversión del fenotipo se denomina "transición mesenquimal-epitelial". [2]
La transición epitelial-mesenquimal es un mecanismo durante el cual la célula tumoral se desprende de la capa epitelial y gana movilidad, el "fenotipo locomotor", que promueve el crecimiento invasivo y la metástasis. El desarrollo de este proceso como un factor clave de la progresión del cáncer se ha demostrado in vitro utilizando líneas tumorales específicas, así como modelos experimentales; sin embargo, el establecimiento del desarrollo de la EMT y la identificación de las células tumorales y sus principales características en condiciones in vivo es una tarea compleja. [2]
Las EMT son la base de muchos procesos de morfogénesis. Se cree que en condiciones normales (durante la embriogénesis) las EMT pueden ser inducidas por el factor de crecimiento de hepatocitos (HGF) secretado por fibroblastos . El HGF se une a receptores c-Met específicos ubicados en la membrana de las células epiteliales. La unión a los receptores activa una vía de señalización que involucra algunas proteínas del sistema GTPasa pequeño ( Cdc42 , Rac , RhoA , RhoC ) que regula la intensidad de la polimerización de los microfilamentos de actina y la contractilidad de los filamentos de actina-miosina, lo que determina la intensidad de la formación de lamelipodios y la tensión de la célula adherida a la matriz. En este caso, hay un reordenamiento significativo de todo el citoesqueleto de actina-miosina y pérdida de los contactos intercelulares de E-cadherina. Durante la carcinogénesis, las células epiteliales sufren una transformación morfológica que es fenotípicamente similar a la EMT pero que se desarrolla en ausencia del ligando HGF relevante. Esta transformación en tumores malignos puede ser inducida por la transfección de varios oncogenes . Durante la transformación, las células tumorales pueden abandonar la capa epitelial y moverse como fibroblastos , adquiriendo así la capacidad de invadir y hacer metástasis. [2]
Durante la EMT, ocurren los siguientes eventos: las células epiteliales malignas pierden su polaridad apical-basal debido a la interrupción de las uniones intercelulares estrechas y la pérdida de moléculas de adhesión celular (como la E-cadherina y las integrinas); el citoesqueleto de actina celular se modifica y se somete a remodelación con la formación de fibras de estrés que se recogen en ciertas partes celulares cerca de la membrana celular, donde posteriormente comienzan a formarse protuberancias celulares específicas; ocurre la degradación de la membrana basal subyacente del epitelio, lo que da como resultado que las células tumorales que carecen de contactos intercelulares se vuelvan capaces de crecimiento invasivo y penetración en la matriz estromal circundante y comiencen la migración activa. [2]
Se ha descubierto que la EMT rara vez es igualmente pronunciada en todo el tejido tumoral. Es más probable que este proceso se caracterice por una intensidad variable de la transición de las células del fenotipo epitelial al mesenquimal. En este sentido, se puede describir la "EMT parcial", en la que participan la mayoría de las células del frente invasivo. La EMT parcial es un estado en el que las células ya han adquirido las propiedades necesarias para una migración exitosa, pero siguen manteniendo contactos célula-célula. Este fenotipo se denominó fenotipo híbrido "epitelial-mesenquimal" y se vinculó con las características propias de las células tumorales que migran colectivamente. [2]
Taddei et al. han indicado que la EMT se desarrolla debido a la inducción de programas asociados con la activación de factores de transcripción clave, como TWIST1 , Snail , Slug y ZEB1 / 2 . Esto da como resultado la interrupción de las uniones de cadherinas fuertes y la activación de la migración de células polares y la proteólisis de los componentes de la matriz extracelular por varias proteasas secretadas, con las funciones de los receptores de integrina retenidas. El papel del factor de transcripción Prrx1 , que determina el potencial de las células de cáncer de mama para el crecimiento invasivo, se estableció experimentalmente. [2]
Se demostró que las proteínas ZEB1 y ZEB2 con un dominio de dedo de zinc pueden unirse directamente a los promotores, induciendo así la expresión de genes marcadores mesenquimales y suprimiendo la expresión de E-cadherina y otros marcadores epiteliales. [2]
De manera similar, Snail y Slug son capaces de suprimir la expresión del gen E-cadherina a través de la unión directa a su promotor , así como la producción de proteínas epiteliales como desmoplaquina y claudina , y activar la expresión de vimentina y metaloproteinasas de matriz , aumentando así la migración celular. Un equipo de investigadores dirigido por Sánchez-Tillo encontró que el factor de transcripción Snail no se presenta en células epiteliales normales y que su detección en células del frente invasivo del tumor puede considerarse como un predictor de mala supervivencia de los pacientes con cáncer. Se cree que ZEB1/2, Snail y Slug son inducidos por TGF-β , citocinas inflamatorias e hipoxia. [2]
Datos experimentales indican la posible existencia de una transición ameboide-colectivo, cuando las masas tumorales que invaden los tejidos circundantes en forma de grupos multicelulares colectivos se disocian en células migratorias individuales que utilizan el movimiento ameboide. Se ha demostrado que este evento es posible con la aplicación de inhibidores de los receptores de integrinas de la familia β1, ya que estas moléculas juegan un papel clave tanto en la formación de contactos célula-célula como en las interacciones entre las células tumorales y los componentes del tejido circundante. [2]
Hasta 2015 no había estudios dedicados a la investigación de los mecanismos subyacentes a la transición mesenquimal-epitelial (MET). Sin embargo, se reconoce la posibilidad de un fenómeno de este tipo. En este caso, se dice que a menudo, por ejemplo, en el cáncer de mama y de próstata, la estructura del tejido en focos metastásicos distantes es similar a la estructura del tumor primario . Según Friedl y Gilmour, se pueden hacer varias suposiciones basadas en estos datos. En primer lugar, la invasión y la metástasis pueden ocurrir sin EMT. En segundo lugar, la detección de células diseminadas individuales durante un examen patológico de rutina de muestras de tejido tumoral parece ser una tarea bastante compleja, y la identificación de estas células durante la EMT no es posible. Y, en tercer lugar, las células tumorales utilizan temporalmente los mecanismos de la EMT para la intravasación y la propagación a órganos y tejidos distantes, donde regresan al fenotipo epitelial. Esta transformación se describe como la transición mesenquimal-epitelial. La MET se ha inducido experimentalmente, y las células que se mueven individualmente forman complejos multicelulares, pero los mecanismos moleculares de la MET en condiciones fisiológicas siguen siendo desconocidos. Nguyen et al. demostraron que el inhibidor selectivo PD173074 del receptor 1 del factor de crecimiento de fibroblastos (FGFR1) inhibe la vía de señalización MAPK que regula la actividad de la proteína AP-1 , que, a su vez, induce el desarrollo de MET. La investigación de la posibilidad de utilizar el inhibidor PD173074 como fármaco, que se llevó a cabo en líneas celulares tumorales específicas, reveló una clara supresión del crecimiento tumoral, la capacidad de migración y la invasión. En este caso, se observó una disminución en la expresión de los genes Snail y de la metaloproteinasa de matriz 3 , 10 , 12 y 13 y un aumento en la expresión del gen E-cadherina. [2]
Krakhmal et al. han estudiado las características de la progresión del cáncer de mama en función de la heterogeneidad intratumoral. Se ha prestado atención a la diversidad fenotípica del tumor primario en el carcinoma invasivo sin tipo especial, que representa la mayor parte (80%) de todos los tipos histológicos de cáncer de mama. [2]
A pesar de la diversidad estructural del tumor mamario primario, se pueden distinguir cinco tipos principales de estructuras morfológicas: estructuras alveolares, trabeculares, tubulares y sólidas, y grupos discretos de células tumorales. Las estructuras alveolares son cúmulos de células tumorales de forma redondeada o ligeramente irregular. La morfología de las células que forman este tipo de estructuras varía desde células pequeñas con citoplasma moderado y núcleos redondos hasta células grandes con núcleos hipercromáticos de forma irregular y citoplasma moderado. Las estructuras trabeculares son asociaciones lineales cortas formadas por una sola fila de células pequeñas, más bien monomórficas, o cúmulos celulares anchos que consisten en dos filas de células de tamaño mediano con citoplasma moderado y núcleos redondos normocrómicos o hipercromáticos. Las estructuras tubulares están formadas por una o dos filas de células más bien monomórficas con núcleos redondos normocrómicos. Las estructuras sólidas son campos de diversos tamaños y formas, que consisten en células pequeñas con citoplasma moderado y núcleos monomórficos o células grandes con citoplasma abundante y núcleos polimórficos. Los grupos discretos de células se presentan en forma de grupos de una a cuatro células con morfologías variables. [2]
Las diferentes estructuras morfológicas de los tumores de mama corresponden a determinados tipos de invasión. Por tanto, las estructuras alveolares, trabeculares y sólidas que se caracterizan por la presencia de contactos célula-célula pueden referirse a manifestaciones morfológicas de migración colectiva, mientras que los grupos discretos de células tumorales pueden referirse a manifestaciones de migración individual. El primer lote de datos obtenido en un estudio de la expresión de genes de adhesión celular confirma esta hipótesis. Por ejemplo, hubo una disminución en la actividad de los genes de las cadherinas, responsables de los contactos célula-célula, en el orden: sólido - estructuras alveolares y trabeculares - grupos discretos de células tumorales. En este caso, el número de genes expresados de integrinas implicadas en la adhesión de células tumorales a la matriz extracelular se redujo en el orden: sólido y alveolar - estructuras trabeculares - grupos discretos de células tumorales. [2]
El crecimiento invasivo y el desarrollo de resistencia a los fármacos son procesos relacionados que desempeñan un papel importante en la progresión tumoral, en particular en la metástasis. Es probable que las mismas vías de señalización estén implicadas en la migración celular y el desarrollo de resistencia tumoral a la terapia. [2]
Las células tumorales migratorias (independientemente del tipo de movimiento) son más resistentes a la quimioterapia y la radioterapia que las células inmóviles. Esto se debe en gran medida al hecho de que las células migratorias pierden temporalmente su capacidad de dividirse. También se debe al hecho de que las células tumorales en movimiento muestran una mayor actividad de los genes antiapoptóticos, lo que provoca resistencia a los fármacos quimioterapéuticos destinados a la inducción de la muerte celular programada . Además, se sabe que las células en estado de EMT también presentan quimiorresistencia. Esta resistencia a los fármacos se debe a la inducción, durante la EMT, de la síntesis de las proteínas de la familia ABC responsables del eflujo de los fármacos quimioterapéuticos fuera de la célula. Los principales factores de transcripción que desencadenan la EMT y, al mismo tiempo, regulan positivamente la actividad de los transportadores ABC incluyen TWIST1, Snail, etc. [2]
Existe una relación potencial entre la migración colectiva y la resistencia a la radioterapia y la quimioterapia. Según la investigación de Krakhmal et al., los tumores de mama que contienen estructuras alveolares y trabeculares, además de demostrar una diversidad morfológica significativa, se caracterizan por una mayor resistencia a los fármacos. La contribución de las estructuras trabeculares a la quimiorresistencia se explica probablemente por la alta actividad de los transportadores ABC en las células tumorales de una variante morfológica determinada. Por el contrario, la resistencia de los tumores de mama que contienen la estructura alveolar se explica por otras causas aún no identificadas. [2]
El crecimiento invasivo y su diversidad fenotípica están asociados, tanto directamente como a través del desarrollo de resistencia a fármacos, con la metástasis. Las células tumorales circulantes , que son responsables del desarrollo de futuras metástasis, son el resultado de la invasión y posterior penetración de células tumorales en vasos linfáticos o sanguíneos. No solo las células tumorales migratorias individuales, sino también los grupos de células pueden tener la capacidad de intravasación . Existe la suposición de que la migración colectiva conduce mucho más a menudo a la metástasis en comparación con la migración individual. Estudios en modelos animales han demostrado que las metástasis se forman con mayor frecuencia después de la inyección intravenosa de grupos tumorales en lugar de células tumorales individuales. Además, se han encontrado grupos de células tumorales circulantes en la sangre de pacientes con varios cánceres. Se asumió que la intravasación colectiva está relacionada con la formación dependiente de VEGF de vasculatura dilatada y la acumulación de grupos tumorales intravasados. Además, los grupos de células tumorales pueden ingresar a la circulación a través de vasos dañados o por cooperación con células en el estado EMT y fibroblastos asociados al cáncer que alteran la matriz extracelular liberando proteasas. La metástasis depende de la migración colectiva. Por ejemplo, la presencia de estructuras alveolares en tumores de pacientes posmenopáusicas con cáncer de mama se asocia con una alta tasa de metástasis linfática, mientras que el riesgo de este tipo de progresión en mujeres premenopáusicas aumenta con un aumento en el número de diferentes tipos de estructuras morfológicas. Esta última dependencia también es cuantitativa: las metástasis linfáticas se detectaron con mayor frecuencia en el caso de un mayor número de estructuras alveolares en tumores de mama. Además, los pacientes con estructuras alveolares en tumores tuvieron una baja tasa de supervivencia sin metástasis (datos propios no publicados). [2]
La relación entre las estructuras alveolares, como una de las manifestaciones de la migración colectiva, y la tasa de metástasis linfática y hematógena apoya las siguientes suposiciones. Los elementos celulares de las estructuras alveolares se diferencian de las células tumorales de otras estructuras por un conjunto de propiedades biológicas que determinan el fenotipo metastásico. La relación entre las estructuras alveolares y la metástasis linfática en el período menopáusico sugiere un cierto papel de los estrógenos, incluida también su producción in situ , en el sentido de que las células tumorales de las estructuras alveolares adquieren el fenotipo metastásico a través de la vía linfática. [2]
Por el grado de invasión, un cáncer puede clasificarse como in situ cuando las células malignas están presentes como un tumor pero no han hecho metástasis , o invadido más allá de la capa o tipo de tejido donde surgió. Por ejemplo, un cáncer de origen epitelial con tales características se llama carcinoma in situ , y se define como no haber invadido más allá de la membrana basal . Por el contrario, un carcinoma invasivo ha invadido más allá de la membrana basal. Una vez que esto ocurre, el frente invasivo del cáncer muestra varios cambios moleculares, indicativos de una mayor propensión a invadir y hacer metástasis aún más. [3]
La migración de células tumorales durante el crecimiento invasivo puede ocurrir tanto a través de células individuales como a través de grupos de células. Esta diversidad de tipos de migración celular probablemente conduce al desarrollo de heterogeneidad intratumoral que está representada, por ejemplo en el cáncer de mama, por diferentes estructuras morfológicas: estructuras alveolares, trabeculares y sólidas y grupos discretos de células tumorales. Se conocen varios mecanismos genéticos bioquímicos y moleculares que permiten a las células malignas invadir los tejidos circundantes y obtener la capacidad de propagarse más allá del sitio del tumor primario, dando lugar al desarrollo de focos metastásicos secundarios en órganos y tejidos distantes. Sin embargo, quedan preguntas sin explorar sobre una posible relación entre los diferentes tipos de crecimiento celular invasivo y los parámetros de metástasis linfática y hematógena, las características de la progresión de la enfermedad, así como la eficacia de la terapia elegida. Las soluciones a estos problemas podrían ayudar a determinar el pronóstico de la enfermedad y, posiblemente, desarrollar nuevos enfoques para el tratamiento de los pacientes con cáncer. [2]