- INVASION Y METASTASIS - MECANISMOS DE INVASION

TUMORALPATOLOGIA CLINICA

MR2: VICTOR H. SEGURA LOPEZMARZO 2017

LIMA

INVASION TUMORAL

• El crecimiento de los canceres se debe de infiltración , invasión y destrucción pro-gresiva del tejido circundante.

• En general los tumores malignos no res-petan los limites anatómicos normales.

• Invasividad es la característica mas distin-tiva de los tumores malignos de benignos.

Metástasis tumoral

• Es la aparición de implantes secundarios leja-nos al tumor primario.

• Son tumores malignos desarrollados en otras partes del cuerpo a partir de células cancerí-genas desplazadas del tumor primario de ori-gen.

• Son implantes sin continuidad del tumor pri-mario.

Características de la Célula Tumoral1.- Evasión inmunológica (No expresión de antígenos, Apoptosis, p53, Citoquinas tumorales que inhiben respuesta inmune)….

2.- Gran capacidad angiogenica

3.- Gran capacidad de liberar enzimas líticas4.- Disminución de la adhesión celular.

5.- Motilidad aumentada.

6.-Mayor capacidad de multiplicación.

INVASION Y METÁSTASIS

DOS PASOS:Invasión de la matriz extracelularDiseminación vascular y aloja-

miento delas células tumorales.

INVASION DE LA MATRIZ EXTRACELULAR

• Perdida de uniones intercelulares.• Fijación• Degradación de la MEC.• Migración de las células tumorales.

• Disemina-ción vas-cular y alojamien-to delas células tumorales.

MECANISMOS DE INVASION TUMORAL

PASOS EN EL PROCESO DE INVASIVIDAD

• Vascularización del tumor.• Desprendimiento de células del tumor

primario.• Adherencia y penetración de la membrana

basal.• Migración a través de la matriz extracelular.

Cadherinas: Ligadas al citoesqueleto por varias proteínas (Beta cateninas).

Disrupción de

interacción célula-célula.

Desmosomas

CAM

Selectinas

Cadherinas

IntegrinasSrc

B cateninas

Alteración en la interacción, permiten la migración celular

E-cadherina: La subregulación produce desprendimiento celular, pérdida de la arquitectura tisular y morfología celular

desdiferenciada

E P N

L PE

Calcio

Cadh

erin

as

Cadherinas

αß

Panorama de los diferentes tipos de moléculas que intevienen en la unión célula-célula y célula-

matriz extracelular

Uniones en base a cadherinas conectan células entre una y otra

Uniones en base a integrinas conectan células al substrato

α4-integrina

VCAM – 1

VCAM – 1 (molécula de adhesión celular vascular

-1)

Adherencia de los leucocitos (α4-

integrina)

MAdCAM- 1 (molécula de citoadhesión adresina

mucosa - 1)

MAdCAM- 1

neutrófilos (integrinas CD11, CD18, h2-integrina)

neutrófilos (integrinas CD11, CD18, h2-integrina)

INTEGRINAS

Apoptosis

Activación de receptores de Factores de crecimiento

SELECTINAS

CADHERINASS

INFLAMACION

Proliferación Celular

Supervivencia, Inducción

Genética

Metástasis Cancerosa

Fibronectina

laminina

La laminina es una Glicoproteína, abundante en

MB

La CT, presenta receptores para Laminina

•Separa a tejidos epiteliales y vasos del estroma circundante.•La forman proteínas de matriz extracelular como colágena tipo IV, laminina, proteoglicanos.•Soporte para anclaje, crecimiento y diferenciación.•En tumores benignos siempre intacta, en cáncer hay discontinuidad lo que permite la migración celular.

MEMBRANA BASAL

Actividad proteolitica

ColágenoGlicoproteínas

Proteoglicanos

MB

Tejido Conectivo

Catepsinas

metaloproteasas MMP

Glicosilasas

uPAestromelisina-3

urokinasasa

Actividad proteolitica

PROTEASAS• Enzimas proteolíticas. Producidas tanto por células tumorales como células del

huésped.

• Degradación de membrana basal y matriz extracelular facilita la migración.

• Gran número de enzimas proteolíticas. Tienen diferente localización.

• - Intracelulares (catepsinas).Lisosomas.

• - De superficie celular. uPA (activador del plasminógeno). Degrada MEC. Laminina, fibronectina.

- Extracelulares. Metaloproteasas. Las mas importantes. Son una familia numerosa.

Metaloproteasas de matriz (MMPs)

• Familia de proteasas dependientes de zinc (4)

• Colagenasas intersticiales• Estromelisinas• Gelatinasas• MMPs tipo membrana

Metaloproteasas de matriz (MMPs)• MMPs - familia de proteases zinc-dependientes

MMPs

Invasividad aumentada

TIMPS

• TIMPs - Inhibidores tisulares de MMPs

• Balance entre MMPs yTIMPs es estricto en células normal, disregulado en CA

enzyme substrates

collagenase-1 native collagen types I - III

gelatinase-A collagen type IV, gelatin, elastin

gelatinase-B collagen type IV, gelatin, elastin

stromelysin-1 proteoglycans, laminin, collagen type IV, fibronectin, gelatin

matrilysin proteoglycans, elastin, laminin, gelatin, fibronectin

Factor Scatte

r

Receptor Membrana (Oncogén

Cmet)

TNF

FGF

αμß 5Factor de necrosis tumoral (TNF) , el cual actúa también como factor de motilidad de las células tumorales e interacciona con un receptor específico.

Factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) , sintetizado por numerosos tipos celulares -entre ellas las células endoteliales-, presentando efecto “scatter”, movilizando las células y haciéndolas invasivas

La migración de las células es un fenómeno complejo en el cual se necesita la intervención de moléculas de adhesión, tal como lo es la αμß 5; también de factores de degradación como el activador del plasminógeno. Aquí es importante destacar que fragmentos de la matriz extracelular, liberados de la degradación enzimática del estroma, estimulan la motilidad célula

Invasión: Migración

FACTORES DE MOTILIDAD• Células normales y tumorales pueden secretar factores

que promueven motilidad celular. • Factores autócrinos de motilidad.

• Protrusión pseudopoide.

• Locomoción : Dirigida No dirigida.

METASTASIS

• Disemina-ción vas-cular y alojamien-to delas células tumorales.

Vía DIRECTA o por Contigüidad

Vía LINFATICA

Vía SANGUINEA

Perdida de Adhesión intracelularCélulas pasan a través de los Tejidos

Aunque el Tumor NO suele producir vasos Linfáticos, todos aquellos que están cerca del tumor pueden ser Invadidos por células tumorales que serán acarreadas hasta los nódulos linfáticos, donde a pesar de las barreras, algunos pueden pasar y ocurrir la METASTASIS por Vía Linfática

Las células Tumorales pueden escapar de las defensas, mediante la formación de complejos con Leucocitos-Fibrina-Plaquetas, y penetrar en el aparato vascular del Órgano Diana e invadir sus células parenquimatosas.

INVASION TISULAR Y METASTASIS

• Causa principal de falla al tratamiento.

• Al momento del diagnóstico el 30% de los pacientes tienen metástasis.

• En otro 30% se manifestarán posteriormente

• Es un proceso continuo, que se inicia de forma temprana y se incrementa con el tiempo.

  Fases De La Metástasis (Cascada Metastásica):

• Invasión• Angiogénesis

• Circulación• Detención Y Extravasación• Crecimiento De Colonias Secundaria

s• Escape De Las Defensas

ANGIOGENESIS

Regulación de AngiogénesisFactores Positivos Factores Negativos

P53 alterado

bFGF

angiogenina

angiotrofinaTNF

Trombospondina ( ~P53)

angiostatina

- Estímulo angiogénico, el vaso progenitor incrementa su actividad de síntesis, aumentando así el número de células endoteliales.

Los vasos tumorales van a originarse a partir de capilares y vénulas del tejido

invadido.

• La extensión del fenómeno de la angiogené-sis en tumores clínicos de pacientes, ha re-sultado ser de gran impacto pronóstico, en una gran diversidad de tumores. Así aque-llos pacientes que portan tumores, con ma-yor número de vasos, presentan mayores tasas de metástasis y reducidas superviven-cias.

- Posteriormente se disuelve su membrana basal, dejando paso a células que van constituyendo yemas vasculares que se ramifican y se ahuecan, formando nuevos entramados capilares.

- Los neovasos van a ser vasos dilatados, tortuosos y con poca elasticidad muscular, por los que la sangre circula lentamente. Además, las células endoteliales están más separadas, lo que las permite ser más permeables a proteínas plasmáticas y al paso de células.

La angiogénesis, es fundamental en el proceso de metastatización, permite el transporte y el soporte nutricional de las células tumorales. La angiogénesis sucede también en procesos fisiológicos como en embriogénesis, los procesos de cicatrización y en patologías benignas como la artritis reumatoide, la retinopatía diabética y la psoriasis

INVASION

Proteínas de adhesión y desprendimiento celular

Adhesión de la célula tumoral a la matriz extracelularIntegrinas

Lamininas

SerinProteasas

MMPMotilidad

INVASION• Un componente importante de nuestro organismo es la matriz extracelular (MEC), formada por las membranas ba-

sales y el estroma intersticial. Las células tumorales tienen que interactuar con dicha matriz, para conseguir su salida del tejido de origen. Este proceso se lleva a cabo gracias a la intervención de diversas proteínas:

• Proteínas de adhesión y desprendimiento celular:

Las células tumorales, al contrario de las células normales, no necesitan de un anclaje para dividirse. Permanecen unidas entre sí mediante unas proteínas de adhesión, como la cadherina-E que es una glucoproteína de membra-na. La pérdida de función o de expresión de las cadherinas, determina la pérdida de adhesión de las células y su desprendimiento del tumor, facilitando la invasión de tejidos circundantes. Existen además otras moléculas de adhesión celular implicadas en este proceso como las selectinas, ICAM-1, LFA-2 y CEA. La expresión de estas pro-teínas se ha relacionado con el pronóstico de los pacientes, principalmente la cadherina-E.

• Adhesión de la célula tumoral a la matriz extracelular:

Las células que se han desprendido del tumor original van a adherirse en primer lugar a la matriz extracelular, para después continuar con su proceso de diseminación por distintas estructuras. En este proceso están implica-das distintas glucoproteínas presentes en la MEC.

• Integrinas:

Su función podría ser alinear proteínas de adhesión, como la fibronectina, con componentes del citoesqueleto como la actina y la talina, alterando de esta manera la forma celular, lo que permitiría su paso por distintas es-tructuras.

INVASION• Lamininas:

Involucrada en la adhesión y diseminación celular, la mitosis y el movimiento celular. En células neoplásicas el número de recepto-res para lamininas está aumentado con respecto a células normales.

• Rotura de la membrana basal:

Es un proceso activo que requiere de la síntesis de enzimas proteolíticas. La lisis producida por estas enzimas sucede en una zona localizada y cercana a la superficie tumoral, ya que ahí la concentración de enzimas proteolíticas es superior a las proteínas inhibi -doras del suero y de la MEC. Existen cuatro grupos de enzimas:

• serinproteasas: son activadores del plasminógeno a plasmina. Esta favorece la degradación de las glucoproteínas de la matriz.• metaloproteinasas (MMP): la más estudiada es la colagenasa, secretada por los fibroblastos, que degrada el colágeno intersti-

cial y de la membrana basal.• Cisteinproteasas: entre ellas la catepsina, de origen lisosomal, con actividad endopeptidasa. La catepsina es un indicador de

metastatización con relevancia pronóstica en el cáncer de mama.• Motilidad:

Las células tumorales, mediante pseudópodos, se desplazan hacia la zona de la matriz que ha sido alterada previamente, avan-zando hacia los vasos sanguíneos y linfáticos, que finalmente favorecerán el paso hacia otros tejidos. En este proceso y en otras fases de la cascada metastásica que implica motilidad, intervienen:

• factores derivados del huésped• Como los derivados del sistema del complemento, péptidos del colágeno, trombospondina...• factores dependientes de las células tumorales: el factor de motilidad autocrino (AMF) es el más importante, siendo otros el factor

de dispersión y la bombesina.

CIRCULACIONLas células tumorales, en forma de

agregados homo o heterotópicos, van a invadir y penetrar en los vasos sanguíneos

y linfáticos.

A través de ellos van a circular interactuando con otras células como

plaquetas, células del sistema inmunitario, etc.

El 80% llegarán a los tejidos periféricos, aunque sólo el 0.01% conseguirán formar colonias metastásicas

DETENCION Y EXTRAVASACIONEl 80% de las células tumorales se adhieren a la membrana endotelial, induciendo la retracción del endotelio

Inmediatamente se adhieren a la membrana basal, las células endoteliales las cubren y las aíslan de la circulación. A las 8-24 horas degradan la membrana y la atraviesan invadiendo el tejido al que llegan.

FACTORES

Adhesión del Endotelio

Retracción del Endotelio

Recep. Selectinas

Factores Plaquetarios

Adherencia a la MBRecep. Laminina, Trombospondina

Disolución de la MB Proteinasas

LocomociónFactores de Motilidad

Formación De Colonias Secundarias• Se produce la proliferación de las células formando colonias. • Favorecido por factores de crecimiento y estimulantes de la

angiogénesis. • Las metástasis pueden permanecer subclínicas hasta años,

(equilibrio entre la proliferación, la apoptosis y la actividad angiogenica).

• Pueden precisarse años hasta que las células adquieran el fenotipo metastático.

• Se piensa que el propio tumor produce un factor inhibidor de la angiogénesis que limita su crecimiento. Este sería el motivo por lo que determinados tumores, al ser resecados, el inhibi-dor de la angiogénesis se elimina, produciéndose una explo-sión en el crecimiento.

Escape a la Defensa Pérdida de la expresión de Ag que desencadenan respuesta

inmune (complejo antígeno-anticuerpo perdiéndose su expresión en la superficie celular) Pérdida o de la síntesis de CMH I (Mutación de gen del CMH I, afectando la unión

CMH-Peptido) Falta de moléculas coestimuladoras Inmunodepresión Enmascaramiento en membrana (recubrimiento con la célula Normal

de Hospedaje, evita la acción Inmunológica) Apoptosis de LT CD8+ Mecanismos Intra y Extracelulares de Inhibicion; nm23, TIMPs,

se encuentran afectados.

Escape a la Defensa- Deben superar las defensas

inmunológicas del huésped, (macrófagos, células NK).

- La existencia de infiltrados linfocitarios extensos en los tumores y la regresión espontánea de algunos tumores apoyan la teoría del fallo inmunológico.

mediante resistencia a los macrófagos, células natural-killer y linfocitos T activados, junto a un defecto en la expresión o bloqueo

de antígenos específicos tumorales y resistencia al tratamiento a través de la amplificación de la resistencia genética a

las drogas antitumorales

 Galectina-1 (Gal-1) proteína que desarrolla y hace metástasis y evita que el organismo las elimine.

oncogén nm23 y los inhibidores titulares

de las metaloproteinasas

(TIMPs)

Escape A Las DefensasMecanismos de escape de la respuesta inmune por tumoresSe evade el mecanismo de vigilancia inmunológica que evita el desarrollo de tumores malignos • - Pérdida o disminución en la expresión de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad de clase I (CHM I).• -  Pérdida o disminución en la expresión de moléculas coestimuladoras.• - Liberación de factores inmunosupresores, como el  factor de crecimiento y  transformación B(TGFB).• - Mutaciones de los genes del Complejo Mayor de Histocompatibilidad, lo cual produce alteraciones en la estructura

del complejo MHC-péptido.• - Modulación antigénica: la unión de anticuerpos que no fijan complemento, a los antígenos tumorales, puede produ-

cir la endocitosis del complejo antígeno-anticuerpo perdiéndose su expresión en la superficie celular. Además estos anticuerpos pueden proteger al tumor de la acción de otros que sí fijan complemento.

• - Enmascaramiento: las células tumorales pueden recubrirse con moléculas normales del hospedero contra la cual existe tolerancia. De esta forma los antígenos tumorales son enmascarados escapando a los efectivos inmunológicos.

• - Deficiencia en el procesamiento antigénico por parte de la célula tumoral.• - Resistencia de la célula tumoral a los mecanismos efectores tumoricidas.• - Inducción de apoptosis en los linfocitos T por expresión en la célula tumoral de moléculas  como Fas ligando, que al

unirse con la molécula Fas presente en los linfocitos T, induce señales en estos que lo llevan a la muerte celular pro-gramada.

• - Rápida proliferación celular que logra superar la capacidad de respuesta del sistema inmune, estableciéndose una masa tumoral, la cual a medida que crece se hace más difícil su eliminación por los efectores inmunológicos.

• - Tumores en sitios privilegiados: los tumores que se originan en el sistema nervioso central o en el ojo, por citar dos ejemplos, no están expuestos a todos los mecanismos efectores inmunológicos por lo que les resulta fácil su desarro-llo.

Escape a la Defensa• Para formar metástasis se deben superar las defensas inmunológicas del huésped, general-

mente poblaciones no específicas como los macrófagos y las células natural killer. La existen-cia de infiltrados linfocitarios extensos en los tumores y la regresión espontánea de algunos tumores apoyan la teoría del fallo inmunológico.

• Además de todos los genes y proteínas implicados en la cascada metastásica, existen meca-nismos intra y extracelulares que van a impedir que este fenómeno se produzca. Entre los más estudiados está el oncogén nm23 y los inhibidores titulares de las metaloproteinasas (TIMPs).

• El nm23 se ha identificado en diferentes líneas celulares de melanoma murino. Su proteína pa-rece funcionar suprimiendo las señales de transducción y por tanto la capacidad de metastati-zar. Se ha demostrado una expresión reducidad de nm23 en modelos metastáticos.

• Los TIMPs se encuentran tanto en células normales como titulares, y actúan inhibiendo la pro-teolisis y la angiogénesis, por lo tanto, la capacidad de la célula para invadir. Se encuentran en condiciones normales manteniendo un equilibrio con las metaloproteinasas (MMPs). Su función es además de bloquear las MMPs, actuar como citoquinas sobre receptores específicos. Se han reconocido la TIMP 1, que en algunos estudios presenta correlación inversa entre su expresión y la capacidad metastásica) y la TIMP 2.

Gen p53

Poco más del 50% de los tumores humanos contienen mutaciones de este gen. La pérdida homocigótica de p53 se encuentra virtualmente en todos los tipos de cáncer, incluyendo carcinomas de pulmón, colon y mama, las tres causas principales de muerte por cáncer

Células crecen como

un Tumor Benigno en el

epitelio

Atraviesan la

Lamina Basal

Invasión

Capilar

Viaje a través del Torrente Sanguíneo (menos de 1 en mil células, sobreviven para

formar Metástasis

Adherencia a Vasos

Sanguíneos Escape de Vaso

Sanguíneo (Extravasaci

ón) Proliferación a la

METASTASIS

http://www.scielo.cl/pdf/rmc/v135n2/art16.pdf

cDNA microarray que se basa en la hibridación de moléculas de ARN de tejido tumoral contra

secuencias del genoma humano impresas en un soporte sólido

Estadísticas generales: carga que representa el cáncer en Estados Unidos•En 2016, se estima que serán diagnosticados 1 685 210 casos nuevos de cáncer en Estados Unidos y 595 690 personas morirán por la enfermedad.•Se prevé que los cánceres más comunes en 2016 serán el cáncer de seno, el cáncer de pulmón y bronquios, el cáncer de próstata, el cáncer de colon y recto, el cáncer de vejiga, el melanoma de piel, el linfoma no Hodgkin, el cáncer de tiroides, el cáncer de riñón y pelvis renal, la leucemia, el cáncer de endometrio y el cáncer de páncreas.•El número de casos nuevos de cáncer (incidencia del cáncer) es de 454,8 por cada 100 000 hombres y mujeres por año (con base en casos de 2008 a 2012).•El número de muertes por cáncer (mortalidad por cáncer) es de 171,2 por cada 100 000 hombres y mujeres por año (con base en datos de muertes de 2008 a 2012).•La mortalidad por cáncer es más alta en hombres que en mujeres (207,9 por cada 100 000 hombres y 145,4 por cada 100 000 mujeres). La mortalidad es más alta en hombres afroamericanos (261,5 por cada 100 000) y más baja en mujeres asiáticas y nativas de las islas del Pacífico (91,2 por cada 100 000). (Con base en datos de muertes de 2008 a 2012).•El número de personas que están viviendo más allá de un diagnóstico de cáncer llegó a casi 14,5 millones en 2014 y se prevé que aumente a cerca de 19 millones para 2024.•Cerca de 39,6 por ciento de mujeres y hombres recibirán un diagnóstico de cáncer en algún momento de sus vidas (con base en datos de 2010 a 2012).•En 2014, se estimó que 15 780 niños y adolescentes de 0 a 19 años de edad recibieron un diagnóstico de cáncer y 1960 murieron por la enfermedad.•Los gastos nacionales dedicados a la atención del cáncer en Estados Unidos tuvieron un total casi de USD 125 mil millones en 2010 y podrían alcanzar los USD 156 mil millones para 2020.•FUENTE: https://www.cancer.gov 14 de Marzo 2016.

BIBLIOGRAFIA• http://www.elsevier.es/es-revista-clinical-translational-oncology-57-articulo-factores-pronosticos

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• http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0378-48352004000400026• The Identification and Characterization of Breast Cancer CTCs Competent for Brain Metastasis.

Zhang L et al. 2013 Sci Trans Med.• http://ceupromed.ucol.mx/morfo/articulos/articulos/200135AM1.pdf• Adhesión celular: el ensamblaje de la vía al cáncer Luisa Fernanda Zúñiga Cerón1, Sofía Isabel

Freyre Bernal MSc2, Carlos Alberto Navia Amézquita MV3, Jhan Sebastian Saavedra Torres4 . Morfolia – Vol. 6 - No.2 – Año 2014

• https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/tipos/inmunoterapia• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2007408515000221• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1761331015700538• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0120789X15000702• https://www.cancer.gov/espanol/cancer/naturaleza/estadisticas• http://bvs.sld.cu/revistas/san/vol7_2_03/san11203.pdf• Además, algunas proteínas intracelulares como Src y β-catenina se sobre expresan por la au-

sencia de proteínas de adhesión, lo cual genera efectos como la proliferación desmedida, la in-vasión y las futuras metástasis.

GRACIAS POR SU ATENCION