Mecanismos fisiológicos que controlan la proliferación celular en carcinogénesis

Son mecanismos de respuesta defensivos, su objetivo es mantener la integridad del genoma. Esta respuesta es realizada por la propia célula pero si es sobrepasada esta barrera, es el Sistema Inmune quién impide la proliferación que puede evolucionar a transformación neoplásica.

3.d.1. Bloqueo del ciclo celular

Si se ha producido una lesión del DNA la célula bloquea el ciclo celular en los puntos de control:

• Bloqueo en G1 para impedir la replicación del DNA alterado o para que sea reparado. Este bloqueo puede ser secundario a:

• Disminución de sts de ciclinas

• Inhibición síntesis quinasas

• Aumento sts inhibidores (p21, p27 y p57)

• Activación genes de supresión tumoral (p53).

• Inhibición replicación en la fase S

• Detención en G2.

3.d.2. Apoptosis

Para mantener el número normal de células ha de haber un equilibrio entre la proliferación y la muerte celular, y en la carcinogénesis se altera debido a mutaciones de oncogenes y genes de supresión tumoral y genes que regulan la apoptosis.

Este “suicidio celular” posee dos características:

• La célula participa activamente en su destrucción

• La eliminación de restos celulares no sigue de reacción inflamatoria.

Las señales que inician la apoptosis son recibidas por Receptores de Superficie: Proteína de superficie Fas y el receptor 1 de TNF-alfa, otros mensajes externos son vehiculados por una proteina liberada por las Células T y por Corticoides.

Se activan entonces enzimas proteolíticos: Proteasas ICE-LIKE (enzima convertidor de IL-1), que se llama CASPASAS, que degradan las proteinas intracelulares y así se digiere la célula.

Cambios morfológicos en célula con apoptosis:

• Formación vesículas en membrana

• Condensación cromatina

• Reducción tamaño celular

• Formación poros en membrana nuclear que llevan a rotura

• Fragmentación de la célula en Cuerpos apoptóticos.

Los genes que inician la apoptosis son: p53, myc y bcl-2

• c-myc: la sobreexpresión de este gen aumenta el índice de mutaciones de las células, si además se añaden mutaciones o factores supresores de Apoptosis (TGFalfa); dichas células sufren una expansión clonal.

• Bcl-2: es inhibidor de apoptosis, la sobreexpresión estimula el aumento de la supervivencia de las células por bloquear la apoptosis.

• P53: Es esencial para prevenir la proliferación de células portadoras de mutaciones, en respuesta a estrés genotóxico, se activa y puede:

• Detener el ciclo celular

• Reparar directamente el DNA

• Activar enzimas reparadoras del DNA

• Induce la apoptosis

La activación de apoptosis por p53 requiere la transcripción de bax, (miembro de la familia de bcl-2) que cuando supera los inveles de bcl-2, induce la apoptosis.

Es el balance entre genes inhibidores e inductores de apoptosis lo que determina si la célula vive o muere.

Orden secuencial de la apoptosis:

• Fases precoces: aumenta la condensación de cromatina por aumento de la [Ca]intracelular, debido a que la proteina Bcl-2 se encuentra en la mb mitocondrial y en la mb nuclear (regulando la [Ca]intracelular). La consecuencia es que se activan las endonucleasas que fragmentan el DNA., aumenta entonces la toxicidad celular oxidativa, con peroxidación lipídica y lesiones del DNA.

• Las CASPASAS, (iniciadoras: 8 y 10, ejecutoras: 3,6 y 7) producen la degradación de las proteinas nucleares. Además de intervenir tambien las Nucleasas y las Proteinquinasas

• Disminuye el volumen celular, disminuye el pH celular, se activan las endonucleasas (DNA-asaI y DNA-asaII) que inducen fragmentación del DNA. Al activarse la DNA-asaI degrada al azar DNA que une nucleosomas adyacentes en la fibra de cormatina, así se originan fragmentos de DNA.

Las células están codificadas genéticamente para “suicidarse” con el objetivo de preservar al tejido donde se ubican, Pero la célula tumoral tiene como objetivo su propia supervivencia y por ello Inhibe la apoptosis (ppal. Característica: resistencia a sufrir apoptosis).

3.d.3. Respuesta inmune

El sistema inmune al reconocer como extraños los antígenos tumorales: previene, controla y elimina las células neoplásicas. Antígenos compartidos por distintos tipos de tumores son:

• Antígeno carcinoembrionarioa y alfafetoproteina

• Proteínas de shock térmico o de estrés

• Antígenos de diferenciación tisular y

• Antígenos inducidos por virus oncogénicos.

Mecanismos Inmunológicos antitumorales

• Inmunidad dependiente de Celulas T

Para que el antígeno sea reconocido debe ser procesado a péptidos y presentarlos unidos a moléculas de clase I o de clase II de MHC.

Los Linfocitos CD4: reconocen a las moléculas MHC II y responden a la estimulación liberando citoquinas que activan a otras células para que desarrollen su función antitumoral

Los Linfocitos CD8: reconocen MHC I y liberan proteinas que perforan la membrana de las células tumorales e inducen su lisis.

• Células agresoras naturales o NK

Lisan espontáneamente células tumorales. Se localizan en bazo y en sangre, disminuyen así el riesgo de metástasis. La IL-2 aumenta la actividad antitumoral de las células NK.

• Monocitos y macrófagos

Al ser activados por IFN-gamma, liberan: Enzimas lisosómicos, Oxido Nítrico y Citoquinas como TNF e IL-1, pero esta liberación sólo se produce si está unido a la célula tumoral, este contacto produce la lisis de la célula tumoral al crearse un microambiente rico en RLO, cationes (Mg y Ca) e IL-1Beta que así ejercen su acción citotóxica.

Mecanismos de evasión inmunológica de las células tumorales

El desarrollo de tumores se debe a una incapacidad para reaccionar con efectividad contra los antígenos de la célula tumoral.

• Disminución en la expresión de moléculas MHC

En tumores altamente inmunogénicos, se inhibe la expresión del alelo de MHC I, y así aumenta la carcinogénesis.

La no expresión de antígenos MHC II: así no se activan los CD4

• Disminución del transportador asociado con la presentación de antígeno (TAP)

Este TAP media el transporte de los péptidos antigénicos hasta el Retículo endoplásmico donde se ensamblan a MHC I. Así al disminuir su expresión, se inhibe el ensamblaje, transporte y estabilidad del MHC I.

• Receptor de células T (TCR)

Son los que reconocen al antígeno unido a las moléculas MHC. Este receptor está formado por tres proteinas transmembrana, la alteración en una de estas cadenas (CD3-epsilon), inducen la pérdida de la expresión de TCR en la superficie celular, por tanto implica una deficiente activación de las células T.

• Ausencia de coestimuladores

Son señales que necesitan las celulas T para activarse (además de la MHC).

- Interacción entre CD80 (en la MHC) y el receptor CD28 (en la célula T), esta interacción coestimuladora es imprescindible para la proliferación celular, para la función citotóxica efectora y para la liberación de citoquinas, sobre todo IL-2. En carcinogénesis hay Inmunoselección de las células tumorales que activan pobremente al sistema inmune.

• Tolerancia inmunológica

Por exposición previa durante vida neonatal o por presentación antigénica inadecuada.

• Productos secretados por el tumor

Producen depresión o supresión de la respuesta inmune del huésped, liberando Citoquinas, como el TGF-beta2 que se correlaciona con la progresión, diseminación tumoral y además estimula la angiogénesis, esta liberación comporta efectos inmunosupresores: TGF-Beta:

• Inhibe proliferación de linfocitos T depptes de Il-2

• Disminuye actividad citolítica de células NK

• Inhibe activación de células T y B

• Inhibe la explosión respiratoria inducida por macrófagos, al liberar H2O2

• Disminuye la expresión de antígeno HLA-DR

• Disminuye síntesis de TNF-alfa e interferón

• Los macrófagos aumentan la síntesis de factores inhibidores: Prostaglandinas (supresoras de la respuesta inmune del huésped).

• Antígenos

Liberados por los tumores en crecimiento, forman complejos antígeno-anticuerpo que interfieren la respuesta inmune, bloquean la función del rc de Ig de las células NK e inhiben la función antígeno-específica de las células T.

• Receptor soluble de IL-2

Cuando sus niveles están aumentados pueden ser un indicador pronóstico de supervivencia y de intervalo de enfermedad tras un tratamiento. Es liberado por las células tumorales: bloquea funciones de IL-2, inhibiendo respuesta inmune del huesped.

• Complemento

Este sistema proteico tiene como misión impedir el depósito de las células cancerosas durante la invasión y metástasis. Pero las células tumorales producen proteinas de unión a la membrana que las protegen de la citolisis del Complemento, éstas son: DAF, MCP, HRF y CD59. El aumento de síntesis de estas proteinas por las células neoplásicas permite evitar el depósito de C3 y así no son lesionadas.

• Proteínas de Shock Térmico (HSPs)

Producidas por el tumor, tienen la capacidad de formar uniones con péptidos en el citosol y en el Reticulo Endoplásmico, lo que les confiere inmunogenicidad, estas proteínas convierten a la célula tumoral en resistente a la citolisis del TNF.

• Moléculas de Adhesión

Median la comunicación intercelular, que se necesita para elaborar respuestas frente a los antígenos tumorales.

• ICAM-I_CD54: interviene en la formación de uniones entre células T citotóxicas y sus dinas y en la citolisis mediada por las Células NK.. Las concentraciones séricas de ICAM-1, reflejan el nivel de expresión de las células tumorales.

• ICAM-1_LFA-1: se unen en la superficie de las células citotóxicas, el aumento de LFA-1 produce alteración de la adhesión celular e inactiva las respuestas inmunes de las células T.

• VCAM-1: Modula la infiltración linfocitaria, la inhibición de esta molécula hace que se evite el ataque de los linfocitos al interferir el acceso al tumor.

• Generación de células T supresoras antígeno-específicas

Se generan en respuesta al tumor. Son dos subpoblaciones que pueden inhibirse mutuamente:

• Th1: producen IL-2 e IFN-gamma, inducen la activación de macrófagos y hipersensibilidad retardada.

• Th2: producen Il-4 e IL-10, inducen respuestas de células B.