proteinas quinasas, cÁncer y metÁstasis
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Biocáncer 3, 2006
PROTEINAS QUINASAS, CÁNCER Y METÁSTASISGabriela Cabrera Serra M1*. , Arístides De León Gil J2. y Ninoska Flores Quisbert3*
*La contribución de los autores ha sido equivalente para esta revisión.
1Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias. Laboratorio deQuimioterapias. Dpto. de Parasitología, Ecología y GenéticaUniversidad de La [email protected]
2Dpto. Ingeniería Química y Tecnología Farmacéutica. Facultad de FarmaciaUniversidad de La [email protected]
3Instituto Universitario de Bio-Orgánica "Antonio González"Universidad de La [email protected]
Santa Cruz de Tenerife, España
ÍNDICE:
1. RESUMEN / ABSTRACT2. QUINASAS, PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON CÁNCER Y METÁSTASIS
2.1 Regulación y funcionamiento de las MAPK2.2 Respuesta celular mediada por las MAPK2.3 ERK/MAPK2.4 MAPK/ERK en diferenciación y crecimiento celular2.5 Familia JNK2.6 Familia MAPK/P382.7 Familia NF-κB
3. PCD y MAPK:ASPECTOS DE LA APOPTOSIS Y RELACIÓN CON MAPK3.1 Otra vía apoptótica es la de las MAPK3.2 Aspectos importantes: Factores no genotóxicos de estrés y p533.3 Vía extrínseca apoptótica
4. MECANISMOS DE REGULACIÓN DE SEÑALIZACIÓN DE QUINASAS ENCRECIMIENTO, DIFERENCIACIÓN Y DESARROLLO CELULAR4.1 Interés de la cascada ERK1/24.2 ERK y Cáncer4.3 Relación entre MAPK y metástasis4.4 Diseminación metastásica4.5 Daños moleculares asociados a cáncer y algunos inhibidores específicos existentes
5. DAÑOS MOLECULARES ASOCIADOS A CANCER E INHIBIDORES ESPECÍFICOS6. DISCUSIÓN: CLÍNICA Y TERAPIA ACTUAL
6.1 Receptores de la familia ErbB6.2 Otros receptores de membrana6.3 Estrategias
7. BIBLIOGRAFÍA
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-2-
1. RESUMEN
Las proteínas quinasas son enzimas claves en la regulación de las funciones celulares y, dentro
de ellas, las proteína quinasa mitógeno activadas (MAPK) son una gran familia de Ser/Thr quinasas,
activadas por un gran número de estímulos celulares y/o externos. Están implicadas en rutas de
señalización tan importantes como la apoptosis o la diferenciación celular.
La mutación de las MAPK o, lo que es más habitual, la alteración de la regulación de su actividad
en cualquiera de los puntos de la cascada de señalización en la que participan, son objeto de estudio en
la lucha contra el cáncer como posibles dianas para el desarrollo de nuevos fármacos antitumorales.
En esta revisión se ha tratado de exponer las principales rutas de regulación y sus alteraciones
así como un resumen de fármacos útiles contra estas dianas.
ABSTRACT
Protein-kinases are key enzymes in the regulation of cellular functions, among them, the mitogen
actived protein kinases (MAPK) are a wide family of Ser/Thr protein kinases, which are activated by a high
number of cellular and external stimule and are also implicated in important signal routes such as
apoptosis or cellular differentiation.
MAPK mutations, or more often, the alteration of their regulation in their activity in whichever
step in the signal cascade where they are implicated, are aims of study for the fight against cancer as
possible targets for the development of novel antitumoral drugs.
In this review, the main regulatory routes and their alterations, as well as useful drugs against
these targets are considered.
2. QUINASAS, PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON CÁNCER Y METÁSTASIS
Las Proteínas Quinasas son clave en la regulación de importantes funciones celulares. Añaden
grupos fosfato a muchas proteínas que sirven de sustrato y participan en casi todas las funciones y
distintos procesos celulares. Las quinasas tienen la particularidad de participar y coordinar distintas
cascadas de señalización fundamentales para el ciclo celular. La diversidad de funciones esenciales viene
explicada por la conservación de dichas proteínas en levaduras, invertebrados y mamíferos (1).
Las MAPK (Proteínas Quinasas Activadas por Mitógenos) son una familia de Ser/Thr proteínas
quinasas conservadas en eucariotas e implicadas en procesos biológicos como proliferación,
diferenciación, movimiento y muerte celular (2).
Las MAPK se encuentran en el citoplasma de las células y existen 4 subfamilias, con una
estructura básica similar (Fig.1):
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
-3-
- MAPK p38/RK/CSBP (p38)
- ERK (Extracellular signal Regulated Kinase)
- JNK/SAPK (c-Jun NH2 terminal Kinase)
- BMK1/ERK5 (big MAP kinase-1)
La cascada de señalización de las MAPK está organizada de forma jerárquica en tres pasos
(Fig.1), a través de fosforilaciones y desfosforilaciones de las proteínas que sirven de sustrato. Las
MAPKKK se activan interaccionando con una familia de pequeñas GTP-asas y/o con otras quinasas que
conectan las estructuras MAPK con los receptores de superficie o estímulos externos (3-5).
La familia de receptores de tirosín-quinasas, ErbB/HER, está constituida por cuatro receptores
de superficie: ErbB1/EGFR/HER1, ErbB2/HER2, ErbB3/HER3 y ErbB4/HER4. Las funciones de éstos se
transmiten por la activación producida por el factor de crecimiento, desencadenando múltiples señales
en las rutas de MAPK y otras proteínas (Fig.1). La activación del receptor en la vía se produce por
distintas familias de ligandos específicos para ErbB1 (EGF, TGFα y AR), para ErbB3 y ErbB4 (neuregulinas
1-4) y ligandos que activan ErbB1 y ErbB4 (HB-EGF, epiregulina y b-celulina). La activación induce la
dimerización del receptor y la posterior fosforilación de los residuos de tirosina.
La activación de ErbB ha sido relacionada con alteraciones que producen cambios en el
citoesqueleto, con la consecuencia de efectos en la adhesión y movilidad de las células. Se sabe además
que son mediadores de la diferenciación y proliferación celular. La expresión de ErbB1 y ErbB2 está
aumentada y amplificada en diferentes cánceres, siendo importantes dianas de uso corriente o en
Estimulo
MAPKKK
MAPKK
MAPK
Respuesta biológica
Estrés, Factores de crecimiento, mitógenos GPCR
Factores de crecimiento, Mitógenos, GPCR
A-Raf, B-Raf, C-Raf, Mos, Tpl2
MEK 1/2
ERK 1/2
Crecimiento, Diferenciación y desarrollo
Estrés, GPCR, citoquinas inflamatorias, Factores de crecimiento
MLK3, TAK, DLK MEKK 1,4 MLK3 ASK1
MKK4/7 MKK3/6
SAPK/JNK 1,2,3 p38 MAPKα,β,γ
Inflamación, Apoptosis, crecimiento, diferenciación
MEKK 2,3 Tpl2
MEK5
ERK5/BMK1
Crecimiento diferenciación y desarrollo
Cascada de señalización de las MAPK
Figura 1. Cascada de señalización MAPK. Esquema general de activación por diferentes estímulos. Respuestasbiológicas dependientes de estímulos y rutas activadas.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
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desarrollo. Últimamente se han encontrado pruebas del papel importante que juega ErbB3 en oncología
debido a que participa en la activación de la ruta vital de Akt, otra proteína quinasa. Así mismo se ha visto
la importancia de ErbB4, que existe en múltiples isoformas. Por ultimo, es importante señalar la creencia
de su participación en funciones biológicas en el núcleo celular (6-8).
Los receptores acoplados a proteínas G (GPCR) son activados por una gran variedad de estímulos
externos. Al realizarse la activación se produce el cambio de GDP por GTP, que puede desencadenar
diversas cascadas de señalización (Fig.1). Para poder activar las pequeñas cascadas de G-proteína/MAPK,
se emplean tres tipos de tirosín-quinasas, con la posterior consecuencia de estimulación o inhibición de
las rutas de MAPK (9-11). Las señales producidas hacia el citoesqueleto acopladas a GPCR, integrinas y
receptores de tirosín-quinasas (RKT), tienen distintos efectos en la actividad celular, produciendo cambios
que pueden decidir fenómenos de migración, proliferación o supervivencia. Estos efectos se producen a
través de cambios extracelulares en el medio, la matriz, la comunicación intercelular y/o la presencia o
ausencia de factores de crecimiento.
La regulación intracelular de las células da como respuesta una serie de cascadas en las que se
incluye a la familia de GTPasas Rho (Rho, Rac, cdc42) y sus activadores, entre otras. Estas cascadas
convergen pudiendo afectar al citoesqueleto, produciéndose modificaciones que dan como resultado el
aumento del dinamismo promoviendo la movilidad. Esto es debido a que dichas señales son el resultado
de alteraciones de la polimerización de proteínas del microtúbulo, lo cual puede producir efectos en la
supervivencia celular. Esto ocurre cuando se producen aberraciones en las señales de control,
produciéndose entonces la desconexión de la respuesta celular ante los estímulos, situación común en
patologías inmunes y en el desarrollo de cáncer (12-15).
2.1 Regulación y funcionamiento de las MAPK
La superfamilia MAPK es componente central en una red que coordina estímulos
provenientes de una variedad grande de mediadores extra e intracelulares, coordinando un número
impresionante de señales (Fig.1 y Fig.2). La activación de las MAPKKK y de las MAPKK es producida por
las sGp (small G-proteins), que están reguladas a su vez por proteínas GEF (guanine exachange factor).
Las proteínas sGp de la vía ERK son las proteínas Ras (16,17) (Fig.2), mientras que los miembros
de la familia Rho (RAc1, Cdc42, RhoA y RhoB) actúan en las vías de la p38 y JNK (18). Una vez
fosforilado el enzima MAPKK (MEK) que es una Ser/Thr/Thr-quinasa, se fosforila el enzima MAPK (Fig.2)
en sus residuos Thr y Tyr de la secuencia Thr-XTyr (T-X-Y). Para su activación es necesaria la doble
fosforilación de los residuos, tanto el de Thr como el de Tyr (19). Finalmente, las MAPK se inactivan
cuando son desfosforiladas por la acción de protein fosfatasas: PP2A, PTP1 y MKP-1, 2, 3.
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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2.2 Respuesta celular mediada por las MAPK
La activación de las MAPK determina la inducción de varias respuestas celulares muy
importantes como activación (por fosforilación también) de factores de transcripción, regulaciones
transcripcionales, remodelación de la cromatina nuclear, inducción genética inmediata, producción de
citoquinas, regulación de apoptosis y progresión del ciclo celular. Cada actividad biológica es inducida
por una subfamilia MAPK y cada distinto estimulo determinará la actividad producida (Fig.2 y Fig.1). En
general, la vía Ras/ERK regula principalmente el crecimiento y supervivencia celular, pero en algunas
circunstancias determina también la diferenciación celular (20). Las vías de JNK y p38 regulan
principalmente la apoptosis, la respuesta inflamatoria y transmiten señales inhibidoras del crecimiento
(20,21). Se ha descrito, sin embargo, que la vía de MAPK/p38 puede inducir efectos antiapoptóticos o
proliferativos, transmitiendo señales de supervivencia celular en determinadas condiciones, en función
del tejido y de la isoforma de quinasa desarrollada (22). Esta hipótesis es de extrema importancia para
entender los procesos estudiados en esta revisión.
2.3 ERK/MAPK
ERK1 y ERK2 son quinasas similares estructural y funcionalmente (23). Existe una nueva
subfamilia de ERK compuesta por ERK3, ERK5, ERK7 y ERK8, y comparten homología estructural con
ERK1/2 pero tienen funciones distintas. La vía ERK1/2 se activa como respuesta a distintas citoquinas y
factores de crecimiento, regulando principalmente señales mitogénicas y antiapoptóticas (24). La vía
ERK5 es activada por el suero, factores de crecimiento incluyendo EGF (epidermal growth factor), NGF
E ST IM U L O
Fa ctores de cr ecim ie n to , É steres del Forbo l, O ncog enes (Ra s, M os)
E strés, F as T C R /C D 28, C D 40, L PS, C itoquinas
E G F , S uero , E str és
M A P K K
M E K 1 (M A PK K 1) M E K 2 (M A PK K 2)
E R K 1 (p44, M A PK 1) E R K 2 (p42, M A PK 2)
E lk-1 , SA P -1 , PP A R γ . Sta th m in , M A P K A P -K1(R SK ), M SK 1,M nk1,M nk 2, cPL A 2
M A P K
B M K 1/E R K 5 (SA P K5)
M K K 3 (SK K 2) M K K 6 (M E K 6,S K K 3)
JN K K 1(SE K 1, M KK 4, SK K 1) JN K K 2(M K K 7, SK K 4)
M E K 5 (S KK 5)
JN K 1 (S A P Kγ ,1c ) JN K 2 (S A P Kα ,1a) JN K 3 (S A P Kβ ,1b)
p38α (C SB P,SA PK 2a) p38β(S A P K2 b) p38γ(SA PK 3,E R K 6) p38δ(SA PK 4 )
C -Jun , A T F-2 , E lk -1
M E F-2C , E lk -1 , SA P -1 C H O P, A T F -2 M A P K A P-K 2, M A PK A P -K3 M SK 1,M N k1, C p la2
M E F-2c
S U B ST R A T O
Figura 2. Vías de regulación y cascadas de MAPK.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-6-
(nerve growth factor), BDNF (brain-derived neurotrophic factor) y GPCR (G protein coupled receptors)
(25-27), el estrés oxidativo y la hiperosmolaridad (28).
2.4 MAPK/ERK en diferenciación y crecimiento celular
La cascada de señalizaciones de Erk/MAPK es activada por una variedad de receptores
implicados en procesos de crecimiento y diferenciación. Los componentes específicos de la cascada varían
en función de los distintos estímulos, pero la arquitectura de la ruta usual incluye un conjunto de
adaptadores (Shc, GRB2, Crk, etc.), que se unen al receptor y al factor de intercambio del nucleótido de
guanina (Sos, C3G, etc.), traduciendo la señal a GTP proteína (Ras, Rap1) y la activación posterior de la
cascada en MAPKKK (Fig.1 y Fig.2). Así se produce la cascada de MAPKKK (Raf) a MAPKK (MEK1/2) y
MAPK (Erk), que regula las dianas en el citosol y es traslocada al núcleo donde se fosforila y regula la
expresión génica a través de la trancripción de los factores específicos (29-33 y 2). (Fig.3) La vía de JNK
se activa también como respuesta al estrés ambiental (luz ultravioleta, citoquinas proinflamatorias, shock
osmótico, etc.) o factores de crecimiento, mediante señales que regulan la apoptosis, la producción de
citoquinas y la progresión del ciclo celular (22). Los miembros de la familia p38 se activan
fundamentalmente ante estímulos de estrés, pero también durante el contacto de los distintos receptores
de citoquinas con sus ligandos (34). MAPK/p38 interviene en la regulación de la apoptosis y en la parada
del ciclo celular, induce la diferenciación celular y la producción de citoquinas en la inflamación.
2.5 Familia JNK
JNK (stress-activated protein kinases SAPK/Jun N-terminal kinases) son activadas por
distintos factores de estrés, citoquinas inflamatorias, factores de crecimiento y agonistas GPCR (Fig.1 y
G T P G D P
R a s
R a f
M E K 1 /2
E R K 1 / 2
E x p r e s i ó n G é n i c a
C i t o s o l
N ú c l e o
Figura 3. Cascada de señalización de ERK1/2.
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
-7-
Fig.2). Los factores de estrés que activan la cascada enzimática actúan sobre las small GTPasa de la
familia Rho (Rac, Rho, cdc42). La cascada empieza en MEKK 1/4, o en MLK (mixed lineage kinases) que
activan a MKK4 (SEK) o MKK7 y éstas a SAPK/JNK. De forma alternativa, MKK4/7 pueden ser activados
por miembros de la familia GCK (germinal center kinase) independiente de las GTP-asas (5). SAPK/JNK
se transloca en el núcleo, donde regula la actividad de distintos factores transcripcionales c-Jun, ATF-2,
ELK 1, SMAD4, NFAT4, NFATC1 y p53.
Así JNK está relacionada en (Fig.4):
a. Inhibición la replicación del ADN, determinando la disociación p21WAF1, inhibidor de
CDK (Cyclin- Dependent protein Kinase). El modelo fue demostrado por Patel en 1998
que con este mecanismo sugiere que el JNK (su isoforma JNK1, en especial) puede
regular el ciclo celular en células humanas linfocitarias de tipo T (35).
b. Hsp 72 (Heat Shock Protein), el miembro más importante de la familia Hsp70, que
protege las células frente a distintos factores de estrés, inhibe la activación de JNK por
vías aún no conocidas completamente. Tiene el mismo papel en la activación de p38
(otro factor apoptótico), considerándose un "sensor" en la construcción de proteínas
anormales en condiciones de estrés. El efecto inhibidor de Hsp70 sobre JNK explica el
proceso de termotolerancia en células mamarias (36).
FACTORES DE CRECIMIENTO Y AGONISTAS GPCR
CITOQUINAS INFLAMATORIAS
ESTRÉS CELULAR
Ras, Rac1, Cdc42, Rho
Rab8
HIP-55, Grb2, Gads, Crk, CrkL, Nck
TRAFs (factores tumorales
asociados a receptor)
MEKK1/4MLK
MKK4 (SEK) MKK7
SAPK/JNK
GCKc-Jun ATF2 ELK1 SMAD4 NFAT4 NFATC1 p53
Figura 4. Rutas relacionas con JNK.
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c. En obesidad se ha demostrado una actividad anormal aumentada de JNK1, siendo
además un mediador clave en mecanismos de resistencia a insulina. Es pues una diana
potencial en terapia contra diabetes de tipo 2, en insulino-resistentes y obesidad (37).
d. En la respuesta inmune, la activación de la vía JNK1 tiene un papel importante en la
proliferación, diferenciación y apoptosis de linfocitos T "helper" (38).
e. JNK tiene un papel activo en la regulación de la actividad y estabilidad de p53 (Fig.4),
formando el complejo JNK-p53 se impide la ubiquitinización de p53 y representa un
regulador independiente de Mdm2, ya que mientras Mdm2-p53 se ha encontrado en la
fase S y G2/M del ciclo celular, el complejo JNK-p53 está presente en la fase G0/G1 en
las células sin estrés. Demostrándose la existencia de dos vías completamente distintas
en la regulación de la estabilidad de p53 (39-41).
2.6 Familia MAPK/P38
MAPK/p38 se activa por medio de distintos factores de estrés y por citoquinas de la
inflamación (Fig.1 y Fig.2). En la cascada, el MAPKKK activa a MKK3/6 (p38MAPKK), que se puede activar
también directamente por ASK1, sensible a los estímulos apoptóticos. Muchas de las funciones de p38
quedan aún por describir, así como su localización subcelular (42). Esta proteína podría ser una clave en
rutas apoptóticas, como se verá más adelante.
2.7 Familia NF-κB
El Factor nuclear kappa B (NF-κB) es uno de los factores celulares transcripcionales
vitales (factores transcripcionales primarios). Pieza clave en sistemas de respuesta rápida a señales
extracelulares desde el exterior hacia el núcleo celular, controla y regula la expresión de distintos genes
(Fig.5). NF-κB tiene importancia en la respuesta inflamatoria e inmune, en el proceso de proliferación y
muerte celular, en la replicación viral, en la producción de oxido nítrico y en la interacción entre células.
Ejemplos de enfermedades inmunes e inflamatorias en las cuales el factor NF-κB está implicado
son el rechazo de tejidos en transplantes de órganos, en artritis reumatoide y en asma bronquial. Muchas
enfermedades crónicas están asociadas a la activación aberrante de NF-κB como aterosclerosis,
disfunciones vasculares, esclerosis múltiple, enfermedades neurodegenerativas, gastritis asociada a
Helicobacter pilori, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, enfermedad de Alzheimer, shock
séptico, etc.
La activación o la sobreexpresión del factor NF-κB fue asociada con cáncer y metástasis, por el
papel de este factor de transcripción en la regulación de la progresión del ciclo celular. NF-κB es
importante en el desarrollo normal del ciclo celular e interviene en la regulación de la ciclina D1, también
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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importante en muerte celular. Algunos tumores expresan de forma constitutiva la activación de NF-κB
(43,44). Así, un número considerable de esquemas terapéuticos anticancerosos tienen como clave la
modulación de la actividad de NF-κB. Otros datos demuestran que NF-κB es un factor clave en el proceso
de isquemia-reperfusión miocárdica y en diabetes insulina dependiente.
NF-κB responde a una gran cantidad de señales y activa también una importante cantidad de
genes (45). Es importante tener en cuenta que NF-κB forma parte de la familia de proteínas NF-κB/Rel
que se fijan a las proteínas κB del ADN. Se presenta como forma inactiva ligado a su inhibidor I kappa
B (I κB) dentro del citoplasma o como forma activa dentro del núcleo. La forma activa es un homo o/y
heterodímero de 8 monómeros distintos que pertenecen a dos clases. El heterodímero más conocido es
el p50/p65 en complejo con I κB α. Los distintos dímeros de NF-κB presentan actividades
transcripcionales y la capacidad de los dímeros de reconocer las distintas zonas κB del ADN, explica que
las subunidades de NF-κB puedan regular la expresión de distintos genes (46).
En cuanto a los agentes inductores (aproximadamente 150 descritos) de NF-κB, la activación de
NF-κB se realiza bajo la actuación de ROS, citoquinas, estrés, estímulos químicos (agentes
quimioterápicos, agentes oxidantes) e inhibidores de Ser/Thy-fosfatasas. Se conocen más de 800 genes
regulados por NF-κB. (Fig.5)
NF-κB está relacionado en algunas vías implicadas en apoptosis, en especial en JNK y p38.
o NF-κB y JNK.
T r a n s d u c c ió n d e s e ñ a l
A g o s n is ta
R e c e p t o r
I k B K in a s a
I k B
A T P A D P p 5 0
p 6 5 I k B
p 5 0
p 6 5
P
I k B p 5 0
p 6 5
P
R e g u la c ió n e x p r e s i ó n g é n ic a
Figura 5. Activación del NF-kB dependiente de receptor.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
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Los agentes quimioterápicos y la radiación determinan la muerte celular por apoptosis en las
células tumorales por el daño producido al ADN nuclear. El daño activa la cascada de las proteínas
quinasas de tipo c-jun N-terminal quinasas (JNK) y de p38.
Un ejemplo práctico sería el Cisplatino (47) que activa ambas vías. La activación de JNK tiene
lugar por la vía de la cascada de las quinasas MEKK1 (SEK1) (48), pero se sabe que en la fosforilación
de IKK, (quinasa implicada en la activación de NF-κB), están descritas 2 quinasas distintas: NIK (NF-κB
induced kinase) (49) y MEKK1 (46). Es Perona (2002) quien demuestra que el Cisplatino determina la
muerte celular controlada, la apoptosis y la supervivencia en las células tumorales. Activando MEKK1
estimula la apoptosis, induciendo la transcripción del FasL mediante AP-1 y en paralelo activa al NF-κB.
La activación de NF-κB se realiza por vía c-Jun que interfiere con la activación transcripcional de
la unidad p65 dentro del núcleo e impide su expresión génica. Existen otros estudios que demuestran la
interrelación entre JNK y NF-κB en los que se pone de manifiesto que la activación de NF-κB (transcrita
por TNF-α), inhibe la activación de JNK y es capaz de proteger a las células de sufrir una apoptosis (50,
51).
- NF-κB y p38
La activación de p38 por la vía de NF-κB se produce por estímulos como citoquinas de
tipo TNF-α (52). El estrés oxidativo por la vía del TNF-α inhibe la activación de NF-κB
y estimula p38, induciendo la apoptosis (53).
- NF-κB y TRAIL
TRAIL (TNF-related apoptosis inducing ligand) es un miembro de la familia TNF, que
media la muerte celular en distintas líneas de células tumorales. TRAIL induce dos
señales, la muerte celular mediante las caspasas y la expresión génica mediante NF-κB.
La inhibición de la actividad NF-κB inducida por TRAIL, aumenta la apoptosis y atenúa
la resistencia al proceso. TRAIL es capaz de inducir también la activación de NF-κB (54,
55). Dos señales antagonistas, la inducción de la apoptosis y la activación del NF-κB,
parece ser una característica común en citostáticos como Doxorubucina (56-58).
- NF-κB y ADN
Los agentes quimioterápicos pueden ejercer efectos curativos activando la apoptosis en
las células tumorales e impidiendo el progreso del proceso cancerígeno. El grupo de
Boland (1997) demostró por primera vez que los agentes anticancerígenos que producen
un daño a nivel del ADN, potencian la actividad de NF-κB. Igual que en p53, la activación
de NF-κB por un daño al ADN demuestra la importancia de éste en los puntos vitales del
ciclo celular (59), siendo factor determinante en la decisión de la célula en parar el ciclo
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celular, reparar el daño o entrar en apoptosis. En caso de daño en el ADN, la
topoisomerasa II (topoII) es uno de los mecanismos propuestos para la activación de
NF-κB (60,61). Así, Antraciclina, Mitoxantrone y Etopósido, (quimioterápicos utilizados
en el cáncer de pulmón y de mama) activan NF-κB por este mecanismo y, en
consecuencia, la apoptosis (62).
Además, las proteínas implicadas en la reparación y en el control de los puntos clave del ciclo
como son la ADN-PK (DNA dependent protein kinase), PI3K (phosphoinositide 3- kinase-type protein) y
la ATM (ataxia telangiectasia mutated), han sido también relacionadas con la actividad de NF-κB (63).
El efecto proapoptótico de NF-κB fue demostrado en MDS (myelodyslastic sydrome), hemopatía mieloide
con tendencia a evolución en leucemia aguda. Parece que la ineficiente hematopoyesis es debida a un
incremento en apoptosis de las células hematopoyéticas intramedulares. Sanz (64) describió un aumento
significativo en la unión de NF-κB al ADN en las células de la médula en los pacientes con MDS en
comparación con las células de donantes normales. Slater (65) había demostrado que los timocitos de
ratón eran sensibles a distintos estímulos que inducen apoptosis. En condiciones normales estas células
expresan p50/ NF-κB/rel unido al ADN en núcleo. La actividad de este complejo aumenta
significativamente con el tratamiento con metilprednisolona o etopósido, dos agentes inductores
proapoptóticos en estas células.
3. PCD y MAPK: ASPECTOS DE LA APOPTOSIS Y RELACIÓN CON MAPK
La apoptosis o muerte celular programada (PCD) es un proceso de regulación ante el compromiso
producido por daños celulares irreversibles, que inducen a la muerte celular caracterizada principalmente
por la desestabilización a nivel de la membrana y la fragmentación del ADN. Las caspasas, una familia
de cisteín-proteasas, son los reguladores centrales de este proceso (66, 67). Sin embargo, la necesidad
de supervivencia celular requiere la activación de los mecanismos de inhibición de la apoptosis,
produciéndose la inhibición de la expresión de los llamados factores proapoptóticos y que será promovida
por la expresión de los llamados factores antiapoptóticos o de supervivencia.
La vía de PI3K es activada por muchos de estos factores de supervivencia, que a su vez activan
la vía de Akt, importante para la preservación de la célula. Al activarse Akt, fosforila e inhibe los factores
pro-apoptóticos Bcl-2 (de la familia Bad), la caspasa 9, GSK-3 y FKHR. Muchos factores de crecimiento
y citoquinas son capaces de estimular una inhibición de la apoptosis en los miembros de la familia Bcl-2.
Los miembros de la familia de Bcl-2 son protectores de la integridad de la mitocondria, impidiendo
la activación de la caspasa 9, a través del citocromo c. Por último, TNF es activador de factores pro y
anti-apoptóticos, ya que induce esta muerte cuando activa la vía de las caspasas 8 y 10, pero inhibe estas
señales cuando actúa en la vía NF-κB que inhibe a las caspasas 3, 7 y 9 (68).
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-12-
La apoptosis es un proceso controlado por factores efectores, inhibidores o potenciadores que
pueden proceder del interior celular. Los reguladores del ciclo celular son capaces de actuar como
estímulos internos en la activación del proceso apoptótico, manteniendo el equilibrio mitosis-apoptosis,
asegurando la homeostasis y la arquitectura tisular. Estos reguladores actúan en los puntos críticos del
ciclo celular (checkpoints): entre las fases G y S, en la fase S, durante la fase G2 y en G2-M (Fig.6). En
estos puntos se detiene la célula para reparar el daño celular o sufrir apoptosis, cuando la reparación
del ADN no es posible.
La fase efectora de la típica apoptosis se caracteriza por el incremento de Ca2+ libre intracelular
debido a un influjo extracelular o a la salida de Ca2+ desde la mitocondria o retículo endoplásmico. Este
incremento determina la activación de endonucleasas y proteasas apoptóticas (caspasas), ya que el
incremento de Ca2+ libre y de la proteína Bax permeabilizan la membrana mitocondrial, que pierde
potencial y permite la liberación de compuestos intramitocondriales. El citocromo c junto con Apaf-1 y
la procaspasa 9 forman el apoptosoma que va a activar la caspasa 9, determinando la fragmentación del
ADN nuclear (Fig.6).
Un segundo mensajero implicado en esta fase es la ceramida, en otra vía apoptótica llamada "vía
de la ceramida". La ceramida actúa sobre la mitocondria produciendo cambios iónicos entre la matriz de
la mitocondria y el citosol citoplasmático, determinando la liberación del citocromo c (69).
3.1 Otra vía apoptótica es la de las MAPK
En esta vía, como ya se ha dicho anteriormente, la célula tiene mecanismos de
supervivencia que interfieren con el mecanismo apoptótico inhibiéndolo, en función del estímulo recibido.
Cdk4/ciclina D Cdk6ciclina D
Cdk1/ciclina A
Cdk2/ciclina A
Cdk1/ciclina B
Cdk2/ciclina E
Ciclo celular G2
S
G1
M
Figura 6. Ciclo celular y puntos de control o checkpoints.
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
-13-
El enzima fosfoinositil-3 quinasa (PI3K) (70) puede activarse por una tirosina quinasa o por receptores
asociados a las proteínas G (71). Además, una vía de supervivencia celular es la vía de las Ras/Raf/MAPK.
Si la vía proapoptótica se produce por JNK y p38, la antiapoptótica ocurre por la vía de ERK, a través de
señales extracelulares. ERK estimularía a RSK (quinasa ribosómica) que fosforila a Bad impidiendo su
translocación mitocondrial o, bien actuaría estimulando a Bcl-Xl (proteína antiapoptótica) que a su vez
inhibiría la activación de caspasas y la apoptosis (72).
3.2 Aspectos importantes: Factores no genotóxicos de estrés y p53
Estos factores incluyen: hipoxia (73), depleción de ribonucleótidos, interrupción de los
microtúbulos (74,75), activación de algunos oncogenes y replicación durante el envejecimiento (76). Así,
parece que el acortamiento o interrupción de la estructura del telómero tiene como señal la vía de p53.
Así, p53 es un factor de transcripción que moviliza mecanismos celulares vitales, los cuales tienen como
finalidad inhibir el crecimiento aberrante de las células, debido a distintos factores como el daño al ADN,
la activación de los oncogenes, hipoxia y la pérdida de contacto entre las células normales (77). Además,
p53 impide el crecimiento celular induciendo envejecimiento (actuando en la fase G1 y/o G2 del ciclo
celular) o determinando muerte celular por apoptosis (77). El criterio exacto por el cual "el gen toma la
decisión" no es muy conocido, pero parece que depende del tipo de señal que determine el estrés, del
tipo de células y del tiempo y situación en el ciclo celular sobre el que actúa el estímulo (78). El papel de
p53 en PCD fue demostrado por primera vez en 1991 (79) por Yonish-Rouach. Ahora se sabe que p53
esta implicada en la regulación transcripcional de distintos componentes de la vía intrínseca y extrínseca
de la apoptosis. Las mutaciones dentro de la estructura de p53 determinan su imposibilidad de actuar en
circunstancias de estrés, lo que determinaría el desarrollo de cáncer y el papel de p53 en carcinogénesis.
3.3 Vía extrínseca apoptótica
La proteína p53 induce la expresión génica de tres proteínas trasmembranarias: Fas, DR5 y PERP.
- La inducción de Fas se realiza como respuesta a radiaciones γ y parece que es
un proceso específico para algunos tejidos como bazo, timo, riñón y pulmón
(80). Parece también que en linfocitos el proceso Fas-p53 dependiente es
imprescindible (81).
- El segundo receptor p53 dependiente es el DR5/KILLER, el del receptor TRAIL.
Se induce como respuesta al daño al nivel del ADN (82) y a las radiaciones γ.
- El mecanismo exacto de la expresión del PERP (putative tetraspan
transmembrane protein) por p53 no está completamente elucidado. PERP se
induce como respuesta al daño a nivel de ADN e implica activación apoptótica
(83).
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-14-
4. MECANISMOS DE REGULACIÓN DE SEÑALIZACIÓN DE QUINASAS EN CRECIMIENTO,
DIFERENCIACIÓN Y DESARROLLO CELULAR
4.1 Interés de la cascada ERK1/2
Las proteínas ERK1/2 se expresan en numerosos tejidos, siendo su abundancia variable
(84). Son fuertemente activadas por factores de crecimiento, suero y, de manera menos extendida por
ligandos de receptores de proteínas G, citoquinas, estrés osmótico y desorganización de microtúbulos
(85). Las MEKK 1/2/3 y la c-Mos-quinasa actúan como MAPKKKs en esta ruta (Fig.1 y Fig.2), mientras
que el proto-oncogén c-mos juega un papel importante durante la meiosis (86, 87).
Los receptores de la superficie celular (RTK) y los receptores de proteínas G transmiten señales
activadas a la cascada Raf/MEK/ERK a través de diferentes de Ras (88,89) y su activación (asociada a
membrana) es conseguida a través del reclutamiento de SOS (un factor de intercambio de guanina). Así,
SOS estimula Ras permitiendo la interacción con un amplio rango de efectores en la ruta, incluyendo las
isoformas de Raf (90). Tanto la regulación de Ras como la de Raf son cruciales para el mantenimiento
de la proliferación celular y la mutación activadora en estos genes lleva a la oncogénesis (91-93).
Mientras el mecanismo relacionado en la acumulación nuclear de ERK1/2 continúa sin conocerse
del todo, los mecanismos de retención, dimerización, fosforilación y liberación de los anclajes
citoplasmáticos se conocen y son importantes en su implicación en cáncer (94). La señalización de ERK1/2
está implicada como un punto clave en la proliferación celular y, por esta razón, los inhibidores de la vía
ERK están entrando en fase de ensayos clínicos como potenciales anticancerígenos (95,96).
ERK1/2 activas producen la fosforilación de numerosos sustratos en todos los compartimentos
celulares, incluidas proteínas de membrana (CD120a, Syk, and calnexin), sustratos nucleares (SRC-1,
Pax6, NF-AT, Elk-1, MEF2, c-Fos, c-Myc, y STAT3) y proteínas del citoesqueleto (neurofilamentos y
paxilina) (84). RSKs, MSKs, y MNKs representa tres subfamilias de quinasas de substratos de ERK1/2.
Mientras MSKs y MNKs han sido mostrados para ser activados por la ruta ERK1/2 y p38, los miembros
de la familia RSK están activados exclusivamente por ERK (97).
4.2 ERK y Cáncer
ERK está implicada en el desarrollo del cáncer de colon y mama. En éste último se
relaciona con la activación de la ruta de ERK1/2 mediante E2 (17β-estradiol). La inhibición de la expresión
de la proteína VDR (receptor de vitamina D) con el inhibidor PD98059 (específico para la fosforilación de
ERK1/2), en algunas líneas celulares apoya la hipótesis de la activación de E2 a través de ERK1/2,
modulando la expresión de VDR (98).
También se ha relacionado esta ruta con la inducción de melanomas, donde una de las principales
causas de la resistencia a la apoptosis es su activación (99).
A su vez, se ha reportado la relación con el cáncer de pulmón de células no microcíticas en el que
PGE2 (prostaglandina E2, un producto de la cyclooxigenasa 2, COX-2) puede estimular la producción del
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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factor de crecimiento epidérmico (EGF), y este a su vez incrementar la actividad de la ruta ERK,
desembocando en la activación de proliferación celular, migración, supervivencia y angiogénesis (100).
Recientes evidencias indican que, aunque existe una alta homología y son activadas mediante
un mecanismo similar, cada miembro de la familia puede ejercer una función específica dependiendo de
la célula en la que se actúe. Los datos actuales sugieren que la respuesta de ERK y p38 produce una
función mitógena en condiciones de estrés (Fig.7) Por ejemplo, se puede predecir que la p38 activa
estimulará la actividad de MK2/3, que puede regular la reorganización de actina y la estabilización del
ARNm en respuesta a agresiones físicas o químicas. También existiría responsabilidad en incrementar la
estabilidad del ARNm de varias citoquinas que son necesarias para responder a ataques de virus o
bacterias que activan la cascada de señalización de p38. Otro ejemplo es el que relaciona a la activación
de RSK mediada por ERK1/2, común en aquellas rutas que tienen un papel en la supervivencia celular
y la proliferación en respuesta a la señalización mitogénica 2 (Fig.7).
La activación de RSK en condiciones de mitogénesis parece lógica, pero resulta difícil de
entender la necesidad de la célula por tener quinasas en respuesta tanto a mitógenos como a estrés.
Mientras RSK y MK2/3 son activadas únicamente por ERK1/2 y p38, respectivamente, MSK y MNK
son capaces de ser activadas por ambas rutas, indicando que el estrés celular y los mitógenos inducen
respuestas específicas y superpuestas (2).
Se puede suponer que la regulación de la histona H3 y de HMG-14 mediada por MSK1/2 es
necesaria para permitir que efectores mediados por ERK1/2 o p38 estimulen la transcripción. De la
misma manera, la activación de MNK puede resultar de un incremento de la traducción de ARNm, lo que
podría ser necesario en las cascadas de señalización de ERK1/2 y p38, para ejecutar sus funciones.
La diversidad biológica de las funciones de muchas MK reguladas por ERK y p38 son generadas
PDK1
MITÓGENOS MEK1/2 ERK1/2
RSK1 RSK2 RSK3 RSK4
SUPERVIVENCIA CELULAR Y PROLIFERACIÓN
UO126
ESTRÉS/CITOQUINAS MEK3/6 p38 MSK1 MSK2
PDK1-LIKE QUINASA
SB203580
RESPUESTA CELULAR A ESTRÉS
Figura 7. Señalización y cascadas de activación de RSKs y MSKs. Activación por ERK1/2 y p38,y algunos inhibidores conocidos en dicha ruta.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-16-
por una única propiedad estructural, regulación temporal y espacial. Por ejemplo la distribución celular
de RSK y MSK puede indicar la identidad de sus moléculas dianas (2).
4.3 Relación entre MAPK y metástasis
Aproximadamente el 90% de todas las muertes por cáncer se deben a la metástasis del
tumor primario. De todos los procesos relacionados con la carcinogénesis, la invasión local y la formación
de metástasis son los más importantes en clínica, pero son los menos entendidos a nivel molecular.
Revelar el mecanismo es uno de los mayores retos de la exploración y la investigación aplicada al cáncer.
Recientes progresos experimentales han identificado un gran número de rutas y mecanismos celulares
que subrayan un proceso regulado por múltiples pasos que es la metástasis: este incluye el tumor
invasivo, la diseminación celular a través del riego sanguíneo o del sistema linfático, colonización de
distintos órganos y, finalmente, la metástasis (101).
4.4 Diseminación metastásica
4.4.1 Metástasis linfogénica versus hematogénica
La formación de nuevos vasos sanguíneos durante la progresión del tumor es
un requisito previo para su supervivencia y puede ser visto como una contribución a la
malignizacion de éste en base a dos observaciones principales (102, 103). Primero, la
angiogénesis es frecuentemente inducida por señales transformantes que promueven
la progresión del tumor y directamente estimulan la expresión de factores angiogénicos
(por ejemplo, la expresión de VEGF-A inducida por la ruta de Ras-Raf-MAPK o por
hipoxia, la cual también pude inducir la expresión de otros proto-oncogenes, como
c-Met). Segundo, la progresión de la angiogénesis y el consecuente incremento en la
densidad de capilares (junto con la presencia de puntos de inflamación), facilita a las
células tumorales invasivas a intravasarse y diseminarse a través del sistema sanguíneo.
Además, recientes estudios de correlación entre pacientes de cáncer y estudios
preclínicos han indicado que la linfangiogénesis (aparición de nuevos vasos linfáticos)
puede promover la formación de nódulos metastáticos en la linfa, en la región de drenaje
de éstos hacia el tumor (104, 105). La linfangiogénesis está inducida por los factores
linfangiogénicos de la familia VEGF a través de la unión con VEGFR3 en la superficie de
las células endoteliales linfáticas. La respuesta inflamatoria producida por la señalización
mediada por TNF-alfa, IL-1b y NF-kB, parece estar relacionada en la regulación de la
expresión de VEGF y es el producto de los genes regulador por Fos y su expresión, que
pueden además estar regulados por varias rutas de señalización oncogénicas (104). Así,
tanto la angiogénesis como la linfangiogénesis contribuyen no sólo al crecimiento del
tumor primario sino también a la diseminación metastásica de éste. Este hecho ofrece
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
-17-
la posibilidad de encontrar dianas en el desarrollo de terapias antimetastásicas y, aunque
el primer inhibidor angiogénico está en clínica, se necesita esperar a los resultados
combinados en angiogénesis y linfangiogénesis, así como a los efectos específicos sobre
la metastasis tumoral.
4.4.2 Desregulación de la respuesta celular endotelial al estrés oxidativo en
cáncer
El paso de moléculas y de células a través de la pared de los vasos sanguíneos
está controlado por el endotelio vascular, que juega un papel activo en la regulación de
la homeostasis cardiovascular y sistémica, con implicaciones en la modulación
fisiopatológica de procesos como la inflamación. La disfunción de los sistemas
regulatorios del endotelio, su incapacidad para funcionar eficientemente y la
imposibilidad de retener los efectos fisicoquímicos, lleva a la disrupción de la integridad
endotelial (106). Así, las alteraciones de selectividad de la barrera permeable de la célula
endotelial se define como evento precoz en la secuencia del daño mediado por el estrés
oxidativo que contribuye a la extravasación de células cancerígenas circulantes. Varias
líneas de investigación indican que la regulación de la barrera endotelial está
estrechamente regulada por la activación de rutas de señalización que convergen en la
regulación de la dinámica de la actina citoesqueletal. En particular, la integridad de la
capa endotelial en respuesta al estrés oxidativo está muy regulada por el balance de
activación de las rutas de ERK y de la proteína SAPK/p38 (activada por estrés). La
activación de la ruta SAPK2/p38 es necesaria para producir la formación de adhesiones
focales permitiendo el anclaje de filamentos de actina. La desregulación de este
equilibrio por la inhibición de ERK llevará a la membrana al "blebbing apoptótico"
(abultamiento característico de la membrana), manifestando toxicidad oxidativa asociada
a la ruptura de la integridad de la capa endotelial.
La respuesta celular endotelial al estrés oxidativo es pues un proceso altamente
regulado que está caracterizado por la coactivación coordinada en las rutas SAPK2/p38
y ERK. El mantenimiento de este delicado balance entre la activación de ERK y p38 es
crucial para asegurar el normal funcionamiento de la célula endotelial. Cualquier
alteración en este balance de señalización está asociada con manifestaciones patológicas
(por ejemplo, la aterosclerosis) y podría facilitar la diseminación de la metástasis al
favorecer la migración trasendotelial de células cancerígenas metastásicas.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-18-
4.5 Daños moleculares asociados a cáncer y algunos inhibidores específicos
existentes
- Daño en b-RAF: Pérdida/ganancia de función con la mutación:
Una mutación activante, que simula la fosforilación en el lugar de activación. Es
observada en un 60% (Fig. 8) de los melanomas malignos (107). Las
mutaciones en Raf son generalmente exclusivas para la activación de Ras. Las
alteraciones activantes son observadas en un 10% de los cánceres colorrectales,
cáncer de pulmón y gliomas (en menor rango en otros tumores). Las
mutaciones inactivantes también se han observado y pueden resultar en la
activación de c-Raf y ERK (107).
Inhibidor: BAY 43-9006 (Bayer).
- Daño en EGFR: Amplificación, expresión aumentada o ganancia de
función con la mutación:
Aumento de la expresión en cáncer de mama, corazón y cuello (108),
relacionado con mal pronóstico de supervivencia. Las mutaciones somáticas
activantes observadas en cáncer de pulmón corresponden con una minoría de
pacientes con una respuesta fuerte al inhibidor de EGFR, Iressa (gefitinib). Las
mutaciones y amplificaciones también han sido observadas en glioblastomas y
sobreregulación en cáncer de colon o neoplasias. En xenografías, los inhibidores
hacen sinergia con principios activos citotóxicos en la inhibición de diferentes
tipos de tumores (109).
Inhibidores: Iressa/ZD1839 (Astra Zeneca), Erbitux (mAb, Imclone),
Tarceva/OSI-774 (OSI/Genentech).
B R A F C yclin D 1
R TK Ras A D N p roliferación
R U TA D E S EÑ A LIZA C IÓ N D E LA S M A PK EN E L M EL A N O M A M EL A N O C ITO
V IA
A LTER A D A G EN ÉTICA M EN TE
C D K 4
R af M EK ER K G F
Figura 8. La alteración en b-Raf es una de las principales causas del melanoma.
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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- Daño en Her3 (ErbB3): Familia del receptor EGF.
Aumento de la expresión como efecto, produciendo carencia de actividad del
dominio quinasa (heterodimeriza con otro EGFR para la transducción de señal).
Puede requerir de la actividad de HER2 (110). La expresión elevada en cáncer
de mama y otros tumores es indicativa de mal pronóstico (111-115). Una forma
secretada se expresa en cáncer metastático de próstata (116).
- Daño en Her4 (ErB4): Expresión. Heterodimeriza y señaliza con otros
receptores EGF
Puede actuar como supresor tumoral: aumento de la expresión en cáncer de
cuello y cabeza (117), subregulado en cáncer de riñón (118), cáncer papilar
(119), en gliomas de alto grado (120) y en cáncer invasivo de mama (121).
- Daño de HGK (ZC1): Aumento en la expresión y regulación en tumores
primarios y en líneas celulares tumorales
Es necesario para el crecimiento independiente de anclaje y la formación de
focos dependientes de Ras en múltiples líneas celulares (122).
- Daño en MEK1/2:
Quinasas íntimamente relacionas y diana de pequeñas moléculas como CI-1040
(PD184352), que inhibe el crecimiento de la línea de células de colon (Fig. 9.)
El inhibidor de Mek1/2 U0126 bloquea la exportación de partículas por el virus
de la gripe, lo que ha sugerido un tratamiento antiviral.
Inhibidores: U0126, CI-1040/PD184352, PD-0325901 (Pfizer, Fase I cáncer),
ARRY-142886 (Fase 1, cáncer).
- Daño en p38 (α, β, γ, δ): En cáncer e inflamación.
Cuatro isoformas muy relacionadas e implicadas en la apoptosis y en la
respuesta al estrés. Acción mediada de citoquinas proinflamatorias. Inhibidores
en desarrollo para el tratamiento de la inflamación, diabetes y cáncer (123-125).
Inhibidores: doramapimod/BIRB-796 (Boehringer Ingelheim; Fase 2-3 en
psoriasis, Enfermedad de crohn y artritis), SCIO-469, SCIO-323 (Scios; Fase 1
artritis), AMG-548 (Amgen), ARQ-101 (ArQule), CDP-11 (Celltech), VX-702
(Vertex; Fase 2 Síndrome coronario agudo).
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-20-
- Daño en RAF1 (c-Raf): Amplificación.
Mediador de la señalización de ras y de la señal antiapoptótica en un nivel
inferior de la ruta a los receptores VEGF y FGF (126). Amplificado en muchos
tumores incluido el de vesícula, el de próstata resistente a hormona, carcinoma
nasofaríngeo y leucemia aplásica de células grandes (127-130).
Inhibidores: sorafenib/BAY-43-9006 (Bayer), ISIS5132 (Isis, antisense).
6. DISCUSIÓN: CLÍNICA Y TERAPIA ACTUAL
6.1 Receptores de la familia ErbB
Entre los receptores de factores de crecimiento mejor caracterizados en neoplasias
epiteliales, figuran los receptores de la familia ErbB. Los mecanismos que provocan su dimerización son
la unión del ligando, el aumento en la expresión del receptor del receptor y la transactivación por un
receptor homólogo (heterodimerización). La activación del receptor es el suceso clave que inicia la
cascada de señales de transducción intracelulares tales como Ras/Raf/MAPK o PI3K/Akt, que regularan
los sucesos ya mencionados de proliferación, diferenciación, supervivencia celular o angiogénesis.
Los receptores EGFR y HER2 son dianas terapéuticas válidas para el tratamiento de cánceres tales
como mama, pulmón, cabeza y cuello (131-133). Su interés se basa en la expresión aumentada de HER2
y en la coexpresión de altos niveles de EGFR y de sus ligandos, que causan la transformación maligna.
Anticuerpos monoclonales o inhibidores de tirosina quinasa dirigidos contra estos receptores
K-Ras RAF MEK
c-Jun
ERK ADN
RUTA DE SEÑALIZACIÓN DE LAS MAPK EN EL CÁNCER COLORRECTAL NEOPLASIA INTRAEPITELIAL PANCREÁTICA
VIA ALTERADA GENÉTICAMENTE
c-Myc
c-Fos
Proliferación
CICLINA D 1
Figura 9. Ruta de señalización de las MAPK alterada en el cáncer de colon en la que está implicada las proteínas MEK.
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podrían inhibir el crecimiento tumoral “in vitro” e “in vivo” (134,135), pero un aspecto importante a
considerar es que la expresión del receptor no implica necesariamente que éste sea el único factor
responsable del crecimiento tumoral.
Los posibles mecanismos de resistencia en terapias antireceptor incluyen ausencia de expresión
y/o activación del EGFR o HER2, coactivación de otros receptores, mutaciones que activen moléculas de
transducción de señal intracelulares (tales como Akt o Ras) o ausencia o nivel bajo de inhibidores del ciclo
celular.
6.2 Otros receptores de membrana
Otras familias de receptores de membrana, tales como el c-kit, PDGFR (Fig.10), FGFR
o receptores de sistemas angiogénicos (VEGFR1, VEGFR2) podrían ser también dianas moleculares
atractivas frente a una amplia variedad de tumores. Al igual que para los otros receptores, se han
diseñado tanto inhibidores de la actividad tirosina quinasa, como anticuerpos monoclonales frente a los
dominios extracelulares del receptor, además de anticuerpos monoclonales que se dirigen contra sus
ligandos. Algunos de ellos han tenido gran éxito clínico, por ejemplo el imatinib en GIST con mutación
de c-kit.
Un concepto que está emergiendo con fuerza es el desarrollo de inhibidores tirosina quinasa
'sucios' o inhibidores multidiana, que pueden bloquear la activación de múltiples receptores. Ejemplo de
esto es el compuesto Sutent, que inhibe la actividad quinasa de VEGFR, PDGFR y FGFR, mostrando
prometedores resultados en variedad de tumores tales como hipernefroma o tumores de mama 135-138.
PDGFR
PDGF
PDGFR
Shc Ras
PDGF
ADN
Crecimiento célular Y proliferación
RUTA DE SEÑALIZACIÓN DE LAS MAPK EN EL GLIOMA
VIA ALTERADA GENÉTICAMENTE
Grb2 Sos Raf MEK ERK
Figura 10. Tanto la mutación en el factor de proliferación de la glia (PDGF) como en su receptor, son causantes deglioma.
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-22-
6.3 Estrategias:
- Anticuerpos monoclonales inhibidores de EGFR:
A pesar de los avances conseguidos en el tratamiento del cáncer por la
introducción de nuevos agentes quimioterápicos y la optimización de sus
combinaciones, los resultados tanto en la enfermedad localmente avanzada
como en la enfermedad metastásica siguen siendo modestos.
Sin embargo, el progresivo conocimiento de los mecanismos moleculares de las
células neoplásicas ha permitido desarrollar fármacos destinados a bloquear la
acción de diferentes proteínas comprometidas en vías de señalización críticas
para el crecimiento y división celular. Una de ellas es la señalización mediada
por el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), en la que la unión
de los ligandos a la parte extracelular del EGFR estimula tanto la
homodimerización como la heterodimerización del receptor, permitiendo su
activación e iniciando la cascada de transducción celular que tendrá como
proceso final una activación de la carcinogénesis, estimulando la división celular
y la migración, produciendo la metástasis (continuando los mecanismos de
angiogénesis, diferenciación celular e inhibición de apoptosis).
Existen múltiples estrategias para inhibir al receptor, como el desarrollo de
anticuerpos monoclonales (que se unen al dominio externo del receptor con alta
afinidad compitiendo con sus ligandos naturales) y moléculas de bajo peso
molecular que inhiben la actividad del receptor a nivel intracelular. Es Cetuximab
(C225, ErbituxÆ) el anticuerpo monoclonal dirigido contra el EGFR, con mayor
desarrollo clínico y con resultados esperanzadores en cáncer colorrectal y otros
tumores del tracto gastrointestinal superior, en el cáncer de pulmón no
microcítico y en el cáncer de cabeza y cuello. Cetuximab ha sido aprobado para
el tratamiento de cáncer de colon avanzado refractario a la quimioterapia
basada en irinotecan. No obstante, el amplio desarrollo actual probablemente
determinará su aprobación en otras situaciones de cáncer colorrectal y en otros
tumores. Existen otros anticuerpos monoclonales dirigidos contra el EGFR en
curso de desarrollo clínico como panitumumab (ABX-EGF), matuzumab
(EMD72000) y h-R3 (139-143).
- Moléculas pequeñas inhibidoras del EGFR
El EGFR está frecuentemente incrementado en su expresión y activado en
cáncer de pulmón no microcítico (NSCLC). Tratamientos dirigidos contra el EGFR
han producido beneficios clínicos sustanciales en un 10-20% de pacientes con
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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NSCLC avanzado (1-3). En la actualidad, se cuenta con dos moléculas pequeñas
de estructura química simple (anilinoquinazolinas) de administración oral que
producen inhibición de la tirosinquinasa del EGFR: gefitinib (Iressa) y erlotinib
(Tarceva), aprobadas para el uso como segunda o tercera línea de tratamiento
de este cáncer. Sin embrago, a pesar de los éxitos de la terapia molecular
dirigida, se sabe que los tumores que inicialmente responden a dichos fármacos
se volverán resistentes al tratamiento. Así, estudios moleculares en leucemia
mieloide crónica demostraron que la resistencia a imatinib se asociaba a menudo
con una mutación en el gen de fusión BCR-ABL6. Es por ello que sería
importante profundizar en fases de patogénesis del cáncer de pulmón en las que
ocurren mutaciones del EGFR. Si se encontraran en lesiones preneoplásicas
serían detectables y abriría la posibilidad de usar inhibidores de la tirosinquinasa,
que son relativamente poco tóxicos, como agentes quimiopreventivos (144-153).
- Inhibidores de VEGF y VEGFR
La hipótesis angiogénica en el desarrollo del cáncer se inició en 1971, año en el
que Judah Folkman estableció por primera vez un vínculo entre la angiogénesis
y el crecimiento tumoral. Folkman abrió la hipótesis de que el crecimiento
tumoral dependía del establecimiento de una red de supervivencia formada por
los vasos sanguíneos. Cuatro años después, Folkman y Brem descubrieron la
primera sustancia con actividad inhibidora de la angiogénesis. En 1989, una vez
establecida la importancia de la angiogénesis y sus implicaciones en el desarrollo
del cáncer por diferentes grupos investigadores, Napoleone Ferrara identificó el
factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) otorgándole el rol de principal
mediador en el proceso angiogénico. Cuatro años después, un estudio
desarrollado por Ferrara demostró que un anticuerpo específico anti-VEGF podía
inhibir el crecimiento tumoral en modelos animales. De esa manera comenzó el
desarrollo de una versión humana del anticuerpo anti-VEGF: el bevacizumab. La
segunda estrategia que ha obtenido éxito, incluye pequeñas moléculas con
actividad inhibidora de la tirosina quinasa del VEGFR, como es el caso del
vatalanib (PTK787/ZK222584), SU5416, AMG706, ZD6474, AEE788, SU6668 y
SU11248. Otras estrategias en desarrollo más temprano son la administración
de receptores solubles del VEGF -como el VEGF Trap- y la administración de
ribozimas dirigidos a disminuir la producción de VEGFR.
Sin embargo y hasta el momento, el Bevacizumab (AvastinÆ) se ha convertido
en el primer agente anti-angiogénico aprobado para el abordaje terapéutico del
Proteinas Quinasas, Cáncer y Metástasis
-24-
cáncer. En la actualidad se ha autorizado su uso para el tratamiento en primera
línea del cáncer colorrectal metastásico en combinación con un régimen de
quimioterapia basado en la administración intravenosa de 5-fluorouracilo, ácido
polínico y, con o sin, irinotecan. En la actualidad se está llevando a cabo un
amplio programa de desarrollo clínico de bevacizumab en otras situaciones de
cáncer colorrectal, como el tratamiento adyuvante del cáncer de colon de alto
riesgo tras la cirugía radical y el tratamiento neoadyuvante del cáncer de
recto.El Bevacizumab se está desarrollando también en otros tipos de tumores
distintos al cáncer colorrectal, como el cáncer pulmón no microcítico y del
cáncer de mama metastáticos (153-157).
- Agentes reguladores de C-Kit
El descubrimiento a principios de los 80 de que mutaciones de oncogenes
específicos que alteran la actividad enzimática de las proteínas (involucradas en
las vías de regulación del ciclo celular) podrían ser usadas como dianas para la
inhibición del crecimiento tumoral, dió lugar al desarrollo de una serie de
fármacos con capacidad inhibitoria más o menos específica en las diferentes vías
de transducción de señales. KIT (CD 117) es una glicoproteína transmenbrana
con actividad tirosina quinasa, que se expresa en células hematopoyéticas,
células intersticiales de Cajal (CIC), germinales, mastocitos y melanocitos. Sin
embargo la actividad tirosin-quinasa del KIT se puede activar de forma
constitutiva por mutación o cambio de lectura de los diferentes exones del
C-KIT, independiente de su ligando natural. Ya en 1996, Druker describió la
importante actividad de una pequeña molécula conocida como STI-571 (Imatinib
mesilato), un derivado de la 5-fenilamino-pirimidina, que selectivamente bloquea
la actividad Abl-quinasa con destrucción de células de leucemia mieloide crónica
(LMC). Inicialmente desarrollada como inhibidor específico de PDGFR quinasa,
demostró también actividad importante sobre Abl y KIT-quinasas.
Otras opciones terapéuticas incluyen los nuevos inhibidores de tirosina quinasa
como el SU11248, una pequeña molécula con capacidad de inhibición de
múltiples receptores incluyendo Kit, VEGFR, PDGFR y Flt-3. Su actividad ha sido
demostrada en ensayos fase II y III en GIST refractario a Imatinib y en ensayos
fase II en neoplasia de mama y carcinoma renal (158-171).
- Estrategias multireceptor
Por último, es importante remarcar que las señales de los factores de
Gabriela Cabrera Serra M , Arístides De León Gil J y Ninoska Flores Quisbert
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crecimiento se propagan desde la superficie celular al entorno intracelular a
través de cascadas de quinasas que modulan funciones críticas tales como el
crecimiento, diferenciación, angiogénesis y apoptosis. Frecuentemente estas vías
de señalización están explotadas en la enfermedad maligna con objeto de
optimizar el crecimiento tumoral y la capacidad metastásica, representando este
hecho que sean dianas racionalmente atractivas para intervención terapéutica.
Los inhibidores vistos generalmente dificultan la fosforilación de diferentes
proteínas quinasas de receptores de membrana, como los receptores del factor
de crecimiento del endotelio vascular (VEGFR), del factor de crecimiento
derivado de plaquetas (PDGFR), de la familia de EGFR, y receptores
citoplasmáticos como c-Kit, Raf quinasa, y FLT3. Estos inhibidores incluyen
ZD6474, SU11248, AEE 788, sorafenib, vatalanib, y AG-013736.
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