La apoptosis en el cáncer: desde la patogénesis al tratamiento Abstracto La apoptosis es un ordenado y orquestado proceso celular que se produce en condiciones fisiológicas y patológicas. También es uno de los temas más estudiados entre biólogos celulares. La comprensión de los mecanismos subyacentes de la apoptosis es importante, ya que desempeña un papel fundamental en la patogénesis de muchas enfermedades. En algunos, el problema se debe a un exceso de la apoptosis, tales como en el caso de enfermedades degenerativas mientras que en otros, demasiado poco la apoptosis es el culpable. El cáncer es uno de los escenarios donde se producen demasiado poco la apoptosis, lo que resulta en células malignas que no morirán. El mecanismo de la apoptosis es compleja e implica muchas vías. Los defectos pueden ocurrir en cualquier punto a lo largo de estas vías, lo que lleva a la transformación maligna de las células afectadas, metástasis tumoral y la resistencia a los fármacos contra el cáncer. A pesar de ser la causa del problema, la apoptosis desempeña un papel importante en el tratamiento de cáncer, ya que es un objetivo popular de muchas estrategias de tratamiento. La abundancia de la literatura sugiere que la orientación de la apoptosis en el cáncer es factible. Sin embargo, muchas cuestiones preocupantes surgen con el uso de nuevos fármacos o estrategias de tratamiento que están diseñados para potenciar la apoptosis y pruebas críticas se deben pasar antes de que puedan ser utilizados con seguridad en sujetos humanos. 1. Introducción La muerte celular, en particular la apoptosis, es probablemente uno de los temas más ampliamente estudiados entre biólogos celulares. La comprensión de la apoptosis en las condiciones de la enfermedad es muy importante ya que no sólo da una visión en la patogénesis de una enfermedad, pero también puede deja pistas sobre cómo la enfermedad puede ser tratada. En el cáncer, hay una pérdida del equilibrio entre la división celular y la muerte celular y las células que debería haber muerto no recibir las señales para hacerlo. El problema puede surgir en cualquier paso en el camino de la apoptosis. Un ejemplo es la regulación a la baja de p53, un gen supresor de tumores, lo que se traduce en disminución de la apoptosis y el crecimiento tumoral mejorada y el desarrollo y la inactivación de p53, independientemente del mecanismo, se ha relacionado con muchos cánceres humanos. Sin embargo, al ser un arma de doble filo, la apoptosis puede ser la causa del problema y la solución, ya que muchos de ellos han incursionado en la búsqueda de nuevos fármacos dirigidos a diversos aspectos de la apoptosis. Por lo tanto, la apoptosis juega un papel importante en el tratamiento tanto de la c arcinogénesis y cáncer. Este artículo proporciona una revisión completa de la apoptosis, sus mecanismos, cómo los defectos a lo largo de la vía de apoptosis contribuyen a la carcinogénesis y la forma en la apoptosis puede ser utilizado como un vehículo de tratamiento específico en el cáncer. 2. Apoptosis El término "apoptosis" se deriva de las palabras griegas "aπο" y "πτωsιζ" significado "de dejar a" y se refiere a la caída de las hojas de los árboles en otoño. Se utiliza, en contraste con la necrosis, para describir la situación en la que una célula persigue activamente un curso hacia la muerte al recibir ciertos estímulos. Desde que la apoptosis fue descrito por Kerr et al en la década de 1970, sigue siendo uno de los procesos más investigados en la investigación biológica. Al ser un proceso altamente selectivo, la apoptosis es importante en tanto en condiciones fisiológicas y patológicas. Estas condiciones se resumen en la Tabla 1. 2.1 Los cambios morfológicos de la apoptosis Las alteraciones morfológicas de la muerte celular apoptótica que se refieren tanto el núcleo y el citoplasma son notablemente similares en todos los tipos de células y especies. Por lo general se necesitan varias horas desde el inicio de la muerte celular a la fragmentación celular final. Sin embargo, el tiempo empleado depende del tipo de célula, el estímulo y la vía apoptótica. Características morfológicas de la apoptosis en el núcleo son condensación de la cromatina y fragmentación nuclear, que van acompañados de redondeo de la célula, la reducción en el volumen celular (picnosis) y la retracción de pseudopodes. Condensación de la cromatina comienza en la periferia de la membrana nuclear, la formación de una media luna o estructura similar a un anillo. La cromatina se condensa más hasta que se rompe en el interior de una célula con una membrana intacta, una característica descrita como cariorrexis. La membrana plasmática está intacta durante todo el proceso total. En la etapa posterior de la apoptosis de algunas de las características morfológicas incluyen formación de ampollas en la membrana, la modificación ultrastrutural de los orgánulos citoplasmáticos y una pérdida de integridad de la membrana. Por lo general, las células fagocíticas engullen células apoptóticas antes de que aparezcan los cuerpos apoptóticos. Esta es la razón por la que la apoptosis se descubrió muy tarde en la historia de la biología celular en 1972 y cuerpos
apoptóticos se ven in vitro en condiciones especiales. Si los restos de células apoptóticas no son fagocitadas, como en el caso de un entorno de cultivo celular artificial, que serán sometidos a la degradación que se asemeja a la necrosis y la condición se denomina necrosis secundaria. 2.2 Los cambios bioquímicos en la apoptosis En términos generales, tres tipos principales de cambios bioquímicos se pueden observar en la apoptosis: 1) la activación de las caspasas, 2) ADN y la proteína de degradación y 3) cambios en la membrana y el reconocimiento por las células fagocíticas. A principios de la apoptosis, no hay expresión de fosfatidilserina (PS) en las capas externas de la membrana de la célula, que ha sido "un tirón hacia fuera" de las capas internas.Esto permite el reconocimiento temprano de las células muertas por los macrófagos, lo que resulta en la fagocitosis sin la liberación de componentes celulares proinflamatorias. Esto es seguido por una ruptura característica de ADN en trozos grandes 50 a 300 kilobases. Más tarde, no es la escisión de ADN internucleosomal en oligonucleosomas en múltiplos de 180 a 200 pares de bases por endonucleasas. Aunque esta característica es característica de la apoptosis, no es específica como la escalera de ADN típica en la electroforesis en gel de agarosa se puede ver en las células necróticas también. Otra característica específica de la apoptosis es la activación de un grupo de enzimas que pertenecen a la familia de cisteína proteasa llamado caspasas. La "c" de la "caspasa" se refiere a una proteasa cisteína, mientras que el "aspase" se refiere a la propiedad única de la enzima para escindir después de residuos de ácido aspártico. Activado caspasas escinden muchas proteínas celulares vitales y romper el andamiaje nuclear y el citoesqueleto. Ellos también activan ADNasa, que degradan aún más el ADN nuclear. A pesar de los cambios bioquímicos explican en parte algunos de los cambios morfológicos en la apoptosis, es importante señalar que los análisis bioquímicos de la fragmentación del ADN o de activación de la caspasa no deben ser utilizados para definir la apoptosis, como la apoptosis puede ocurrir sin la fragmentación del ADN oligonucleosomal y puede ser caspasa- independiente. Aunque muchos ensayos bioquímicos y experimentos se han utilizado en la detección de la apoptosis, el Comité de Nomenclatura de la muerte celular (CNCD) ha propuesto que la clasificación de las modalidades de muerte celular se debe confiar exclusivamente en criterios morfológicos, porque no hay equivalencia clara entre los cambios ultraestructurales y las características bioquímicas de muerte celular. 2.3 Mecanismos de la apoptosis La comprensión de los mecanismos de la apoptosis es crucial y ayuda en la comprensión de la patogénesis de las condiciones como resultado de la apoptosis desordenada. Esto, a su vez, puede ayudar en el desarrollo de fármacos que se dirigen a ciertos genes o vías apoptóticas. Las caspasas son central para el mecanismo de la apoptosis ya que ambos son los iniciadores y ejecutores. Hay tres vías por las que las caspasas pueden ser activados. Las dos vías de iniciación comúnmente descritas son las vías intrínseca (o mitocondrial) y extrínseca (o receptor de muerte) de la apoptosis (Figura 1). Ambas vías pueden dar lugar a una vía común o la fase de ejecución de la apoptosis. Una tercera vía de iniciación menos conocida es la vía r etículo endoplásmico intrínseco. 2.3.1 La muerte del receptor vía extrínseca La muerte del receptor vía extrínseca, como su nombre implica, comienza cuando ligandos de muerte se unen a un receptor de muerte. Aunque se han descrito varios receptores de muerte, los mejores receptores de muerte conocidos es el receptor de TNF tipo 1 (TNFR1) y una proteína relacionada llamada Fas (CD95) y sus ligandos se denominan TNF y el ligando de Fas (FasL), respectivamente. Estos receptores de muerte tienen un dominio de muerte intracelular que recluta proteínas adaptadoras tales como TNF dominio de muerte asociada al receptor (TRADD) y el dominio de muerte asociado a Fas (FADD), así como proteasas de cisteína, como la caspasa 8. La unión del ligando de muerte a los resultados de los receptores de muerte en la formación de un sitio de unión para una proteína adaptadora y todo el complejo de la proteína ligando-receptor-adaptador es conocido como el complejo de señalización inductor de muerte (DISC) [22]. DISCO luego inicia el ensamblaje y la activación de pro-caspasa 8. La forma activada de la enzima, la caspasa 8 es una caspasa iniciadora, que inicia la apoptosis mediante la escisión de otras aguas abajo o caspasas ejecutoras. 2.3.2 La vía intrínseca mitocondrial Como su nombre implica, la vía intrínseca se inicia dentro de la célula. Estímulos internos como el daño irreparable genética, la hipoxia, muy altas concentraciones de Ca2 + citosólico y el estrés oxidativo severo son algunos factores desencadenantes de la iniciación de la vía intrínseca mitocondrial. Independientemente de los estímulos, esta vía es el resultado del aumento de la permeabilidad mitocondrial y la liberación de moléculas pro-
apoptóticas tales como citocromo-c en el citoplasma. Esta vía está regulada de cerca por un grupo de proteínas que pertenecen a la familia de Bcl-2, el nombre del gen BCL2 originalmente observada en el punto de ruptura cromosómica de la translocación del cromosoma 18 a 14 en folicular no Hodgkin. Hay dos grupos principales de las proteínas Bcl-2, es decir, las proteínas pro-apoptóticas (por ejemplo, Bax, Bak, Bad, Bcl-Xs, Bid, Bik, Bim y Hrk) y las proteínas anti-apoptóticas (por ejemplo, Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, Bfl-1 y MCL-1). Mientras que las proteínas anti-apoptóticas regulan la apoptosis al bloquear la liberación mitocondrial de citocromo-c, las proteínas pro-apoptóticas actúan mediante la promoción de dicha liberación. No es la cantidad absoluta sino más bien el equilibrio entre los pro-y anti-apoptóticos proteínas que determina si se inicia la apoptosis. Otros factores apoptóticos que se liberan desde el espacio intermembrana mitocondrial en el citoplasma incluyen el factor inductor de apoptosis (AIF), segundo activador derivado de mitocondrias de caspasa (SMAC), proteína de unión directa IAP con bajo pI (DIABLO) y Omi / proteína requisito de alta temperatura Un (HtrA2). Liberación citoplasmática del citocromo c activa la caspasa 3 a través de la formación de un complejo conocido como apoptosoma que se compone de citocromo c, Apaf-1 y la caspasa 9. Por otro lado, Smac / DIABLO o Omi/HtrA2 promueve la activación de caspasa mediante la unión a proteínas inhibidoras de la apoptosis (IAP), que posteriormente conduce conduce a la interrupción en la interacción de los PAI con la caspasa -3 o -9 [28,29]. 2.3.3 La vía común La fase de ejecución de la apoptosis involucra la activación de una serie de caspasas. La caspasa aguas arriba de la vía intrínseca es la caspasa 9 mientras que la de la vía extrínseca es la caspasa 8. Las vías intrínseca y extrínseca convergen para caspasa 3. La caspasa 3 a continuación, escinde el inhibidor de la desoxirribonucleasa activada por caspasa, que es responsable de la apoptosis nuclear. Además, las caspasas aguas abajo inducen la escisión de las proteínas quinasas, proteínas del citoesqueleto, proteínas de reparación del ADN y subunidades inhibidoras de la familia endonucleasas. Ellos también tienen un efecto en el citoesqueleto, ciclo celular y las vías de señalización, que en conjunto contribuyen a los cambios morfológicos típicos de la apoptosis. 2.3.4 La vía retículo endoplásmico intrínseca Esta vía retículo endoplásmico intrínseca (ER) es una tercera vía, y es menos conocido. Se cree que la caspasa-12 dependiente y mitocondrias-independiente. Cuando el ER se lesiona por estreses celulares tales como los radicales libres, la hipoxia o el hambre de glucosa, no hay desdoblamiento de las proteínas y la reducción de la síntesis de proteínas en la célula, y un adaptador de proteínas conocida como TNF receptor del factor asociado 2 (TRAF2) se disocia de la procaspasa-12, lo que resulta en la activación de este último. 3. La apoptosis y la carcinogénesis El cáncer puede ser considerada como el resultado de una sucesión de cambios genéticos durante el cual se transforma una célula normal en un uno maligno, mientras que la evasión de la muerte celular es uno de los cambios esenciales en una célula que causan esta transformación maligna. Ya en la década de 1970, Kerr et al apoptosis había vinculado a la eliminación de células potencialmente malignas, hiperplasia y la progresión tumoral. Por lo tanto, la reducción de la apoptosis o su resistencia juega un papel vital en la carcinogénesis. Hay muchas maneras de una célula maligna se puede adquirir en la reducción de la apoptosis o la resistencia a la apoptosis. En general, los mecanismos por los que se produce la evasión de la apoptosis pueden ser ampliamente dividendo en: 1) perturbado el equilibrio de las proteínas pro-apoptóticos y anti-apoptóticos, 2) reducción de la función y la caspasa 3) alteración de la señalización del receptor de muerte. La Figura 2 resume los mecanismos que contribuyen a la evasión de la apoptosis y la carcinogénesis. 3.1 Interrumpir saldo de las proteínas pro-apoptóticas y antiapoptóticas Muchas proteínas se han informado a ejercer la actividad pro-o antiapoptótica en la célula. No es la cantidad absoluta, sino más bien la relación de estos pro-y pro -y anti-apoptóticos proteínas que desempeña un papel importante en la regulación de la muerte celular. Además, más de o-bajo-la expresión de ciertos genes (por lo tanto, las proteínas reguladoras resultantes) se han encontrado para contribuir a la carcinogénesis mediante la reducción de la apoptosis en las l as células cancerosas. 3.1.1 La familia Bcl-2 de proteínas La familia Bcl-2 de proteínas se compone de proteínas pro-apoptóticas y anti-apoptóticos que juegan un papel fundamental en la regulación de la apoptosis, en especial a través de la vía intrínseca, ya que residen aguas arriba de daño celular irreversible y actúan principalmente a nivel de las mitocondrias. Bcl-2 fue la primera
proteína de esta familia en ser identificado hace más de 20 años y que está codificada por el gen BCL2, que deriva su nombre de linfoma de células B 2, el segundo miembro de una gama de proteínas que se encuentran en B humana linfomas de células con la t (14; 18) translocación cromosómica. Todos los miembros de la Bcl-2 se encuentran en la membrana mitocondrial externa. Son reguladores que son responsables de la permeabilidad de la membrana, ya sea en la forma de un canal de iones o por medio de la creación de poros. En base de su función y la Bcl-2 homología (BH) los dominios de Bcl-2 miembros de la familia se dividen en tres grupos. El primer grupo son las proteínas anti-apoptóticas que contienen todos los cuatro dominios BH y protegen la célula de los estímulos apoptóticos. Algunos ejemplos son Bcl-2, Bcl-XL, de Mcl-1, Bcl-w, A1/Bfl-1, y Bcl-B/Bcl2L10. El segundo grupo se compone de los BH-3 sólo las proteínas, llamada así porque en comparación con los otros miembros, que están restringidas al dominio BH3. Ejemplos de este grupo son Bid, Bim, Puma, Noxa, Bad, Bmf, Hrk y Bik. En tiempos de tensiones celulares, tales como daño del ADN, la privación del factor de crecimiento y estrés del retículo endoplásmico, las BH3-sólo las proteínas, que son iniciadores de la apoptosis, se activan. Por lo tanto, son pro-apoptótica. Los miembros del tercer grupo contienen todos los cuatro dominios BH y también son pro-apoptótica. Algunos ejemplos incluyen Bax, Bak y Bok / DMT. Cuando se produce una alteración en el equilibrio de los miembros anti-apoptóticos y pro-apoptóticos de la familia Bcl-2, el resultado es la apoptosis mal regulada en las células afectadas. Esto puede ser debido a una sobreexpresión de una o más proteínas antiapoptóticas o una disminución en la expresión de una o más proteínas pro-apoptóticas o una combinación de ambos.Por ejemplo, Raffo et al demostraron que la sobreexpresión de Bcl-2 células de cáncer de próstata protegidas de la apoptosis, mientras que Fulda et al informaron de Bcl-2 sobreexpresión dado lugar a la inhibición de la apoptosis inducida por TRAIL en células de carcinoma del neuroblastoma, glioblastoma y de mama. La sobreexpresión de Bcl-xL también ha sido reportado para conferir un fenotipo de resistencia a múltiples fármacos en células tumorales y evitar que sufran apoptosis. En los cánceres colorrectales con inestabilidad de microsatélites, por otra parte, las mutaciones en el gen bax son muy comunes. Miquel et al demostraron que la alteración resultante de la apoptosis bax (G) 8 mutaciones de desplazamiento del marco podría contribuir a la resistencia de las células del cáncer colorrectal a los tratamientos contra el cáncer. En el caso de la leucemia linfocítica crónica (CLL), las células malignas tienen una henotype anti-apoptótica con altos niveles de los niveles de anti-apoptóticas Bcl-2 y bajo de proteínas pro-apoptóticas tales como Bax in vivo. Leucemogénesis en la LLC se debe a la reducción de la apoptosis en lugar de aumento de la proliferación in vivo. Pepper et al informaron de que los linfocitos B de CLL mostraron una mayor relación de Bcl-2/Bax en pacientes con CLL y que cuando estas células se cultivaron in vitro, druginduced la apoptosis en las células de LLC-B estaba inversamente relacionada con proporciones Bcl-2/Bax. 3.1.2 p53 La proteína p53, también llamada proteína de tumor 53 (o TP 53), es una de las mejores proteínas supresoras tumorales conocidas codificadas por el gen supresor de tumores TP53 situado en el brazo corto del cromosoma 17 (17p13.1). Lleva el nombre de sus pesos moleculares, es decir, 53 kDa. Se identificó por primera vez en 1979 como una proteína relacionada con la transformación y una proteína celular acumulado en los núcleos de las células cancerosas unen fuertemente a la virus de simio 40 (SV40) el antígeno T grande. Inicialmente, se encontró que era débilmente-oncogénica. Más tarde se descubrió que la propiedad oncogénico fue debido a una mutación de p53, o lo que más tarde fue llamado un "ganancia de función oncogénica". Desde su descubrimiento, d escubrimiento, muchos estudios han examinado su función y su papel en el cáncer. Es no sólo está implicada en la inducción de la apoptosis, sino que también es un jugador clave en la regulación del ciclo celular, el desarrollo, la diferenciación, la amplificación de genes, recombinación de ADN, la segregación cromosómica y la senescencia celular y se llama el "guardián del genoma". Los defectos en el gen supresor de tumores p53 se han asociado a más de 50% de los cánceres humanos. Recientemente, Avery-Kieida et al informaron de que algunos genes diana de p53 que participan en la apoptosis y la regulación del ciclo celular se expresan de forma aberrante en las células de melanoma, lo que lleva a una actividad anormal de p53 y contribuir a la proliferación de estas células. En un modelo de ratón con una supresión N- terminal mutante de p53 (Δ122p53) que corresponde a Δ133p53, Slatter et al demostraron que estos ratones habían disminución de la supervivencia, un espectro diferente y más agresivo del tumor, una marcada ventaja proliferativa en las células, la reducción de la apoptosis y un profundo fenotipo proinflamatorio. Además, se ha encontrado que cuando se silencia el mutante p53, tal regulación a la baja de la expresión de p53 mutante dio como resultado el crecimiento de colonias celulares reducida en las células cancerosas humanas, que se encuentran para ser debido a la inducción de la apoptosis.
3.1.3 inhibidor de proteínas de apoptosis (IAP) El inhibidor de la apoptosis de las proteínas son un grupo de proteínas estructuralmente y funcionalmente similares que regulan la apoptosis, la citocinesis y la transducción de señales. Se caracterizan por la presencia de un dominio de la proteína de repetición IAP de baculovirus (BIR). Hasta la fecha ocho IAP han sido identificados, a saber, NAIP (BIRC1), c-IAP1 (BIRC2), c-IAP2 (BIRC3), IAP ligada al cromosoma X (XIAP, BIRC4), survivina (BIRC5), Apollon (BRUCE, BIRC6) , el Livin / MLIAP (BIRC7) y IAP-como la proteína 2 (BIRC8). IAP son inhibidores endógenos de las caspasas y pueden inhibir la actividad de la caspasa mediante la unión de sus dominios BIR conservadas a los sitios activos de caspasas, mediante la promoción de la degradación de las caspasas activas o por mantenimiento de las caspasas lejos de sus sustratos. La expresión de IAP desregulada ha sido reportado en muchos tipos de cáncer. Por ejemplo, Lopes et al demostraron la expresión anormal de la familia IAP en las células de cáncer de páncreas y que esta expresión anormal también fue responsable de la resistencia a la quimioterapia. Entre las IAP probados, el estudio concluyó que la resistencia a fármacos correlacionada más significativamente con la expresión de la CIAP-2 en las células pancreáticas. Por otro lado, el Livin se demostró ser altamente expresado en el melanoma y el linfoma mientras que Apollon, se encontró que se upregulated en los gliomas y era responsable de la resistencia a cisplatino y camptotecina. Otra IAP, la survivina, se ha informado de que se sobreexpresa en varios tipos de cáncer. Small et al. observaron que los ratones transgénicos que sobreexpresan survivina en células hematopoyéticas estaban en un mayor riesgo de neoplasias hematológicas y que las células hematopoyéticas por ingeniería genética para sobreexpresan survivina fueron menos susceptibles a la apoptosis. La survivina, junto con XIAP, también se encontró que se sobreexpresa en carcinomas de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) y el estudio concluyó que la sobreexpresión de survivina en la mayoría de NSCLC, junto con la expresión abundante o upregulated de XIAP sugirió que estos tumores estaban dotados de resistencia contra una variedad de condiciones que inducen apoptosis. 3.2 Reducción de la actividad capsase Las caspasas se pueden clasificar en dos grupos: 1) las relacionadas con la caspasa 1 (por ejemplo, caspasa-1, -4, -5, -13, y -14) y están implicados principalmente en el procesamiento de citoquinas durante los procesos inflamatorios y 2) los que juegan un papel central en la apoptosis (por ejemplo, caspasas -2, -3, -6, -7, -8, -9 y 10). El segundo grupo se clasifican en 1) caspasas iniciadoras ini ciadoras (por ejemplo, la caspasa-2, -8, -9 y -10), que son los principales responsables de la iniciación de la vía apoptótica y 2) caspasas efectoras (caspasa-3, -6 y -7) que son responsables en la escisión real de los componentes celulares durante la apoptosis. Como se mencionó en la sección 2.2, las caspasas siguen siendo uno de los jugadores importantes en la iniciación y ejecución de la apoptosis. Por tanto, es razonable pensar que los bajos niveles de caspasas o deterioro de la función de caspasas pueden llevar a una disminución en la apoptosis y la carcinogénesis. En un estudio, se descubrió que la regulación negativa de la caspasa-9 para ser un evento frecuente en los pacientes con cáncer y se correlaciona con mal pronóstico clínico fase II colorrectal. En otro estudio, Devarajan et al observaron que los niveles de caspasas-3 ARNm en muestras disponibles comercialmente de ARN totales de mama, de ovario, y tumuors cervicales fueron indetectables (de mama y cervical) o disminuido sustancialmente (ovario) y que la sensibilidad de la caspasa-3 deficientes en células de cáncer de mama (MCF-7) a someterse a la apoptosis en respuesta a medicamento contra el cáncer u otros estímulos de la apoptosis se podría mejorar mediante la restauración de la caspasa -3 de expresión, lo que sugiere que la pérdida de las caspasas-3 de expresión y la función podría contribuir a la célula de cáncer de mama la supervivencia.En algunos casos, más de una caspasa puede ser regulados a la baja, lo que contribuye al crecimiento de células tumorales y el desarrollo. En un estudio de la expresión diferencial de cDNA array, Fong et al observaron una codownregulation de tanto capase-8 y -10 y postula que puede contribuir a la patogénesis de coriocarcinoma. 3.3 Deterioro de la muerte del receptor de señalización Receptores de muerte y ligandos de los receptores de muerte son actores clave en la vía extrínseca de apoptosis. Aparte de TNFR1 (también conocido como DR 1) y Fas (también conocido como DR2, CD95 o APO-1) mencionado en la Sección 2.3, ejemplos de receptores de muerte incluyen DR3 (o APO-3), DR4 [o inductor de la apoptosis relacionado con TNF receptor de ligando 1 (TRAIL-1) o APO-2], DR5 (o TRAIL-2), DR 6, ectodisplasina Un receptor (EDAR) y receptor del factor de crecimiento del nervio (NGFR). Estos receptores poseen un dominio de muerte y cuando son activados por una señal de muerte, un número de moléculas son atraídos por el dominio de muerte, lo que resulta en la activación de una cascada de señalización. Sin embargo, ligandos de muerte también se pueden unir a receptores de muerte señuelo que no poseen un dominio de muerte
y de que estas no para formar complejos de señalización e iniciar i niciar la cascada de señalización varias anomalías en la muerte de las vías de señalización que pueden conducir a la evasión de la vía extrínseca de la apoptosis tener sido identificado. Tales alteraciones incluyen regulación a la baja del receptor o deterioro de la función del receptor, independientemente del mecanismo o tipo de defectos, así como un nivel reducido en las señales de muerte, todos los cuales contribuyen a problemas de señalización y por lo tanto una reducción de la apoptosis. Por ejemplo, regulación a la baja de la expresión de superficie de receptor se ha indicado en algunos estudios como un mecanismo de resistencia a los fármacos adquirida. Se encontró una reducción de expresión de CD95 a desempeñar un papel en el tratamiento resistente a la leucemia o células de neuroblastoma. Reducción de expresión en la membrana de los receptores de muerte y la expresión anormal de los receptores señuelo También se ha informado a desempeñar un papel en la evasión de la muerte vías de señalización en diversos tipos de cáncer. En un estudio llevado a cabo para examinar si los cambios en ligando de muerte y la expresión del receptor de muerte durante las diferentes etapas de la carcinogénesis cervical estaban relacionados con un desequilibrio entre la proliferación y la apoptosis, Reesink-Peters et al concluyeron que la pérdida de Fas y la desregulación de FasL, DR4 , DR5, y factor de necrosis tumoral relacionada con el ligando inductor de apoptosis (TRAIL), en la neoplasia intraepitelial cervical (NIC)-secuencia de cáncer de cuello de útero podría ser responsable de la carcinogénesis cervical. 4. Orientación de la apoptosis en el tratamiento tra tamiento del cáncer Como una espada de doble filo, cada defecto o anomalía a lo largo de las vías de apoptosis también pueden ser una interesante objetivo del tratamiento del cáncer. Los medicamentos o las estrategias de tratamiento que pueden restaurar las vías de señalización apoptótica hacia la normalidad tienen el potencial para eliminar las células cancerosas que dependen de estos defectos para mantenerse con vida. Muchos descubrimientos recientes e importantes han abierto nuevas puertas a posibles nuevas clases de medicamentos contra el cáncer. Esta sección hace hincapié en las nuevas opciones de tratamiento dirigidas a algunos de los defectos apoptóticos mencionados en la Sección 3. Un resumen de estos fármacos y estrategias de tratamiento se da en la Tabla 2. 4.1 Orientación de la familia Bcl-2 de proteínas Algunas posibles estrategias de tratamiento utilizadas en la orientación de la familia Bcl-2 de proteínas incluyen el uso de agentes terapéuticos para inhibir la familia Bcl-2 de proteínas anti-apoptóticas o el silenciamiento de las proteínas anti-apoptóticas upregulated o genes implicados. 4.1.1Agents que se dirigen a la familia Bcl-2 de proteínas Un buen ejemplo de estos agentes es el sodio oblimersen de drogas, que es una de Bcl-2 antisence oblimer, el primer agente de dirección Bcl-2 para entrar en ensayo clínico. El fármaco se ha informado que muestran efectos chemosensitising en tratamiento combinado con medicamentos contra el cáncer convencionales en pacientes con leucemia mieloide crónica y una mejora en la supervivencia de estos pacientes. Otros ejemplos incluidos en esta categoría son los inhibidores de moléculas pequeñas de la familia Bcl-2 de proteínas. Estos se pueden dividir en: 1) las moléculas que afectan al gen o proteína de expresión y 2) aquellos que actúan en las proteínas mismas.Ejemplos para el primer grupo se incluyen butirato sódico, depsipetide, fenretinida y flavipirodol mientras que el segundo grupo incluye gosipol, ABT-737, ABT-263, GX15-070 y HA14-1 (revisado por Kang y Reynolds, 2009). Algunas de estas pequeñas moléculas pertenecen a otra clase de fármacos conocidos como miméticos de BH3, llamada así porque imitan la unión de los BH3-sólo las proteínas de la ranura hidrófobo de las proteínas anti-apoptóticas de la familia Bcl-2. Un ejemplo clásico de un mimético BH3 es ABT-737, que inhibe proteínas anti-apoptóticas tales como Bcl-2, Bcl-xL y Bcl-W. Se muestra para citotoxicidad en el linfoma, la línea de células pequeñas de carcinoma de pulmón de células y células primarias derivadas del paciente y causó la regresión de tumores establecidos en modelos de animales con un alto porcentaje de cura. Otros miméticos BH3 tales como ATF4, ATF3 y NOXA se han reportado para unirse e inhibir MCL -1. 4.1.2 Silenciar las proteínas / genes anti-apoptóticos En lugar de utilizar fármacos o agentes terapéuticos para inhibir los miembros de la anti-apoptóticos de la familia Bcl-2, algunos estudios han demostrado que por silenciamiento de genes que codifican para la familia Bcl2 de proteínas anti-apoptóticas, un aumento en la apoptosis se podría lograr. Por ejemplo, se ha demostrado el uso de Bcl-2 siRNA para inhibir específicamente la expresión del gen diana in vitro e in vivo con efectos antiproliferativos y pro-apoptóticos observados en células de carcinoma de páncreas. Por otro lado, Wu et al
demostraron que el silenciamiento por Bmi-1 en células de cáncer de mama MCF, la expresión de pAkt y Bcl-2 se downregulated, downregulated, haciendo que estas células c élulas más sensibles a la doxorrubicina como se evidencia por un aumento de células apoptóticas in vitro e in vivo. 4.2 Orientación de p53 Muchas de las estrategias basadas en p53 se han investigado para el tratamiento del cáncer. Generalmente, éstos se pueden clasificar en tres amplias categorías: 1) la terapia génica, 2) la terapia de drogas y 3) la inmunoterapia. Terapia de gen p53 basado 4.2.1 El primer informe de la terapia génica p53 en 1996 investigó el uso de un gen p53 de tipo salvaje que contiene vector retroviral se inyecta en las células tumorales de carcinoma de pulmón de d e células no pequeñas derivados de los pacientes y se demostró que el uso de la terapia génica de p53 basada puede ser factible . A medida que el uso del gen p53 por sí sola no era suficiente para eliminar todas las células tumorales, estudios posteriores han investigado el uso de la terapia génica de p53 al mismo tiempo con otras estrategias contra el cáncer. Por ejemplo, la introducción de gen p53 de tipo salvaje se ha demostrado que sensibilizar a las células tumorales de cabeza y cuello, cánceres colorrectales y de próstata y de glioma a la radiación ionizante. Aunque algunos estudios lograron llegar hasta la fase III de ensayos clínicos, sin la aprobación final de la FDA ha concedido hasta ahora. Otra estrategia interesante basada en los genes p53 fue el uso de virus de ingeniería para eliminar las células deficientes en p53. Un ejemplo de ello es el uso de un adenovirus oncolítico ingeniería genética, ONYX-015, en el que el gen E1B 55 kDa ha sido suprimido, dando el virus de la capacidad de replicar selectivamente en y lisar las células c élulas tumorales deficientes en p53. Terapia con medicamentos 4.2.2 p53 basado Varios fármacos han sido investigados para p53 de destino a través de diferentes mecanismos. Una clase de fármacos son moléculas pequeñas que pueden restaurar p53 mutado a sus funciones de tipo salvaje. Por ejemplo, Phikan083, una molécula pequeña y el derivado de carbazol, se ha demostrado que se unen a y restaurar la p53 mutante. Otra molécula pequeña, CP-31398, se ha encontrado para intercalarse con el ADN y alterar y desestabilizar el complejo ADN-p53 dominio del núcleo, lo que resulta en la restauración de los mutantes de p53 inestables. Otros fármacos que se han utilizado para p53 objetivo incluyen los nutlins, MI-219 y los tenovins.Nutlins son análogos de cis-imidazolina, que inhiben la interacción MSM2-p53, p53 y estabilizar inducir selectivamente la senescencia en células cancerosas mientras que MI-219 se informó para interrumpir la interacción MDM2-p53, lo que resulta en la inhibición de la proliferación celular, la apoptosis selectiva en el tumor las células y la inhibición completa del crecimiento del tumor. Los tenovins, por otro lado, son activadores de p53 pequeñas moléculas, que han sido mostrados para disminuir el crecimiento del tumor t umor in vivo. 4.2.3 p53 inmunoterapia basada Varios ensayos clínicos se han llevado a cabo utilizando vacunas de p53. En un ensayo clínico por Kuball et al, seis pacientes con cáncer en estadio avanzado se les dio la vacuna que contiene una replicación defectuosa vector adenoviral recombinante con p53 de tipo salvaje humana. Cuando un seguimiento a los 3 meses después de la inmunización, cuatro de los seis pacientes tenían enfermedad estable. Sin embargo, sólo un paciente tenía enfermedad estable de 7 meses en adelante. Aparte de las vacunas a base de virus, las vacunas basadas en células dendríticas-También se han intentado en los ensayos clínicos. Svane et al probó el uso del péptido p53 pulsado las células dendríticas en un ensayo clínico de fase I y reportó una respuesta clínica en dos de cada seis pacientes y las respuestas de células T específicas de p53 en tres d e seis pacientes. Otras vacunas que han sido utilizadas, incluyendo las vacunas basadas en péptidos peptidebased corto y largo (revisado por Vermeij R et al., 2011). 4.3 Orientación de las IAP 4.3.1 Orientación de XIAP En el diseño de nuevos fármacos para el cáncer, las IAP son dianas moleculares atractivas. Hasta el momento, XIAP ha sido informado de que el inhibidor más potente de la apoptosis entre todos los IAP. Es efectivamente inhibe el intrínseco como así como las vías extrínsecas de la apoptosis y lo hace mediante la unión y la inhibición de la caspasa-9 aguas arriba y aguas abajo del caspasas-3 y -7. Algunos terapia nueva orientación XIAP incluyen estrategias antisentido y moléculas de ARN corto de interferencia (siRNA). Utilizando el enfoque antisentido,
se ha informado de la inhibición de XIAP para dar lugar a un mejor control del tumor in vivo por la radioterapia en. Cuando se usa junto con medicamentos contra el cáncer XIAP oligonucleótidos antisentido han demostrado que exhiben actividad quimioterapéutica mayor en las células de cáncer de pulmón in vitro e in vivo. Por otro lado, Ohnishi et al informaron de que la orientación ARNsi de XIAP aumento de la sensibilidad de radiación de células humanas de cáncer independientes de la condición de TP53 mientras Yamaguchi et al informaron de que la orientación XIAP o survivina por las células de hepatoma sensibilizar siRNAs a receptor y la muerte celular inducida por el agente quimioterapéutico la muerte. 4.3.2 Orientación Survivin Muchos estudios han investigado diferentes enfoques dirigidos Survivin la intervención del cáncer. Un ejemplo es el uso de oligonucleótidos antisentido. Grossman et al fue de los primeros en demostrar el uso del enfoque antisentido en células de melanoma humano. Se demostró que la transfección de survivina antisentido en células de melanoma maligno LOX YUSAC-2 y dio lugar a la apoptosis espontánea en estas células. El enfoque antisentido se ha aplicado también en carcinoma de cabeza y cuello de células escamosas y informado de inducir la apoptosis y sensibilizar a estas células a la quimioterapia y en células de carcinoma medular de tiroides, y se encontró que inhiben el crecimiento y la proliferación de estas células. Otro enfoque en la orientación de survivina es el uso de siRNAs, que se ha demostrado que regular a la baja la survivina y disminuir radioresistance en las células de cáncer de páncreas, para inhibir la proliferación e inducir la apoptosis en SPCA1 y SH 77 células de adenocarcinoma de pulmón humano, para suprimir la expresión de survivina, inhibir la proliferación celular y potenciar la apoptosis en células de cáncer de ovario SKOV3/DDP, así como para mejorar la radiosensibilidad de las células no pequeñas de cáncer de pulmón de células humanas. Además, los antagonistas de moléculas pequeñas de survivina tales como inhibidores de la quinasa dependiente de ciclina y los inhibidores de Hsp90 y la terapia génica También se han intentado en la orientación de la survivina en la terapia del cáncer (revisado por Pennati et al., 2007). 4.3.3 Otros antagonistas de IAP Otros antagonistas de IAP incluyen pequeñas moléculas peptídicos y no peptídicos, que actúan como inhibidores de la IAP. Dos miméticos Smac cyclopeptidic, 2 y 3, que se encontraron de obligar a XIAP y la CIAP-1/2 y restaurar la actividad de caspasa-9 y 3/-7 inhibidas por XIAP se encontraban entre los muchos ejemplos. Por otra parte, SM-164, se informó de un inhibidor de IAP no peptídico para mejorar fuertemente la actividad TRAIL por concurrentemente orientación XIAP y cIAP1. 4.4 caspasas Orientación Terapia con medicamentos 4.4.1 caspasa-basado Varios fármacos han sido diseñados para activar caspasas sintéticamente. Por ejemplo, apoptina es un inductor de la caspasa- agente que se derivó inicialmente a partir de virus de la anemia del pollo y tenía la capacidad de inducir selectivamente la apoptosis en las células malignas pero no es normal. Otra clase de fármacos que son activadores de caspasas son las pequeñas moléculas activadores de caspasas. Estos son péptidos que contienen el motivo de arginina-glicina-aspartato. Ellos son pro-apoptóticos y tienen la capacidad de inducir la activación automática de la procaspasa 3 directamente. Ellos también se han demostrado para bajar el umbral de activació n de la caspasa o activar la caspasa, que contribuye a un aumento de la sensibilidad a los fármacos de las células cancerosas. Terapia de gen de la Caspasa-basado 4.4.2 Además de la terapia de drogas caspasa-basado, la terapia génica basada en la caspasa-se ha intentado en varios estudios. Por ejemplo, la terapia de gen de la caspasa-3 humana se utilizó, además del tratamiento etopósido en un modelo de tumor en el hígado AH130 y se encontró para inducir la apoptosis extensa y reducir el volumen del tumor, mientras que la transferencia de genes de constitutivamente activa caspse-3 en células de hepatoma humano Huh7 induce selectivamente la apoptosis en estas células. También, un adenovirus recombinante que lleva immunocaspase 3 se ha demostrado que ejercen efectos anti-cáncer en el carcinoma hepatocelular in vitro e in vivo. 4.5 Las moléculas dirigidas a la apoptosis en los ensayos clínicos Recientemente, muchas nuevas moléculas que la apoptosis objetivo entrar en diversas etapas de ensayos clínicos. Una búsqueda en http:// www.clinicaltrials.gov (un registro y base de datos de resultados de los ensayos
clínicos con apoyo federal y privado realizados en los Estados Unidos y en todo el mundo) devuelve muchos resultados. Estas moléculas diana diferentes proteínas implicadas en la apoptosis. Muchos son los antagonistas de IAP y moléculas que se dirigen a la familia Bcl-2 de proteínas. La Tabla 3 resume los ensayos clínicos en curso o recientemente concluido que involucran moléculas que la apoptosis de destino. 5. Conclusiones La abundancia de la literatura sugiere que los defectos a lo largo de las vías de apoptosis desempeñan un papel crucial en la carcinogénesis y que muchas nuevas estrategias de tratamiento dirigidas a la apoptosis son viables y se pueden usar en el tratamiento de diversos tipos de cáncer. Algunos de estos descubrimientos son preclínico, mientras que otros ya han entrado en ensayos clínicos. Muchos de estos nuevos agentes o estrategias de tratamiento también se han incorporado en la terapia de combinación que implica medicamentos contra el cáncer convencionales en varios ensayos clínicos, que pueden ayudar a mejorar las modalidades de tratamiento disponibles en la actualidad. Sin embargo, algunas de las preguntas desconcertantes e inquietantes, como si estas estrategias de tratamiento inducen resistencia en los tumores y si van a hacer que las células normales a morir en números masivos aún siguen sin respuesta. Esta es una verdadera preocupación si las lecciones eran que aprender de los medicamentos contra el cáncer convencionales, que arrasan con ambas células normales y células tumorales y causan efectos secundarios brutales y resistencia tumoral. Por otra parte, sería de beneficio clínico, si estas moléculas que la apoptosis de destino están actuando específicamente en una sola vía o de la proteína. Sin embargo, la mayor parte de las moléculas que entran en ensayos clínicos actúan en varios objetivos y estos incluyen muchos inhibidores de la Bclfamily de proteínas y algunos inhibidores de la pan-IAP. Por lo tanto, se necesitan pruebas basadas en seguimientos a largo plazo en los pacientes que reciben estos nuevos tratamientos contra el cáncer y la investigación en curso deberían centrarse en aquellas estrategias que pueden inducir selectivamente la apoptosis en las células malignas y no los normales.
Figura 1 Las vías intrínseca y extrínseca de apoptosis.
Figura 2 mecanismos que contribuyen a la evasión de la apoptosis y la carcinogénesis.
