Receptores de adesão não apenas fornecem uma ligação física ao ECM, mas também criam um andaime de sinalização dependente de adesão contendo um número de proteínas adaptadoras e kinases.5, 6 Assim, as integrinas funcionam de forma análoga aos receptores de fator de crescimento (GFRs), e de fato ativam muitas das mesmas vias a jusante. As integrinas também cruzam diretamente com os GFRs, e permitem que as células respondam de forma ótima às citocinas solúveis somente quando elas estão ligadas ao ECM correto.
Específica para tipos particulares de ECM ocorre através da gama de integrinas expressas nas células.6 Os seres humanos têm pelo menos 24 integrinas diferentes, e embora algumas sejam expressas nas mesmas células e até mesmo reconheçam os mesmos componentes ECM, muitas têm papéis essenciais em tecidos específicos. As células epiteliais mamárias aderem a uma membrana de porão rica em laminas através da integrina α6β1. O estroma subjacente aos ductos mamários e alvéolos contém colágeno I, que é reconhecido pelo α2β1 sobre as células mamárias. No entanto, apesar de expressarem integrinas de ligação ao colágeno, não suportam a sobrevivência das células mamárias e eventualmente sofrem apoptose.7, 8 Os melanócitos são igualmente mantidos no compartimento tecidual correcto através das interacções integrina/ECM. A derme subjacente é rica em colágeno, e este não suporta a adesão e sobrevivência dos melanócitos, pois ao contrário da MEC, eles não expressam integrinas adequadas. Entretanto, durante a invasão do melanoma através da derme rica em colágeno, a upregulação do αvβ3 nas células do melanoma permite que elas recebam sinais antiapoptóticos de um ambiente ECM normalmente hostil.9 Inibição da função do αvβ3 usando anticorpos de bloqueio induzidos pela apoptose das células do melanoma.
Então, como a adesão através das integrinas mantém as células vivas? A adesão mediada por integrinas regula todas as mesmas vias de sinalização que controlam a apoptose na sobrevivência mediada por fatores de crescimento, respostas a danos de DNA e apoptose mediada por receptores de morte, embora em diferentes extensões. As vias que regulam os anoikis variam dependendo do tipo celular, com diferentes integrinas ativando cascatas de sinalização distintas (Figura 1). Por exemplo, as integrinas podem ativar a sinalização PI3-kinase, o clássico caminho ERK, bem como as kinases MAP ativadas por estresse como a c-Jun N-terminal kinase (Jnk).5 Estas podem ser ativadas de várias maneiras específicas para diferentes integrinas. Algumas integrinas (α1β1, α5β1 e αvβ3) recrutam as kinases da família src Fyn e Yes através de uma interação com a caveolina 1, que pode então ativar os caminhos ERK clássicos recrutando Shc, Grb2 e Sos10 (Figura 1a). Muitas integrinas recrutam pp125FAK (adesão focal kinase), uma tirosina kinase não-receptora que é ativada em resposta à adesão11 (Figura 1b). O Pp125FAK interage com uma gama de moléculas de sinalização e adaptador, incluindo Src, PI3-quinase, paxilina e p130CAS, e tem sido ligado a uma série de vias de sinalização controlando a migração, proliferação e apoptose. A cinase integrada também é recrutada para locais de adesão, e tem sido implicada na sinalização de sobrevivência.12, 13 Há uma considerável sobreposição entre as vias a jusante ativadas por esses mecanismos alternativos de sinalização integrina. Destacarei alguns exemplos que ilustram a diversidade na sinalização anoikis.
Indicação esquemática de apenas algumas das conexões moleculares de complexos de adesão (aderências focais) que estão implicadas na sinalização de sobrevivência. A montagem dos complexos de adesão depende não só das interações entre integrinas e o ECM subjacente, mas também das conexões com o citoesqueleto. A ativação da sinalização da integrina é, portanto, mais complexa do que uma simples interação receptor/ligando. Consulte o texto principal e as referências nele contidas para obter detalhes. (a) Os subunidades α de certas integrinas podem recrutar as kinases da família Src Fyn e Yes através de interações com caveolin, que então ativam o clássico caminho ERK. (b) A maioria das integrinas β-subunidades recruta FAK através de interações com proteínas como a talina. Talina, vinculina e outras proteínas de adesão focal atuam tanto como ligadores entre integrinas e o citoesqueleto de actina, quanto como um andaime para o recrutamento de moléculas de sinalização como FAK e paxilina. (c) A adesão e a sinalização de GFR estão intimamente ligadas, e a regulação pode ocorrer em vários níveis. A adesão ao ECM pode controlar a expressão dos receptores GF, se eles podem ou não ser ativados, ou se eles podem interagir com os efetores downstream como as vias clássicas ERK e PI3-kinase
Pp125FAK tem se mostrado necessário para suprimir anoikis em vários tipos de células, seja através da expressão de formas dominantes-negativas, microinjeção de anticorpos anti-FAK ou uso de formas ativas dominantes para suprimir a morte celular.14, 15, 16 FAK pode regular a sinalização PI3-quinase, sinalização MAP kinase, pequenos GTPases e outras tirosinases como as da família Src, que podem influenciar a sobrevivência das células.11 Nas células MDCK, o desprendimento do ECM pode ativar Jnk, fornecendo um sinal proapoptótico.17 Entretanto, um estudo diferente usando células MDCK também não encontrou correlação entre Jnk e anoikis.18 Em vez disso, a ativação da PI3-kinase nas células MDCK aderentes foi necessária para suprimir anoikis, semelhante à observada nas células epiteliais mamárias.14 Jnk pode ser pró ou antiapoptótico, dependendo do seu contexto celular. Um estudo em fibroblastos primários descobriu que a ativação de Jnk pp125FAK em células aderentes foi necessária para suprimir anoikis.19 Nos fibroblastos, a anoikis também foi encontrada como dependente de p53.20 Em condições livres de soro, a FAK é necessária para suprimir a apoptose dependente de p53. Na ausência de FAK ou aderência, o p53 é ativado via fosfolipase A2 e proteína quinase Cγ. A anoikis foi inibida pela sobreexpressão da Bcl-2 ou por uma forma dominantemente negativa da p53, indicando que este mecanismo dependente da p53 ainda necessitava de permeabilização mitocondrial. No mesmo estudo, fatores de crescimento forneceram um forte sinal de sobrevivência dependente da PI3-kinase- e os fibroblastos não eram mais sensíveis à inibição de pp125FAK.
A adesão ao ECM correto sozinho não é suficiente para fornecer um sinal de sobrevivência. A propagação e forma da célula pode influenciar profundamente o fenótipo, e o papel do citoesqueleto nestes aspectos da sinalização de adesão é crítico. O grau de espalhamento das células endoteliais em substratos micropatternados causou uma mudança entre proliferação, diferenciação e apoptose, independente do tipo de ECM e integrina usada para fixação.21, 22 Da mesma forma, células epiteliais mamárias requerem um arranjo tridimensional (3-D) específico para suprimir a apoptose.23 Esta regulação da apoptose através da disposição das células dentro de uma arquitetura tridimensional pode contribuir para a morfogênese da glândula mamária.24 A forma celular é controlada pelo citoesqueleto e suas conexões com as integrinas na célula/ECM e nas junções célula/célula. Alterações nestas forças mecânicas podem alterar as vias de sinalização celular associadas à adesão celular, influenciando assim a sobrevivência.25, 26 As formas pelas quais as células sentem as forças mecânicas associadas à propagação e arquitetura dos tecidos, e como estas afetam a sinalização, são revistas em detalhes em outros lugares.27, 28, 29
Uma complicação adicional surge quando consideramos o crosstalk entre integrinas e GFRs. Muitos GFRs são influenciados pela adesão ao ECM, permitindo, por exemplo, o controle da proliferação dependente da ancoragem.30 A sinalização Pp125FAK pode influenciar diretamente a capacidade do GFR de controlar a ativação do ERK e a transição G1-M. Não é surpreendente, portanto, que esta crosstalk possa influenciar os anoikis (Figura 1c). Nos oligodendrócitos primários, a integrina cruza-se com a TFG, permitindo a sobrevivência dependente do alvo em condições de fatores limitantes de crescimento.31 A níveis fisiológicos de neuregulina, a fixação de oligodendrócitos recém-formados à laminina em axônios, via α6β1, foi necessária para ativar completamente os sinais de sobrevivência. A interação laminina/α6β1 permitiu que a neuregulina ativasse um forte sinal de sobrevivência dependente de ERK. As células epiteliais também mostram regulação de anoikis através da integrina GFR crosstalk. As células epiteliais são dependentes tanto de fatores de crescimento quanto de adesão para sobrevivência, e a ausência de ambos resulta em apoptose. No entanto, elas não estão necessariamente trabalhando através de sinais distintos. Células epiteliais mamárias primárias dependem da adesão à lamina juntamente com o fator de crescimento 1 (IGF-1).32 A ativação do receptor IGF-1 suprime a apoptose através de uma via PI3-kinase-dependente.33 A adesão à lamina parece ser um requisito para esta sinalização do receptor IGF. A MEC primária cultivada com colágeno não ativa eficientemente a PI3-quinase em resposta ao IGF-1 e sofre apoptose. A linha de MEC humana MCF10A mostra a necessidade de sinalização do receptor do fator de crescimento epidérmico (EGF) (EGFR), embora neste caso pareça funcionar através da via ERK clássica.34 Na ausência de adesão, as células MCF10A perderam rapidamente a expressão da superfície celular do EGFR, levando à upregulação da proteína Bcl-2 Bim. Uma linha de células tumorais mamárias não mostrou esta desregulação do EGFR induzida pelo descolamento, e a superexpressão do EGFR nas células MCF10A inibiu os anoikis. Curiosamente, diferentes linhas de MEC parecem mostrar diferenças em como as integrinas se ligam com a taxa de filtração glomerular para controlar a anoikis.35 Assim, a fronteira entre integrinas e fatores de crescimento na regulação da apoptose parece embaçada.