Los receptores de adhesión no sólo proporcionan una unión física a la MEC, sino que también crean un andamiaje de señalización dependiente de la adhesión que contiene una serie de proteínas adaptadoras y quinasas.5, 6 Así pues, las integrinas funcionan de forma análoga a los receptores del factor de crecimiento (GFR) y, de hecho, activan muchas de las mismas vías descendentes. Las integrinas también interactúan directamente con los GFR y permiten que las células respondan de forma óptima a las citoquinas solubles sólo cuando están unidas a la MEC correcta.
La especificidad para determinados tipos de MEC se produce a través de la gama de integrinas que se expresan en las células.6 Los seres humanos tienen al menos 24 integrinas diferentes, y aunque algunas se expresan en las mismas células e incluso reconocen los mismos componentes de la MEC, muchas tienen funciones esenciales en tejidos específicos. Las células epiteliales mamarias se adhieren a una membrana basal rica en laminina a través de la integrina α6β1. El estroma subyacente a los conductos y alvéolos mamarios contiene colágeno I, que es reconocido por α2β1 en las células mamarias. Sin embargo, aunque expresan integrinas de unión al colágeno, no favorecen la supervivencia de las células mamarias y acaban sufriendo apoptosis.7, 8 Los melanocitos se mantienen de forma similar en el compartimento tisular correcto a través de las interacciones integrina/ECM. La dermis subyacente es rica en colágeno, y esto no favorece la adhesión y la supervivencia de los melanocitos, ya que, a diferencia de las MEC, no expresan integrinas adecuadas. Sin embargo, durante la invasión del melanoma a través de la dermis rica en colágeno, la regulación al alza de αvβ3 en las células del melanoma les permite recibir señales antiapoptóticas de un entorno de MEC normalmente hostil.9 La inhibición de la función de αvβ3 mediante anticuerpos bloqueadores indujo la apoptosis de las células del melanoma.
Entonces, ¿cómo se mantiene viva la adhesión a través de las integrinas? La adhesión mediada por integrinas regula todas las mismas vías de señalización que controlan la apoptosis en la supervivencia mediada por el factor de crecimiento, las respuestas al daño del ADN y la apoptosis mediada por los receptores de muerte, aunque en diferente medida. Las vías que regulan la anoikis varían según el tipo de célula, ya que diferentes integrinas activan distintas cascadas de señalización (Figura 1). Por ejemplo, las integrinas pueden activar la señalización de la PI3-cinasa, la vía clásica de la ERK, así como las MAP-cinasas activadas por el estrés, como la c-Jun N-terminal-cinasa (Jnk)5 . Algunas integrinas (α1β1, α5β1 y αvβ3) reclutan a las quinasas de la familia src Fyn y Yes a través de una interacción con caveolina 1, que a su vez puede activar las vías ERK clásicas reclutando a Shc, Grb2 y Sos10 (Figura 1a). Muchas integrinas reclutan la pp125FAK (quinasa de adhesión focal), una tirosina quinasa no receptora que se activa en respuesta a la adhesión11 (Figura 1b). La pp125FAK interactúa con una serie de moléculas de señalización y adaptadoras, como Src, PI3-cinasa, paxilina y p130CAS, y se ha relacionado con una serie de vías de señalización que controlan la migración, la proliferación y la apoptosis. La cinasa ligada a la integrina también se recluta en los sitios de adhesión y se ha implicado en la señalización de la supervivencia.12, 13 Existe un considerable solapamiento entre las vías descendentes activadas por estos mecanismos alternativos de señalización de la integrina. Destacaré algunos ejemplos que ilustran la diversidad en la señalización de anoikis.
Ilustración esquemática de sólo algunas de las conexiones moleculares de los complejos de adhesión (adhesiones focales) que están implicadas en la señalización de supervivencia. El ensamblaje de los complejos de adhesión depende no sólo de las interacciones entre las integrinas y la MEC subyacente, sino también de las conexiones con el citoesqueleto. La activación de la señalización de las integrinas es, por tanto, más compleja que una simple interacción receptor/ligando. Para más detalles, véase el texto principal y sus referencias. (a) Las subunidades α de ciertas integrinas pueden reclutar a las quinasas de la familia Src Fyn y Yes a través de interacciones con la caveolina, que luego activan la vía clásica de las ERK. (b) La mayoría de las subunidades β de las integrinas reclutan FAK a través de interacciones con proteínas como la talina. La talina, la vinculina y otras proteínas de adhesión focal actúan como enlaces entre las integrinas y el citoesqueleto de actina, y como andamiaje para el reclutamiento de moléculas de señalización como la FAK y la paxilina. (c) La adhesión y la señalización de la GFR están íntimamente ligadas, y su regulación puede producirse a varios niveles. La adhesión a la MEC puede controlar la expresión de los receptores GF, si pueden o no activarse, o si pueden interactuar con efectores descendentes como las vías clásicas ERK y PI3-quinasa
Pp125FAK ha demostrado ser necesaria para suprimir la anoikis en varios tipos celulares, ya sea mediante la expresión de formas dominantes negativas, la microinyección de anticuerpos anti-FAK o el uso de formas dominantes activas para suprimir la muerte celular14, 15, 16 FAK puede regular la señalización de la PI3-cinasa, la señalización de la MAP-cinasa, las pequeñas GTPasas y otras tirosina-cinasas como las de la familia Src, todo lo cual puede influir en la supervivencia celular.11 En las células MDCK, el desprendimiento de la ECM puede activar Jnk, proporcionando una señal proapoptótica.17 Sin embargo, en otro estudio en el que también se utilizaron células MDCK no se encontró ninguna correlación entre Jnk y anoikis.18 En cambio, se requirió la activación de la PI3-cinasa en las células MDCK adheridas para suprimir la anoikis, de forma similar a lo observado en las células epiteliales mamarias.14 Jnk puede ser pro o antiapoptótica, dependiendo de su contexto celular. Un estudio en fibroblastos primarios descubrió que la activación de Jnk por la pp125FAK en las células adherentes era necesaria para suprimir la anoikis.19 En los fibroblastos, también se descubrió que la anoikis dependía de p53.20 En condiciones libres de suero, la FAK es necesaria para suprimir la apoptosis dependiente de p53. En ausencia de FAK o de adhesión, p53 se activa a través de la fosfolipasa A2 y la proteína quinasa Cγ. La apoptosis fue inhibida por la sobreexpresión de Bcl-2 o por una forma dominante-negativa de p53, lo que indica que este mecanismo dependiente de p53 sigue requiriendo la permeabilización mitocondrial. En el mismo estudio, los factores de crecimiento proporcionaron una fuerte señal de supervivencia dependiente de la PI3-cinasa y los fibroblastos dejaron de ser sensibles a la inhibición de la pp125FAK.
La adhesión a la MEC correcta por sí sola no es suficiente para proporcionar una señal de supervivencia. La propagación y la forma de las células pueden influir profundamente en el fenotipo, y el papel del citoesqueleto en estos aspectos de la señalización de la adhesión es fundamental. El grado de propagación de las células endoteliales en sustratos micropatronados provocó un cambio entre la proliferación, la diferenciación y la apoptosis, independientemente del tipo de ECM y de integrina utilizados para la adhesión.21, 22 Del mismo modo, las células epiteliales mamarias requieren una disposición tridimensional (3-D) específica para suprimir la apoptosis.23 Esta regulación de la apoptosis a través de la disposición de las células dentro de una arquitectura tridimensional puede contribuir a la morfogénesis de la glándula mamaria.24 La forma de las células está controlada por el citoesqueleto y sus conexiones con las integrinas en las uniones célula/ECM y célula/célula. Los cambios en estas fuerzas mecánicas pueden alterar las vías de señalización celular asociadas a la adhesión celular, influyendo así en la supervivencia.25, 26 Las formas en que las células perciben las fuerzas mecánicas asociadas a la propagación y la arquitectura del tejido, y cómo éstas afectan a la señalización, se revisan en detalle en otro lugar.27, 28, 29
Una complicación adicional surge cuando consideramos la diafonía entre las integrinas y los GFR. Muchos GFRs están influenciados por la adhesión a la ECM, permitiendo, por ejemplo, un control de la proliferación dependiente del anclaje.30 La señalización de Pp125FAK puede influir directamente en la capacidad de los GFRs para controlar la activación de ERK y la transición G1-M. No es de extrañar, por tanto, que esta diafonía pueda influir en la anoikis (Figura 1c). En los oligodendrocitos primarios, las integrinas interactúan con el GFR, permitiendo la supervivencia dependiente de la diana en condiciones de factores de crecimiento limitantes.31 A niveles fisiológicos de neuregulina, la unión de los oligodendrocitos recién formados a la laminina en los axones, a través de α6β1, era necesaria para activar completamente las señales de supervivencia. La interacción laminina/α6β1 permitió a la neuregulina activar una fuerte señal de supervivencia dependiente de ERK. Las células epiteliales también muestran la regulación de la anoikis a través de la diafonía de la integrina GFR. Las células epiteliales dependen tanto de los factores de crecimiento como de la adhesión para sobrevivir, y la ausencia de cualquiera de ellos da lugar a la apoptosis. Sin embargo, no actúan necesariamente a través de señales distintas. Las células epiteliales mamarias primarias dependen de la adhesión a la laminina junto con el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1).32 La activación del receptor del IGF-1 suprime la apoptosis a través de una vía dependiente de la PI3-cinasa.33 La adhesión a la laminina parece ser un requisito para esta señalización del receptor del IGF. Las MEC primarias cultivadas sobre colágeno no activan eficazmente la PI3-cinasa en respuesta al IGF-1 y sufren apoptosis. La línea de MEC humanas MCF10A muestra la necesidad de la señalización del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF), aunque en este caso parece funcionar a través de la vía clásica ERK.34 En ausencia de adhesión, las células MCF10A perdieron rápidamente la expresión de EGFR en la superficie celular, lo que llevó a la regulación al alza de la proteína Bcl-2 Bim. Una línea celular de tumor de mama no mostró esta desregulación del EGFR inducida por el desprendimiento, y la sobreexpresión del EGFR en las células MCF10A inhibió la anoikis. Curiosamente, distintas líneas de MEC parecen mostrar diferencias en la forma en que las integrinas se vinculan con los GFR para controlar la anoikis.35 Así pues, la frontera entre las integrinas y los factores de crecimiento en la regulación de la apoptosis parece borrosa.