Anoikis ( del inglés anoikis , del otro griego ἀν- "sin", οἶκος - "casa") es un caso especial de muerte celular por apoptosis , que se produce en respuesta a una adhesión celular inadecuada (comunicación con la matriz extracelular ) o a su pérdida. La adhesión adecuada de la célula a la matriz extracelular ( ECM ) es necesaria para comprender si la célula está ocupando el lugar correcto. Eliminar las células que han perdido el contacto con su entorno evita que se unan al sustrato equivocado y que sigan creciendo. Así, el anoikis es fundamental para el desarrollo y mantenimiento de la homeostasis tisular , y su mala regulación se produce en algunas enfermedades. Anoikis se ha descrito en varios tipos de células, sin embargo, las células de diferentes tejidos parecen utilizar diferentes vías moleculares que conducen a anoikis [1] .
Aunque la dependencia de las células de la unión a la matriz extracelular se conoce desde hace mucho tiempo, el fenómeno de anoikis en el sentido moderno se describió a principios de la década de 1990, cuando los grupos de investigación de Martin Schwartz ( ing. Martin Schwartz ) y Steve Frisch ( ing. Steve Frisch ) publicaron casi simultáneamente los resultados de sus estudios que mostraban que las células que perdían su unión a la matriz extracelular sufrían muerte programada por apoptosis [2] .
A pesar del nombre especial, anoikis es esencialmente apoptosis. El inicio y el curso posterior de anoikis pueden ser desencadenados por varias vías que finalmente conducen a la activación de la caspasa y la fragmentación del ADN (las características de la apoptosis). Al igual que la apoptosis clásica, la anoikis puede desencadenarse internamente, a través del daño a las mitocondrias, y externamente, en respuesta a la activación de los receptores de muerte superficiales. Las proteínas Bcl-2 juegan un papel clave en las vías extrínseca e intrínseca de los anoikis . Entre ellas se encuentran proteínas antiapoptóticas como Bcl-2 , Bcl-XL y Mcl-1 , y proteínas proapoptóticas como Bax , Bak y Bok (multi -BH3 -dominio proteínas) y Bid , Bik , Bmf , Noxa , Bad , Bim y Puma (proteínas que contienen sólo el dominio BH3, o solo proteínas BH3 ( ing. BH3-solo proteínas )) [1] .
En la vía interna de anoikis, la activación de la caspasa ocurre debido a una violación de la integridad de la membrana mitocondrial , que es causada por la formación de oligómeros de proteínas pro-apoptóticas de la familia Bcl-2 en la membrana mitocondrial externa : formar canales en la membrana y aumentar considerablemente su permeabilidad. Los canales de aniones dependientes de voltaje juegan un papel importante en la formación de canales en la membrana mitocondrial . La destrucción de la membrana mitocondrial externa conduce a la liberación de citocromo c , que, junto con la caspasa 9 y el factor activador de la proteasa de la apoptosis (APAF ) , forma el apoptosoma . La etapa iniciática final consiste en la activación de la caspasa 3 efectora y el comienzo de la etapa efectora de la apoptosis. La activación de anoikis a través de la vía intrínseca es principalmente responsabilidad de la proteína Bim, aunque Bid también puede estar involucrada. Bim se activa con el desprendimiento celular de la MEC y desencadena rápidamente el ensamblaje de los oligómeros Bax-Bak en la membrana mitocondrial externa. En reposo, Bim se asocia con dineínas y microfilamentos de actina hasta que la pérdida de la unión de la integrina a la MEC hace que se libere y se transloque a la mitocondria, donde interactúa con Bcl-XL, anulando su actividad de promoción de la supervivencia. La pérdida de la unión de la integrina a la MEC suprime la fosforilación de Bim por la cinasa regulada por señales extracelulares ERK ) y la fosfoinositida-3-cinasa (PI3K) / Akt . Gracias a esto, Bim deja de estar amenazado por la destrucción en los proteosomas y comienza su acumulación en la célula. Así, estos dos procesos conducen a la acumulación de Bim en el citoplasma ya un aumento de su disponibilidad [1] .
Se está acumulando evidencia de que otras proteínas que solo contienen BH3 están involucradas en la fase efectora de anoikis en varios tipos de tejidos. Por ejemplo, la transcripción de Noxa y Puma está regulada por p53 , y se ha observado su participación en anoikis en fibroblastos . Además, en las células epiteliales, el factor modificador Bcl-2 (Bmf) actúa como un “guardián” que detecta anomalías en el citoesqueleto y convierte esta información en una señal de muerte. De hecho, tras el desprendimiento de la célula de la matriz, Bmf se libera del complejo motor, en el que estaba unido a la miosina V, y se acumula en las mitocondrias, donde anula la actividad de Bcl-2 y conduce a la liberación de citocromo c . y por lo tanto un mayor desarrollo de anoikis [1] .
La vía extrínseca de anoikis comienza con la unión de ligandos de muerte extracelular, como el ligando Fas (FasL) o el factor de necrosis tumoral -α (TNF-α) a sus receptores transmembrana (receptor Fas y TNFR , respectivamente), lo que conduce a la El montaje de indujo la muerte del complejo de señalización ( complejo de señalización inductor de muerte, DISC ) . DISC a través de la proteína adaptadora FADD atrae y se une a varias moléculas de caspasa 8 . La caspasa 8 autoactivada luego activa proteolíticamente las caspasas 3 y 7, que escinden aún más varias proteínas intracelulares y eventualmente conducen a la muerte celular. La caspasa 8 no solo puede activar las caspasas efectoras (anoikis extrínsecas de tipo I), sino que también puede cortar solo la proteína BH3 Bid (anoikis extrínsecas de tipo II). La forma truncada de Bid (tBid) facilita la liberación del citocromo c de las mitocondrias y el ensamblaje del apoptosoma [1] .
La pérdida de conexión con la MEC provoca un aumento de la expresión de Fas y FasL y una disminución de la expresión de FLIP , un inhibidor endógeno de las vías de señalización de Fas . Además, los cambios en la forma de la célula que se producen durante el desprendimiento celular (redondeo de la célula) pueden desencadenar la vía de anoikis externa, principalmente a través de Fas. Finalmente, la activación de los receptores de muerte puede conducir eventualmente a un daño mitocondrial tal que las vías extrínseca e intrínseca del anoikis se cruzan [1] .
La activación de la caspasa 3 es un evento común a las vías anoikis intrínseca y extrínseca. Desencadena una cascada de reacciones proteolíticas que degradan moléculas de señalización como la quinasa de adhesión focal (FAK), Cas y paxilina . La destrucción de la FAK anula su contribución a la supervivencia y destruye los contactos focales . Cortar p130Cas produce un fragmento C-terminal que regula la transcripción del inhibidor de quinasa dependiente de ciclina p21 ; por lo tanto, asegura el curso posterior de anoikis al bloquear el ciclo celular . Las células desprendidas en las que la caspasa 3 corta FAK y p130Cas pueden pasar por etapas posteriores de anoikis [1] .
Anoikis no permite que las células epiteliales que han abandonado su lugar original por cualquier motivo se asienten en otro lugar. Las células epiteliales normales, por otro lado, están protegidas de los anoikis por varios mecanismos, en particular, están inmóviles y tienen contactos continuos con la MEC. Se necesita una protección más seria contra el anoikis para las células altamente móviles y en división , por ejemplo, las células mesenquimales ; de hecho, tienden a ser más resistentes a la anoikis que las células epiteliales. Además, las células permanentemente no adherentes, como las células hematopoyéticas maduras y los leucocitos , tienen una poderosa defensa contra la anoikis [1] .
En general, las células están protegidas de los anoikis principalmente cuando se unen a las proteínas de la MEC. El papel de ECM como un potente inhibidor de anoikis está muy extendido y varias integrinas (α1β1, α2β1, α3β1, α5β1, α6β1, α6β4, αvβ3) tienen un efecto significativo en la supervivencia de células normales y degeneradas. Las proteínas clave que median la señalización mediada por integrina que conduce a la protección contra anoikis son FAK, quinasa ligada a integrina ( ing. quinasa ligada a integrina, ILK ), tirosina quinasa Src , PI3K, ERK y proteína adaptadora Shc . Cuando las integrinas se unen a las proteínas ECM correctas, FAK e ILK reclutan y activan las vías de señalización de PI3K/Akt, ERK y Jun kinase ( JNK PKB/Akt es un elemento necesario de las vías de señalización de supervivencia celular, ya que recibe las señales de supervivencia adecuadas de las integrinas, los factores de crecimiento y los contactos intercelulares. La activación de PKB/Akt previene una serie de pasos en anoikis, por ejemplo, provoca la inactivación de la caspasa 9 y la fosforilación de la proteína proapoptótica Bad, la activación de NF-κB y la inhibición de los factores de transcripción Fork head . ILK recibe señales de supervivencia mediadas por integrinas independientemente de FAK, y la proteína adaptadora Shc también puede transmitir señales de adhesión de forma independiente a ERK. Las ERK y las PI3K pueden regular negativamente a Bim a través de su fosforilación, lo que hace que se degrade. Esto evita que Bim suprima Bcl-2 y active Bax, lo que brinda protección contra anoikis [1] .
Un estudio de 2008 y 2010 encontró un vínculo entre la resistencia de las células epiteliales a la anoikis y la autofagia . De hecho, la quinasa PERK facilita la supervivencia de las células separadas de la MEC al estimular la autofagia y la producción de ATP . La pérdida de comunicación con la ECM activa la vía de la autofagia canónica, mantiene un nivel constante de ATP en la célula y provoca un retraso en el anoikis. La autofagia permite que las células epiteliales sobrevivan cuando pierden temporalmente el contacto con la MEC y luego se vuelven a unir a ella. Es posible que las células tumorales utilicen el mismo mecanismo para protegerse contra el anoikis [1] .
La resistencia a Anoikis es de gran importancia en el desarrollo del cáncer . A diferencia de las células epiteliales normales, las células cancerosas no necesitan estar conectadas a la MEC para sobrevivir y proliferar . Debido a la resistencia a la anoikis, las células cancerosas pueden migrar por todo el cuerpo en ausencia de contactos adecuados con la MEC y formar metástasis [1] . Actualmente, se están desarrollando fármacos anticancerosos que aumentan la sensibilidad de las células tumorales a los anoikis [3] .
Se han propuesto varios mecanismos que proporcionan resistencia a anoikis en células cancerosas [1] :
Se conocen varios otros mecanismos para la aparición y el mantenimiento de la resistencia a anoikis. Por ejemplo, la caveolina-1 , una proteína clave en las caveolas , proporciona resistencia a la anoikis a las células del carcinoma hepatocelular al activar la vía de señalización del IGF-1 [5] . La proteína CD24 desempeña un papel importante en el desarrollo de resistencia a anoikis en células de cáncer de ovario [6] . La proteína DBC1 promueve la resistencia a anoikis en células de cáncer gástrico mediante la regulación de la vía de señalización de NF-κB [7] . La interleucina 8 tiene un efecto similar en las células de cáncer de colon [8] .
Un aumento del anoikis que no se compensa con divisiones celulares o se compensa incorrectamente puede ser la base de muchas patologías cardiovasculares degenerativas . Los ejemplos incluyen el desprendimiento de cardiomiocitos en un ataque cardíaco , la destrucción de placas en la aterosclerosis , la desaparición de las células del músculo liso en los aneurismas y las venas varicosas , y el aumento de la pérdida de células vasculares en las infecciones cardiovasculares [1] .
La enfermedad vascular crónica es la principal causa de muerte en la diabetes . Estas enfermedades se asocian con un aumento del desprendimiento y muerte de las células endoteliales del anoikis, por lo que el anoikis desempeña un papel importante en la diabetes [1] .
Anoikis puede ser causado por patógenos . Por ejemplo, Pseudomonas aeruginosa provoca anoikis atípicos en las células epiteliales del huésped [9] .
Actualmente, el trasplante de células es una opción atractiva para el tratamiento de determinadas enfermedades, como los trastornos neurodegenerativos , el infarto y las miopatías . Sin embargo, el principal problema al que se enfrentan los desarrolladores de este tipo de tratamientos es la viabilidad extremadamente baja de las células trasplantadas. Las células trasplantadas por lo general no logran establecer los contactos adecuados con la nueva MEC y mueren anoikis. Por esta razón, el desarrollo de métodos que mejoren la supervivencia celular durante el trasplante, asegurando la protección de las células contra los anoikis durante la circulación por el torrente sanguíneo antes de llegar al órgano diana, es una tarea importante de la terapia celular [1] .
| Tipos de muerte celular | |
|---|---|
| no programable | Necrosis |
| Programable |
|