La invasión es el proceso mediante el cual las células cancerosas se extienden y penetran directamente en los tejidos vecinos del cáncer . [1] Generalmente se distingue de la metástasis , que es la diseminación de células cancerosas a través del sistema circulatorio o el sistema linfático a lugares más distantes. Sin embargo, la invasión linfovascular suele ser el primer paso de la metástasis.
Existen dos patrones principales de invasión de células cancerosas mediante migración celular : migración celular colectiva y migración celular individual, mediante la cual las células tumorales superan las barreras de la matriz extracelular y se diseminan a los tejidos circundantes. Cada patrón de migración celular exhibe características morfológicas distintas y se rige por mecanismos genéticos bioquímicos y moleculares específicos.
Se pueden observar dos tipos de células tumorales migratorias, mesenquimales (similares a fibroblastos) y ameboides , en diversos patrones de invasión de células cancerosas. Este artículo describe las diferencias clave entre las variantes de la migración de células cancerosas, el papel de las transiciones epitelio-mesenquimales y relacionadas, así como la importancia de diferentes factores tumorales y moléculas estromales 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 varias etapas en el que la invasión celular precede a una mayor progresión del cáncer y a 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 a 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 tumor. Crecimiento tumoral: intravasación , supervivencia y presencia en la circulación sistémica, extravasación con posterior colonización de órganos por células tumorales y formación de metástasis clínicamente detectables. El crecimiento del tumor se acompaña de un aumento de la presión sobre las estructuras de la matriz extracelular circundante , mientras que el microambiente del tejido trabaja para conservar su integridad anatómica funcional aumentando la presión sobre las células tumorales. Los factores que limitan el crecimiento de 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 capacidad de metastatizar. [2]
El crecimiento tumoral invasivo es posible mediante 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 permite la penetración a través de los elementos estructurales rígidos del estroma circundante.
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 conoce como transición epitelial-mesenquimatosa (EMT). Los EMT son una característica normal de diversos procesos biológicos como la embriogénesis y la cicatrización de heridas . Sin embargo, en el contexto de metástasis, facilitan la invasión de células tumorales a otras zonas del cuerpo. [2]
Las células tumorales tienen la capacidad de replicar los mecanismos y patrones de migración que normalmente se observan en las 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 de migración. Sin embargo, las células tumorales, a diferencia de las células normales, no tienen "señales de parada" fisiológicas para detener estos procesos. Esto conduce al establecimiento de mecanismos de migración y promueve la progresión y diseminación del tumor. [2]
Se descubrió 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., 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, la migración de células colectivas puede ocurrir cuando grupos de células tumorales firmemente interconectadas migran juntas. Este tipo de migración indica una reordenación de los tejidos, es la base de los procesos de morfogénesis embrionaria y también es un componente esencial de la curación de las superficies de las heridas. [2]
De esta manera, las células tumorales malignas utilizan los mecanismos de migración celular individual y colectiva 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 morfológicos y moleculares específicos: migración unicelular y migración celular colectiva . El tipo de migración está influenciado predominantemente por las características del microambiente tisular y depende de cambios moleculares dentro de las células tumorales.
La determinación del mecanismo de invasión utilizado por las células migratorias individuales durante la migración es una tarea compleja. Antes de 2015, los estudios que examinaban esto a nivel molecular y morfológico eran pocos y en su mayoría se llevaban a cabo 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 de movimiento celular mesenquimal y ameboide durante la migración individual, así como la migración colectiva. [2]
La migración colectiva se caracteriza por la migración de grupos completos de células interconectadas por moléculas de adhesión y otras uniones de comunicación . Ésta 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 unicelular. [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 en 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, racimos, rayas y campos anchos, cortos y delgados, así como estructuras con luz, que indican una amplia variedad de elementos estructurales involucrados en la invasión tumoral. [2]
La migración colectiva se caracteriza por la migración de grupos celulares completos interconectados por cadherinas y uniones intercelulares. Un grupo de células 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 "líderes" que forman el borde de ataque y las células "seguidoras" que se encuentran detrás de ellas, en el "borde de salida". [2] La forma de las células de los "líderes" a menudo se asemeja a las células mesenquimales y se caracteriza por un ordenamiento y una organización estructural menos pronunciados, mientras que los "seguidores" tienden a formar estructuras tubulares en forma de roseta, más apretadas, con estrechos contactos intercelulares. [2]
En el caso de la migración colectiva, las células tumorales forman protuberancias ( pseudópodos ) en el borde de ataque, utilizan integrinas para formar contactos focales con el citoesqueleto de actina y realizan degradación proteolítica de la matriz extracelular , creando un espacio para la invasión del tejido tumoral y extensamente. involucrando el aparato contráctil de 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 "líderes". Los factores de crecimiento y las quimiocinas producidas por las células estromales forman un gradiente de difusión e inducen la polarización celular. En la literatura se ha discutido la participación de quimiocinas, como SDF1 (CXCL12), el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) y el factor de crecimiento transformante β (TGF-β), en estos procesos. [2]
La implicación 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 de tumores en las primeras etapas del cáncer, puede afectar el desarrollo del tumor mediante la interacción con citocinas oncogénicas . La expresión aumentada de TGF-β se ha asociado con la progresión de tumores, que a menudo se ha observado, por ejemplo, en las últimas etapas del cáncer de mama. TGF-β es un regulador de las interacciones entre el tumor y el estroma, que promueve la migración celular colectiva en el cáncer de mama. [2]
Se ha establecido que las células líder expresan podoplanina , una glicoproteína transmembrana que se expresa en condiciones normales en 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 retención simultánea de la expresión de E-cadherina. [2]
Las células cancerosas que migran colectivamente pueden utilizar potencialmente 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 una migración colectiva de células tumorales en forma de cadenas a la matriz subyacente. 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 implicada en la regulación de las invadopodias en desarrollo , 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 muestra en el cáncer de mama. Las células tumorales de mama con expresión suprimida del gen LIM-quinasa pierden su capacidad de invadir debido a la pérdida de su capacidad de alterar la matriz extracelular. [2]
La invasión unicelular se caracteriza por células tumorales individuales que invaden los tejidos circundantes de forma independiente unas de otras. En este tipo de invasión tumoral, la migración de células individuales puede ocurrir mediante dos tipos de movimiento diferentes: mesenquimatoso y ameboide. Estos tipos de movimientos son muy plásticos y pueden pasar de un tipo de migración a otro (de mesenquimal a ameboide y viceversa). Estas transiciones suelen producirse tras cambios en la actividad de determinadas moléculas celulares cuando las células tumorales tienen que adaptarse a las peculiaridades del microambiente. [2]
Los mecanismos mesenquimales de crecimiento celular invasivo, a diferencia del tipo de migración ameboide, se caracterizan por la aparición de procesos más complejos y la participación de un mayor número de moléculas celulares. [2]
Este tipo de migración es típico de los queratinocitos durante la regeneración reparadora, los endoteliocitos, las células del músculo liso y los fibroblastos . Dado que las células malignas que utilizan movimiento de tipo mesenquimatoso pierden su polaridad epitelial y adoptan una forma de huso alargado que se asemeja a la de los fibroblastos, este tipo de invasión también se conoce como migración "similar a fibroblastos". Se ha detectado invasión mesenquimatosa durante el desarrollo de melanoma , fibrosarcoma , 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-mesenquimatosa (EMT). Se cree que el mecanismo mesenquimatoso 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 mesenquimatoso. [2]
Las células tumorales durante el tipo de migración 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 protuberancia en uno de los polos celulares: lamelipodios o filopodios producidos por contracciones del citoesqueleto de actina bajo el control de las 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 la matriz, serina y treonina proteasas , catepsinas ) en la interfaz “célula-matriz” que conduce a la destrucción y remodelación del entorno. matriz extracelular; 4) un cambio en la polarización del citoesqueleto de actina bajo el control mediado por la miosina II , la aparición de contracciones del cuerpo celular; y 5) "tirar" del borde de salida 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 a 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 mesenquimatoso de una célula tumoral sufre cambios más pequeños, en comparación con la migración ameboide, en la forma de la célula y por una mínima deformación del núcleo.
En la migración mesenquimatosa, las células tumorales presentan más cambios menores en su forma y deformación de su núcleo en comparación con la migración ameboide. Esto se debe a que la migración mesenquimatosa 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 y al mismo tiempo preserven 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 mesenquimatoso o proteolítico domina en condiciones de una matriz circundante "rígida" ("densa"). La alta eficiencia de migración de una sola célula utilizando el mecanismo mesenquimatoso en tejidos densos se explica por la proteólisis debido a la secreción de varias proteasas y por la capacidad de formar contactos focales con elementos estromales. [2]
Los puntos clave del mecanismo de crecimiento invasivo similar a los fibroblastos son 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 tejidos con formación de defectos en la estructura de la matriz y movimiento de una sola célula o cadenas de células a través de los defectos. La deformación del núcleo es mínima y se observa una lenta tasa de migración celular. [2]
Basándose en la supresión de la expresión de los genes relevantes mediante pequeños ARN de interferencia , se demostró que la actividad específica de las GTPasas Rac1 y Cdc42 es el rasgo característico del tipo de invasión mesenquimatosa. La supresión de la GTPasa Rac1 mediante la señalización de la activación de la GTPasa RhoA y su efector, la quinasa ROCK , conduce al bloqueo de la migración mesenquimatosa de las células tumorales. [2]
El mecanismo ameboide de crecimiento invasivo es el modo más primitivo y, al mismo tiempo, más eficaz 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 la proteasa en ensayos clínicos conduce a la aparición de células tumorales con migración de tipo ameboide. Se obtuvieron resultados similares en estudios de tumores malignos in vivo. Se ha establecido una relación entre el uso de fármacos a base de inhibidores de metaloproteinasas de matriz en el tratamiento del cáncer y la progresión del proceso tumoral. La explicación de esta relación sólo fue posible después de la identificación de células tumorales capaces de realizar una migración ameboide. Lo más probable es que estos datos indiquen que, en condiciones de reducción o pérdida total de su capacidad de diseminarse a los tejidos circundantes utilizando las principales moléculas 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 ameboide, se ha demostrado que las células tumorales malignas tienen 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 expansión y contracción de alta velocidad del cuerpo de la célula con el desarrollo de protuberancias de la membrana celular en forma de ampollas. Estas ampollas permiten a la célula investigar el microambiente para encontrar la ruta de movimiento más adecuada para sortear diversos obstáculos, mediante lo cual las células tumorales son capaces de moverse a través de espacios estrechos en la matriz extracelular. Los cambios en desarrollo en la forma de las células 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 las pequeñas GTP hidrolasas, cuyos miembros desempeñan papeles clave en la invasión de tipo ameboide, ya que intervienen en la transducción de señales y, por tanto, en la regulación de una amplia variedad de procesos que ocurren en la célula, incluida 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 que lo rodea, está firmemente estabilizado mecánicamente mediante una extensa red de proteínas estructurales. Por este motivo, su forma generalmente no sufre cambios significativos. Sin embargo, el tipo de migración ameboide se caracteriza por una deformación pronunciada 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 encuentra en un estado máximo de compresión. Al igual que el movimiento ameboide de los leucocitos, los núcleos dentro de las células tumorales migratorias individuales avanzan hacia el borde de ataque. [2]
A diferencia del movimiento mesenquimal, prevalece un modelo de migración ameboide o no proteolítico 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 migración en una matriz blanda. [2]
Condeelis y Segall aclararon algunas características de la migración celular utilizando 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 del factor 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 ameboide de invasión tiene una serie de características distintivas. Se caracteriza por una interacción débil entre las células y la matriz circundante, así como por una falta o débiles contactos focales . Existe la posibilidad de conservar el ensamblaje rápido y no focal de receptores en los sitios de contacto celular con el sustrato extracelular. Las integrinas no son importantes en este tipo de crecimiento invasivo. Los aspectos importantes son la ausencia de proteólisis en los sitios de interacciones 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, probablemente se deba a estas propiedades que las células tumorales sean capaces de moverse a la mayor velocidad en cultivos (20 μm/min). [2]
Existe un grado de plasticidad y la posibilidad de un "cambio" de un tipo de migración a otro (del tipo mesenquimatoso al ameboide y viceversa) tras la invasión de células individuales. Estos eventos se deben a la aparición de cambios en la actividad de determinadas moléculas celulares y a la necesidad de adaptarse a las condiciones del microambiente tisular. [2]
Estos cambios se describen como transiciones ameboide-mesenquimal y mesenquimatosa-ameboide. Las células tumorales que utilizan el tipo de migración mesenquimatosa pueden cambiar de cierta manera y pasar al tipo de movimiento ameboide en condiciones de 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 las células del tipo de crecimiento invasivo mesenquimatoso al ameboide (transición mesenquimal-ameboide): 1) reducción o abolición completa de la proteólisis pericelular debido a la aplicación de inhibidores de proteasa; 2) reducción de la actividad de los receptores de integrinas y sus interacciones con los elementos estromales circundantes por parte de 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 desempeña 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-ameboide en células en una matriz 3D. [2]
Existe la posibilidad de una transición ameboide-mesenquimal que sea el proceso inverso a la transición mesenquimatosa-ameboide. Existe una hipótesis según la cual el mecanismo de transición ameboide-mesénquima probablemente se basa 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 pequeña familia de las GTPasas. y predominio de la actividad Rac sobre la actividad RhoA. [2]
Las células tumorales dentro de un solo tumor pueden moverse simultáneamente tanto colectiva como individualmente. En este caso, la transición de la migración individual a la colectiva es un paso importante hacia el aumento del potencial invasivo y metastásico de las neoplasias malignas. Por ejemplo, las células tumorales de mama que se desprenden de la masa sólida adquieren la capacidad de invadir los vasos linfáticos. Actualmente, se distinguen dos mecanismos: transiciones epitelial-mesenquimal y ameboide colectiva, mediante las cuales se producen células tumorales que migran individualmente. A su vez, estas últimas, en particular las células que han pasado por la EMT, son capaces, en determinadas condiciones, de adquirir un fenotipo epitelial y formar complejos multicelulares tumorales. Esta inversión fenotípica se denomina "transición mesenquimal-epitelial". [2]
La transición epitelial-mesenquimatosa es un mecanismo durante el cual la célula tumoral se desprende de la capa epitelial y gana motilidad, el "fenotipo locomotor", que promueve el crecimiento invasivo y la metástasis. El desarrollo de este proceso como factor clave en la progresión del cáncer se demostró in vitro utilizando líneas tumorales específicas así como modelos experimentales; sin embargo, establecer el desarrollo de la EMT y la identificación de células tumorales y sus principales características en condiciones in vivo es una tarea compleja. [2]
Los 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 los fibroblastos . 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 a algunas proteínas del pequeño sistema GTPasa ( 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 lamellipodios y tensión de la célula unida a la matriz. En este caso, hay una reordenación significativa de todo el citoesqueleto de actina-miosina y una pérdida de contactos intercelulares de E-cadherina. Durante la carcinogénesis, las células epiteliales se someten a una transformación morfológica que es fenotípicamente similar a la EMT pero se desarrolla en ausencia del ligando HGF relevante. Esta transformación en tumores malignos puede inducirse mediante la transfección de diversos oncogenes . Durante la transformación, las células tumorales pueden abandonar la capa epitelial y moverse como fibroblastos , ganando así la capacidad de invadir y metastatizar. [2]
Durante la EMT, ocurren los siguientes eventos: las células epiteliales malignas pierden su polaridad apical-basal debido a la alteración de las uniones intercelulares estrechas y la pérdida de moléculas de adhesión celular (como E-cadherina e integrinas); el citoesqueleto de actina celular se modifica y se remodela con la formación de fibras de estrés que se acumulan en ciertas partes de la célula cerca de la membrana celular, donde posteriormente comienzan a formarse protuberancias celulares específicas; Se produce una 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 crecer y penetrar invasivamente en la matriz estromal circundante y comenzar una migración activa. [2]
Se descubrió que la EMT rara vez era igualmente pronunciada en todo el tejido tumoral. Lo más probable es que este proceso se caracterice por una intensidad variable de la transición de las células del fenotipo epitelial al mesenquimatoso. En este sentido se puede describir la "EMT parcial", en la que están implicadas 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 continúan conservando los contactos entre células. Este fenotipo se denominó fenotipo híbrido "epitelial-mesenquimatoso" y estaba relacionado con las características características 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 fuertes uniones de cadherina y la activación de la migración de células polares y la proteólisis de los componentes de la matriz extracelular por diversas proteasas secretadas, manteniéndose las funciones de los receptores de integrina. Se estableció experimentalmente el papel del factor de transcripción Prrx1 , que determina el potencial de crecimiento invasivo de las células de cáncer de mama. [2]
Se demostró que las proteínas ZEB1 y ZEB2 con un dominio de dedos de zinc pueden unirse directamente a 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 de E-cadherina mediante 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 expresión celular. migración. Un equipo de investigadores dirigido por Sánchez-Tillo descubrió que el factor de transcripción Snail no se produce en las células epiteliales normales y que su detección en las 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 , citoquinas inflamatorias e hipoxia. [2]
Los datos experimentales indican la existencia potencial de una transición ameboide colectiva, 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 desempeñan un papel clave tanto en la formación de contactos entre células como en las interacciones entre las células tumorales y los componentes del tejido circundante. [2]
En 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 que tal fenómeno se produzca. 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, a partir de estos datos se pueden hacer varias suposiciones. Primero, la invasión y la metástasis pueden ocurrir sin EMT. En segundo lugar, la detección de células individuales diseminadas 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 diseminación a órganos y tejidos distantes, donde regresan al fenotipo epitelial. Esta transformación se describe como transición mesenquimal-epitelial. La MET se ha inducido experimentalmente y las células que se mueven individualmente formaron 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 sobre 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 de 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 ningún 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 primario de mama, 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 grupos de células tumorales de forma redonda 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 grupos de células anchas 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 bastante monomorfas con núcleos normocrómicos redondos. Las estructuras sólidas son campos de diversos tamaños y formas, formados por 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 morfología variable. [2]
Las diferentes estructuras morfológicas de los tumores de mama corresponden a determinados tipos de invasión. Por lo tanto, las estructuras alveolares, trabeculares y sólidas que se caracterizan por la presencia de contactos entre células pueden referirse a manifestaciones morfológicas de migración colectiva, mientras que grupos discretos de células tumorales pueden referirse a manifestaciones de migración individual. El primer lote de datos obtenidos 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, que son responsables de los contactos entre células, en el orden: sólido – estructuras alveolares y trabeculares – grupos discretos de células tumorales. En este caso, el número de genes expresados de las integrinas implicadas en la adhesión de las células tumorales a la matriz extracelular se redujo en el orden: sólidas y alveolares – estructuras trabeculares – grupos discretos de células tumorales. [2]
El crecimiento invasivo y el desarrollo de resistencia a los medicamentos 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 involucradas 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 inducir la muerte celular programada . Además, se sabe que las células en el estado EMT también exhiben quimiorresistencia. Esta resistencia a los medicamentos se debe a la inducción, durante la EMT, de la síntesis de las proteínas de la familia ABC responsables de la salida 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]
Potencialmente existe una fuerte asociación 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 importante diversidad morfológica, se caracterizan por una mayor resistencia a los medicamentos. La contribución de las estructuras trabeculares a la quimiorresistencia probablemente se explica 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 los medicamentos, con la metástasis. Las células tumorales circulantes , responsables del desarrollo de futuras metástasis, son el resultado de la invasión y posterior penetración de las células tumorales en los vasos linfáticos o sanguíneos. No sólo las células tumorales migratorias individuales, sino también los grupos de células pueden tener la capacidad de intravasación . Se supone que la migración colectiva conduce con mucha más frecuencia a metástasis que la migración individual. Los estudios en modelos animales han demostrado que las metástasis se forman con mayor frecuencia después de la inyección intravenosa de grupos de tumores en lugar de células tumorales individuales. Además, se han encontrado grupos de células tumorales circulantes en la sangre de pacientes con diversos tipos de cáncer. Se asumió que la intravasación colectiva está relacionada con la formación de vasculatura dilatada dependiente de VEGF y la acumulación de grupos de tumores intravasados. Además, grupos de células tumorales pueden entrar en circulación a través de vasos dañados o mediante la cooperación con células en estado EMT y fibroblastos asociados al cáncer que alteran la matriz extracelular mediante la liberación de proteasas. La metástasis depende de la migración colectiva. Por ejemplo, la presencia de estructuras alveolares en tumores en pacientes posmenopáusicas con cáncer de mama se asocia con una alta tasa de metástasis linfógena, 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 linfógenas se detectaron con mayor frecuencia en el caso de un mayor número de estructuras alveolares en los tumores de mama. Además, los pacientes con estructuras alveolares en tumores tuvieron una baja tasa de supervivencia libre de metástasis (nuestros propios datos no publicados). [2]
La relación entre las estructuras alveolares, como una de las manifestaciones de la migración colectiva, y la tasa de metástasis linfógenas y hematógenas 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 las metástasis linfógenas 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 linfógena. [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 metastatizado , ni han invadido más allá de la capa o tipo de tejido donde surgió. Por ejemplo, un cáncer de origen epitelial con tales características se denomina carcinoma in situ , y se define como el que no ha 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 metastatizar aún más. [3]
La migración de células tumorales durante el crecimiento invasivo puede ocurrir tanto a través de células individuales como 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 que las células malignas invadan los tejidos circundantes y adquieran 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 linfógena 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]