Resumen de Papel de las proteínas de la familia bcl-2 en la apoptosis inducida por fármacos
El conocimiento de las diferentes vías de muerte celular es la clave para la comprensión de una gran variedad de enfermedades. Hasta el momento se aceptan tres grandes mecanismos de muerte celular: la apoptosis, la necrosis y la autofagia. Los mecanismos de muerte tienen una gran importancia en el desarrollo tumoral y en la respuesta a la quimioterapia. La evasión de la apoptosis es una de las seis alternaciones necesarias para que una célula se transforme en tumoral. Además la autofagia, la senescencia y la catástrofe mitótica han sido relacionadas con el cáncer.
La apoptosis en un proceso fisiológico que sirve para eliminar aquellas células que no deben de permanecer en el organismo porque están dañadas, infectadas o son redundantes. La apoptosis es necesaria para el mantenimiento de la homeostasis de los tejidos, para el desarrollo embrionario y el funcionamiento del sistema inmune. Hay dos vías en el mecanismo de la apoptosis: la vía extrínseca y la vía intrínseca. La vía extrínseca o de los receptores de muerte, es activada por la unión de ligandos extracelulares a receptores de muerte de la membrana plasmática. La vía intrínseca o la vía mediada por la mitocondria, es desencadenada en respuesta a señales de estrés celular. Las proteínas de la familia Bcl-2 tienen un importante papel en la regulación de la vía intrínseca y son por tanto dianas potenciales en el tratamiento tumoral. Esta familia de proteínas se clasifica en tres subgrupos: las proteínas antiapoptóticas, las proteínas multidominio y las proteínas sólo BH3. Recientemente, esta familia de proteínas ha sido relacionada con otros procesos de muerte celular aparte de la apoptosis como la autofagia y la catástrofe mitótica.
Se han propuesto dos modelos de activación de Bak y Bax como control de la apoptosis inducida por la vía mitocondrial. De acuerdo con el modelo directo, las proteínas solo BH3 pueden funcionar como sensibilizadores uniéndose a las proteínas antiapoptóticas y causando liberación de las proteínas activadores solo BH3, que a su vez, interaccionan con Bak y Bax induciendo apoptosis. Sin embargo, el modelo indirecto propone que las proteínas antiapoptóticas bloquean la activación de Bak y a Bax hasta que las solo BH3 las desplazan, liberando a Bak y Bax e induciendo apoptosis. Recientemente se ha propuesto un modelo alternativo siguiendo el análisis del papel de las proteínas de la familia Bcl-2 por la modificación de los niveles de expresión de algunos de sus miembros.
Mcl-1 es una proteína antiapoptótica de la familia Bcl-2 que es esencial para la supervivencia de las células de leucemias y mielomas. Nuestros resultados muestran que la sobreexpresión de Mcl-1 se acompaña con del incremento de los niveles de Bim debido a una menor degradación de Bim. Además la toxicidad debido a la ausencia de Mcl-1 es menor cuando se reducen los niveles de Bim. Sin embargo, el efecto protector debido a la sobreexpresión de Mcl-1 depende de la línea celular y del inductor apoptótico. Por ejemplo, Mcl-1 tiene un efecto protector antiapoptótico en la línea celular Jurkat cuando la apoptosis es desencadenada por vincristina, doxorrubicina o bortezomib, mientras que sí tiene un efecto protector frente a estos inductores en las líneas celulares U937 y RPMI 8226. El efecto antiapoptótico de Mcl-1 es más estable en la línea celular U937 que en la línea RPMI 8226. Por el contrario, Bcl-2 y BclXL presentan un efecto antiapoptótico más intenso que su homologo Mcl-1 en las líneas celulares Jurkat y U937 en la muerte celular inducida por doxorrubicina o vincristina. La disminución de la expresión de Mcl-1 en células de leucemia linfática crónica de tipo B podría mejorar la respuesta in vitro a fludarabina, cladribina y rituximab resaltando la importancia de Mcl-1 como diana terapéutica.
Los resultados mostraron que existe redundancia en la función de las proteínas sólo BH3. Se observó que el silenciamiento de Bim es compensado con la acumulación de los niveles de PUMA. La reducción de los niveles de Bim no afecta a la toxicidad de vincristina, doxorrubicina o bortezomib en la línea celular Jurkat. Por lo tanto, es probable que PUMA u otras proteínas puedan asumir el papel de la activación de Bak o Bax cuando Bim no está presente. Resultados previos de nuestro laboratorio mostraron que se produce un incremento de los niveles de Bik durante la muerte celular inducida por doxorrubicina y bortezomib. Sin embargo, el silenciamiento de Bik no tiene efecto en la apoptosis inducida por vincristina, bortezomib o doxorrubicina en la línea celular Jurkat. Otra observación reflejada en este trabajo es el papel de NOXA en la apoptosis en leucemias y mielomas. Como se había mostrado con el papel de Mcl-1, la implicación de NOXA en la inducción de la apoptosis depende de la línea celular y del inductor apoptótico. Por un lado el silenciamiento de NOXA no afecta a la apoptosis inducida en la línea celular Jurkat o en la toxicidad de la vincristina en la línea U937. Por otra parte la reducción de los niveles de NOXA causa una menor toxicidad de doxorrubicina en la línea U937 y en la toxicidad de la vincristina y bortezomib en la línea RPMI 8226.
Este proyecto también ha estudiado la relación entre la función de la maquinaria apoptótica y el destino celular tras la inhibición de la polimerización de microtúbulos. Los fármacos cuya diana es el sistema de microtúbulos son una parte importante en las combinaciones de quimioterápicos utilizados como tratamiento de muchos tumores pediátricos y del adulto. Cuando el huso mitótico no se forma adecuadamente su punto de control no se desactiva y esto causa que la división celular quede bloqueada pudiendo ocasionar la muerte de la célula. Nuestros resultados muestran que la respuesta a vincristina depende del tipo celular e incluso de cada célula dentro de la población de una misma línea celular. Trabajos recientes han mostrado resultados similares.
En leucemias y mielomas vincristina induce apoptosis a través de la vía intrínseca donde las caspasas forman parte de un bucle de amplificación de la señal apoptótica. Esta muerte celular no esta relacionada con el SAC. Niveles elevados de proteínas antiapoptóticas o bajos niveles de proteínas proapoptótcias retrasan la apoptosis por la inhibición de las caspasas permitiendo la degradación de la ciclina B1 y la salida del bloqueo en mitosis. Además, se puede observar endorreduplicación cuando la vía intrínseca es bloqueada por el bloqueo de Bak en las células Jurkat.
En las células A549 la vincristina induce bloqueo en mitosis y tras la salida de dicho bloqueo p53 se activa ocasionando apoptosis dependiente de caspasas. Mientras que en la línea 293T no se detectó activación de la detección de células tetraploides dependiente de p53, tras la salida del bloqueo en mitosis una parte de la población sufre muerte celular independiente de caspasas, mientras que otra parte de la población sufre senescencia y una pequeña parte de la población tetraploide inicia un nuevo ciclo celular. El conjunto de resultados indican que para la detección de células tetraploides es necesario un SAC funcional. Por otra parte, p53 no es el único mecanismo que detecta tetraploidizción, puesto que la línea celular HT29 que muestra una señal débil del SAC y tiene mutado p53, tras la salida del bloqueo en mitosis las células sufren muerte celular independiente de caspasas.
Finalmente, aparte de apoptosis, la vincristina puede desencadenar otro tipo de muerte celular como catástrofe mitótica en la línea MiaPaca2. Esta línea celular mostró una señal débil de SAC y p53 está mutado, sin embargo las células no sobreviven al tratamiento con vincristina.
