METÁSTASE

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METÁSTASE
MORFOFUNCIONAL
Do grego metástatis = mudanças de lugar, transferência.
As células tumorais devem interagir com a MEC em diversos estágios da cascata metastática. Um carcinoma
deve primeiro romper a membrana basal subjacente, então atravessar o tecido conjuntivo intersticial e, em última
instância, ter acesso a circulação através da penetração na membrana basal vascular.
INVASÃO DA MATRIZ CELULAR
1. Alterações das interações célula-célula do tumor
2. Degradação da membrana basal e tecido conjuntivo intersticial
3. Ligação da célula tumoral a proteínas da MEC
4. Migração
1. Dissociação das células, uma da outra, é frequentemente uma consequência das alterações nas
moléculas de adesão intercelulares. As interações célula-célula são mediadas por uma família de
glicoproteínas transmembranas chamadas caderinas. As E-caderinas medeiam as adesões homotípicas
no tecido epitelial, servindo assim para manter as células epiteliais em união e para transmitir sinais entre
as células; intracelularmente, as E-caderinas são conectadas a β-catenina e a actina do citoesqueleto.
Em diversos tumores epiteliais, há uma regulação diminuída da expressão da E-caderina.
Provavelmente, essa diminuição da regulação reduz a capacidade das células de se aderirem umas às
outras e facilita o seu desligamento do tumor primário e consequente avanço em direção aos tecidos
circunjacentes. As E-caderinas estão unidas ao citoesqueleto por cateninas, proteínas que estão sob a
membrana plasmática. A função normal da E-caderina depende de sua ligação as cateninas. Em alguns
tumores, a E-caderina é normal, mas sua expressão está reduzida devido a mutações no gene para a
α-catenina.
2. Degradação local da membrana basal e do tecido conjuntivo intersticial. As células tumorais podem
elas mesmas secretar enzimas proteolíticas, ou induzir as células estromais (p. ex., fibroblastos e células
inflamatórias) a elaborar proteases. Muitas famílias de proteases diferentes, tais como as
metaloproteinases (MMP), a catepsina D e o ativador de plasminogênio uroquinase, foram relacionadas à
invasão por células tumorais. As MMP regulam a invasão tumoral através da remodelação de
componentes insolúveis da membrana basal e da matriz intersticial, mas também através da liberação de
fatores de crescimento sequestrados na MEC. De fato, produtos de clivagem do colágeno e dos
proteoglicanos também possuem efeitos quimiotáticos, angiogênicos e promotores do crescimento. Por
exemplo, a MMP9 é uma gelatinase que cliva o colágeno tipo IV da membrana basal epitelial e vascular,
sendo que, além disso, estimula a liberação de VEGF dos grupamentos sequestrados na MEC. Os
tumores benignos da mama, colón e estômago mostram pouca atividade da colagenase tipo IV, enquanto
suas contrapartes malignas superexpressam essa enzima. Concomitantemente, as concentrações de
inibidores de metaloproteinases estão reduzidas, de forma que o equilíbrio está inclinado grandemente
em direção a degradação tecidual. De fato, a superexpressão de MMP e outras proteases foi relatada em
muitos tumores. Contudo, recentes experimentos de imagem in vivo mostraram que as células tumorais
podem adotar um segundo modo de invasão, denominado migração amebóide. Nesse tipo de migração,
as células se apertam através dos espaços da matriz em vez de recortar seu caminho através dela. Essa
migração ameboide é muito mais rápida e as células tumorais parecem ser capazes de usar as fibras de
colágeno como estradas de alta velocidade em sua jornada. As células tumorais, pelo menos in vitro,
parecem ser capazes de alternar entre as duas formas de migração, explicando talvez o desempenho
desapontador dos inibidores de MMP nos estudos clínicos.
3. Alterações na ligação das células tumorais a proteínas da MEC. As células epiteliais normais
possuem receptores, como as integrinas, para a laminina da membrana basal e para o colágeno que
estão polarizados em sua superfície basal; esses receptores ajudam a manter as células em um estado
quiescente, diferenciado. A perda de adesão nas células normais leva a indução da apoptose, enquanto
que, não surpreendentemente, as células tumorais são resistentes a essa forma de morte celular. Além
disso, a própria matriz se torna modificada de maneira a promover a invasão e a metástase. Por
exemplo, a clivagem das proteínas de membrana basal, colágeno IV e laminina, pelas MMP2 e MMP9,
gera novos sítios que se ligam a receptores nas células tumorais e estimulam a migração.
4. A locomoção é a última etapa da invasão, impulsionando as células tumorais através da membrana
basal degradada e das zonas de proteólise da matriz. As células devem se ligar à matriz na extremidade
de avanço, soltar-se da matriz na extremidade final e contrair o citoesqueleto de actina para seguir
adiante. Tais movimentos parecem ser potencializados e direcionados por citocinas derivadas das células
tumorais, tais como os fatores de mobilidade autócrinos. Além disso, os produtos de clivagem dos
componentes da matriz (p. ex., colágeno, laminina) e alguns fatores de crescimento (p. ex., IGF I e II)
possuem atividade quimiotática para as células tumorais. Não obstante, a clivagem proteolítica libera
fatores de crescimento ligados a moléculas da matriz. As células do estroma também produzem efetores
parácrinos de mobilidade celular, como o fator de
crescimento de hepatócitos-fator de dispersão, que
se liga a receptores nas células tumorais. As
concentrações de fatores de crescimento de
hepatócitos- fator de dispersão são elevadas nas
extremidades de avanço dos tumores de cérebro
altamente invasivo glioblastoma multiforme,
apoiando a teoria de sua função na mobilidade.
DISSEMINAÇÃO VASCULAR E INSTALAÇÃO DAS
CÉLULAS TUMORAIS
Uma vez que atinjam a circulação, as células tumorais
ficam vulneráveis a destruição por uma variedade de
mecanismos, incluindo:
- Estresse mecânico de cisalhamento,
- Apoptose estimulada pela perda de adesão (que foi
denominada anoikis)
- Defesa imune inata e adaptativa.
Dentro da circulação, as células tumorais tendem a
agregar-se formando massas. As adesões homotípicas
entre as células tumorais favorecem esse arranjo, assim
como as adesões heterotípicas entre as células tumorais
e as células do sangue, principalmente as plaquetas. A
formação de agregados plaqueta-tumor pode aumentar a
sobrevida da célula tumoral e sua capacidade de se
implantar. As células tumorais também podem se ligar e
ativar os fatores de coagulação, resultando na formação de
êmbolos. A interrupção e o extravasamento dos êmbolos
tumorais em sítios distantes envolvem a adesão ao
endotélio, seguida pelo egresso através da membrana
basal. As moléculas de adesão (integrinas, receptores de
laminina) e as enzimas proteolíticas, discutidas
anteriormente, estão envolvidas nesses processos. A moléculas de adesão CD44 apresenta interesse em
particular, pois está expressa em linfócitos T normais, sendo usada por essas células para migrar através de
sítios selecionados no tecido linfóide. Tal migração é atingida pela ligação da CD44 ao hialuronato em vênulas
endoteliais altas, e a superexpressão de CD44 pode favorecer a disseminação metastática. No novo sítio, as
células tumorais devem proliferar, desenvolver um suprimento vascular e evadir as defesas do hospedeiro.
O sítio em que as células tumorais circulantes deixam os capilares para formar depósitos secundários está
relacionado, em parte, à localização anatômica do tumor primário, com a maioria das metástases ocorrendo no
primeiro leito capilar disponível para o tumor. Muitas observações, contudo, sugerem que uma via natural de
drenagem não explica totalmente a distribuição das metástases. Por exemplo, o carcinoma prostático se
dissemina preferencialmente para o osso, os carcinomas broncogênicos tendem a envolver as suprarrenais e o
cérebro, os neuroblastomas se disseminam para o fígado e para os ossos. Esse tropismo por um órgão
especifico pode estar relacionado aos seguintes mecanismos:
- Como o primeiro passo para o extravasamento e a adesão ao endotélio,as células tumorais podem ter
moléculas de adesão cujos ligantes são expressos preferencialmente nas células endoteliais do
órgão-alvo. De fato, foi mostrado que as células endoteliais dos leitos vasculares de vários tecidos
diferem em sua expressão dos ligantes para moléculas de adesão.
- As quimiocinas possuem um importante papel na determinação dos tecidos-alvo para metástases. Por
exemplo, algumas células cancerosas da mama expressam os receptores de quimiocina CXCR4 e
CCR7. As quimiocinas que se ligam a esses receptores estão altamente expressadas nos tecidos em
que os canceres de mama comumente metastatizam. O bloqueio da interação entre CXCR4 e seu
receptor diminui as metástases do câncer de mama para linfonodos e pulmões. Alguns órgãos-alvo
podem liberar quimioatraentes que recrutam células tumorais para o sitio. Exemplos incluem os IGF I e II.
- Em alguns casos, o tecido-alvo pode ser um ambiente não permissivo – solo infértil, como se diz, para o
crescimento de mudas tumorais. Por exemplo, apesar de bem vascularizados, os músculos esqueléticos
raramente são locais de metástases.
Apesar de sua “esperteza” em escapar de seu sitio de origem, as células tumorais são bastante ineficientes em
colonizar órgãos distantes. Milhões de células tumorais são descamadas diariamente, mesmo de tumores
pequenos. Essas células podem ser detectadas na corrente sanguínea e em pequenos focos na medula óssea,
mesmo em pacientes que nunca desenvolveram lesões metastáticas macroscópicas. De fato, o conceito de
dormência, referindo-se à sobrevivência prolongada de micro metástases sem sua progressão, e bem descrito
no melanoma e nos canceres de mama e de próstata. Apesar de os mecanismos moleculares de colonização
estarem apenas começando a ser desvendados em modelos com camundongos, um padrão constante parece
ser o padrão em que as células tumorais secretam citocinas, fatores de crescimento e moléculas da MEC que
agem nas células estromais residentes, que, por sua vez, tornam o sitio metastático habitável para a célula
cancerosa. Por exemplo, as metástases do câncer de mama para o osso são osteolíticas em razão da ativação
dos osteoclastos no sitio metastático. As células do câncer de mama secretam a proteína relacionada ao
hormônio da paratireoide (PTHRP), que estimula os osteoblastos a produzir o ligante da RANK (RANKL). O
RANKL então ativa os osteoclastos, que degradam a matriz óssea e liberam fatores de crescimento embebidos
nele, como o IGF e o TGF-β. Com uma compreensão molecular melhor dos mecanismos de metástase, nossa
habilidade de torna-los alvos terapêuticos será grandemente aumentada.
GENÉTICA MOLECULAR DO DESENVOLVIMENTO DE METÁSTASES
O modelo de evolução clonal sugere que, à medida que as mutações se acumulam nas células cancerosas
geneticamente instáveis e o tumor se torna heterogêneo, um subconjunto de subclones de células tumorais
desenvolve a combinação certa de produtos gênicos para completar todas as etapas envolvidas na metástase.
Assim, subclones metastáticos resultam da evolução clonal e somente a célula rara, que adquire todas as
alterações genéticas necessárias, pode completar todas as etapas. Contudo, experimentos recentes, em que o
perfil da expressão gênica dos tumores primários e o perfil dos depósitos metastáticos foram comparados,
desafiam tal hipótese. Por exemplo, um subconjunto de cânceres de mama possui uma assinatura da expressão
gênica similar a encontrada nas metástases, apesar de não haver evidência clínica de metástase aparente.
Nesses tumores, parece que a maioria, senão todas as células, desenvolve uma predileção para a disseminação
metastática durante os estágios precoces da carcinogênese. As metástases, de acordo com essa visão, não são
dependentes da geração estocástica de subclones metastáticos postulada anteriormente. A hipótese alternativa
sugerida por esses dados é a de que a metástase é o resultado de múltiplas anomalias que ocorrem em muitas,
talvez em todas, as células de um tumor primário, e talvez precocemente no desenvolvimento do tumor. Tais
anomalias geram na maioria das células dentro do tumor uma predisposição geral para a metástase,
frequentemente denominada “assinatura metastática”. Essa assinatura pode envolver não somente propriedades
intrínsecas às células cancerosas, mas também características de seu microambiente, tais como os
componentes do estroma, a presença de células imunes infiltrantes e a angiogênese. Deveria ser notado,
contudo, que análises da expressão gênica, como aquelas descritas anteriormente, não seriam capazes de
detectar um pequeno subconjunto de subclones metastáticos dentro de um tumor grande. Talvez ambos os
mecanismos sejam atuantes, com os tumores agressivos adquirindo um padrão de expressão gênica permissivo
para metástases precocemente na tumorigênese que requeira somente algumas mutações aleatórias adicionais
para completar o fenótipo metastático. Uma terceira hipótese sugere que o histórico de variação genética e a
variação resultante na expressão gênica na população humana, contribuem para a geração de metástases. Em
modelos murinos, os tumores induzidos com as mesmas mutações oncogênicas podem ter diferentes desfechos
de metástases, dependendo da linhagem (i.e., do histórico genético) do rato usado. Mesmo oncogenes muito
fortes podem ser significativamente afetados pelo histórico genético. A quarta hipótese é um corolário da
hipótese das células-tronco tumorais, que sugere que se o tumor deriva de células-tronco raras, a metástase
requer a disseminação das próprias células-tronco tumorais.
Um questionamento ainda em aberto nesse tema é, há genes cuja principal ou única contribuição para a
tumorigênese é o controle das metástases? Essa questão é mais do que de interesse acadêmico, pois se formas
alteradas de certos genes promovem ou suprimem o fenótipo metastático, sua detecção em um tumor primário
teria tanto implicações prognósticas quanto terapêuticas. Já que a metástase é um fenômeno complexo
envolvendo uma variedade de etapas e vias descritas anteriormente, acredita-se que, diferentemente da
transformação, em que um subconjunto de proteínas como a p53 e a RB parecem ter papel-chave, os genes que
atuam como “oncogenes da metástase” ou “supressores metastáticos” são raros. Um gene supressor de
metástase é definido como um gene cuja perda promove o desenvolvimento de metástase sem um efeito no
tumor primário. De acordo, a expressão de um oncogene metastático favorece o desenvolvimento de metástase
sem efeitos sobre o tumor primário. Pelo menos uma dúzia de genes perdidos nas lesões metastáticas foi
confirmada como tendo atuação como “supressores metastáticos”. Suas funções moleculares são variadas e
ainda não estão totalmente esclarecidas; contudo, a maioria parece afetar várias vias de sinalização.
Interessantemente, trabalhos recentes sugeriram que dois miRNA, mir335 e mir126, suprimem a via de
metástase do câncer de mama, enquanto um segundo conjunto (mir10b) promove a metástase.
Entre os candidatos a oncogenes metastáticos, estão o SNAIL e o TWIST, que codificam fatores de transcrição
cuja função primaria e promover um processo denominado transição epitelial-mesenquimal (TEM). Na TEM, as
células carcinomatosas diminuem a regulação de certos marcadores epiteliais (p. ex., E-caderina) e aumentam a
regulação de certos marcadores mesenquimais (p. ex., vimentina e actina de músculo liso). Acredita-se que
essas alterações favoreçam o desenvolvimento de um fenótipo prómigratório que é essencial para a metástase.
A perda da expressão da E-caderina parece ser um evento-chave na TEM, sendo que o SNAIL e o TWIST são
repressores transcricionais que diminuem a regulação da expressão de E-caderina. A TEM foi documentada
principalmente nos canceres de mama; permanece a ser estabelecido se esse é um fenômeno geral.
METÁSTASE ÓSSEA
Os tumores metastáticos são a forma mais comum de malignidade esquelética. Geralmente se desenvolvem nos
estágios finais da progressão tumoral. As vias de difusão incluem (1) extensão direta,(2) disseminação linfática
ou hematogênica e (3) contaminação intraespinal (via veias do plexo de Batson). Qualquer câncer pode invadir o
osso, mas em adultos mais de 75% das metástases ósseas se originam de cânceres de próstata, mama, rins e
pulmões. Em crianças, as metástases para o osso surgem de neuroblastomas, tumor de Wilms, osteossarcoma,
sarcoma de Ewing e rabdomiossarcoma.
As metástases esqueléticas são tipicamente multifocais; entretanto, os carcinomas de fígado e tireoide são
notórios por produzirem lesões solitárias. As metástases podem ocorrer em qualquer osso, mas a maioria
envolve o esqueleto axial (coluna vertebral, pelve, costelas, crânio e esterno), fêmur proximal e úmeros em
ordem descendente de frequência. A medula óssea vermelha nessas áreas, a qual possui uma rica rede
vascular e fluxo sanguíneo lento, facilita a implantação e o crescimento de células tumorais. As metástases para
os ossos pequenos das mãos e pés não são comuns e geralmente se originam de cânceres de pulmão, fígado
ou cólon.
As manifestações radiográficas de metástases podem ser somente líticas ou blásticas ou mistas de líticas e
blásticas. Nas lesões líticas, as células metastáticas secretam substâncias tais como prostaglandinas, citocinas
e proteínas relacionadas com PTH, que estimulam a reabsorção óssea osteoclástica; as células tumorais por si
só não absorvem diretamente o osso. A lise do tecido ósseo rico em fatores de crescimento tais como TGF-β,
IGF-1, FGF, PDGF e proteínas morfogenéticas, por sua vez ajudam a criar um ambiente condutor para o
crescimento da célula tumoral. Os carcinomas do fígado, pulmão e do trato gastrointestinal e melanoma maligno
produzem uma destruição óssea lítica. Outras metástases desencadeiam uma resposta esclerótica,
particularmente adenocarcinoma de próstata, onde há expressão de proteínas WNT que estimulam a formação
óssea osteoblástica. A maioria das metástases induz uma reação mista lítica e blástica.