Invasão e Migração Celular

angiogênicos por seu envolvimento nos circuitos de sinalização que regulam a função do fibroblasto no estroma tumoral (LUO et al., 2006; ALPHONSO & ALAHARI 2009).

Além disso, condições de hipóxia no microambiente tumoral induzem a expressão gênica de HIF-1 (hypoxia-inducing factor 1). HIF-1, por sua vez, aumenta a expressão de VEGF, resultando no aumento da permeabilidade vascular e da degradação de MEC, para a formação de novos vasos (ALPHONSO & ALAHARI 2009; SLEEMAN 2012). Segundo SLEEMAN (2012), a hipóxia tem papel importante no tumor primário induzindo a expressão de fatores, como por exemplo, VEGF-A (fator de crescimento endotelial de vasos – A), PIGF (fator de crescimento placentário), e LOX (lisil oxidases) que iniciam e regulam a formação do nicho metastático. No entanto, é provável que a hipóxia desempenhe importante papel também na promoção de metástases, pois propicia um microambiente inflamatório para a metástase, além de aumentar a expressão de SDF1α (fator α derivado de células estromais), e também recrutar VEGFR1 (receptor 1 do fator de crescimento endotelial de vasos), CD11b, e BMDCs.

1.2.3. Invasão e Migração Celular

O processo normal de migração/invasão ocorre em diferentes processos, entre eles, morfogênese da ramificação mamária, desenvolvimento do sistema nervoso, brotamento/surgimento de novos vasos, desenvolvimento placentário, cicatrização de feridas, tráfego de células do sistema imune e gastrulação embrionária. Entretanto, existem situações patológicas que alteram esse movimento celular de maneira altamente significante, sendo a migração e a invasão das células tumorais o exemplo clinicamente mais relevante (KRAMER

et al., 2012). A migração e invasão de células de câncer é o passo inicial da metástase

Introdução

30 Migração e invasão são termos distintos dentro da Biologia Celular. Migração é definida como o movimento das células em um substrato como, por exemplo, me mbrana basal, MEC, ou placas de plástico. A migração ocorre em superfícies bidimensionais (2D) sem redes de fibras obstrutivas. Já a invasão é definida como o movimento celular através de uma matriz tridimensional (3D) a qual é acompanhada por uma reestruturação do ambiente 3D (KRAMER et al., 2012). As células, para mover-se através da matriz, necessitam modificar sua morfologia e interagir com componentes da MEC, a qual por um lado fornece substratos para a adesão celular e por outro lado representa uma barreira para o movimento das células (CHRISTIANSEN & RAJASEKARAN 2006; GEIGER & PEEPER, 2009; KRAMER et al., 2012). Invasão de carcinomas é definida como a penetração através de barreiras teciduais, tais como, passagem pela membrana basal e infiltração por entre tecidos intersticiais subjacentes por células de tumor maligno (KRAMER et al., 2012).

Dependendo do tipo celular e tecido, as células podem migrar de duas formas: individualmente, quando as junções célula-célula são ausentes, ou coletivamente como grupos multicelulares, quando as adesões célula-célula são mantidas. A migração individual pode ser subdividida em movimento do tipo amebóide ou mesenquimal, sendo considerado o mais simples tipo de migração celular (FRIEDL & ALEXANDER 2011; KRAMER et al., 2012). Independente do tipo de migração, todas as células precisam modificar sua morfologia para interagirem com a MEC a sua volta e se locomoverem (SCHMIDT & FRIEDL 2010). Essa interação das células com a matriz ocorre principamente através das integrinas.

1.3. Integrinas

A ligação da célula à MEC requer proteínas de adesão transmembrana, que atuam como receptores da matriz e a conectam ao citoesqueleto celular. Os principais

31 receptores das células animais para a ligação com a maioria das proteínas da matriz extracelular, incluindo os colágenos, a fibronectina e as lamininas, são as integrinas. Essas moléculas de adesão são receptores de membrana e sua estrutura é caracterizada pela presença de duas cadeias heterodiméricas, uma cadeia α e uma cadeia β. Atualmente são conhecidas 18 cadeias α e 8 cadeias β, que podem se combinar e formar 24 diferentes receptores, apresentando propriedades de ligação distintas (Figura 5) (HYNES, 1987; PLOW et al., 2000; BERMAN et al., 2003; BERRIER & YAMADA, 2007). A maioria das interações adesivas dessas moléculas ocorre através da ligação da integrina a um sítio de ligação celular formado por três peptídeos, arginina-glicina-ácido aspártico (RGD), um motivo encontrado em muitas proteínas da MEC, tais como, fibrinogênio, vitronectina e fibronectina (YAMADA, 1991; SELISTRE-DE-ARAUJO et al., 2005). Entretanto, outros ligantes não-RGD podem interagir com as integrinas, entre eles, os ligantes ECD (ácido glutâmico, cisteína, acido aspártico) (BERMAN et al., 2003; BERRIER & YAMADA, 2007). Portanto, as integrinas funcionam como conectores entre a MEC e o citoesqueleto, e apresentam papéis cruciais em diversos processos biológicos, tais como, na organogênese, remodelamento de tecidos, trombose, migração de leucócito, adesão, sinalização e proliferação celular (PETRUZZELLI et al., 1999). Desta forma, esta classe de moléculas pode influenciar o desenvolvimento celular em diversas condições biológicas e patológicas, tais como, embriogênese, diferenciação, morfogênese, crescimento tumoral, metástase, apoptose e cicatrização de ferimentos (BERMAM et al., 2003; YAMADA et. al., 2003).

Introdução

32

Figura 5 – Esquema da estrutura de uma integrina e das diferentes associações entre as

subunidades α e β e a divisão dos heterodímeros em subgrupos. Extraído e modificado de TAKADA et al., 2007 e do site: www.the-scientist.com/article/display/15706/. Acesso: 18/08/2014.

As integrinas são expressas em padrões que podem ser alterados nos tumores, participando da adesão e migração celular, processos envolvidos na metástase (HOOD & CHERESH, 2002). Estudos exemplificam o envolvimento dessa classe de receptor de adesão na progressão tumoral, por exemplo, as integrinas αVβ3e αVβ5 apresentam perfil de expressão alterada nas células de câncer de mama, contribuindo na adesão e migração celular. Estudos histopatológicos correlacionam a expressão da integrina α6β4 com a progressão tumoral (BARTSCH et al., 2003; PETRUZZELLI et al., 1999). Além disso, segundo BARTSCH et

al. (2003), a expressão alterada de diversas integrinas nas células de câncer de mama está associada com as diferenças no comportamento metastático. ZUTTER et al. (1990), encontraram que o aumento na expressão da integrina α2β1 esta associada com o fenótipo de câncer de mama com maior malignidade. Altos níveis de expressão da integrina α6 foram identificados em mais de 50% dos cânceres de mama estudados e inversamente correlacionados a sobrevida dos pacientes. MUKHOPADHYAY et al. (1999) observaram que a expressão da subunidade α6 está correlacionada com o potencial metastático em diferentes linhagens de células tumorais. Já em melanomas a expressão das integrinas αvβ3 e α5β1 leva a

33 um fenótipo de metástase para linfonodos, além disso, à integrina αvβ3 aumenta a metástase óssea em tumores de próstata (HOOD & CHERESH, 2002; DESGROSELLIER & CHERESH, 2010).

Estudos de YAO e colaboradores (2007) correlacionaram o aumento da expressão da subunidade β1 e seu ligante (fibronectina) com diminuição da sobrevida de pacientes com câncer de mama (YAO et al., 2007). Além disso, a proteína ADAM9 e a ADAM9S (isoforma secretada) podem ligar-se à integrina β1, e essa combinação pode induzir a expressão de MMP9 (via Ras-Raf-Erk) facilitando assim, a migração celular em diversas linhagens de tumor humano (KOHN et al., 2012).

1.4. ADAMs

A modulação do microambiente tecidual através da degradação da MEC, o processamento de fatores de crescimento e ativação de moléculas de adesão celular são essenciais para a proliferação e progressão das células de câncer (MOCHIZUKI & OKADA, 2007). Além disso, a degradação da matriz extracelular é um pré-requisito para o reparo tecidual, migração celular e para liberação de fatores de crescimento e peptídeos bioativos (ZIGRINO et al., 2007). Diferentes proteases têm sido implicadas nesses processos, tais como metalopeptidases de matriz (MMPs), outras famílias de proteases (serino, cisteína e aspártica), as ADAMs (A Disintegrin And Metalloprotease) e as ADAMTSs (que apresentam o domínio

trombospondina adicional) (MOCHIZUKI & OKADA, 2007; ROCKS et al., 2008; ZIGRINO

et al., 2007).

As ADAMs, também chamadas de MDCs (Metalloprotease/Disintegrin/Cystein-

rich), recebem um número seguido ao nome, que representa a ordem de sua descoberta. Elas são glicoproteínas de membrana que contém multidomínios, com funções e estruturas

Introdução

34 específicas. Todas as ADAMs possuem alguns ou todos os seguintes domínios: um peptídeo sinal, um pró-domínio, e os domínios, metaloprotease, desintegrina ou desintegrina-like, rico em cisteína, EGF-like (Epidermal Growth Factor-like), transmembrana e citoplasmático (Figura 6) (BLOBEL, 1997; SEALS & COURTNEIDGE, 2003; WHITE, 2003).

Figura 6 – Desenho esquemático representando a estrutura de uma ADAM com seus diferentes domínios e diferentes funções. EGF-like: domínio Epidermal Growth Factor-like, TM: domínio transmembrana. Os números acima representam a quantidade de resíduos de aminoácidos na proteína. N-term. = região amino-terminal, C-term. = região carboxi-terminal. Extraído e modificado de BLACK & WHITE, 1998; ROCKS et. al., 2008; SEALS & COURTNEIDGE, 2003.

As ADAMs têm papel fundamental nas interações entre células ou entre células e a MEC, sendo tais interações de fundamental importância em processos de adesão, migração, proliferação, desenvolvimento, diferenciação, transdução de sinais, resposta imunológica, manutenção da estrutura tecidual, cicatrização de ferimentos, angiogênese, desenvolvimento do coração, interação entre o espermatozóide e óvulo, determinação do destino celular. Estas moléculas estão envolvidas também em situações patológicas, como por exemplo, câncer e formação de metástases (BLOBEL, 1997; BLACK & WHITE, 1998; MAUCH et al., 2010; REISS & SAFTIG, 2009). Além disso, essas proteínas transmembrana tipo I têm se destacado como a principal família de proteases que participa de clivagem de ectodomínios (REISS & SAFTIG, 2009) (Figura 7).

Sinal Pró

Furina

Metaloprotease

Desintegrina _EGF

Rico em cisteína Transmembrana Citoplas mático

N-terminal _C-terminal

1 200 400 600 800