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Ximena Camacho Damataa, Pablo Cabralb.
a) Departamento de Radiofarmacia, Centro de Investigaciones Nucleares,Facultad de Ciencias, Universidad de la República (UdelaR).
b) Departamento de Radiofarmacia, Centro de Investigaciones Nucleares, Facultad de Ciencias, Universidad de la República (UdelaR). Laboratorio Farmacéutico,
D.N.S.FF.AA.
La angiogénesis es fundamental para el desarrollo tumoral, y el período durante el cual se produce la transición de la fase
tumoral avascular a la fase vascular, se encuentra regulado por la expresión de factores pro-angiogénicos como el factor de
crecimiento endotelial vascular (VEGF). Esta sustancia es una glicoproteína que es producida ya sea por las células normales
como las neoplásicas, y juega un rol muy importante tanto en situaciones siológicas como las patológicas. La unión del VEGF a
sus receptores conduce al reclutamiento de señales moleculares intracelulares responsables de la supervivencia, permeabilidad
vascular, migración y proliferación celular. Muchos estudios han descripto la relación que existe entre la expresión del VEGF y el
pronóstico de los pacientes en patologías oncológicas. Tanto el VEGF como sus receptores han sido blancos para el desarrollo
de numerosos agentes terapéuticos y de diagnóstico. En el presente trabajo se hace una descripción de algunos de estos
agentes, así como sus estrategias y/o mecanismos para visualizar o inhibir la angiogénesis tumoral.
INHIBIDORES DE LA ANGIOGÉNESIS
VEGF
La angiogénesis, denida como el proceso de formación
de nuevos vasos a partir de la vasculatura preexistente
(1), es fundamental en el crecimiento tumoral y la
progresión y formación de metástasis. Más allá de
garantizar un soporte adecuado de oxígeno y nutrientes
a las células neoplásicas, la formación de una compleja
red de microcapilares que irriga al tumor favorece a
la formación de una ruta para el drenaje eciente de
metabolitos y para la diseminación de células tumorales
vía corriente sanguínea o linfática para los órganos a
distancia (2).
Por décadas la terapia antitumoral estuvo restringida
apenas a procedimientos quirúrgicos, radioterapéuticos
o una quimioterapia citotóxica, que presentan elevada
toxicidad y ecacia variable, siendo apenas moderada
para fracciones signicativas de pacientes. El
reconocimiento del tumor como un órgano complejo ha
proporcionado el desarrollo de abordajes más especícos
para el tratamiento del cáncer. Estos abordajes tienen
como objetivos minimizar la toxicidad y mejorar la
sobrevida de los pacientes con cáncer. Las células
neoplásicas están insertadas en un microambiente
que incluye otras células, una matriz extracelular y los
elementos del estroma, tales como vasos sanguíneos.
Son justamente estos vasos sanguíneos que están
asociados con la progresión de esta que es una de las
enfermedades más prevalentes y de elevada mortalidad
de la población humana.
El término de angiogénesis fue difundido a partir de 1787
por el cirujano británico John Hunter (3), que describió la
apariencia de los vasos sanguíneos del tejido conectivo
formados en una herida. La investigación de la
angiogénesis tumoral cobró impulso un siglo después,
cuando Virchow llama la atención, en 1863, reconociendo
que el estroma de los tumores posee una distintiva
red capilar.(4) En 1907, la vascularización tumoral fue
por primera vez estudiada de modo sistemático por
Goldman, el cual describió la respuesta vasoproliferativa
responsable del órgano en el cual el tumor se desarrolla
de la siguiente manera: “los vasos sanguíneos normales
Recibido: Junio 2012
Aceptado: Agosto 2012
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de los órganos en los que el tumor se está desarrollando
se ven perturbados por el crecimiento caótico; hay una
dilatación y una espiralización de los vasos afectados,
un notable brotamiento capilar y formación de nuevos
vasos, particularmente hacia el frente de crecimiento del
tumor” (5). Cuando Clark et al. (6,7) perfeccionaron la
implantación de cámaras transparentes en la oreja de
un conejo, las características morfológicas de los vasos
sanguíneos lograron estudiarse in vivo. En 1939 Ide et
al. (8) fueron los primeros en sugerir que los tumores
liberan factores especícos los cuales estimulan el
crecimiento de los vasos sanguíneos, mientras que en
1945 Algire y Chalkley (9) concluyeron que el crecimiento
tumoral está relacionado con el desarrollo de una red
vascular intrínseca. Más de 25 años pasaron hasta
que Folkman sugirió, en 1971, que la inhibición de la
angiogénesis podría ser una estrategia interesante para
inhibir el crecimiento tumoral y la formación de nuevas
metástasis (10). Folkman observó que los tumores se
desarrollaban hasta alcanzar un tamaño de 1-2 mm3, a
partir del cual se estabilizaban y detenían su crecimiento
(10,11).
A partir de ahí, numerosos esfuerzos fueron puestos con
el objetivo de entender los mecanismos moleculares
de la angiogénesis, así como desarrollar estrategias
antiangiogénicas para el tratamiento del cáncer.
La angiogénesis es un proceso complejo que involucra
a distintas células, componentes solubles y factores de
la matriz extracelular y tiene gran importancia en una
gran variedad de procesos siológicos y patológicos
del organismo. Así, para el desarrollo embrionario, la
curación de las heridas y el ciclo menstrual, procesos
que podemos considerar siológicos, los tejidos
normales precisan la formación de nuevos vasos que
aporten los nutrientes y el oxígeno necesarios y, a su
vez, retiren los productos de desecho. La regulación de
la angiogénesis se lleva a cabo mediante un perfecto
equilibrio entre la producción y la liberación de diversos
factores estimulantes e inhibidores, que varían en
función de las necesidades y el tipo de tejido (12).
En general, la angiogénesis es un proceso controlado
por el equilibrio entre factores proangiogénicos y
antiangiogénicos, que pueden coexistir en un mismo
tejido. Estos factores pueden ser circulantes o actuar
localmente como factores parácrinos. Estas moléculas
constituyen una serie de eventos complejos que son
regulados por factores micro y macroambientales en
un aparente estado de ujo dinámico del tumor. Su
producción es dependiente del sitio del tumor primario,
más allá de poder ser alterados a lo largo de la progresión
tumoral y durante el curso de la terapia antitumoral.
Hay dos tipos de factores estimuladores de la
angiogénesis: a) factores especícos, liberados por
numerosos tipos celulares, que se unen de forma
especíca a los receptores de las células endoteliales,
y b) factores inespecícos, que se unen a las células
endoteliales pero también a otras células que inltran
el tumor, las cuales incluyen las células endoteliales,
broblastos, células musculares lisas, plaquetas, células
inamatorias y células tumorales. Entre los factores
especícos se destacan el factor de crecimiento del
endotelio vascular (VEGF) y las angiopoyetinas. Los
factores pro-angiogénicos inespecícos son numerosos
y afectan al crecimiento de la célula endotelial y de muchas
otras. Algunos de los más importantes son los factores
de crecimiento de broblastos (FGF: ácido y básico),
factor de crecimiento transformante (TGFα), factor de
crecimiento epidérmico (EGF), factor de crecimiento
derivado de plaquetas (PDGF), angiogenina, etc. Estas
y otras moléculas angiogénicas, juntamente con sus
mecanismos de acción, se encuentran sistematizados
en la Tabla 1.
El VEGF es la molécula mejor caracterizada y más
importante del proceso angiogénico. Fue identicado en
los años 80s como un factor de permeabilidad vascular
(VPF) (13), y como un factor de crecimiento especíco
de las células endoteliales vasculares (14).
Se han encontrado siete isoformas del VEGF-A en seres
humanos, las cuales contienen 121, 145, 148, 165, 183,
189 y 206 residuos de aminoácidos, generados como
resultado del procesamiento alternativo del ARNm
(2-15,16), que dieren tanto en su masa molecular como
en sus propiedades biológicas.
El VEGF-A165 es la isoforma predominante del VEGF,
es la isoforma que es capaz de traducir las señales de
forma más potente entre los distintos tipos de VEGFs;
además de ser un potente factor de permeabilización
vascular (1).
Asimismo, se conocen tres receptores del VEGF:
Angiogénesis Tumoral: estrategias diagnósticas y terapéuticas
36
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VEGF-R1 (Flt-1) (17), VEGF-R2 (KDR/Flk-1) (15) y
VEGFR3 (KDR/Flt-1) (1). Los dos principales receptores,
Flt-1 y KDR, son expresados en las células endoteliales
cuando se encuentran en fase de proliferación. La unión
del VEGF con sus receptores, de tipo tirosina kinasa
(RTKs)(18), activa diversas vías de señal que intervienen
en diferentes pasos en la angiogénesis. Así, el VEGF
contribuye a la vasodilatación inicial mediada por
óxido nítrico y aumenta la permeabilidad de las células
endoteliales, estimula la proliferación y migración de las
células endoteliales y disminuye la apoptosis. Además,
a través del estímulo de la síntesis de los activadores
del plasminógeno, interviene en el remodelado de la
matriz perivascular (19).
Las angiopoyetinas representan otra familia importante
de factores proangiogénicos. Las más decisivas son
la Ang-1 y Ang-2, que se unen al receptor de tipo
tirosina kinasa Tie2 presente en las células endoteliales
y favorecen la estabilización y maduración de los
vasos neoformados. En presencia del VEGF, la Ang-2
antagoniza los efectos estabilizadores o antiapoptóticos
de la Ang-1 sobre las células endoteliales y promueve
la proliferación y migración de las células endoteliales.
Sin embargo, en ausencia del VEGF, la Ang-2 puede
conducir a la apoptosis y a la regresión vascular (20).
Sin embargo, el proceso angiogénico no está producido
por una sola molécula o familia de moléculas, sino que
depende de la cooperación e integración de varios
factores que contribuyen a la proliferación, migración,
invasion y diferenciación de la célula endotelial.
Opuestos a la actividad de los proangiogénicos, un
gran número de agentes antiangiogénicos endógenos
también, han sido funcionalmente caracterizados (Tabla
2). Al menos 27 proteínas diferentes y otras pequeñas
moléculas actúan como inhibidores endógenos de la
angiogénesis, mucha de las cuáles son fragmentos
derivados de la matriz extracelular, tales como la
endostatina, un producto del clivaje proteolítico del
colágeno XVIII, y la canstatina y tumstatina, dos
fragmentos proteolíticos de colágeno IV. (21) Estos
fragmentos son liberados por proteólisis de la matriz y
de la membrana vascular basal por enzimas, como las
metaloproteinasas de la matriz (MMPs), catepsinas y
elastasas. La actividad de este grupo heterogéneo de
antiangiogénicos es regulada a nivel de la expresión
génica, la secreción y la activación proteolítica.
Otras clases de angioinhibidores incluyen a factores
solubles, como interferones (IFN), interleucinas (ILs) y
la angiostatina, así como productos de fragmentos de
metabolitos hormonales, de factores de coagulación o
de proteínas del sistema inmune (Tabla 2).
Moléculas involucradas en la angiogénesis tumoral
Estimula la proliferación, motilidad e
interacción de células endoteliales (CE),
interferiendo en la permeabilidad vascular.
Reclutamiento de células del sistema
inmune promotoras del crecimiento tumoral
y de la angiogénesis.
Estimulan la linfoangiogénesis tumoral.
Induce la angiogénesis tumoral
Tie2 es sobreexpresada en diversos
carcinomas. Induce la migración de CE,
actúa en el remodelamiento y maduración
de la red vascular tumoral.
Actúan en el remodelamiento de la matriz
extracelular y en la proliferación y migración
de las CE. Es sobreexpresada en diversos
tipos tumorales.
Mitógeno y quimioatrayente de los pericitos,
broblastos u otras células mesenquimales,
regula la angiogénesis indirectamente a
través de la inducción del VEGF.
Estimula la producción de la matriz
extracelular y expresión de integrinas
y de VEGF; modula la proliferación y
migración de CE; participa en la formación
de los tubos capilares; interere en la
estabilización de los vasos sanguíneos y en
la interacción CE-pericito.
Estimula la angiogénesis y diferenciación
celular.
Estimula la angiogénesis y la vasodilatación
vía Tromboxano A2; regula la apoptosis.
Sobrexpresado en vasos sanguíneos
tumorales. Su inhibición compromete a la
vascularización y crecimiento tumoral.
Publicación de la DNSFFAA
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Salud Militar Vol. 31 Nº 1 Año 2012 37
Moléculas involucradas en la angiogénesis tumoral
Sobrexpresadas en linajes de tumor
mamario metastásico; ejercen un papel
importante en la formación de vasos
sanguíneos.
Sobreexpresa la expresión de VEGF por
estabilización de HIF-1; interere con la
secreción de proteasas por las células
tumorales.
Estimula la angiogénesis y vasodilatación.
Papel pleiotrópico en la angiogénesis
Afectan la motilidad, mecano-transducción
y proliferación celular, interriendo con un
amplio espectro de procesos angiogénicos.
Estabilizan las uniones de CE en
las paredes de los vasos; aumentan la
sobrevida de CE por la transmisión de una
señal anti-apoptótica de VEGFs.
Remodelación de la matriz extracelular;
liberación de la activación de factores de
crecimiento.
Degradan proteínas de la matriz
extracelular y activan factores
proangiogénicos; intereren en la migración
de CE y en el remodelamiento de la red
vascular.
Tabla 1. Ejemplos de moléculas proangiogénicas involucradas en la
neovascualrización tumoral y sus mecanismos de acción
VEGFR, integrina
α5ß1
Actúa en diversas
vías asociadas a
la sobrevivencia y
migración de células
endoteliales. Induce la
apoptosis de células
endoteliales
Angiomotina,
Integrina αvß3,
ATP sintasa
Supresor de la
angiogénesis tumoral,
actuando en varias vías
de señalización celular.
MMP-9, CD36,
Integrina αvß3
Inhibición de diversas
vías intracelulares.
Inhibe la migración,
crecimiento, adhesión y
sobrevivencia de células
endoteliales. Inhibe
proteasas asociadas a
la matriz extracelular.
MMP-2 Supresor de la
angiogénesis
VEGF, MMP-9
Imunomodulatorio,
antitumoral y
antimetastásica.
Integrina α1ß1
Inhibición de la
migración, proliferación
de células endoteliales
e induce apoptosis de
células endoteliales/
tumorales
Integrina αvß3 y
αvß1
Inhibe la síntesis
proteica. Atenúa la
proliferación de células
endoteliales
Integrina αvß3 y
αvß1
Inhibe migración e
induce la apoptosis
dependiente de CD95
en células endoteliales.
Integrina α2ß1
Inhibe la
migración celular
vía desorganización
del citoesqueleto de
actina y de adhesiones
focales.
Tabla 2. Ejemplos de inhibidores endógenos de la angiogénesis
Hace ya más de un siglo que se observó que la
proliferación de los vasos sanguíneos era necesaria
para el crecimiento tumoral, pero fue en la década de los
setenta, a partir de los trabajos de Folkman, cuando se
introdujo el concepto de angiogénesis. Folkman observó
que los tumores se desarrollaban hasta alcanzar un
tamaño de 1-2 mm (3), a partir del cual se estabilizaban
y detenían su crecimiento. (22) La proliferación activa de
células tumorales, que habitualmente acompañaba el
crecimiento inicial de los tumores, se equilibraba con el
proceso de muerte celular producido por el alejamiento
del aporte sanguíneo de las células tumorales. Mediante
la observación directa del tumor se ha demostrado
que el rápido crecimiento exponencial no ocurre hasta
Angiogénesis Tumoral: estrategias diagnósticas y terapéuticas
38
39
que hay una neovascularización y que el proceso de
angiogénesis es paralelo al proceso de formación de
metástasis. (23)
Se han propuesto dos vías por las que los nuevos
vasos se pueden formar: a) sprouting o formación de
brotes, y b) non-sprouting o por inserción de tejido
intersticial en la luz del vaso preexistente. (24) Además
de estos dos mecanismos, la angiogénesis tumoral
puede estar también sustentada por la movilización e
incorporación funcional de los precursores de las células
hematopoyéticas, que se trasladarían desde la médula
ósea para integrarse en los nuevos vasos formados.
(25)
Actualmente se reconocen varias fases para la
formación de los vasos. Durante la fase inicial de la
angiogénesis se produce una vasodilatación de los
vasos preexistentes (capilares y vénulas) mediada por
el VEGF, que aumentan su permeabilidad y activan sus
células endoteliales (se incrementan las organelas del
citoplasma y se reducen las uniones intercelulares).
Posteriormente, mediante la acción de diversas enzimas
proteolíticas denominadas metaloproteasas, se produce
la degradación de la membrana basal y su rotura. En una
segunda fase se promueve la proliferación y migración
de las células endoteliales para formar los nuevos brotes
que penetran entre las redes de las células tumorales
en crecimiento. Las células endoteliales migradas se
alinean en cordones y brotes sueltos formando una
luz en el brote de avance. Cuando todos los brotes se
conectan se restablece el ujo. (22)
Folkman propuso que la inhibición de la angiogénesis
podría ser una estrategia terapéutica efectiva en el
tratamiento del cáncer e inició una búsqueda dirigida
hacia la puricación de los factores angiogénicos
tumorales. (23)
En la actualidad está ampliamente aceptada la idea
del “encendido o interruptor angiogénico” del tumor
que, mientras está en la posición “off”, el tumor se
encuentra en una fase quiescente o dormido, con un
tamaño microscópico de 0,2-3 mm (3) de diámetro. La
fase rápida de crecimiento ocurre cuando éste activa su
fenotipo angiogénico. (23)
Una cuestión pendiente es cómo, cuándo y por qué
una célula tumoral durmiente o silente activa el fenotipo
angiogénico. En 1996, Hanahan y Folkman propusieron
que este “encendido” era el resultado de un desequilibrio
entre los factores estimuladores de la angiogénesis y los
inhibidores, con un predominio de los primeros de forma
sostenida. (26) El encendido angiogénico puede estar
inuido por situaciones ambientales, fundamentalmente
la hipoxia, y otros factores del microambiente tumoral,
tales como la acidosis y la inamación. También es
importante la base genética del huésped, puesto que
pueden ocurrir mutaciones genéticas con activación
de protooncogenes (bcl2, K-ras, H-ras, c-myc, etc.)
e inhibición de genes supresores de tumor (p53), que
amplican la expresión de factores proangiogénicos.
(27)
Los tumores de gran tamaño durante su crecimiento
pueden experimentar fenómenos de hipoxia y necrosis
por compresión de los vasos. La presencia de un pH
y una concentración de glucosa bajos en el seno
tumoral puede estimular la producción de los factores
angiogénicos, especialmente el VEGF. (23)
Si bien la mayoría de los trabajos apuntan en este
sentido, algunos datos preclínicos muestran que la
hipoxia y la angiogénesis en el tumor no siempre
progresan paralelamente. Aunque la falta de oxigenación
es un fuerte estímulo para la angiogénesis del tumor,
la patogenia de la hipoxia del tumor es mucho más
complicada y puede que no sea necesaria para que se
produzca la neovascularización. (28)
Teniendo en cuenta que el oxígeno debe ser distribuido
por la sangre a todas las células del cuerpo de
un organismo, es necesario que las células estén
localizadas entre 100 a 200 µm de un vaso sanguíneo
para poder sobrevivir, (24-29) por lo que si un grupo
de células tumorales necesita evadir la inanición,
requiere promover el proceso normal de la angiogénesis
para formar su propia fuente sanguínea mediante el
desarrollo de nuevos vasos sanguíneos y así, superar
la falta de distribución de oxígeno y nutrientes, de
modo de propiciar el crecimiento tumoral más allá del
límite de difusión de oxígeno (entre 100 a 200 µm) de
la distancia de los vasos sanguíneos. (30,31) Mediante
este sistema vascular se logra remover los residuos
metabólicos y suministrar el oxígeno y los nutrientes que
Publicación de la DNSFFAA
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Salud Militar Vol. 31 Nº 1 Año 2012 39
son necesarios para los tejidos y órganos distantes del
organismo. (32,33)
Ambos tipos de angiogénesis se diferencian (siológica
y patológica) por los tipos de vasos sanguíneos que las
inducen.
• Angiogénesis siológica, caracterizada por vasos
sanguíneos que poseen una estructura básica, la
cual consta de un lumen central que se encuentra
recubierto de células endoteliales rodeadas por una
membrana basal. Para satisfacer las demandas
locales, la red se remodela por medio de recortes,
ampliaciones y ramicaciones de la vasculatura.
Según el tipo de vaso, esta estructura básica puede
estar rodeada por células de soporte, células de
músculo liso y una matriz extracelular. Esto provoca
la formación de un sistema muy vascularizado que
suministra los nutrientes a los tejidos sanos. Esta
angiogénesis normal comienza en el desarrollo
fetal y continúa luego del nacimiento, es esencial
para el crecimiento y desarrollo normales del
embrión y de los niños, pero la función siológica
de la angiogénesis en los adultos está limitada a la
curación de heridas y al ciclo reproductor femenino.
(2-33,34)
• Angiogénesis tumoral o patológica, al igual que en
los tejidos sanos depende de una extensa red de
vasos sanguíneos para crecer y sobrevivir. Además,
la capacidad de un tumor para producir metástasis
depende del desarrollo de su propio aporte
sanguíneo. Por esto la angiogénesis patológica es
esencial para la progresión maligna de los tumores
sólidos.
Los tumores pequeños, con un diámetro inferior
a 0.5 mm, son estructuras latentes (durmiente) y
reciben nutrientes por simple difusión. Pero, para
desarrollarse, el tumor depende de la vasculatura
del huésped y de la generación de su propio aporte
sanguíneo. (2)
Los vasos tumorales dieren de los de los tejidos
sanos y su estructura y función es anormal. Son de
forma irregular, dilatados y de un diámetro desigual,
sinuoso, con fugas y propenso a hemorragias,
están imperfectamente recubiertos de células
endoteliales que poseen múltiples aberturas y son
más permeables de lo normal. No siempre están
conectados a otros vasos, no se organizan en
vénulas, arteriolas y capilares denitivos, sino que
tienen características de todos los tipos de vasos y
presentan una expresión anómala de antígenos de
supercie celular en las células endoteliales. (35)
Como resultado de esta estructura el ujo sanguíneo
en los vasos tumorales es generalmente irregular.
La estructura caótica provoca que el ujo sanguíneo
circule lentamente y los capilares pueden dejar de
funcionar.
La activación de la angiogénesis conduce a la
neovascularización del tumor, dando como resultado
su rápido crecimiento. (34) En contraste, los tumores
latentes no tienen la capacidad de expandirse más
allá de un tamaño microscópico menor a 0.5 mm. (36)
Se ha propuesto el bloqueo de la angiogénesis como
el mecanismo para explicar este comportamiento,
ya que se ha observado que pueden permanecer
latentes por meses, hasta que ocurre la activación de
la angiogénesis. Esto resulta cuando los reguladores
pro-angiogénicos sobrepasan el balance contra los
reguladores anti-angiogénicos secretados por las células
del microambiente tumoral a favor de los promotores de
la angiogénesis (36), evento conocido como el cambio
angiogénico (en inglés, angiogenic switch). Diversas
señales pueden activar el cambio angiogénico en los
tumores, los cuales incluyen el estrés metabólico (por
ejemplo, el pH bajo y la baja presión de oxígeno), el
estrés mecánico (debido a la proliferación de las células
tumorales), respuesta inamatoria y eventos genéticos
y epidemiológicos.
De hecho, la angiogénesis no participa en la
carcinogénesis pero sí promueve la progresión tumoral
(32) y es un elemento esencial para la formación de
metástasis al proveer un sitio de entrada a la circulación
de los vasos sanguíneos, así como de oxígeno y
nutrientes por la neo-angiogénesis. (31) Además,
el tumor puede secretar factores que promueven
reacciones linfáticas de manera similar a la producción
de factores angiogénicos, inuyendo en la ruta de
diseminación metastásica dado que los vasos linfáticos
pueden ser invadidos por las células tumorales; de
hecho, para los patólogos, tanto la invasión vascular
como la linfática son factores pronósticos en las
Angiogénesis Tumoral: estrategias diagnósticas y terapéuticas
40
41
enfermedades malignas. (15)
Considerando todo lo anterior, queda claro que el
bloqueo de la angiogénesis es actualmente considerado
como una estrategia clave para atacar el crecimiento
tumoral y el desarrollo de metástasis.
Una secuencia de eventos iniciados por la expresión
de los factores proangiogénicos y la subsecuente
ligadura a sus receptores de unión conduce a la
neovascularización del tejido neoplásico. Entre las
múltiples etapas de este proceso, lleva: (a) activación
de la señalización angiogénica a través de la interacción
del factor angiogénico-receptor en las células
endoteliales presentes en el microambiente tumoral;
(b) secreción de proteasas (enzimas proteolíticas) y
subsecuente degradación de la membrana basal de los
vasos parentales y de la matriz extracelular del tejido
en el cual el tumor se está desarrollando; (c) migración,
reclutamiento y proliferación de las células endoteliales
circulantes en el medio ambiente angiogénico, con la
subsecuente formación de brotamientos vasculares; (d)
interconexiones de los brotes capilares para la formación
de redes vasculares del tejido; (e) estabilización de los
capilares a través del reclutamiento de células de soporte
(pericitos y células musculares lisas, por ejemplo) y de
la formación de una membrana basal. (32,33)
Aparentemente simple, el proceso de la angiogénesis
está lejos de ser trivial como se planteó anteriormente
y sus complejos mecanismos moleculares han sido
estudiados extensamente. No hay duda en cuanto
el papel central de la angiogénesis que es conferido
a la célula endotelial, sino también es importante
comprender a todas aquellas complejas interrelaciones
que existen entre receptor-factor de crecimiento, célula-
célula y célula-matriz que caracterizan este proceso,
con una intensa participación no sólo de las células
tumorales sino también del estroma circundante, la cual
incluye a broblastos, células musculares lisas y células
del sistema inmune por ejemplo.
En los últimos 50 años, la estrategia predominante
del tratamiento del cáncer se ha centrado en la célula
tumoral. De este modo, cualquier fármaco o sustancia
capaz de matar a las células tumorales in vitro era,
por denición, un candidato para el tratamiento
quimioterapéutico in vivo.
El tratamiento antiangiogénico realiza una acción
antitumoral de forma indirecta mediante la inhibición
de la vascularización del tumor e impidiendo de esta
forma que se le aporten los nutrientes necesarios para
su crecimiento y desarrollo. Con este nuevo concepto,
la terapéutica antitumoral no se centra únicamente en la
célula cancerígena, sino también en su entorno y, sobre
todo, en el proceso de formación de nuevos vasos.
El desarrollo de tratamientos antiangiogénicos contra
cáncer ha avanzando de manera rápida. El primer
inhibidor selectivo de la angiogénesis utilizado en
ensayos clínicos fue el TNP-470. (37) Actualmente
se han descubierto más de 300 inhibidores de la
angiogénesis, muchos de ellos en ensayos clínicos en
diferentes fases y otros ya aprobados para su utilización
clínica. (38)
Las ventajas teóricas de los fármacos antiangiogénicos
son las siguientes:
1. Estos agentes pueden acceder fácilmente a las
células endoteliales del tumor, a diferencia de los
fármacos cistostáticos, que tienen que penetrar en
grandes masas tumorales.
2. Los fármacos antiangiogénicos no producen
citopenias ni toxicidad medular y gastrointestinal,
por lo que podemos evitar muchas de las toxicidades
asociadas con la quimioterapia estándar.
3. Estos fármacos pueden ser muy especícos, por
ejemplo, cuando actúan contra moléculas expresadas
en la supercie de la célula endotelial activada, pero no
en la célula endotelial quiescente u otras células. Sería el
ejemplo de los receptores del VEGF, las angiopoyetinas
y algunas moléculas de adhesión (integrinas).
4. En teoría no están sujetos a fenómenos de resistencia
al tratamiento al actuar sobre las células endoteliales,
que son estables genéticamente y son menos probables
de acumular mutaciones que permitan la adquisición
de resistencia a drogas antitumorales. Sin embargo,
las nuevas células endoteliales son estructural y
funcionalmente anormales y hace poco se ha descrito
que pueden adquirir alteraciones citogenéticas en el
microambiente tumoral. (39) El gen supresor de tumor
Publicación de la DNSFFAA
40
Salud Militar Vol. 31 Nº 1 Año 2012 41
p53 se encuentra inactivado en la mayoría de los
cánceres humanos y las células tumorales decientes
en p53 experimentan una reducción en la tasa de
apoptosis bajo condiciones hipóxicas, circunstancia que
podría disminuir su dependencia del soporte vascular
y la respuesta al tratamiento antiangiogénico. De este
modo, se ha mostrado que las alteraciones genéticas
que disminuían la dependencia vascular de las células
tumorales (p.ej., células decientes en p53) podían
inuir en la respuesta de los tumores al tratamiento
antiangiogénico. (40)
5. Su espectro de acción puede ser amplio, al no
depender del tipo de célula tumoral ni de su fase del
ciclo celular. Se ha diseñado una amplia gama de
estrategias terapéuticas dirigidas a bloquear uno o más
pasos del proceso angiogénico. El término fármaco
antiangiogénico se utiliza para describir un grupo diverso
de agentes que afectan al crecimiento de nuevos vasos.
Las estrategias anti-angiogénicas pueden dividirse en:
A) Anticuerpos anti-VEGF
Dado que el VEGF es uno de los factores clave en la
promoción de la angiogénesis, se han llevado a cabo
distintas estrategias para inhibirlo, mediante el uso de
anticuerpos. En el 2004 se aprobaron los siguientes
compuestos inhibidores del VEGF: el Pegaptinib,
un aptámero que bloquea dicho factor, utilizado para
el tratamiento de cáncer colorrectal metastático en
combinación con regímenes de quimioterapia basada
en 5-uorouracilo; el Ranibizumab, que es un
fragmento molecular de un anticuerpo monoclonal (Fab)
que neutraliza a todas las isoformas del VEGF, para el
tratamiento de degeneración macular relacionada con
la edad (AMD) y el Bevacizumab (Avastin®), que es
un anticuerpo monoclonal recombinante humanizado
contra el VEGF-A165 (rhu Mab VEGF). (41)
La terapia antiangiogénica se convirtió en una realidad
a partir de la aprobación de Bevacizumab en febrero
de 2004 por la FDA, para el tratamiento de primera
línea de cáncer metastático colorrectal (CRC). (42)
El bevacizumab es un anticuerpo monoclonal (Mab)
humanizado recombinante que es capaz de unirse y
neutralizar la actividad biológica del VEGF-A. (43,44)
Desarrollado a partir del Mab anti-VEGF murino A4.6.1,
el bevacizumab fue humanizado a través de técnicas
avanzadas de ingeniería genética, de modo que el
anticuerpo resultante conserve la especicidad de la
molécula original. La vida media plasmática de esta
proteína es de 17-21 días. (43)
Numerosos ensayos clínicos demostraron que su uso
intravenoso potencializa el efecto antineoplásico de
los esquemas terapéuticos convencionales. En estudio
en fase III delineado por Hurwitz y col., la adición de
bevacizumab en combinación citotóxica irinotecan
/5-uorouracilo administrado en bolo/leucovorina en
portadores de cáncer colorrectal (CRC) metastásicono
tratado previamente, resultaron en un aumento de la
tasa de respuesta a la quimioterapia. (2)
Resultados promisorios también han sido obtenidos
en el carcinoma renal (RCC) metastásico, en el cual
la combinación de bevacizumab con interferón alfa
aumenta en 5 veces la sobrevida media libre de
progresión. Además de CRC y RCC metastásico,
bevacizumab está reglamentado por la FDA para su uso
en casos de cáncer de mama, pulmón y en glioblastoma.
B) Anticuerpos contra VEGFRs
La señalización del VEGFR-1 ha sido ligada a la
inducción de MMP9 (metaloproteinasas de matriz-9)
y a la facilitación de la metástasis por lo que es
considerado como un blanco de inhibición en la
terapeútica anti-tumoral. (2) De hecho, se ha observado
que los anticuerpos monoclonales anti-VEGFR-2
como el DC101 pueden inhibir la angiogénesis y el
crecimiento de distintos xenotransplantes tumorales
humanos. (45) También el VEGFR-3 es un marcador
útil y potencial blanco terapéutico anti-angiogiogénico/
linfoangiogénico, para la identicación de neoplasias
endoteliales malignas dado que se encuentra expresado
ampliamente en la mayoría de los tumores vasculares
humanos benignos y malignos. (15)
C) Moléculas pequeñas inhibidoras de VEGFR-TKs
La angiogénesis es promovida a través de citocinas
que se unen a receptores de las células endoteliales
y desencadenan una cascada de señales. La mayoría
de estos receptores son del tipo tirosina kinasa y tras
su unión con el factor de crecimiento determinado, son
Angiogénesis Tumoral: estrategias diagnósticas y terapéuticas
42
43
fosforilados y transducen señales proangiogénicas,
tales como la vía de las MAPK (mitogen activated protein
kinase), FAK (focal adhesión kinase) y AKt. Se han
desarrollado pequeñas moléculas capaces de inhibir
la transducción de señal de la célula endotelial, con la
nalidad de detener el crecimiento tumoral, al bloquear
la cascada de señalización de los VEGFRs. Algunas de
estas moléculas inhibidoras son: SU6668 que bloquea
tanto al VEGFR-2 como al PDGFR-ß (14), SU11248 o
malato de sunitinib, que interere con el VEGFR-2,
PDGFR, c-kit y Flt-3 (46), Bay 43-9006 o sorafenib,
que bloquea al VEGFR- 2 y -3 (5), además de PTK787/
ZK 222584 o vatalanib. (47)
D) Esteroides angiostáticos
Algunos esteroides incluyendo a la progestina, acetato
de medroxi-progesterona y glucocorticoides como la
dexametasona y cortisona fueron las primeras moléculas
reconocidas en contar con actividad anti-angiogénica
(47); algunos metabolitos de los corticoesteroides como
el tetrahidrocortisol han mostrado también actividad
anti-angiogénica y han guiado el camino para el
descubrimiento de otros inhibidores endógenos. (36)
Otro esteroide, la escualamina, interrumpe signicati-
vamente la proliferación y progresión tumoral en
estudios in vitro, mientras que en estudios pre-clínicos,
ha mostrado benecios aditivos en el retraso del
crecimiento tumoral al combinarse con cis-platino,
paclitaxel, ciclofosfamida, genisteína o radioterapia. Sin
embargo, el único esteroide antiangiogénico que ha sido
evaluado en estudios clínicos es la Medroxiprogesterona.
(47)
E) Inhibidores endógenos
Consisten en fragmentos de proteínas grandes, que
pueden actuar como inhibidores endógenos de la
angiogénesis a manera de precursores latentes activados
por la proteólisis, únicamente cuando son requeridos
(31), por ejemplo la angiostatina, que resulta de la
degradación de plasminógeno y fue el primer agente
antiangiogénico descubierto, inhibe la migración de la
célula endoteliales e induce su apoptosis.
La endostatina que es un fragmento críptico de la
colágena XVIII, inhibe la proliferación y migración de
las células endotelial a través de la inhibición de la
MMP-9 y la movilización del VEGF. Y otros inhibidores
endógenos de la matriz extracelular como la tumstatina,
vasostatina y vasoinhibina. (36)
F) Inhibidores de metaloproteinasas de la matriz
La matriz extracelular es un complejo entorno compuesto
de proteínas como el brinógeno, el colágeno y la
gelatina, que aporta el andamiaje de soporte de los
tejidos. La matriz continuamente experimenta procesos
de remodelado en situaciones siológicas y patológicas.
Su degradación es producido por un grupo de proteínas
denominadas metaloproteasas de la matriz (MMP).
Las MMP constituyen una familia de al menos 26
enzimas que se dividen en matrizlisinas, estromalisinas
y gelatinasas, de las cuales la MMP-2 (o gelatinasa-A) y
la MMP-9 (o gelatinasa B) son las más importantes. Hay
una serie de inhibidores naturales tisulares de las MMP
que se denominan TIMP e inhiben la angiogénesis,
así como el crecimiento tumoral y la metástasis. Se
ha observado en estudios pre-clínicos que el BB94 y
batimastat, inhibidores sintéticos de proteasas, resultan
en anti-angiogénesis, inhibición del crecimiento tumoral
y actividad anti-metastásica (31), sin embargo, esta
estrategia ha tenido una ecacia pobre y con efectos
secundarios. (49)
G) Modicadores de la respuesta biológica
Son sustancias sintéticas como el interferón-α (citosina)
que se han utilizado para tratar distintos tumores,
empleando su capacidad para estimular al sistema
inmune y afectar el suministro sanguíneo. (36)
H) Péptidos anti-adhesivos
Anticuerpos que reconocen a la integrina (familia de
receptores de la supercie celular expresados por las
células endoteliales) así como péptidos antagonistas,
han mostrado la capacidad de bloquear la interacción de
las integrinas con sus ligandos en la matriz extracelular.
(31) La vitaxina, es un anticuerpo humanizado (LM609)
dirigido contra la molécula de adhesión integrina α-v-β-3
que inhibe la angiogénesis inducida por el FGF-β y
favorece la apoptosis de la célula endotelial activada,
pero no de la célula endotelial quiescente. (50)
Publicación de la DNSFFAA
42
Salud Militar Vol. 31 Nº 1 Año 2012 43
I) Otros agentes
Los oligonucleótidos antisentido (2), así como
anticuerpos de fragmento variable de una sola
cadena (scFv), inmunotoxinas, inmunoliposomas (50),
anticuerpos fúngicos como la fumagilina y sus análogos
sintéticos como el TNP-470, e inhibidores de canales
de calcio que bloquean la proliferación y migración de
las células tumorales, así como el carboxiamidotriazol
(CAI), que inhibe la angiogénesis (31), han sido
utilizados exitosamente contra el crecimiento tumoral,
principalmente al inhibir la actividad angiogénica.
J) Estrategias combinatorias
Como ya hemos visto, el dirigir las estrategias contra el
VEGF, aunque es el principal factor angiogénico, por sí
sólo no es suciente para erradicar tumores malignos
debido a que muchos factores angiogénicos además de
éste, contribuyen para el cambio hacia la angiogénesis
patológica. (32) Para atacar este problema, se han
realizado distintos esfuerzos que combinan estrategias,
obteniendo así efectos anti-tumorales mayores al
combinar por ejemplo la terapia antiangiogénica
particularmente contra el VEGFR y VEGFR-2 con la
radioterapia así como quimioterapia, respectivamente.
(2) Además, la intervención de otras células pro-
angiogénicas como las células murales, células del
estroma y hematopoyéticas podría mejorar en un futuro
el desempeño de las estrategias antiangiogénicas al
incrementar la ecacia y disminuir la resistencia a la
inhibición de la angiogénesis. (32)
La imagenología molecular es denida como la
caracterización y medición de los procesos biológicos
a nivel celular y molecular en los seres vivientes,
empleando técnicas de imagen mínimamente invasivas.
(51)
Las aplicaciones en los organismos in vivo incluyen: (a)
Visualización de los mecanismos de expresión y entrega
genética. (b) La evaluación de los procesos celulares.
(c) El desarrollo de nuevas técnicas de imagen. (d) La
facilitación del desarrollo de nuevas drogas. (e) El diseño
de nuevos métodos para el monitoreo terapéutico y la
visualización de diferentes mecanismos moleculares
como la angiogénesis y la apoptosis.
Las tecnologías involucradas son:
Tomografía de Emisión de Positrones (PET)
Explora procesos moleculares y el metabolismo tisular
de la glucosa, mediante la inyección endovenosa de un
radiofármaco (positrones), que luego son rastreados
por los detectores fotosensibles del equipo PET. El
radioisótopo más empleado en la PET es el 18F (FDG)
con el cual se marca la glucosa, molécula que participa
en el metabolismo de numerosos tejidos normales
y patológicos. Además del FDG también se pueden
producir otros isótopos emisores de positrones como
el 13N, el 15O y el 11C, que tienen una vida media más
corta que la FDG y ello diculta su manejo y aplicación
clínica. Tiene aplicaciones en oncología, en los procesos
inamatorios e infecciosos, en cardiología, en neurología
y psiquiatría se utiliza en investigación sobre el cerebro
y en el estudio del mapa de las funciones cerebrales.
Pre-clínicamente ha sido particularmente útil en el
monitoreo de la expresión de receptores extracelulares
y la ecacia de vectores de terapia genética. (52,53)
Tomografía por Emisión de Fotón Simple (SPECT)
Es una técnica en la cual después de la administración al
paciente de un radiofármaco (99mTc, 111In, 123I y 125I), una
o varias gamma cámaras rotan alrededor del paciente
para obtener y reconstruir los datos obtenidos por la
emisión de un fotón simple en forma de rayos gamma,
produciendo una imagen en forma de cortes que puede
ser presentada en cualquier plano incluyendo en 3D.
La SPECT es una técnica poderosa que se ha usado
para obtener la imagen de varios procesos moleculares,
se ha usado para rastrear moléculas y células incluso
radiotrazadores de annexin-V como un marcador
temprano de apoptosis. (54,55)
Potencialidades
Es posible que el desarrollo de la imagenología molecular
promueva al descubrimiento más temprano y a la
caracterización de las enfermedades, en la comprensión
de la biología tanto de los procesos siológicos
como siopatológicos. La aparición de tratamientos
con mejores resultados así como la evaluación y
monitoreo de su acción, por lo que ya se prevé una
Angiogénesis Tumoral: estrategias diagnósticas y terapéuticas
44
45
mayor especicidad en el diagnóstico y pronóstico de
las enfermedades. La imagenología molecular in vivo
podría permitir el estudio de la patogénesis en el micro
ambiente intacto de los sistemas vivientes. Tiene el
potencial para proporcionar información mucho más
rápidamente que la que actualmente es posible con las
técnicas convencionales invasivas y laboriosas como
el análisis histológico, juega un importante rol en el
desarrollo y aplicación de las técnicas de imagen para
las manipulaciones genéticas, realiza el “screening” in
vivo de las nuevas drogas y permite entender los eventos
moleculares funcionales en los organismos vivientes a
los niveles celulares y moleculares. La imagenología
molecular permitirá el descubrimiento de las bases
de las enfermedades mediante su caracterización
molecular y la detección de las fases tempranas de las
enfermedades como el Alzheimer y el cáncer antes de
que aparezcan síntomas claros. Para las compañías
farmacéuticas, la imagenología acelerará la llegada de
los fármacos al mercado, ya que permite a los cientícos
ver, en sólo unos días, si los medicamentos funcionan,
sin tener que esperar mucho tiempo.
Imagen molecular de la expresión VEGF/VEGFR.
La sobreexpresión de VEGFR y de VEGF-A está
asociada con la progresión tumoral y pobre pronóstico
en varios estudios clínicos del cáncer (56). Están
en desarrollo agentes que prevengan la unión del
VEGF-A a sus receptores, anticuerpos que bloquean
directamente el VEGFR-2 y pequeñas moléculas que
inhiban la actividad quinasa del VEGFR-2 que bloquean
la señalización VEGF/VEGFR. Con este n se ha
marcado el VEGF121 recombinante humano con 111In y
99mTc para imágenes SPECT, y 64Cu para imagen PET
de la angiogénesis tumoral y expresión de VEGFR(56)
También se ha marcado con 123I el VEGF165 como un
posible marcador tumoral en pacientes con carcinoma
pancreático. (57)
Un anticuerpo monoclonal IgG1, el VG76e, que se une
al VEGF humano, fue marcado con 124I para imagen
PET. (58) Otro anticuerpo, el HuMV833, la versión
humanizada del anticuerpo MV833, fue marcado con 124I
en pacientes con cáncer en Fase I. (59) A su vez, se
han marcado péptidos antagonistas del VEGFR con 11C
o 18F. (60)
También se ha marcado del anticuerpo bevacizumab con
99mTc el cual ha sido evaluado en modelos preclínicos de
melanoma como un posible agente de imagen molecular
y se han obtenidos muy buenos resultados hasta el
momento (61).
Imagen molecular de la expresión de la integrina αvβ3
La integrina αvβ3, la cual se une a los componentes
de la matriz intersticial, ácido aspártico-arginina-glicina
(RGD), es sobreexpresada sobre el endotelio vascular
durante la angiogénesis tumoral pero no en aquellos
tejidos quiecentes. La inhibición de la actividad de dicha
integrina αvβ3 por anticuerpos monoclonales, péptidos
antagonistas RGD cíclicos y peptidomiméticos, se ha
visto que son capaces de inducir la apoptosis de la célula
endotelial, de inhibir la angiogénesis e incrementar la
permeabilidad de la monocapa endotelial. Los péptidos
RGD han sido marcados con 111In/90Y y 99mTc para
imágenes SPECT de la expresión de la integrina αvβ3
(62-63) y con 125I, 18Fy con 64Cu para imágenes PET y
se han logrado considerables resultados. (64-66)
Un anticuerpo humanizado contra esta integrina, el
Abegrin (MEDI-522, también denominado VITAXIN), se
ha marcado con 64Cu y se encuentra en ensayo clínico
para el tratamiento del cáncer. (67)
Imagen molecular de la expresión MMP
Las MMPs juegan un rol importante en la angiogénesis
tumoral, en particular las gelatinasas MMP-2 y la MPP-9.
Un número de inhibidores MMP han sido desarrollados
como agentes citostáticos y antiangiogénicos y están
en la actualidad en ensayo clínico. Se han desarrollado
marcaciones de la expresión de inhibidores de las
MMPs con 123I, 125I, 111In, 99mTc, 11C, 18F y/o 64Cu para
investigación clínica y bilógica in-vivo utilizando SPECT
y PET. 68-71
Los procesos angiogénicos son de vital importancia
ya sea para el crecimiento tumoral, la invasividad y
formación de posibles metástasis. Tanto la identicación
de los factores que la promueven, así como de sus
receptores asociados, han sido blancos para la creación
de numerosas drogas cuya nalidad es la inhibición de tal
proceso. El diseño de nuevos métodos para el monitoreo
Publicación de la DNSFFAA
44
Salud Militar Vol. 31 Nº 1 Año 2012 45
terapéutico y la visualización de diferentes mecanismos
moleculares de la angiogénesis, han sido claves para la
compresión e identicación de nuevas estrategias anti-
angiogénicas actuales. Los autores consideran que este
es uno de los procesos más importantes en el desarrollo
tumoral y a su vez, que se encuentra muy estrechamente
vinculado a su microambiente, y por lo cual el estudio
conjunto de estos dos fenómenos podría ayudar a la
compresión y al mejoramiento de las terapias actuales
contra el cáncer.
Angiogenesis is basic for tumor development, and
the period during which the transition from the tumor
avascular to the vascular phase is regulated by the
expression of pro antiogenic factors such as the vascular
endothelial growth factor (VEGF). This substance is a
glycoprotein produced either by normal or by neoplasic
cells and it plays a signicant role in physiologic and
pathologic situations as well. The union of the
VEGF to its receptors, leads to the recruiting of intracellular
molecular signals, responsible for cell survival, vascular
permeability, migration and proliferation. Many studies
have described the relationship existing between the
expression of VEGF and prognosis for the patients with
oncologic pathologies. Both the VEGF and its receptors
have been the target for the development of various
therapeutic and diagnostic agents.
This paper describes a few of these agents, as well
as their strategies and/or mechanisms towards the
visualization or inhibition of tumor angiogenesis.
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Publicación de la DNSFFAA
