PROTEINAS QUINASAS, CÁNCER Y METÁSTASIS

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

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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.


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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.


-5-

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.


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(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.


-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


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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.


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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).


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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.


-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).


-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


-15-

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.


-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


-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.


-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.


-19-

- 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).


-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.


-21-

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.


-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


-23-

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


-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


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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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PROTEINAS QUINASAS, CÁNCER Y METÁSTASIS

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