Mecanismo de la metástasis peritoneal

El primer paso en la metástasis peritoneal es la exfoliación de las células del cáncer de ovario desde el tumor primario hacia la cavidad peritoneal. El requisito previo para este paso es la pérdida de contacto célula-célula entre las células cancerosas. Como se ha mencionado anteriormente, el cáncer de ovario puede surgir potencialmente de las células epiteliales de las trompas de Falopio o del epitelio superficial del ovario. Ambos expresan el marcador epitelial clásico cadherina epitelial (E-cadherina) . La E-cadherina desempeña un papel clave en el comportamiento de las células epiteliales, la supresión de tumores y la arquitectura de los tejidos a través de su función como molécula de adhesión célula-célula . Se asocia con el citoesqueleto de actina a través de las cateninas α, β y γ. Mientras que la E-cadherina está directamente implicada en la formación de uniones adherentes entre células epiteliales adyacentes, también puede regular la formación de uniones estrechas y desmosomas.

A medida que el cáncer progresa de una forma benigna a una maligna, las células sufren una transición epitelial a mesenquimal (EMT). Esto implica cambios moleculares y morfológicos en los que pierden sus características epiteliales y ganan rasgos mesenquimales. Esto incluye la pérdida de la unión compacta entre células, la polaridad y la forma cuboidal. Las células se vuelven más fusiformes y móviles. La EMT también implica un cambio en la expresión de marcadores epiteliales y mesenquimales. Un aspecto muy importante de esta transición es la pérdida de expresión de la cadherina E y un aumento concomitante de la expresión de la cadherina neural (cadherina N). Esto da lugar a una reducción de la interacción célula-célula entre las células cancerosas a través de sus uniones adherentes y a un aumento de la capacidad de las células cancerosas para interactuar con las células estromales normales presentes en el microentorno. En el cáncer de ovario, la expresión de E-cadherina puede estar regulada transcripcionalmente y post-transcripcionalmente. Se sabe que ZEB-1, ZEB-2, Snail y Slug reprimen la E-cadherina y pueden ser regulados por varias señales externas. Las vías de señalización que regulan la EMT y la expresión de E-cadherina incluyen el factor de crecimiento transformante β (TGF-β), el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de crecimiento de los hepatocitos (HGF), la endotelina-1 (ET-1) y la proteína morfogenética ósea 4 (BMP-4). Además, la familia de micro-ARNs miR-200 también puede regular indirectamente la EMT al dirigirse a ZEB-1 y ZEB-2, lo que resulta en la desrepresión de la E-cadherina . La disminución de la expresión de la familia miR-200 dio lugar a un aumento de la expresión de ZEB-1 y ZEB-2, que reprimió la transcripción de E-cadherina e indujo la EMT en el cáncer de ovario.

La pérdida de expresión de E-cadherina y la consiguiente disminución de la unión célula-célula promueve la diseminación de las células en la cavidad peritoneal. Curiosamente, la pérdida de la expresión de E-cadherina conduce a una inducción de la expresión de la α5-integrina. La α5-integrina forma un heterodímero con la β1-integrina que se une a la fibronectina y, por tanto, se denomina receptor de fibronectina. La inducción de la α5-integrina no se produjo a través de la vía canónica de la β-catenina. En su lugar, se produjo a través de la vía del receptor del factor de crecimiento epitelial (EGFR)/la cinasa de adhesión focal (FAK)/la proteína cinasa activada por mitógenos (MAPK). Se descubrió que el aumento de la expresión del receptor de fibronectina ayudaba a las células cancerosas de ovario diseminadas a adherirse a la fibronectina secretada por las células mesoteliales que recubren el epiplón y el peritoneo. Esto es una prueba de cómo la pérdida de E-cadherina -que facilita el desprendimiento- se acopla a la preparación de las células para volver a adherirse en el sitio metastásico distante.

Una vez que las células cancerosas se han desprendido en el líquido peritoneal, afecta significativamente al pronóstico de la paciente, como lo demuestra la tasa de recaída del 29% del cáncer de ovario en estadio 1A en comparación con la tasa de recaída del 59% del estadio 1C . Sin embargo, una vez desprendidas de la masa tumoral, las células cancerosas se enfrentan a varios retos para sobrevivir en el líquido peritoneal. El líquido peritoneal es el resultado de la secreción continua de fluidos por parte de los capilares peritoneales. Esto ayuda a lubricar los órganos adyacentes en la cavidad peritoneal y permite la absorción de factores solubles a través del peritoneo. La mayor parte del líquido peritoneal se devuelve a la circulación a través del drenaje linfático. Sin embargo, en las pacientes con cáncer de ovario, el aumento de la filtración de la vasculatura inducido por los altos niveles del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), acompañado del bloqueo de los vasos linfáticos por las células cancerosas, da lugar a la formación de ascitis . Esta ascitis se denomina ascitis maligna por la presencia de células cancerosas flotantes. La ascitis maligna facilita la diseminación de las células cancerosas por toda la cavidad peritoneal.

Las células cancerosas de ovario diseminadas que flotan en la ascitis, ya sea como esferoides o como células individuales, desarrollan resistencia a la anoikis y adquieren propiedades similares a las de las células madre cancerosas . Curiosamente, se encontró que la población de células individuales tenía un mayor porcentaje de células madre cancerosas . Las células madre cancerosas enriquecidas a partir de la ascitis tienen una capacidad muy elevada para formar tumores de xenoinjerto en ratones . Al igual que las células madre cancerosas, los esferoides flotantes y las células individuales son resistentes a la quimioterapia. La naturaleza compacta de los esferoides sirve de barrera física adicional para los agentes quimioterapéuticos, impidiendo que las células internas se expongan al fármaco . En conjunto, esto indica que las células cancerosas que flotan en la ascitis son de tipo madre y quimiorresistentes y tienen el potencial de sembrar nuevos tumores metastásicos dentro de la cavidad peritoneal.

Los esferoides tienen niveles elevados de E-cadherina y EpCAM y una expresión concomitantemente disminuida de vimentina, metaloproteinasas de la matriz (MMP) y CD44 . Por lo tanto, las células cancerosas que hacen metástasis demuestran plasticidad en cuanto a su capacidad de cambiar entre los fenotipos epitelial y mesenquimal según las exigencias de las diferentes etapas de la metástasis. Además de las células cancerosas, la ascitis tiene varios tipos de células normales que, en conjunto, forman el microambiente de la ascitis maligna y dan soporte a las células cancerosas flotantes. Los principales tipos de células no cancerosas son los fibroblastos asociados al cáncer (CAF), las células mesoteliales, las células inmunitarias, las células madre mesenquimales y las plaquetas . Estas células pueden estar asociadas a los esferoides cancerosos o a las células individuales. También pueden existir por sí mismas, flotando en el líquido peritoneal. Estas células de soporte producen un entorno de factores que ayudan a la supervivencia de las células cancerosas y a la posterior colonización del sitio metastásico. Células como las plaquetas también ofrecen protección frente a la vigilancia inmunitaria al recubrir las células cancerosas.

Una vez que han sobrevivido con éxito a la flotación en los fluidos peritoneales, el siguiente objetivo de las células cancerosas de ovario que hacen metástasis es adherirse a los distintos órganos presentes en la cavidad peritoneal. Las micrografías electrónicas de secciones de peritoneo y epiplón normales han revelado la arquitectura del mesotelio que los recubre. El mesotelio está formado por una monocapa de células mesoteliales muy unidas entre sí para formar una barrera protectora. Estas células mesoteliales sirven para proporcionar una superficie resbaladiza -a través de la secreción de glicosaminoglicanos y lubricantes- que facilita el movimiento coelómico normal, así como para prevenir la infección y la adhesión de células cancerosas . Las células mesoteliales pueden desempeñar diversas funciones, como la secreción de ECM, factores de crecimiento y citoquinas inflamatorias para la reparación y regeneración de tejidos, proteasas para la fibrinólisis y la prevención de adherencias. También participan activamente en el movimiento de fluidos y solutos a través de las cavidades serosas.

Los primeros experimentos in vitro revelaron que las células de cáncer de ovario fuerzan la retracción de las células mesoteliales al adherirse al mesotelio. Más recientemente, Iwanicki et al. han demostrado el papel del receptor de fibronectina (α5β1-integrina) expresado en la superficie de las células de cáncer de ovario que les ayuda a adherirse a la fibronectina secretada en la superficie de las células mesoteliales y promueve el desplazamiento de las células mesoteliales a través de fuerzas de tracción mediadas por miosina . Estudios posteriores revelaron que las células de cáncer de ovario con fenotipo mesenquimal tenían una mayor propensión a la eliminación mesotelial . Se comprobó que la secreción de fibronectina por parte de las células mesoteliales era inducida por su interacción con las células cancerosas de ovario en fase de metástasis. El TGF-β secretado por las células cancerosas activó una vía de señalización mediada por RAC1/SMAD en las células mesoteliales, lo que dio lugar a la regulación transcripcional del gen de la fibronectina y también indujo un fenotipo similar a la EMT en las células mesoteliales . Esto probablemente ayudaría a la posterior eliminación del mesotelio y también puede servir potencialmente como una fuente de fibroblastos asociados al cáncer en el microambiente del tumor metastásico .

El aumento de la expresión del receptor de fibronectina en las células de cáncer de ovario también es beneficioso para acoplar la adhesión a la señalización del factor de crecimiento para promover la metástasis. La inhibición de la interacción de la α5β1-integrina en las células cancerosas con la fibronectina en la superficie del epiplón y el peritoneo en modelos de xenoinjerto de ratón de metástasis de cáncer de ovario dio lugar a una disminución de la carga metastásica tanto en la prevención como en la intervención . Dado que la inhibición de la α5β1-integrina también puede inhibir la angiogénesis, se investigó además si los efectos sobre la metástasis se debían realmente a la interrupción de la interacción de la α5β1-integrina de las células cancerosas humanas con la fibronectina o a la de la α5β1-integrina de las células endoteliales de ratón. Se comparó el efecto de un anticuerpo bloqueador de la α5β1-integrina murina con el del anticuerpo bloqueador de la α5β1-integrina humana. Curiosamente, el anticuerpo bloqueador murino no mostró ningún efecto significativo y, por tanto, confirmó el papel clave de las interacciones de la α5β1-integrina de las células cancerosas con la fibronectina del microambiente en la promoción de la metástasis del cáncer de ovario . Otras investigaciones revelaron que la activación de la α5β1-integrina daba lugar a la activación y fosforilación del receptor tirosina quinasa c-Met independientemente de su ligando-factor de crecimiento de hepatocitos (HGF) . Esta activación del receptor del factor de crecimiento inducida por la adhesión conduce a un aumento de la invasividad y el crecimiento a través de la posterior activación de las vías de señalización FAK/Src en las células cancerosas. La expresión de una FAK constitutivamente activa podría anular los efectos inhibidores del anticuerpo bloqueador de la α5β1-integrina en las células de cáncer de ovario.

Otro efecto de la adhesión de las células de cáncer de ovario a la superficie del epiplón es el aumento de la secreción de la proteasa extracelular MMP-2. Esta escinde la fibronectina y la vitronectina presentes en la superficie del mesotelio en fragmentos más pequeños, lo que potencia la unión de las células cancerosas a estas MEC a través de sus receptores específicos de integrina α5β1-integrina y αvβ3-integrina, respectivamente . La inhibición de la MMP-2 en las células de cáncer de ovario como medida de prevención inhibió su adhesión al epiplón en ratones desnudos. Sin embargo, la MMP-2 del huésped no desempeñó un papel en este proceso, como se evidenció en los experimentos de xenoinjerto en ratones knockout de MMP-2 .

Una vez que las células cancerosas se adhieren a las células mesoteliales de la superficie del epiplón, se embarcan en un proceso de adaptación al nuevo microambiente del lugar de la metástasis. Como demuestran las interacciones entre la MEC y las células cancerosas y sus consecuencias, las interacciones recíprocas más productivas entre las células cancerosas y su nuevo microentorno son esenciales para el establecimiento exitoso de los tumores metastásicos. Las células cancerosas tienen que pasar de sobrevivir a la anoikis mientras flotan en el líquido peritoneal a un crecimiento adherido en presencia de nuevas MEC y factores de crecimiento disponibles en el microentorno del epiplón y el peritoneo. Esto implica cambios significativos en los perfiles de expresión génica de las células cancerosas colonizadoras y, por tanto, implicaría la activación/represión de reguladores transcripcionales/translacionales dependientes de las señales del microambiente. Uno de estos importantes reguladores transcripcionales regulados por el microambiente es el micro-ARN miR-193b. MiR-193b es un micro-ARN supresor de tumores que se encuentra regulado a la baja en el cáncer de ovario metastásico tras su interacción con las células mesoteliales que cubren la superficie del epiplón. Esta regulación a la baja promovió el crecimiento y la invasión de las células cancerosas in vitro, la colonización del epiplón humano ex vivo y la disminución de la metástasis en xenoinjertos de ratón. Curiosamente, la regulación a la baja de miR-193b fue inducida por la hipermetilación de su promotor como resultado de la comunicación cruzada entre las células cancerosas y las células mesoteliales. La hipermetilación del promotor fue catalizada por el aumento de la expresión de DNMT1 en las células cancerosas estimulada por su interacción con el mesotelio . Se descubrió que miR-193b se dirige directamente a la uroquinasa. Una disminución de la expresión de miR-193b dio lugar a un aumento de la expresión de uroquinasa, que medió los efectos funcionales de miR-193b en la conducción de la colonización metastásica del epiplón .

A medida que las células cancerosas se adaptan al nuevo microambiente del sitio metastásico y comienzan a proliferar, también reclutan células normales residentes y no residentes y las convierten en el estroma asociado al tumor o «estroma activado» . Es bien sabido que los tumores están formados por un 10-50% de células no cancerosas o estroma tumoral . Los componentes clave de este estroma tumoral son los fibroblastos asociados al cáncer (CAF), los macrófagos asociados al tumor (TAM) y otras células inmunitarias, las células endoteliales, los pericitos, los adipocitos, las proteínas de la matriz extracelular, etc. . Todos estos componentes del estroma son esenciales para el éxito del crecimiento y la progresión de los tumores, ya que son una fuente crítica de factores de crecimiento y trópicos, ayudan a evadir la vigilancia inmunológica, la angiogénesis, la remodelación de la MEC, la capacidad de invasión, etc. Por lo tanto, el éxito final de las células cancerosas en la colonización del epiplón dependerá de su capacidad para desarrollar un estroma tumoral activo.

Se descubrió que las células de cáncer de ovario metastatizantes reclutan los fibroblastos normales residentes en la membrana basal del epiplón y los reprograman en CAFs. Esta reprogramación fue impulsada por la disminución de la expresión de miR-214, miR-31, y un aumento de la expresión de miR-155 en los fibroblastos normales inducidos por las células cancerosas . Los CAFs resultantes promovieron la migración, invasión y formación de colonias de células de cáncer de ovario in vitro y el crecimiento tumoral y la metástasis in vivo. Curiosamente, los CAFs podían volver a convertirse en fibroblastos normales mediante la sobreexpresión combinada de miR-214 y miR-31 y la inhibición de miR-155. Los micro-ARNs mediaron sus efectos a través de una serie de objetivos, la mayoría de los cuales fueron identificados como quimioquinas y citoquinas. El principal mediador fue el CCL5, que era una diana directa de miR-214. La inhibición de CCL5 en ratones desnudos inyectados con una mezcla de células de cáncer de ovario y CAFs disminuyó significativamente la capacidad de los CAFs para promover el crecimiento tumoral y la metástasis.

Un componente celular importante y abundante del epiplón son los adipocitos. Hasta hace poco, no se sabía mucho sobre el papel directo de los adipocitos del epiplón en la promoción de la metástasis del cáncer de ovario en el epiplón a pesar de que está bien establecido que el epiplón es uno de los principales lugares de metástasis del cáncer de ovario y que es un tejido predominantemente graso. El grupo del Dr. Lengyel demostró que los adipocitos del epiplón secretan adipoquinas que promueven la llegada al epiplón de las células cancerosas de ovario que hacen metástasis. A partir de entonces, las células cancerosas podían inducir la reprogramación metabólica de los adipocitos e inducir la lipólisis en ellos. Los adipocitos, a su vez, indujeron la expresión de FABP4 -un transportador de ácidos grasos- en las células cancerosas. Como resultado de ello, las células cancerosas absorben eficazmente los ácidos grasos libres liberados por los adipocitos y los utilizan como fuente de energía y bloques de construcción para impulsar el crecimiento del tumor. Esto explica por qué el tumor del epiplón suele ser el más grande de la cavidad peritoneal y, a veces, todo el epiplón se convierte en un pastel omental sólido y duro. Para entonces, todos los adipocitos se han agotado y utilizado para el crecimiento del tumor metastásico.