Patogénesis molecular del carcinoma de esófago
Jiménez A. M.1, Copelli S. B.1, Speroni A. H.2, Meiss R. P.1
1Departamento de Patología y 2Servicio de Gastroenterología, Instituto de Estudios Oncológicos Fundación Maissa, Academia Nacional de Medicina, Buenos Aires
Resumen
El carcinoma de esófago
existe en dos formas principales: el carcinoma de células escamosas o
pavimentoso y el adenocarcinoma. En este artículo se describen las principales
alteraciones genéticas halladas en ambos tipos de carcinomas y la implicancia
de éstas en la patogénesis de los mismos. La secuencia de estas alteraciones se
correlaciona con la histogénesis, lo que permite comprender la progresión
tumoral desde el epitelio normal al carcinoma invasor. Se establece también una
comparación entre la patogénesis molecular
del cáncer de esófago y del desarrollo de estos carcinomas con el modelo
de la patogénesis molecular del cáncer colorrectal.
Palabras claves: Carcinoma escamoso. Adenocarcinoma. Esófago. Secuencia molecular.
Abstract: Carcinoma of the esophagus is present in two distinct morphological cell types: squamous or pavimentous cell carcinoma and adenocarcinoma. In this article, the main genetic alterations found in both types of carcinomas and their implications are described. The sequence of these alterations is related to histogenesis, making it possible to understand tumor progression from normal epithelium to invasive carcinoma. A comparison is attempted between the molecular development of esophagus carcinomas and that of colorectal carcinoma.
Key words: Squamous cell carcinoma. Adenocarcinoma. Esophagus. Molecular séquense.
El cáncer de esófago es
la 6a causa de muerte por cáncer a nivel mundial ocupando el 8°
lugar en incidencia, con una distribución geográfica muy heterogénea1, 2.
Sus tasas de incidencia y mortalidad varían considerablemente no solo entre
diferentes áreas geográficas sino también entre poblaciones de un mismo país1,
2. El 80% de las muertes por cáncer de esófago ocurren en países en vías de desarrollo2.
Las hipótesis sobre el origen de los
carcinomas esofágicos se sustentan en evidencias epidemiológicas, clínicas y
morfológicas. Se han identificado áreas de alto riesgo en distintas partes del
mundo1. Los factores de riesgo varían según las regiones
geográficas, los hábitos de las poblaciones estudiadas y el tipo histológico
del carcinoma desarrollado. El tipo histológico más frecuente de carcinoma
corresponde, en todo el mundo, al de
células escamosas o pavimentoso seguido por el adenocarcinoma1.
El carcinoma escamoso se relaciona con el
consumo de alcohol y tabaco en las poblaciones occidentales y con la ingesta de
alimentos enmohecidos, vegetales salados, carnes asadas e infusiones calientes,
sumado al consumo de alcohol y tabaco, en las poblaciones de otras áreas
geográficas3-4. El adenocarcinoma está asociado a la obesidad con
desarrollo de enfermedad por reflujo gastroesofágico (ERGE), especialmente en
individuos caucásicos de países desarrollados3.
Histogénesis del carcinoma
Del epitelio normal al carcinoma
La
morfología de los epitelios en su transformación carci-nomatosa sigue una
postulada secuencia desde el epitelio normal al carcinoma invasor,
reconociéndose una secuencia epitelio nomal-displasia-carcinoma5.
En forma sintética, la histogénesis del
carcinoma de esófago y de las lesiones precursoras (Fig. 1)
muestra que todas estas lesiones se desarrollan a partir de un epitelio
pavimentoso estratificado no queratinizado que normalmente tapiza el esófago y
que presenta en la submucosa glándulas que se abren a la luz por conductos
tapizados por células cilíndricas cuboides6.
Formas de reacción del epitelio pavimentoso
Cuando el
epitelio pavimentoso esofágico es sometido a procesos de irritación crónica ya
sean de origen químico, físico o biológico, éste desarrolla formas de respuesta reactivas. Por un lado puede
producirse una «hiperplasia de células de reserva», definida como una
hiperplasia de la zona basal del epitelio pavimentoso. Este cambio se halla
normalmente presente en los 3 a 5 cm distales de un esófago adulto7.
Otra forma de reacción
del epitelio pavimentoso esofágico ante una irritación crónica como la
producida por la ERGE es el desarrollo del denominado esófago de Barrett (EB),
ésta es una condición adquirida en donde el esófago, por encima del esfínter
inferior, se encuentra tapizado por un epitelio cilíndrico glandular
metaplásico que semeja al epitelio gástrico e intestinal, en una extensión
variable, lo que permite distinguir un EB de «segmento corto» y otro de
«segmento largo» con implicancias en cuanto a su potencial de transformación
maligna8.
El mecanismo de reemplazo por epitelio
metaplásico es aún controvertido; se cree que luego de la erosión del epitelio
pavimentoso normal, células indiferenciadas troncales multipotenciales
migrarían de los conductos de las glándulas submucosas a las zonas demudadas9.
Hay un espectro de patrones epiteliales que
incluyen: epitelio tipo cilíndrico especializado, considerado como una forma de
metaplasia intestinal incompleta, tipo gástrico fúndico y un tipo de la unión
que semeja al epitelio del cardias gástrico. El término «epitelio cilíndrico
especializado» fue introducido para áreas con superficie vellosiforme formadas
por una mezcla de células cilíndricas mucosas gástricas e intestinales, siendo
éste el tipo epitelial más característico y el más frecuentemente hallado8.
De la «hiperplasia basal» al carcinoma pavimentoso
Entre el epitelio hiperplásico y el carcinoma
pavimentoso invasor se puede observar un espectro continuo de lesiones de
carácter preneoplásico5-7.
Estas lesiones se tienden a agrupar, desde un punto de vista diagnóstico,
terapeútico y pronóstico, bajo la denominación de «displasias de bajo y alto
grado de malignidad» correspondiendo el «alto grado» de malignidad a las formas
intensas de displasia y al llamado carcinoma in situ (CIS) o «neoplasia
intraepitelial esofágica» (NIE)5-10.
Las displasias y la NIE
del epitelio pavimentoso pueden presentarse como lesiones únicas de la mucosa
esofágica no asociadas a carcinomas invasores; más frecuentemente representan
el componente periférico, y posiblemente prexistente, de un carcinoma invasor10.
Cuanto más severo es el grado de displasia más estrecha es la relación o
contigüidad con la NIE; sin embargo la mayoría de las lesiones displásicas
aparecen sin contiguidad con una NIE y la propia NIE solo tiene un bajo
porcentaje de contigüidad con displasias lo que, morfologicamente, sugeriría la
posibilidad de una carcinogénesis de novo5.
En cuanto a la NIE
contigua al cáncer invasor está presente en casi un 30 a un 95% de los casos10;
este amplio rango de contigüidad obedece a que, cuanto menos infiltrante el carcinoma
principal, mayor presencia de NIE en la mucosa adyacente10, 11.
El carcinoma de células
escamosas invasor de esófago presenta formas iniciales que se definen según la
profundidad de las estructuras histológicas normales infiltradas: así existen formas
« intramucosa», «superficial» o «microinvasora» y «diseminativa superficial».
Estas lesiones superficiales presentan una alta incidencia de multicentricidad12.
Existen lesiones
clasificadas como carcinomas esofágicos sincrónicos (CES), independientes del
carcinoma invasor principal y que se detectan en casi un tercio de los
casos, asociadas, principalmente, a
lesiones superficiales (NIE y carcinoma microinvasor). En casi un 60% de los
casos se ven imágenes de displasia en sitios independientes del CES y el
carcinoma invasor principal; esta alta prevalencia en pacientes con carcinomas
invasores principales sustenta el concepto que considera a toda la mucosa
esofágica como una entidad única para la «teoría de campo» en la génesis de los
carcinomas11.
Histológicamente las
formas de carcinoma pavimentoso avanzadas suelen ser de moderada a pobremente
diferenciadas con extensión, en general, a ganglios regionales y estructuras
vecinas al momento del diagnóstico inicial.
Desde el esófago de Barrett al adenocarcinoma
Desde un
punto de vista histogenético, la asociación entre «esófago de Barrett « y
carcinoma sustenta la secuencia: metaplasia-displasia del epitelio cilíndrico-
adenocarcinoma13. La mucosa de tipo especializado o intestinal
aparece como la de más alto riesgo de transformación y donde se desarrollan la
mayoría de las displasias13. El diagnóstico de displasia en el EB se
realiza siguiendo criterios similares a aquellos usados en epitelios
glandulares, reconociéndose displasias de bajo y alto grado de malignidad, así
como la existencia del adenocarcinoma in situ14.
El EB predispone al desarrollo
de un adenocarcinoma. Este riesgo es elevado en especial para la displasia de
alto grado15. La incidencia del EB ha ido aumentando y
consecuentemente la del adenocarcinoma
de esófago originado en el EB, siendo el cáncer que más se ha incrementado en
las dos últimas décadas. Se estima que los pacientes con EB tienen hasta 30 y
40 veces incrementado el riesgo de desarrollar un adenocarcinoma con respecto a
la población normal16.
El adenocarcinoma
desarrollado en el esófago de Barrett puede ser múltiple y tiene los mismos
caracteres morfológicos de los tumores gástricos e intestinales, con tendencia
a ser multifocales y con un amplio rango de diferenciación. Generalmente está
acompañado por un espectro multifocal de cambios premalignos que incluye: hiperplasia
mucosa, grados variable de displasia epitelial y adenocarcinoma in situ17.
Patogénesis molecular del carcinoma
De los genes involucrados en la patogénesis de los carcinomas de esófago se pueden distinguir dos grandes grupos: los involucrados en la regulación del ciclo celular y aquellos involucrados en la reparación del ADN (Tabla 1).
I. Genes involucrados en la regulación del ciclo celular
El control
del ciclo celular consiste en controles positivos y negativos basados en dos
familias claves de proteínas, por un lado las ciclinas y kinasas ciclina
dependientes (CDK), y por otro las INK (inhibidores específicos de las kinasas
ciclina dependientes) y otros reguladores negativos como el gen RB y p5318.
Asimismo, los genes
regulatorios más involucrados en las preneoplasias y neoplasias de esófago son:
p53, APC/b-cateninas, los genes de factores de crecimiento que incluyen a la
vía TGFb-SMAD, los genes K-ras y COX-2. Todos ellos serán analizados
posteriormente con más detalle.
1. Reguladores positivos de la división celular
Genes que codifican para las ciclinas y para CDKs (quinasas ciclina dependientes)
Ellos son
las ciclinas y las quinasas ciclina dependientes (CDK), de las que existen
varias formas de ambos tipos de proteínas. Las ciclinas se inactivan en cada
ciclo celular y existen 5 clases de ciclinas: A, B, C, D, y E. Estas ciclinas
regulan el ciclo celular actuando en diferentes momentos del mismo; por lo
tanto podemos distinguir las ciclinas G1, S, y ciclinas mitóticas19.
Las ciclinas G1 actúan
en la etapa G1 del ciclo celular, hasta el límite G1-S. Ellas son 3 ciclinas de
tipo D (D1-D2 y D3) y una ciclina E, que se expresan en distintos tejidos. Son
moduladas por factores de crecimiento (GFs-Growth Factors) exógenos,
TGF-b, por ejemplo. Las ciclinas D para ser activas deben unirse a CDK-4 y
CDK-6 y dependen de la estimulación mitogénica. En ausencia de estímulo
mitogénico cesa la síntesis de ciclinas que por ser proteínas lábiles, determina que las células salgan
rápidamente del ciclo celular. La unión de las ciclinas con las CDK
respectivas forma un complejo proteico
funcional. Estas proteínas en forma individual son inactivas.
Desde el punto de vista génico, lo más
observado en patologías neoplásicas de esófago son las alteraciones en el gen
que codifica para la ciclina D y que
está codificada por el gen CCND1 en el
cromosoma 11q13. Su alteración actuaría en
la síntesis proteica durante G1, en la inestabilidad genómica y en la
estabilización y /o sobreproducción de células tumorales. Asimismo, se ha detectado una sobrexpresión
de la ciclina D1 y una amplificación
con sobrexpresión en el carcinoma escamoso de esófago, razón por la cual se
sugiere que esta ciclina juega un rol importante en la proliferación celular
anómala20.
2. Reguladores negativos del ciclo celular
Genes que codifican para INKs (inhibidores específicos de las quinasas ciclina dependientes)
Son los
polipéptidos inhibidores específicos de las CDK4 y CDK6. Estas proteínas se
denominan INK4 (inhibidoras de kinasas); dentro de este grupo se encuentran las
proteínas p15, p16, p18 y p19, que bloquean la actividad de las CDK y producen
la detención del ciclo celular en la fase G1. Asimismo, se ha observado que la
proteína RB es el mayor regulador negativo que reprime la expresión genética
mediada por una familia de reguladores transcripcionales heterodiméricos (E2Fs)
que transactivan genes importantes para la entrada en S de la interfase
celular. Boyton et al. han observado una frecuente pérdida de
heterocigocidad en el locus para el gen RB en el cáncer de esófago
humano21.
Las CDK (relacionadas
con las ciclinas D, E y A) son también reguladas negativamente por una familia
de inhibidores que incluye 3 proteínas: p21, p27 y p57. Se ha observado que la
proteína p53 induce la expresión del gen C1P1 que codifica a p21 y este evento
podría vincularse con el desarrollo de cáncer porque a su vez provocaría una
detención en G1 inhibiendo a las CDK.
La INK4 más estudiada en neoplasias de
esófago es la INK4a también llamada p16 y que está codificada por el gen CDKN2.
Se ha identificado una alta frecuencia de pérdida de la expresión de p16, por
deleción en homocigosis dentro del tejido tumoral, en carcinomas de células
escamosas de esófago. La pérdida de la expresión de P16 es un hecho infrecuente
en los adenocarcinomas; cuando esto sucede implicaría una menor sobrevida22.
Por el contrario, cuando hay una sobrexpresión de p16 (detectada por métodos
inmunohistoquímicos) en carcinomas de células escamosas de esófago, se observa
un aumento en la sobrevida de los pacientes23. Esto último podría
estar relacionado con la acción de p16, ya que la misma colabora junto a p53 en
la detención del ciclo celular y en la apoptosis de las células anómalas23.
Wong et al. han informado que la mayoría
de los pacientes con metaplasia de Barrett presentan mutaciones puntuales en el
gen CDKN2, o que el mismo sufre una pérdida de heterocigocidad o una
hipermetilación24. La presencia de estas lesiones génicas en p16
permitirían que las células del tejido
metaplásico sufran una expansión clonal, creando así un entorno adecuado donde
puedan aparecer otras anomalías en otros genes que lleven al estadio de
adenocarcinoma esofágico.
Familia de genes p53
Gen p53
La
proteína p53 es el regulador del ciclo celular que con más frecuencia se halla
involucrado en el desarrollo del cáncer debido a que se han detectado, por un
lado, alteraciones en el gen que codifica a esta proteína y, por otro, se ha
observado sobrexpresión de la misma.
En algunos tipos celulares
p53 induce apoptosis cuando es sobrexpresada y su presencia es necesaria en
respuesta a serios daños al ADN inducidos
por radiación y quimioterapia. El desarrollo de este programa celular no
depende de p21, ya que p53 puede activar directamente genes suicidas como el
BAX (bcl2-associated X protein) o disminuir la expresión de genes
de supervivencia como BCL-2 y por lo tanto producir la detención en G1 y la
apoptosis25.
El gen está localizado
en el cromosoma 17p13.1 . La proteína p53 codificada por este gen es una
proteína de unión al ADN (DNA binding-protein). La proteína p53
normalmente forma oligómeros y es sumamente inestable26. Se ha
propuesto un modelo en el cual p53 se une al ADN como tetrámero y activa la
expresión de genes que inhiben el crecimiento o la invasión. Presenta cinco
regiones conservadas y tres dominios terminales: a) de transactivación, b) de
unión al ADN y c) de tetramerización26.
Otra manera de actuar de
la proteína p53 es a través de un inhibidor universal de todas las CDK, llamada
proteína p21. Cuando p53 inhibe el ciclo celular, hay apoptosis o muerte
programada. La actividad supresora de p53 impide a las células con daño en el
ADN progresar durante la fase G1 a S, en la cual se procedería a la reparación
del ADN dañado. De este modo, se evitaría la propagación de células con
mutaciones génicas. A diferencia de la proteína p53 normal que presenta una
vida media muy corta (20 a 35 minutos) con un bajo nivel celular, lo que impide
su detección por métodos inmunohistoquímicos, la proteína mutada presenta
aumento de la estabilidad y prolongación de su vida media (llegando a horas) lo
que permite su acumulación nuclear.
Con respecto a la
función génica se han descripto varios mecanismos para la inactivación del gen
p53: a) la deleción de uno o ambos alelos de p53 reduce la expresión de los
tetrámeros resultando en una disminución de la expresión de los genes que
inhiben el crecimiento y/o la invasión, hecho que se observa en algunos
tumores; b) mutaciones sin sentido o en los sitios de splicing (empalme)
lo que da como resultado una proteína truncada que no permite la
oligomerización, resultando en la disminución de la formación de los tetrámeros
de p53; las mutaciones de este tipo son muy comunes en cáncer de esófago y
pulmón; c) mutaciones missense que originan una gran disminución en la formación de tetrámeros activos; estas
mutaciones se observan con frecuencia en tumores de colon, cerebro, pulmón,
mama, piel y vejiga, y d) el camino de
p53 también puede ser interrumpido por alteración del gen MDM2 (the human
homologue of the murine double minute 2); se ha visto que la expresión de
este gen está amplificada en los sarcomas humanos, y el aumento de la
expresión de MDM2 es probable que
interfiera con la actividad de p53.
Otra proteína capaz de
unirse a p53 formando complejos es la JNK (Jun -N (amino)-terminal kinase).
Fuchs et al. observaron que los complejos JNK-p53 se detectan en la fase G0/G1 y MDM2-p53 se
detectan en S/G2-M, es decir, estos complejos se detectan en momentos
diferentes del ciclo celular27.
Las mutaciones en p53,
se suelen encontrar en el 35 al 80% de los cánceres de esófago y se localizan
fundamentalmente en los exones 5 al 8 dentro del dominio de unión al ADN28.
Marin et al. encontraron que, en determinadas líneas celulares, algunos
mutantes de p53 podían unirse e inactivar a p73 pero dependían del polimorfismo
del codón 72 presente en el exón 4 de p53; el mismo puede codificar para
arginina o prolina. Si codifica para arginina, p53 es capaz de unirse a p73 y
así neutralizar a la apoptosis y transformar a las células en cooperación con
el oncogen EJ-Ras(oncogen ras detectado en una línea celular «EJ» heteroploide
de carcinoma de vejiga)29.
Blount et al. demostraron que la
pérdida de heterocigocidad en p53 origina una sobreexpresión de p53 en el
adenocarcinoma de esófago28.
En la patogénesis del
carcinoma de esófago, las mutaciones puntuales en diferentes genes se originan
típicamente durante la conversión de una displasia a un adenocarcinoma invasor.
Existen en la actualidad bases de datos de todas las mutaciones conocidas
detectadas en el gen p53, en las que se hacen correlaciones fenotipo-genotipo
que incluyen al cáncer de esófago30.
Genes p63 y p73
Como ha
sido comentado, el gen p53 es el gen más frecuentemente mutado en cáncer y
juega un importante rol en mantener la integridad del genoma. Se han
identificado dos genes homólogos, el p63 y el p73, lo que revela que p53 es
miembro de una familia de genes cuya función es la regulación de otros genes a
nivel de regiones promotoras, ya que sus estructuras tienen una alta homología
con factores de transcripción (se considera que forman parte de una
superfamilia de factores regulatorios de la transcripción). Debido a que
comparten un 63% de sus secuencias de aminoácidos en el dominio de unión al
ADN, p53, p63 y p73 deberían compartir funciones redundantes en la regulación
de la expresión génica31.
Asimismo, p73 también
puede activar a los mismos genes que regula p53 , es decir suprimir el
crecimiento e inducir apoptosis. Otro hecho observado fue que tanto p53 como
p63 son inducidos por el daño del ADN, aunque por diferentes mecanismos. Otras
evidencias sugieren que p63 y p73 son importantes para la regulación del
desarrollo normal durante la embriogénesis debido a que las proteínas
codificadas por ambos genes presentan en común una región C terminal muy
extensa ausente en p53, la cual puede ser cortada y empalmada durante la
síntesis de su ARNm. Dentro de esta región C-terminal existe un motivo proteico de unión al ADN de tipo SAM (sterile
alpha motif) previamente encontrado en otras proteínas que regulan el
desarrollo31.
El gen p63
Este gen
está altamente expresado en las capas basales de tejidos epiteliales de la
epidermis, cérvix, útero y próstata, y en las superficies epidémicas de los
miembros, en los arcos branquiales y en los apéndices epidérmicos que están
bajo la señalización recíproca del patrón de diseño morfogenético del mesodermo32.
Augustin et al. han mapeado a p63 en el cromosoma 3q2733.
Este gen codifica
múltiples isotipos con divergentes capacidades para transactivar genes blancos
de p53 e inducir apoptosis. Está constituido por 15 exones y codifica una
proteína de 448 aa. Las isoformas de p63 son debidas a la presencia de
promotores alternativos en los exones 1 y 3 y a splicing alternativos en
la región 3'. Estas variedades truncadas de p63 pueden regular negativamente a
la transactivación por p53 y p63. De
esta manera, se sugiere la posibilidad de interacciones fisiológicas entre
miembros de la familia p5332.
Recientemente, Flores et
al. demostraron que la pérdida combinada de p63 y p73 da como resultado una
falla de las células que contienen un gen p53 funcional a sufrir apoptosis en
respuesta al daño del ADN34.
En relación a p63, en
estudios recientes sobre la secuencia metaplasia de Barrett
-displasia-adenocarcinoma de esófago se ha observado que existe una exacta
concordancia entre la expresión de p53 y p63 en las formas más avanzadas de neoplasia
(displasia de alto grado y adenocarcinoma invasor) mientras que isoformas de
p63, como por ejemplo Delta Np63alfa, y no p53, fueron detectadas en el
compartimento no proliferativo del epitelio escamoso de esófago y en epitelio
glandular meta-plásico no neoplásico. Las implicancias de estos hallazgos no
son aún comprendidas en su totalidad35.
El gen p73
Este gen
se encuentra localizado en 1p36 que común-mente está delecionado en los
neuroblastomas, y se cree que podría codificar un gen supresor del
neuroblastoma. Como las mutaciones en p53 son muy raras en estos tumores, se
hipotetiza que p73 actuaría en forma semejante a p53 en las células precursoras
que originan los neuroblastomas, consecuentemente podría ser que p73, más que
p53, estuviera inactivado en estos tumores36.
Al estudiar el rol de
p73 en la malignización no se puede
reconocer claramente su función. En algunos aspectos parece actuar como
antioncogén y en otros como oncogén aunque la importancia del mismo en la
malignización es cuestionable. La sobreexpresión de p73 puede activar a los
genes que normalmente responden a p53 pero esta sobreexpresión no siempre es
debida a mutaciones en el gen. Por otro lado, se ha observado que la inducción
de la apoptosis por niveles aumentados de p73 puede ser bloqueada por proteínas
p53 mutantes e isoformas de p73 truncadas a nivel N-terminal, a las cuales
recientemente se les atribuyó acciones oncogénicas, por ejemplo Delta Np7337.
Nimura et al. analizaron al gen p73 en 48 pacientes con carcinoma de esófago por PCR/SSCP y
no hallaron mutaciones38.
Por otra parte, se ha
observado en el gen p73 un polimorfismo en la región no codificante que puede
ser AT o GC y se observó en pacientes con carcinoma de esófago la presencia de
homocigotas AT/AT que parecen estar protegidos contra el desarrollo del cáncer
de esófago. Clínicamente, esta observación podría tener implicaciones en la
identificación de pacientes de alto riesgo que presenten metaplasia de Barrett.
Por otra parte, el 37.8% de los pacientes con cáncer de esófago analizados que
eran heterocigotas AT/CG presentaron pérdida de heterocigocidad en el locus 1p36 donde está localizado el gen p7339.
Genes para el complejo APC-beta-cateninas
El APC
(adenomatous poliposis coli) es un gen supresor de tumores o antioncogen,
que controla la entrada de la célula en G1 y la cantidad de células que
están en división mitótica. Este gen codifica para una proteína que se
asocia a las a y b cateninas, las cuales son proteínas de unión celular que se
adhieren a la molécula e-cadhenina40.
El complejo APC-catenina
regula también la adhesión célula-célula. Cuando este complejo no es capaz de
unirse a la proteína e-cadhenina, mediadora de la adhesión, es cuando se pierde
la adhesión celular, situación esta que puede llevar a la producción de
metástasis41.
El producto del gen APC
es una larga proteína con dominios funcionales múltiples y que interactuan por
oligomerización y unión con las proteínas intercelulares que incluye a:
b-cateninas, g-cateninas, kinasa glucógeno sintetasa (GSK- 3 beta), axina,
tubulina, y hDLG (human homologue of the drosophila letal discs-1 tumor
supressor).
Cuando la proteína APC
está truncada no puede formar complejo con las b-cateninas, aumentando de esta
manera los niveles citoplasmáticos de b-catenina libre. Este aumento en el
esófago de Barrett podría activar a genes encargados de la transformación
celular, cumpliendo un rol esencial en la tumorigénesis temprana41.
En el esófago de Barrett sin displasia no se observa pérdida de heterocigocidad
(LOH) o pérdida de un alelo pero, en presencia de una displasia y en estadios
más avanzados como el adenocarcinoma, comienza a detectarse con mayor
frecuencia la pérdida de heterocigocidad. Asimismo, esta LOH aparece con la
misma frecuencia en displasias y adenocarcinomas, tanto si la metaplasia de
Barrett se originó en un segmento corto como en un segmento largo del esófago42. Por otra parte, se ha
detectado una muy baja frecuencia de mutaciones puntuales del gen APC en los
adenocarcinomas de esófago43. Un fenómeno epigenético observado
habitualmente en la progresión metaplasia-displasia-adenocarcinoma es la
hipermetilación del gen APC que quizás provocaría una expansión clonal de las
células en la metaplasia44. Sin embargo, la ausencia de alteraciones
genéticas en el esófago de Barrett y en el epitelio con displasia de bajo grado
sugieren que las mutaciones en los genes APC, e-cadheninas y a y b cateninas, se desarrollan en forma
tardía en la progresión de la metaplasia a adenocarcinoma43. La
desregulación del ciclo celular y de la adhesión intercelular podría ser debida
a la disminución de la expresión de las cadeninas y al aumento de la
fosforilación de las cateninas, como ha sido observado en la secuencia
metaplasia de Barrett- displasia-adenocarcinoma a partir de una displasia de
alto grado de esófago45.
Genes para la vía TGF beta-SMAD
Además de
los factores de crecimiento con regulación positiva y negativa en el
crecimiento tumoral, existen otras vías que pueden suprimir el crecimiento
celular, tales como los factores de crecimiento de la vía TGFb-SMAD. (TGF: transforming growth factor-SMAD: Small Body Size Protein
C of C. elegans and Mother Against Decapenta-plegic protein of
Drosophila).
La superfamilia de los
factores de crecimiento tumoral (TGF)
consiste en subgrupos de proteínas, las cuales tienen diferentes isoformas.
TGF-a produce efectos mitogénicos a través de la interacción con el receptor del
factor de crecimiento epidérmico (EGFR) y promueve el crecimiento de células de
cáncer de esófago en cultivo, de una manera autócrina46. TGF-b1 es
el miembro más abundante de esta superfamilia. Inhibe el crecimiento de las
células epiteliales pero estimula la proliferación de células del mesénquima y
la migración celular47. TGF-b y otros miembros de la superfamilia
que median la misma variedad de efectos biológicos, tienen la característica de
ser potentes inhibidores de la proliferación. TGF-b inicia un amplio espectro
de respuestas celulares cuando se une al receptor TGF-bRII. El TGF-b está entre
los factores de crecimiento implicados casi universalmente con la supresión del
crecimiento del tumor47. La interacción del TGF-b con su receptor
normalmente da lugar a un aumento de reguladores negativos del ciclo celular
(por ej. p15, p16/INK4a) y detención en G1-S. La unión al TGF-b RII refuerza y
activa la acción del receptor de tipo I a través de la fosforilación de
residuos de serina específica y de treonina. Para que dicha señal llegue al núcleo
se debe activar una proteína llamada SMAD, la cual es fosforilada por el
receptor de tipo I (TGF-b RI)47.
Se han identificado
nueve proteínas SMAD que forman complejos heteroligoméricos que se traslocan al
núcleo. Luego de la traslocación al núcleo modulan la transcripción de los
siguientes genes específicos: el inhibidor I-activador de plasminógeno, p15 y
p21 (inhibidores de CDK’s), ciclina D1 y al mismo TGF-b, entre otros48.
Las alteraciones en los genes que codifican
para estas proteínas podrían ser la causa de la transformación maligna del
esófago de Barrett49. Por otra parte, se ha observado un aumento
significativo en la expresión de TGF-a en células neoplásicas presentes en
vasos sanguíneos y linfáticos y en localizaciones metastásicas de adenocarcinomas
de la unión gastroesofágica. Por lo tanto, este aumento en la expresión estaría
asociado con la metástasis en ganglios linfáticos y su detección en biopsias
periendoscópicas, permitiría identificar pacientes con tumores más agresivos
que podrían necesitar terapia adicional49. Por último, en el
carcinoma pavimentoso de esófago, se ha observado una amplificación génica y
sobrexpresión de los EGFR. Hasta el momento se desconoce el valor de este
hallazgo50.
Gen K-ras
El
gen K-ras forma parte de una familia de
oncogenes (H, N-, K-ras) en los que frecuentemente se detectan mutaciones en
cánceres humanos, las que están asociadas con la agresividad de los tumores51.
Los genes ras codifican proteínas de 21KDa las cuales están localizadas en la
superficie interna de la membrana plasmática; estas proteínas unen nucleótidos
de guanina y tienen una actividad GTPasa, y son moléculas trasductoras de
señales que afectan la proliferación celular52.
En los genes ras se ha
detectado la presencia de mutaciones principalmente en los codones 12, 13 y 61
de los mismos51,52.
A través del camino de K-ras se transducen
señales desde los factores de crecimiento extracelulares para regular la
progresión del ciclo celular y la proliferación52. La presencia de
mutaciones en K-ras está asociada a la transcripción de los genes que codifican
para la metil-transferasa, ciclina D1, gastrina, y otras proteínas que podrían
ser importantes en la patogenia del cáncer53.
Las mutaciones de K-ras
están asociadas con un incremento en el riesgo de sufrir recidivas y menor
sobre-vida en cáncer siendo algunas mutaciones más agresivas que otras51.
En el carcinoma escamoso
de esófago se detectaron mutaciones en el gen p53 que contribuyen a la
malignidad pero no hay mutaciones de genes ras, tal como ha sido observado en
otros tumores con el mismo grado de agresividad54.
Gen COX-2
Las
prostanglandinas endoperoxidasas H sintetasas 1 y 2 más conocidas como
ciclooxigenasas 1 y 2 (COX-1, y COX-2) están involucradas en la síntesis de
prostanglandinas y son el blanco de drogas anti-inflamatorias no esteroideas
como la aspirina y de inhibidores de COX-2. La acción de estas drogas podrían
tener importancia en la detención del desarrollo tumoral55. Algunos
tipos tumorales humanos sobrexpresan COX-2 pero no COX-156 y
experimentos de transfección en ratones knock-out (sin el gen COX-2)
demuestran el rol central de COX-2 en la tumorigénesis57. COX-2
produce prostanglandinas que inhiben la apoptosis y estimulan la angiogénesis y
la invasión de los tejidos58. COX-2 es un gen de respuesta temprana
y puede ser inducido por una variedad de promotores tumorales; citoquinas,
factores de crecimiento e hipoxia. La sobreexpresión de COX-2 está ligada a
todos los estadios de la carcinogénesis y ha sido comprobado por análisis de
ratones transgénicos59.
La proteína COX-2 está involucrada en la
progresión del cáncer de esófago60, siendo un marcador sensible de
displasia de alto grado del epitelio pavimentoso de esófago y esto sugiere que
la misma podría estar involucrada en estadios tempranos de la carcinogénesis
del carcinoma pavimentoso de esófago60. Se ha observado que la
proteína COX-2 está presente en la mayoría de los carcinomas de células
escamosas y adenocarcinomas de esófago. Así como existe un proceso de evolución
metaplasia-displasia-carcinoma, de igual forma aumentan los niveles de la
proteína COX-2, existiendo una fuerte correlación entre los niveles de esta
proteína y los cambios morfológicos61.
El persistente
incremento de la expresión de COX-2 en la displasia y en el carcinoma,
indicaría que la estimulación de este gen sería necesaria para mantener el
fenotipo de malignidad56-57.
La proteína COX-2 está
involucrada también en la regulación de la supervivencia celular y en el
mantenimiento del crecimiento en el tejido esofágico, dado que los inhibidores
de COX-2 son los que inducen la apoptosis e inhiben el crecimiento de las
células del carcinoma de esófago60.
La inhibición
farmacológica de COX-2 podría ser efectiva en los dos principales tipos
histológicos de cáncer de esófago: se ha observado que la ingesta de
inhibidores reduce sustancialmente la incidencia de ambas neoplasias62.
Por último, se proponen
tres usos potenciales de los inhibidores selectivos de la COX-2:
quimioprevención del cáncer en pacientes con metaplasia de Barrett62,
agente regresivo en adenocarcinomas de esófago y terapia adyuvante en el
tratamiento quimioterápeutico del cáncer61.
II. Genes involucrados en la reparación del ADN
Genes hMSH y hMLH y microsatélites
El sistema
de reparación del ADN humano está compuesto por una familia de genes
homologados a proteínas bacterianas MutS y MutL, también llamadas en humanos
proteínas MMR (MisMatch Repair System): los homólogos de MutS son hMSH2,
hMSH3, hMSH6 y los homólogos de MutL son hMLH1, hPMS2 y hPMS1. Mutaciones
germinales de hMSH2 y hMLH1 explicarían aproximadamente el 50% de los casos de
HNPCC63 (Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer), mientras
que mutaciones germinales de hMSH3, hMSH6, hPMS1 y hPMS2 son raras o no están
presentes en estos genes. Las proteínas MMR interactúan como heterodímeros:
hMSH2-hMSH3; hMSH2-hMSH6; hMLH1-hPMS1 y hMLH1-hPMS2. Los dímeros hMSH2-hMSH3 y
hMSH2-hMSH6 reconocerían al ADN mal apareado resultante de errores espontáneos
que se producen durante la replicación del ADN por el mecanismo de ensamble
del nucleótido adenosina64.
Los huéspedes preferidos
de estos errores de replicación espontáneos son simples secuencias repetitivas
llamadas microsatélites. Los microsatélites son hereditarios con un patrón
único para cada individuo y tienen un bajo grado de mutación heredado.
Defectos en el sistema
de reparación del ADN producen el fenómeno conocido como inestabilidad de los
microsatélites (MSI) en el cual la
longitud de éstos, normalmente con repeticiones estables, varía
considerablemente64. Se ha pensado que el cáncer se produce también
por defectos y errores en estos sistemas de reparación y en la replicación de
las secuencias repetitivas contenidas en genes relevantes en el control de
crecimiento y diferenciación, como por ejemplo: TGFbRII, BAX y IGFRII63.
Se ha observado que
cuando existen alteraciones de los microsatélites se produce el fenómeno de la
inestabilidad genómica. Los genes con secuencias simples repetitivas como polyA
o repeticiones CA (microsatélites) son susceptibles de tener mutaciones65.
La inestabilidad de
estos microsatélites fue estudiada en cánceres colorrectales y de esófago. La
frecuencia de MSI es mayor en el cáncer
de colon que en el de esófago66. Esta variación en la longitud de la
repetición del microsatélite representa un proceso mutacional de escisión o
deleción en el ADN tumoral66. Es importante saber en qué lesiones,
tanto preneoplásicas como neoplásicas, aparece inestabilidad de microsatélites.
En las lesiones preneoplásicas puede ser indicador pronóstico y en las
neoplásicas podría tener relación con la respuesta a la quimioterapia67.
En humanos, el mecanismo
de reparación del ADN (MMR) es similar al de hongos y bacterias. Los genes
involucrados son hMSH2, hPMS1 y hPMS2. La MSI puede deberse a mutaciones
germinales en los genes hMSH2 o en hMLH164.
La inactivación de ambos
alelos de hMSH2 o de hMLH1 es necesaria para obtener un fenotipo MSI-H (alta
inestabilidad de microsatélites) y puede ocurrir a través de varios caminos: a)
pérdida de heterocigocidad (LOH) por mutaciones puntuales de hMSH2 o hMLH1
constituyendo un modelo de inactivación del gen supresor; b) por mecanismos
epigenéticos en donde el gen hMLH1 puede ser silenciado a través de la
hipermetilación de islas CpG en su promotor y c) por un tercer mecanismo de
inactivación génica que causa mutaciones germinales que truncan a la proteina
hPMS2 en el codon 13468; en esta instancia, la inestabilidad de
microsatélites (MSI) se ha observado en
células que aún contienen el alelo normal de hPMS2.
En 1994, Mori et al.,
estudiaron por PCR diferentes microsatélites en el ADN de 11 displasias de
esófago y en 21 carcinomas de células escamosas tempranos, y encontraron LOH en
la región 3p21.3 y 9q31, aun en displasias de bajo grado69. En
contraste, observaron solamente LOH en 9p22 y 17p13 (que luego se confirmó como locus de p53) en displasias de alto grado y en carcinomas. Recientemente
se ha descubierto, cercano a las regiones donde previamente se halló LOH tales
como 9q y 3p, el gen DEC1 (Deleted in Esophageal Cancer 1)70 en 9q32 y el gen DLEC1 (Deleted in
Lung and Esophageal Cancer 1)71 en 3p22-p21.3 . Al analizar al
gen DEC se observó que la expresión del mismo estaba reducida en el carcinoma
de células escamosas de esófago pero no se pudieron detectar anomalías génicas
en ninguna de las neoplasias estudiadas70. En relación al gen DLEC1,
al estudiar la expresión del ARNm en neoplasias de esófago, se observó que el
gen no se expresaba (ausencia de ARNm) o que aumentaban los niveles de
transcriptos aberrantes no funcionales que se acumulaban en la célula70.
Si bien aún no se conoce el origen de esta transcripción aberrante, los autores
proponen que ésta podría ser una causa de la carcinogénesis en esófago71.
Diferencias y similitudes con el cáncer colorrectal
En
relación a las diferencias con el cáncer de colon, el cáncer de esófago
desarrolla dos tipos histológicos diferentes a partir de un único tipo de
epitelio original siguiendo dos mecanismos patogénicos diferentes. Por otro
lado, no se reconocen en el desarrollo del cáncer de esófago formas
hereditarias. Una tercera e importante diferencia es el desarrollo de las
lesiones en una mucosa plana. Estas dos
últimas diferencias con el cáncer de colon impiden el estudio del riesgo en
parientes de un paciente con cáncer y la prevención secundaria de los estadios
iniciales mediante la extirpación de las lesiones elevadas.
De acuerdo al modelo de
Fearon y Volgenstein72 se necesitarían entre 3 y 6 genes alterados
para la transformación neoplásica de las células. A continuación se compara a
nivel molecular las alteraciones génicas observadas en el cáncer de colon y el
de esófago. En cáncer de colon existen dos vías posibles de tumorigénesis de
acuerdo a, si existe inestabilidad de los microsatélites (vía A) o si no existe
(vía B) (ver Fig. 2). Esta diferencia no se observa en
cáncer de esófago. El 85% de los tumores esporádicos de colon no presenta MSI
(vía A) y luego de la aparición de mutaciones en el gen APC que provoca la
formación de pólipos, se observa una sobreexpresión de COX-257. En
el camino hacia el adenocarcinoma de esófago se observa LOH de APC y aumento de
la expresión de COX-2. La presencia de mutaciones del gen K-ras sería
determinante para la malignización celular en colon pero no se observan
alteraciones de este gen en la carcinogénesis de esófago51. En la
patogénesis molecular del adenocarcinoma de colon se observan mutaciones en el
gen p5336, LOH de 18q
(pérdida de DCC) y aumento de la expresión de p73. En la patogénesis molecular
del carcinoma pavimentoso y del adenocarcinoma de esófago se observan
mutaciones en p53, pero no se observa LOH de 18q. Por otra parte, solo en la
displasia de alto grado previa al adenocarcinoma de esófago se observa un
aumento en la expresión de p63. Por último, en estos adenocarcinomas se observa
LOH de p73 en el poli-morfismo AT/GC. El 15% de los tumores esporádicos
colorrectales y los síndromes hereditarios de cáncer de colon como el FAP (Familial Adenomatous Polyposis ) y el HNPCC siguen
la vía de la tumorigénesis que presenta MSI (vía B)64. En la
carcinogénesis de esófago sólo se observa MSI en la displasia de alto grado que
antecede al adenocarcinoma de esófago. En la FAP se observan mutaciones de APC
acompañadas de alteraciones MSI. En el
HNPCC y en tumores esporádicos se detectan mutaciones en los genes de
reparación hMSH2 y hMLH1 que presentan también MSI que llevan a la mucosa
colónica a la fase de adenoma con displasia de alto grado63.
Completan la tumorigénesis hacia adenocarcinoma colorrectal las alteraciones de
los genes: TGF-b RII, BAX, IGF-IIR, E2F4, y TCF-4 y en todos, se observa
simultáneamente la presencia de MSI. Cuando la MSI es alta, los pacientes con
cáncer de colon tienen mejor pronóstico y menor probabilidad de metástasis que
aquellos que tienen una MSI baja65. Por último, sólo en carcinoma
pavimentoso de esófago es posible observar una amplificación de la expresión
de la ciclina D1 y de EGFR vía TGF-b.
En
síntesis, en el camino hacia el carcinoma pavimentoso de esófago en el epitelio
pavimentoso normal se observa que existe una mayor predisposición a
alteraciones genéticas cuando el sexo es masculino y la raza es negra o
asiática. En la hiperplasia basal se han detectado mutaciones en p53. Cuando se
detecta una displasia de bajo grado se empieza a observar a nivel génico un
aumento de la inestabilidad genética, con pérdida de heterocigocidad en las
regiones cromosómicas 3p y 17p, y mutaciones puntuales, fundamentalmente
transversiones en el gen p53. Cuando finalmente se desarrolla un carcinoma
pavimentoso, se observa una amplificación y sobreexpresión de COX-2, de la
ciclina D1 y de EGFR, con pérdida de heterocigocidad en las regiones
cromosómicas 3p, 5q, 9p, 13q, 17p, 17q y 18q. En esta secuencia de preneoplasia
hacia carcinoma pavimentoso no se observan alteraciones que involucren a los
genes p63 o p73, como se observa en el camino hacia el adenocarcinoma (ver Fig. 1).
En el camino hacia el
adenocarcinoma de esófago cuando el sexo es masculino, la raza es caucásica y
existe además una historia familiar, hay una mayor predisposición a
alteraciones genéticas en el epitelio pavimentoso normal. Cuando se detecta una
metaplasia de Barrett, se observa un alto porcentaje de células detenidas en G1
y G2 del ciclo celular, como así también una sobreexpresión de COX-2. En
presencia de una displasia de bajo grado se observa un alto porcentaje de
células detenidas en la interfase en el período S, y se detectan mutaciones en
los genes p53, p16, y en las ciclinas D, además de pérdida de heterocigocidad
en el gen APC. En un estadío de displasia de alto grado, se observa una
inestabilidad de los microsatélites, con fosforilación de las cateninas,
disminución de la apoptosis y aumento de la expresión del gen p63. Cuando se
desarrolla el adenocarcinoma de esófago, es posible observar una pérdida de
heterocigocidad del gen p73 en el polimorfismo AT/GC presente en el exón 4.
(ver Fig. 1).
Finalmente, la
aplicación de estos conocimientos posibilitará en un futuro mediato, redefinir
la conducta médica, en cuanto a pronóstico y asesoramiento familiar. Asimismo,
la caracterización de los genes involucrados en estas patologías permitirá una
mejor comprensión de las mismas.
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Recibido: 28 de agosto de 2002
Aceptado: 8 de enero de 2003