Receptorii de adeziune nu numai că asigură un atașament fizic la ECM, dar creează, de asemenea, o schemă de semnalizare dependentă de adeziune care conține un număr de proteine adaptoare și kinaze.5, 6 Astfel, integrinele funcționează într-un mod analog cu receptorii factorilor de creștere (GFR) și, într-adevăr, activează multe dintre aceleași căi în aval. Integrinele interacționează, de asemenea, în mod direct cu GFR și permit celulelor să răspundă în mod optim la citokine solubile numai atunci când sunt atașate la ECM-ul corect.
Specificitatea pentru anumite tipuri de ECM are loc prin intermediul gamei de integrine exprimate pe celule.6 Oamenii au cel puțin 24 de integrine diferite și, deși unele sunt exprimate pe aceleași celule și chiar recunosc aceleași componente ECM, multe dintre ele au roluri esențiale în țesuturi specifice. Celulele epiteliale mamare aderă la o membrană bazală bogată în laminină prin intermediul integrinei α6β1. Stroma care stă la baza canalelor și alveolelor mamare conține colagen I, care este recunoscut de α2β1 pe celulele mamare. Cu toate acestea, deși exprimă integrinele care se leagă de colagen, acestea nu susțin supraviețuirea celulelor mamare și, în cele din urmă, suferă apoptoză.7, 8 Melanocitele sunt menținute în mod similar în compartimentul tisular corect prin interacțiuni între integrine și MEC. Dermul subiacent este bogat în colagen, iar acesta nu reușește să susțină aderența și supraviețuirea melanocitelor, deoarece, spre deosebire de MEC, acestea nu exprimă integrinele adecvate. Cu toate acestea, în timpul invaziei melanomului prin dermul bogat în colagen, o creștere a αvβ3 pe celulele de melanom le permite să primească semnale antiapoptotice de la un mediu ECM în mod normal ostil.9 Inhibarea funcției αvβ3 cu ajutorul anticorpilor de blocare a indus apoptoza celulelor de melanom.
Deci cum menține în viață celulele prin intermediul integrinelor? Aderarea mediată de integrine reglează toate aceleași căi de semnalizare care controlează apoptoza în supraviețuirea mediată de factorii de creștere, răspunsurile la leziuni ale ADN-ului și apoptoza mediată de receptorii de moarte, deși în proporții diferite. Căile care reglează anoikis variază în funcție de tipul de celule, diferite integrine activând cascade de semnalizare distincte (Figura 1). De exemplu, integrinele pot activa semnalizarea PI3-kinazei, calea clasică ERK, precum și MAP kinazele MAP activate de stres, cum ar fi c-Jun N-terminal kinaza (Jnk)5. Acestea pot fi activate într-o serie de moduri specifice diferitelor integrine. Unele integrine (α1β1, α5β1 și αvβ3) recrutează kinazele din familia src Fyn și Yes prin intermediul unei interacțiuni cu caveolina 1, care poate activa apoi căile ERK clasice prin recrutarea Shc, Grb2 și Sos10 (figura 1a). Multe integrine recrutează pp125FAK (kinaza de adeziune focală), o tirozin-kinază nereceptoare care este activată ca răspuns la adeziune11 (figura 1b). Pp125FAK interacționează cu o serie de molecule de semnalizare și de adaptare, inclusiv Src, PI3-kinaza, paxilina și p130CAS, și a fost legată de o serie de căi de semnalizare care controlează migrația, proliferarea și apoptoza. Chinaza legată de integrine este, de asemenea, recrutată la locurile de adeziune și a fost implicată în semnalizarea supraviețuirii.12, 13 Există o suprapunere considerabilă între căile din aval activate de aceste mecanisme alternative de semnalizare a integrinelor. Voi evidenția câteva exemple care ilustrează diversitatea în semnalizarea anoikis.
Ilustrație schematică a doar câtorva dintre conexiunile moleculare din complexele de adeziune (adeziuni focale) care sunt implicate în semnalizarea supraviețuirii. Asamblarea complexelor de adeziune depinde nu numai de interacțiunile dintre integrine și ECM-ul subiacent, ci și de conexiunile cu citoscheletul. Activarea semnalizării integrinelor este, prin urmare, mai complexă decât o simplă interacțiune receptor/ligand. Pentru detalii, consultați textul principal și referințele din acesta. (a) Subunitățile α ale anumitor integrine pot recruta kinazele Fyn și Yes din familia Src prin interacțiuni cu caveolina, care apoi activează calea clasică ERK. (b) Majoritatea β-subunităților integrinelor recrutează FAK prin interacțiuni cu proteine precum talina. Talina, vinculina și alte proteine de adeziune focală acționează atât ca elemente de legătură între integrine și citoscheletul de actină, cât și ca o schelă pentru recrutarea moleculelor de semnalizare precum FAK și paxilina. (c) Adeziunea și semnalizarea GFR sunt intim legate, iar reglarea poate avea loc la mai multe niveluri. Aderarea la ECM poate controla expresia receptorilor GF, dacă aceștia pot fi activați sau nu, sau dacă pot interacționa cu efectorii din aval, cum ar fi căile clasice ERK și PI3-kinaza
Pp125 S-a demonstrat că FAK este necesară pentru a suprima anoikis într-o serie de tipuri de celule, fie prin exprimarea unor forme dominante negative, fie prin microinjectarea de anticorpi anti-FAK, fie prin utilizarea unor forme dominante active pentru a suprima moartea celulară14, 15, 16 FAK poate regla semnalizarea PI3-kinazei, semnalizarea MAP kinazei, micile GTPaze și alte tirozin-kinaze, cum ar fi cele din familia Src, toate acestea putând influența supraviețuirea celulară.11 În celulele MDCK, desprinderea de ECM poate activa Jnk, oferind un semnal proapoptotic.17 Cu toate acestea, un alt studiu care a utilizat, de asemenea, celule MDCK nu a găsit nicio corelație între Jnk și anoikis.18 În schimb, activarea PI3-kinazei în celulele MDCK aderente a fost necesară pentru a suprima anoikis, similar cu ceea ce s-a observat în celulele epiteliale mamare.14 Jnk poate fi pro- sau antiapoptotic, în funcție de contextul său celular. Un studiu asupra fibroblastelor primare a constatat că activarea pp125FAK a Jnk în celulele aderente a fost necesară pentru a suprima anoikis.19 În fibroblaste, s-a constatat, de asemenea, că anoikis este dependentă de p53.20 În condiții fără ser, FAK este necesară pentru a suprima apoptoza dependentă de p53. În absența FAK sau a aderenței, p53 este activată prin intermediul fosfolipazei A2 și a proteinei kinazei Cγ. Anoikisul a fost inhibat fie de supraexprimarea Bcl-2, fie de o formă dominantă negativă a p53, ceea ce indică faptul că acest mecanism dependent de p53 necesită încă permeabilizarea mitocondrială. În același studiu, factorii de creștere au furnizat un semnal de supraviețuire puternic dependent de PI3-kinaza, iar fibroblastele nu au mai fost sensibile la inhibarea pp125FAK.
Aderarea la ECM-ul corect nu este suficientă pentru a furniza un semnal de supraviețuire. Răspândirea și forma celulelor pot influența profund fenotipul, iar rolul citoscheletului în aceste aspecte ale semnalizării adeziunii este critic. Gradul de răspândire a celulelor endoteliale pe substraturi micropatinate a determinat o schimbare între proliferare, diferențiere și apoptoză, independent de tipul de ECM și de integrina utilizată pentru atașare.21, 22 În mod similar, celulele epiteliale mamare au nevoie de un aranjament tridimensional (3-D) specific pentru a suprima apoptoza.23 Această reglare a apoptozei prin aranjarea celulelor în cadrul unei arhitecturi 3-D poate contribui la morfogeneza glandei mamare.24 Forma celulelor este controlată de citoschelet și de conexiunile sale cu integrinele la joncțiunile celulă/ECM și celulă/celulă. Modificările acestor forțe mecanice pot modifica căile de semnalizare celulară asociate cu adeziunea celulară, influențând astfel supraviețuirea.25, 26 Modalitățile prin care celulele percep forțele mecanice asociate cu răspândirea și arhitectura tisulară, precum și modul în care acestea afectează semnalizarea, sunt analizate în detaliu în altă parte.27, 28, 29
O altă complicație apare atunci când luăm în considerare diafonia dintre integrine și GFR-uri. Multe GFR sunt influențate de aderența la ECM, permițând, de exemplu, un control al proliferării dependent de ancorare.30 Semnalizarea Pp125FAK poate influența în mod direct capacitatea GFR de a controla activarea ERK și tranziția G1-M. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că această interacțiune încrucișată poate influența anoikis (figura 1c). În oligodendrocitele primare, integrinele interacționează cu GFR, permițând supraviețuirea dependentă de țintă în condiții de limitare a factorilor de creștere.31 La niveluri fiziologice de neuregulină, atașarea oligodendrocitelor nou formate la laminina de pe axoni, prin intermediul α6β1, a fost necesară pentru a activa complet semnalele de supraviețuire. Interacțiunea laminină/α6β1 a permis neuregulinei să activeze un semnal de supraviețuire puternic dependent de ERK. Celulele epiteliale prezintă, de asemenea, o reglare a anoikiei prin încrucișarea integrinelor GFR. Celulele epiteliale sunt dependente atât de factorii de creștere, cât și de aderență pentru supraviețuire, iar absența oricăruia dintre aceștia duce la apoptoză. Cu toate acestea, ele nu acționează neapărat prin semnale distincte. Celulele epiteliale mamare primare depind de aderența la laminină împreună cu factorul de creștere asemănător insulinei 1 (IGF-1).32 Activarea receptorului IGF-1 suprimă apoptoza printr-o cale dependentă de PI3-kinaza.33 Atașamentul la laminină pare a fi o cerință pentru această semnalizare a receptorului IGF. MEC primare cultivate pe colagen nu activează eficient PI3-kinaza ca răspuns la IGF-1 și suferă apoptoză. Linia umană de MEC MCF10A prezintă o cerință pentru semnalizarea receptorului factorului de creștere epidermică (EGF) (EGFR), deși, în acest caz, pare să funcționeze prin intermediul căii clasice ERK.34 În absența aderenței, celulele MCF10A au pierdut rapid expresia de suprafață celulară a EGFR, ceea ce a dus la creșterea nivelului de stimulare a proteinei Bcl-2 Bim. O linie celulară de tumori mamare nu a prezentat această scădere a EGFR indusă de detașare, iar supraexprimarea EGFR în celulele MCF10A a inhibat anoikis. În mod interesant, diferite linii de MEC par să prezinte diferențe în modul în care integrinele se leagă de GFR pentru a controla anoikis.35 Astfel, granița dintre integrine și factorii de creștere în reglarea apoptozei pare neclară.
.