Detección de Metaloproteinasas en Cáncer Gástrico y Tejido Normal Mediante Cimografía

Trabajos Originales

Diego Mauricio Aponte, M.D., internista gastroenterólogo; Oscar Gutiérrez Ceballos, M.D.,
coordinador de la Unidad de Gastroenterología, Departamento de Medicina Interna, Facultad de
Medicina; José Manuel Lozano, bioquímico, Instituto de Inmunología; Vicky Valero, bacterióloga,
Instituto de Inmunología; Manuel Elkin Patarroyo, M.D., director, Instituto de Inmunología,
Hospital San Juan de Dios, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá,D.C.

Resumen

Las metaloproteinasas de matriz (MP)son un grupo de enzimas que han sido implicadas en el crecimiento, la invasión y las metástasis de varios cánceres gastrointestinales, entre ellos el cáncer gástrico (CG). Hasta el momento,no se ha demostrado relación definitiva entre la actividad enzimática y las condiciones clínicas del paciente.

En este trabajo, se investigó la actividad de las metaloproteinasas en tejido tumoral y normal en pacientes con cáncer gástrico. 54 muestras de 27 casos fueron estudiadas,con edad promedio de 60 años, 18 hombres y 9 mujeres; los tipos histológicos fueron: intestinal, 52%, difuso, 26%, y pobremente diferenciado, 22 %.

Una significativa actividad de MP fue encontrada en tejido tumoral vs. tejido normal: MP2 (colagenasa IV 72 Kda) 74% vs. 11% (p<0,0001) y MP9 (colagenasa IV 92 Kda) 78% vs. 15% (p<0,0001), respectivamente. No se observaron diferencias significativas entre la actividad de MP y las condiciones clínicas o los resultados de laboratorio.

Conclusiones: estos hallazgos corroboran la significativa actividad de las metaloproteinasas en el tejido tumoral gástrico. Estas enzimas pueden estar involucradas en el comportamiento agresivo de estos cánceres, independientemente del tipo histológico

Summary

Matrix metalloproteinases (MP) are a group of enzymes that have been implicated in growth invasion and metastasis of different gastrointestinal malignancies, e.g. gastric cancer (GC). Until now no definite relationships have been demonstrated between its activity and clinical conditions of patients. In this work MP were investigated in biopsies from normal and tumoral tissues in patients with GC. 27 cases were studied (mean age 60 yr, 18 male and 9 female).

The GC histological types were: Intestinal (52%), diffuse (26%), poorly differentiated (22%). A significant activity for MP was found in tumoral vs normal tissue.

MP2 (72 Kda IV collagenases): 74% vs. 11% (p<0.0001) and MP 9 (92Kda collagenase IV): 78% vs. 15% (p<0.0001) respectively. No significant activity differences were observed between MP activity and clinical conditions or laboratory results.

Conclusions: these findings corroborate the significant activity of metalloproteinases in gastric cancer tissue. These enzymes could be involved in the aggressive behavior of this malignancy regardless the histological type. Rev Colomb Gastroenterol 2000; 15: 170-175.

Introducción

La invasión tumoral es considerada en la actualidad como una actividad fisiológica mal controlada.

Se han comenzado a definir los eventos moleculares que se involucran en este proceso de invasión. Encontrándose que hay similitudes entre los eventos moleculares de los procesos fisiológicos normales, como angiogénesis y curación de heridas, y en los procesos de invasión tumoral.

Es así como se ha hallado, como común denominador, en algunos casos, la actividad de proteínas enzimáticas dependientes de metales denominadas metaloproteinasas (MP) (1).

Algunos estudios han encontrado aumento de la expresión de las metaloproteinasas en tejidos tumorales respecto a tejidos normales; otras investigaciones han sugerido que, al inhibir la actividad de estas metaloproteinasas, se podría prevenir la diseminación celular del tumor.

El análisis de la expresión de MP, así como el papel de sus inhibidores (TIMPs), sugiere una nueva era en el horizonte, del diagnóstico. La prevención y el tratamiento por ejemplo, estómago, hígado, colon y páncreas. Los cuales se han empezado a relacionar con la expresión de estas metaloenzimas, así como con una fuerte asociación con las metástasis de estos tumores (2).

Matriz extracelular:

Las funciones de las metaloenzimas se llevan a cabo dentro de la matriz extracelular (MEC), la cual es importante por tener tres funciones principales que son:

1. Mantener la integridad estructural de los tejidos,
2. La remodelación fisiológica, y
3. La coordinación,la síntesis y la degradación para el mantenimiento y la preservación de los compartimientos celulares y los límites tisulares.

Normalmente, se encuentran en el organismo algunas células que fisiológicamente son invasoras, es decir, migran desde la matriz extracelular a otros sitios del organismo; algunas de ellas,como trofoblastos, células endoteliales y linfocitos, tienen mecanismos de retroalimentación para su control.

A su vez, la invasión tumoral puede ser funcionalmente similar a estas invasiones celulares pero descontrolada perturbando, tres probables pasos:

1. La modificación de la unión célula-célula,
2. La alteración proteolítica de la MEC, y
3. La migración celular a través de una MEC modificada.

Un entendimiento mayor de la coordinación de estos eventos, podría mostrar una mejor visión de los mecanismos de invasión tumoral, y ayudaría a buscar nuevos blancos para la intervención terapéutica en el cáncer.

Metaloproteinasas:

Son una familia de proteínas endopeptidasas secretadas por células del tejido conectivo, fagocitos y un número diferente de células transformadas.

Son llamadas “metalo” porque contienen un átomo de cinc en su estructura; tienen un dominio catalítico altamente conservado con tres residuos de histidina, que se coordinan con el átomo de cinc.

En el estado latente,el dominio de la proenzima tiene una segunda secuencia que contiene residuos de cisteína, los cuales pueden ocupar la posición del cinc.

La ruptura de la unión azufre-cinc activa la enzima por un mecanismo conocido como hipótesis del interruptor de cisteína; otra característica que define a las metaloproteinasas es la susceptibilidad a una clase de inhibidores endógenos llamados inhibidores tisulares de metaloproteinas (TIMP) (3-7).

Las metaloproteinasas son usualmente secretadas como proenzimas latentes,que luego son activadas.

Actualmente se han identificado 15 diferentes tipos de MP, en las cuales varía el sustrato requerido y la potencia (8); además, indudablemente se identificarán más metaloproteinasas en un futuro cercano.

La regulación de estas metaloproteinasas se realiza a través de la expresión genética y, una vez activadas, normalmente son reguladas por inhibidores generales de proteasas o por un grupo de inhibidores conocidos o TIMP (9). En la Tabla 1 se enumeran los miembros clásicos y nuevos de MP.

Tabla 1. Miembros clasicos y nuevos de metaloproteinasas.

Correlación de la expresión de las metaloproteinasas con cáncer gástrico:

El rápido crecimiento de la información de nuevos miembros de las MP, ha resultado en una explosión de estudios que busca papel en el cáncer.

Algunos trabajos han mostrado expresión de las MP y la correlación con capacidad invasora y el potencial metastásico del tumor; muchos de ellos, desarrollados in vitro e in vivo, han mostrado una correlación directa entre los altos niveles de expresión de las MP y un incremento en la capacidad invasora o el potencial metastásico de diferentes líneas celulares.

Ahora se sabe que esas enzimas no son específicas de células tumorales; también son sintetizadas y secretadas por células normales, bajo condiciones asociadas con la remodelación tisular fisiológica (10).

El papel de las MP en el cáncer humano ha sido investigado por observaciones de su expresión en tejidos tumorales por inmunohistoquímica y por hibridización in situ y más recientemente, evaluando la actividad de las enzimas a través de cimografía, realizando electroforesis de proteínas.

Se ha observado una correlación directa entre la expresión de las MP y el fenotipo invasor de células tumorales, en pulmón, próstata, estómago, colon, seno, ovario, tiroides y cáncer escamocelular, donde algunas MP, han sido expresadas a altos niveles.

Entre ellos se destaca la estromelisina 3, observada primero en cáncer de seno y que s e ha correlacionado con la progresión tumoral (11).

Esta MP se ha encontrado también en un alto porcentaje de tumores primarios de pulmón (12); además, en colon (13)y cáncer de cabeza y cuello (14). Entre los cánceres de origen gastrointestinal que se han asociado a la actividad de estas proteínas, está principalmente el cáncer gástrico, el de colon, el de páncreas y el de hígado (15-17).

(Lea También: Detección de Metaloproteinasas en Cáncer Gástrico, Materiales y Métodos)

Estudios en cáncer gástrico que evalúan la expresión de las MP:

En el tejido tumoral y el tejido sano, han mostrado que hay una mayor expresión de éstas en las células tumorales, comparándola con las células sanas. Lo que sugiere que un aumento de la expresión de MP 7 juega un papel importante en la invasión tumoral en el carcinoma gástrico y puede ser usado como marcador de la agresividad biológica (18).

Varios estudios han encontrado expresión y localización de la metaloproteinasa 7 o matrilisina en el carcinoma gástrico, lo que sugiere que la activación de estas proteínas estaría implicada en la invasión y las metástasis (19). Otras metaloenzimas asociadas han sido las del tipo 1, lo que sugiere un posible papel en la fisiopatología y en las metástasis en este tipo de cáncer (20).

Algunos estudios que evalúan las MP en suero y plasma han encontrado niveles altos de metaloproteinasas 2 y 9 y las han propuesto como marcadores tumorales independientes en cáncer gástrico.

Otros autores proponen la expresión de las metaloenzimas como factor pronóstico para la invasión tumoral a ganglios linfáticos y a distancia.

También ha sido relacionada la supervivencia con la expresión de estas enzimas y se propone en un estudio pequeño. Que su mayor expresión podría estar relacionada con una menor supervivencia (22-26).

A nivel mundial, hacen falta aún más investigaciones para evaluar la expresión de las MP en tejido normal y tumoral, correlacionar estos hallazgos con el grado, la extensión y la diseminación tumoral.

En nuestro país, no se había realizado ningún estudio y éste es el primero que intenta mostrar cómo es el comportamiento del tejido en el cáncer gástrico y en la mucosa normal. Evaluadas las MP por cimografía, que es la mejor forma de realizarlo ya que involucra la actividad enzimática.