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El
rol de la apoptosis en la carcinogénesis y la respuesta a las drogas
antitumorales
En
el Primer Simposio sobre Nuevos Blancos en la Terapia del Cáncer,
Buenos Aires, Octubre 5-6, 2000 Nota:
El Dr. Scott Kaufmann es un experto internacionalmente reconocido en el
área de apoptosis y en diversos temas de biología molecular aplicados
a la terapia antitumoral. La
apoptosis, una forma de muerte celular, morfológica y bioquímicamente
distintiva, ha sido demostrada en células malignas luego de tratamiento
con agentes quimioterápicos in
vitro, y en tumores sólidos o leucemias tratados con citotóxicos in
vivo. En los últimos cinco años, ha sido caracterizada la
maquinaria bioquímica fundamental, responsable del proceso apoptótico.
Los resultados de este análisis no sólo han identificado factores
adicionales que pueden influir la
sensibilidad de la célula tumoral a drogas citotóxicas, sino que
han provisto nueva evidencia para apoyar la hipótesis que la regulación
alterada de las vías de apoptosis juega
un rol importante, en primer lugar, en
el desarrollo del cáncer. 1.
La maquinaria apoptótica fundamental. Caspasas. La
mayor parte de los cambios morfológicos y bioquímicos observados en
las células apoptóticas pueden ser rastreados hasta hallar un evento
común: la activación de una familia de proteasas intracelulares,
llamadas caspasas.
Estas enzimas – sulfhidril-proteasas dirigidas a sitios
aspartato – son sintetizadas como proenzimas (zimógenos, llamados procaspasas)
y posteriormente activadas por clivaje hidrolítico. Según un modelo
actual, hay dos vías principales
de caspasas:
En
el ejemplo mejor estudiado, la unión del ligando Fas al receptor Fas
provoca el reclutamiento de la molécula adaptadora FADD (sigla
correspondiente a : Fas Death Domain, o “dominio de muerte celular
ligado a Fas”) al dominio citoplásmico del receptor, seguido de la
ligadura de la procaspasa-8 al FADD.
Una
vez liberado, el citocromo c se liga a la proteína Apaf-1 (factor
activador de proteasa-1), causando un cambio conformacional ATP-dependendiente
que permite que Apaf-1 active la procaspasa-9 Una
vez activadas, tanto la caspasa-8 como la
caspasa-9 pueden activar a las caspasas
efectoras, “aguas abajo” en la cascada ( caspasas-3, -6 and –7).
La activación de caspasas es un proceso estrictamente regulado.
La
activación de caspasas parece ser regulado también por IAPs
[proteínas inhibidoras de apoptosis], las cuales se ligan
selectivamente a (e inhiben) las caspasas y sus precursores. Es
interesante mencionar que la expresión de dos
IAPs, cIAP1 y cIAP2, está regulada por NFkB,
un factor de transcripción implicado en las señales anti-apoptóticas.
Se
han identificado vías bioquímicas adicionales de modulación de la
activación de caspasas. Por ejemplo, las señales de las tirosina-quinasas
acopladas a receptores en la superficie celular, a través de ras
activan a la quinasa lipídica fosfatidil-inositlo-3-quinasa (PI3k), la cual fosforila los lípidos de membrana que contienen
inositol. Un producto de esta reacción, el fosfatidil-inositol-3,4-difosfato,
activa las proteín-quinasas lípido-dependientes, “aguas arriba” de
la proteín quinasa Akt/PKB. La
Akt activada, a su vez inhibe la apoptosis al inhibir la liberación de
citocromo c de la mitocondria, en parte por fosforilación del BAD, homólogo proapoptótico de Bcl-2. 3. Disregulación de las vías apoptóticas durante la carcinogénesis.
Estudios recientes han demostrado que las vías apoptóticas son extensamente atacadas durante la carcinogénesis. Las
vías del receptor de muerte celular son
reguladas “en menos”, debido a diversos mecanismos:
La
vía mitocondrial
es regulada “en menos” mediante:
También se ha
sugerido que el incremento de actividad de NFkB
o la mayor expresión de IAP podría contribuir a la carcinogénesis,
atacando ambas vías de caspasas. La reciente demostración que cIAP2
está involucrada en las translocaciones cromosómicas observadas en
linfomas extranodales es consistente con esta posibilidad. 4.
Activación de las vías apoptóticas por la quimioterapia
antineoplásicas. Los estudios morfológicos y bioquímicos demuestran que la mayor parte de los agentes antineoplásicos utilizados inducen apoptosis en tipos celulares susceptibles. Los experimentos en que se investigó el mecanismo de activación de caspasas por agentes quimioterápicos han resultado inesperadamente controvertidos. Experimentos iniciales sugirieron que varios agentes antineoplásicos, incluyendo doxorubicina, etopósido, metotrexato y cisplatino, inducen la síntesis del ligando Fas, que a su vez gatilla apoptosis en una forma independiente de la célula. Sin embargo, estudios posteriores han demostrado que la mayor parte de los quimioterápicos fácilmente matan las células a las que falta una vía funcional de Fas o procaspasa-8. En cambio, la deleción del gen de caspasa-9 o de Apaf-1 resulta en la disminución o retraso en la apoptosis inducida por estos agentes. Como resultado,
los modelos actuales sugieren que la mayoría de los agentes antineoplásicos,
incluyendo los venenos de topoisomerasa, los agentes que dañan el ADN,
y los venenos del huso mitótico, inducen apoptosis causando liberación
mitocondrial de citocromo c. El mecanismo no ha sido elucidado. Sorprendentemente,
las fluoropirimidinas inducen
apoptosis dependiente de p53
en células de cáncer de colon, induciendo el ligando Fas. Debido a las
diferencias en las dos vías de activación de caspasas, estos
resultados tienen potenciales implicancias para la comprensión de los
mecanismos de resistencia a diversos agentes antineoplásicos. |