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Hipoxia en la malignidad del cáncer.Revisión.

Francisco Arvelo y Carlos Cotte.

Laboratorio de Cultivo de Tejidos y Biología de Tumores, Instituto de BiologíaExperimental, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela,Caracas, Venezuela.

Palabras clave: Oxígeno, hipoxia, cáncer, HIF-1, angiogénesis, metástasis.

Resumen. La hipoxia es una característica común en los tumores sóli-dos, contribuyendo local y sistémicamente a la progresión tumoral, ademásde la falta de respuesta a la radioterapia y quimioterapia, lo cual provoca unincremento en la probabilidad de recurrencia de un tumor. El factor detranscripción HIF-1 es el mayor regulador de la adaptación del tumor a la hi-poxia, induciendo la expresión de muchos genes que permiten a las célulassobrevivir en estas condiciones. Los eventos dependientes de HIF-1 que es-tán implicados en la progresión tumoral son múltiples, destacando la proli-feración, el metabolismo de la glucosa, la angiogénesis y la metástasis. Esfundamental investigar más acerca de los mecanismos de acción del factorHIF-1 ya que es factible encontrar inhibidores que puedan usarse terapéuti-camente contra el cáncer. En este trabajo se hace una revisión del papel quedesempeña el factor HIF-1 en la hipoxia, así como su implicación en la angio-génesis y la metástasis.

Hypoxia in cancer malignity. Review.Invest Clin 2009; 50(4): 529 - 546

Key words: Oxigen, hypoxia, cancer, HIF-1, angiogenesis, metastasis.

Abstract. Hypoxia is a common characteristic of solid tumors. It contrib-utes to local and systemic tumor progression, as well as the lack of responseto radio and chemotherapy, therefore increasing the probability of tumor re-currence. The HIF-1 transcription factor is the main regulator of tumor adap-tation to hypoxia stress, stimulating the expression of many genes that allowcells to survive under these conditions. Products dependent on HIF-1 factorare involved in processes of tumor progression, such as proliferation, glucose

Invest Clin 50(4): 529 - 546, 2009

Autor de correspondencia: Francisco Arvelo. Laboratorio de Cultivo de Tejidos y Biología de Tumores, Institu-to de Biología Experimental, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela, Apartado 47114. Cara-cas, Venezuela, 1041-A. Correo electrónico: [email protected]

metabolism, ph-acidosis, angiogenesis and metastasis. It has become increas-ingly necessary to gain knowledge on the HIF-1 mechanisms of action, since itis possible to find inhibitors that could be used therapeutically against cancer.In this review, a summary is given on the role that the HIF-1 factor plays inhypoxia, as well as its implications on angiogenesis and metastasis.

Recibido: 25-09-2008. Aceptado: 18-06-2009.

INTRODUCCIÓN

Los sistemas respiratorio y cardiovas-cular hacen posible la adecuada provisión ydistribución de oxígeno (O2) en todo el or-ganismo, permitiendo que las células, pormedio de la fosforilación oxidativa, adquie-ran la energía necesaria para funcionar ade-cuadamente y así mantener sus niveles ho-meostáticos. Por ello, tanto la función y via-bilidad celular como la integridad funcionaly estructural de los tejidos y órganos depen-den del constante y adecuado suministro deO2. Por el contrario, si hay reducción en sudisponibilidad, causada por alteracionesrespiratorias o circulatorias, tal situaciónno podrá ser tolerada, ni siquiera por cortosperíodos de tiempo, provocándose escasezde la energía que es producida por la glicó-lisis anaeróbica. En el caso de ocurrir locontrario, una excesiva acumulación de O2,se pueden ocasionar lesiones en las célulasdebido a la acumulación de especies reacti-vas de O2, (ROS en inglés), capaces de oxi-dar macromoléculas tan fundamentalescomo lo son las proteínas y los ácidos nu-cleicos. Es por estas razones que las célulasposeen un sistema para detectar los cam-bios de O2, que les permite regular, de for-ma muy efectiva, su equilibrio, respondien-do a las variaciones mediante mecanismosprotectores y adaptativos que evitan o mini-mizan el daño a los tejidos (1). La adapta-ción a la baja tensión de oxigeno en célulasy tejidos lo que se conoce como hipoxia,promueve la inducción transcripcional deuna serie de genes que participan tanto enla angiogénesis, el metabolismo del hierro y

la glucosa, como en la supervivencia y laproliferación celular. Lo que media esta res-puesta es un factor sensible al oxígeno quese expresa ubícuamente en todos los tejidosdel organismo, el cual ha sido bastante es-tudiado (2). La hipoxia, al provocar unabaja en el potencial energético de las célu-las, hace que el O2 necesario para la fosfori-lación oxidativa disminuya a nivel celular(3). Tal disminución es detectada por uncomplejo mecanismo de reacciones sensi-bles a su descenso, cuyo resultado final serála estabilización de un factor de transcrip-ción denominado “factor inducible por hi-poxia”, (HIF-1 en inglés), el cual estimularála expresión de un gran número de genesque harán posible la adaptación de las célu-las a las condiciones de hipoxia (4, 5). Lairrigación sanguínea es fundamental paratodos los tejidos, por lo que la ausencia deuna red vascular adecuada interferirá con elcrecimiento, bien sea en tejidos normales otumorales, estando el mismo limitado porla mayor o menor capacidad del O2 de po-derse difundir para llegar adecuadamente alas células. En el caso específico de la hipo-xia tumoral, ella es considerada como unode los más graves problemas terapéuticosen el paciente con cáncer, esto hace que lostumores sean más resistentes a la quimiote-rapia y la radioterapia. A este respecto, losestudios clínicos y experimentales mues-tran que la ausencia de oxigeno en elinterior del tumor modifican su potencialmaligno (6).

Todo indica que los tumores se desa-rrollan preferentemente en las regiones hi-póxicas, donde los mecanismos de respues-

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ta a la falta de O2 se convierten en factoresfundamentales en algunos de los eventos dela progresión tumoral, como lo son la an-giogénesis, la infiltración y la metástasis.En todos estos fenómenos destaca, en pri-mer lugar, la angiogénesis, que es el meca-nismo utilizado para responder a las necesi-dades metabólicas de crecimiento de un tu-mor, siendo su ausencia una etapa limitan-te de la progresión tumoral y la metástasis.La angiogénesis es así un proceso capitalpara el crecimiento del tumor cuando éste,en su desarrollo, va más allá de unos pocosmm de diámetro, lo cual dificulta la difu-sión de oxígeno y nutrientes celulares (7).Al limitarse la difusión del O2, las célulasendoteliales, tanto en tejidos sanos comono sanos, son generadoras de los nuevos va-sos sanguíneos, y deben ser estimuladaspara que puedan proliferar, y para que estoocurra es necesario el factor de crecimientovascular endotelial (VEGF en inglés), secre-tado bajo condiciones de hipoxia, que indu-ce de esta manera, la proliferación y organi-zación de las células endoteliales (8).

La presente revisión describe el papelque desempeña el factor HIF-1 como sensorde oxígeno, así como su implicación en lahistoria natural del cáncer, específicamenteen el proceso de la angiogénesis y de la me-tástasis.

HIPOXIA

Existen la hipoxia temporal de tejidostraumatizados, durante el ejercicio, y lasepsis y la hipoxia crónica, de zonas de teji-dos menos oxigenadas ocasionados por lasgrandes alturas, a lo cual sumamos la hipo-xia presente en el campo de la patología,donde destacan por su frecuencia la isque-mia tisular, la insuficiencia cardíaca, la en-fermedad pulmonar y el cáncer (9).

La respuesta a la hipoxia puede sinteti-zarse en tres puntos:

a) Detección: sensor de oxígeno

b) Regulación: control de la expresión ge-nética

c) Efector múltiple: expresión de genes ymúltiples cambios funcionales, comola estimulación de moléculas vasodila-tadoras hasta la afinidad de la hemo-globina por el oxígeno.

El sistema regulador está modulado di-rectamente por el sensor y el elemento or-ganizador principal, que es el factorHIF-1.En cuanto al sensor de oxígeno, enlos últimos años se han hecho avances nota-bles para dilucidar su mecanismo de ac-ción, basándose los estudios en su propie-dad de activar la señalización vía factorHIF-1. Los modelos existentes involucran adiferentes moléculas como responsables dedicho mecanismo, tales como, las hidroxila-sas, PHDs (prolyl hydroxylase domain en in-glés) que utilizan 2-ceto-glutarato comosustrato, que al ser reguladas por el O2, sonfundamentales y cumplen las premisas paraser consideradas como el sensor principalde oxígeno (10). En la estructura de estasproteínas, de grupo prostético tipo heme,el Fe2+ puede ser sustituido por otros meta-les como el Co2+ o el Ni2+, causando un blo-queo en la capacidad hidroxilasa de la enzi-ma y por lo tanto una inhibición de la de-gradación de HIF-1 (11). Otro tipo de regu-lación se atribuye a las especies reactivas deoxígeno, ROS, principalmente el superóxidoO2

- y el peróxido de hidrógeno, H2O2, conun papel modulador muy importante que seejerce de dos maneras: a) la enzima NADPHoxidasa es la responsable de la producciónde ROS, que en condiciones de normoxiainduce la degradación de HIF-1; b) la pro-ducción de ROS en la mitocondria en con-diciones de hipoxia induce la estabilizaciónde HIF-1 (12). Los mecanismos celulares deambas formas de regulación todavía no sehan dilucidado, por lo que es otro puntofundamental en torno a la hipoxia que toda-vía debe ser investigado.

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En la respuesta a la hipoxia, la diferen-cia entre los tejidos y órganos no provienede su dotación genética, sino de la expre-sión particular de los genes en cada tipo ce-lular, haciendo que los factores de trans-cripción actúen para orientar y adaptar,creando patrones definidos de respuestapara la proliferación, el crecimiento, la mi-gración y la supervivencia. Esa misma res-puesta requiere un alto nivel de coordina-ción, por lo que su mecanismo incluye todoun conjunto de cambios que van desde laexpresión enzimática que adecúan la pro-ducción de energía frente a una menor dis-ponibilidad de oxígeno, hasta la activaciónde mecanismos de autoeliminación de célu-las por hacérseles imposible sobrevivir encircunstancias hostiles extremas. Todos losorganismos, a todos los niveles, poseen me-canismos para el mantenimiento de la ho-meostasis del O2, esenciales para la produc-ción de energía y la supervivencia.

En los mamíferos la respuesta a la hi-poxia es compleja e incluye, entre otras,adaptaciones de la funciones respiratoria yhemodinámica, metabolismo intermedio, yfunción renal. Estas adaptaciones se mues-tran en cambios hormonales, de mediado-res y de actividad enzimática, e implican va-riaciones en la expresión de una serie de ge-nes entre los que destaca el factor de creci-miento del endotelio vascular, (VEGF en in-glés). En esta revisión misma se destaca porsu importancia, el incremento en la expre-sión de VEGF en condiciones de hipoxia, elcual ocurre a través de mecanismos mole-culares de aumento de trascripción y/o es-tabilización del ARNm. Esta regulacióntranscripcional está mediada por la uniónde HIF-1 a secuencias específicas localiza-das en el promotor del VEGF constituidapor las bases: -RCGTG- (13). La respuesta ala hipoxia es integral, y cubre todos los as-pectos necesarios para abastecer de O2 a lascélulas y conseguir su utilización más efi-caz. La identificación de genes que se acti-

van por HIF-1 ha aumentado ampliamente eincluyen muchos cuyas proteínas participanen múltiples funciones dirigidas a favorecerla oxigenación tisular, como lo son el meta-bolismo energético, la proliferación y viabi-lidad celular, la eritropoyesis, el remodela-do vascular la angiogénesis y la apoptosis.

En los tratamientos contra el cánceres fundamental evitar la hipoxia tumoral, yaque el O2 es un potente radio-sensibiliza-dor, por lo que evitarla o neutralizarla ase-gurará una mayor destrucción de la masatumoral.

Existe una serie de factores que au-mentan o disminuyen la radio-sensibilidadcelular, siendo muy importante el “efectooxígeno”, ya que, el oxígeno es el radio-sen-sibilizador más universal y potencia la ac-ción de las radiaciones en todo tipo de célu-las, lo cual tiene un valor terapéutico muygrande. Si se administra oxígeno en el mo-mento de la radiación, dicho efecto es má-ximo.

Se han publicado dos teorías para ex-plicar el efecto radio-sensibilizador del oxí-geno:

– El oxígeno potencia la formación deradicales libres.

– Muchos de los cambios químicos quese producen como resultado de la irra-diación son reversibles si el oxígeno noestá presente.Se ha demostrado que los pacientes

con cáncer presentan un alto porcentaje deanemia leve antes de la radioterapia, y des-pués del tratamiento la anemia se hace mássevera. Se ha demostrado que al tratar tan-to la hipoxia como la anemia en los pacien-tes con cáncer, se consigue un mayor con-trol local regional del tumor, una mayor su-pervivencia y una mejor calidad de vida, asícomo un menor número de recidivas.

Actualmente, también para combatirla hipoxia, se están realizando ensayos clíni-cos en los que se promueve el aumento dela hemoglobina, y se utilizan técnicas que


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aumentan su concentración, como puedenser las transfusiones de hematíes, los trata-mientos con eritropoyetina, etc. Tambiénse pueden incrementar los niveles de O2

mediante el uso de la cámara hiperbárica(14-16).

FACTOR INDUCIBLE POR HIPOXIA

El factor de transcripción HIF-1, al serinducido por la hipoxia, modula numerososgenes que regulan la misma. El HIF-1 es unheterodímero de 120 kDa constituido portres sub-unidades : las HIF-1 , HIF-2 yla HIF-3 (17), más una sub-unidad � cono-cida con el nombre de translocador nucleardel receptor Ah, Arnt, de 80 kDA, los cualesorganizan proteínas nucleares constitutivas(18). Ambas sub-unidades contienen un do-minio denominado bHLH, (siglas en inglesde basic helix-loop-helix), y un dominio deinteracción proteína-proteína PAS, (siglasde Per Arnt Sim) (19). Los miembros de lafamilia bHLH, HIF-1 y HIF-1 � se dimeri-zan para formar un complejo que se une alADN en una secuencia conocida con elnombre de elemento de respuesta a la hipo-xia, denominado en inglés HRE.

Bajo condiciones de normoxia, HIF-

es la unidad limitante del complejo, ya quees esencialmente indetectable debido a surápida degradación por el sistema ubiqui-tin-proteosoma (20), la cual es mediada porla proteína supresora de tumores VHL (vonHippel-Lindau, en inglés) (21, 22). La pro-teína VHL es un componente de la ligasaE3, implicada en la degradación de una fa-milia de factores de transcripción induci-bles por hipoxia (HIF en inglés), que acti-van la expresión de genes que inducen laangiogénesis, como lo es el factor de creci-miento del endotelio vascular (VEGF en in-glés). La mayor parte de las mutaciones deVHL impide la degradación de HIF en con-diciones normóxicas, y predispone a la for-mación de lesiones hiper-vasculares y tumo-

res renales (23). Para que el complejoHIF-1 sea funcional, la proteína HIF-1

debe ser inducida, bien sea vía su estabiliza-ción o por mecanismos transcripcionales ytraduccionales. Es importante señalar queHIF-1 posee otros dominios funcionalesimportantes para la regulación de la activi-dad de este complejo (24), es extremada-mente inestable en la normoxia, por lo queel mismo es hidroxilado sobre residuos es-pecíficos en su dominio de degradación de-pendiente del O2 (ODDD en inglés). Unavez que el HIF-1 es hidroxilado, es blancodel proteosoma para su degradación (25,26). La regulación de la actividad de HIF-1también se puede llevar a cabo por los do-minios de transactivación de HIF-1 que seencuentran en los dominios amino y carbo-xiloterminal (N-TAD y C-TAD). La activa-ción del factor HIF-1 es regulada a numero-sos niveles, con los cambios intracelularesdel O2 como estímulo principal (27), peroexisten otros factores no relacionados conla hipoxia que pueden intervenir en la regu-lación, entre los que tenemos: la insulina,el factor de crecimiento epidermal EGF y elfactor de crecimiento de plaquetas PDGF, alos cuales se suman las citocinas, talescomo el factor- de la necrosis tumoral y lainterleuquina 1 �, que pueden aumentar laexpresión del factor HIF-1. Todo sugiere laimportancia de la activación de este factordurante algunos procesos anormales, comola inflamación y la tumorigénesis (28).

Hay múltiples genes que son blancodel factor HIF-1, ya que son regulados encaso de hipoxia, entre los que tenemos:

a) De la proliferación celular y apoptosis(29,30):

– factor de crecimiento-2 de la insulinaIGF-2;

– factor de crecimiento transformante-

TGF ;– factor de crecimiento transformante-

�, TGF �

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b) De la regulación de pH (31):– anhidrasa carbónica IX, CAIX

c) Del metabolismo del Hierro (32):– transferrina

d) De la eritropoyesis (33):– eritropoyetina, Epo

e) Del metabolismo de la matriz extrace-lular (34):

– metaloproteinasa-2, MMP2

f) De la inflamación (35):– interleuquina-8, IL-8

g) Del metabolismo de la glucosa (36):– transportador-1 de la glucosa, Glut1;– transportador-3 de glucosa, Glut3;– lactato deshidrogenasa A, LDHA;– aldolasa, fosfofructoquinasa L, PFKL

h) De la resistencia a las drogas (37):– multidroga resistencia-1, MDR1

i) De la angiogénesis (38-40):– factor de crecimiento vascular endote-

lial VEGF, VEGF-receptor-1, VEGF-R1/Flt1, VEGF-receptor-2, y VEGF-R2/Flk1;

– factor- � de crecimiento derivado delas plaquetas PDGF �;

– angiopoyetina-2 Ang2;– inhibidor del activador del plasminóge-

no-1 PAI1.La respuesta de HIF-1 es específica

tanto para la hipoxia como para el estímulopor factores de crecimiento, que es la víaque se relaciona con la necesidad de pro-veer una mayor oferta de oxígeno en tejidosen expansión celular, lo cual lleva a pregun-tarnos si la célula responde a la caída ener-gética de forma idéntica a cuando hay faltade oxígeno. Los datos disponibles parecenindicar que el déficit de ATP, que podría serinterpretado como un equivalente de hipo-xia, no parece estimular la activación deHIF-1, aunque sí en cambio la de HSPs (41,42). En células tubulares renales (LLC-PK1), la hipoxia no extrema no causa deple-ción de ATP, lo cual refleja la eficienteadaptación de la producción energéticaante la disminución de oxígeno (41). No se

han realizado estudios similares con blo-queo de HIF-1, pero es probable que HIF-1sea en gran parte responsable de la citadaeficiencia, lo cual crearía nuevas posibilida-des terapéuticas.

Las acciones cito-protectoras abarcanmúltiples tipos celulares y respuestas sisté-micas, siendo HIF-1 un factor transcripcio-nal clave en una respuesta génica compleja,desarrollada a múltiples niveles. Se ha ob-servado en ratones que episodios breves dehipoxia intermitente inducen la producciónde EPO, la cual protege al corazón del dañoapoptótico por isquemia; por el contrario,en animales que no expresan HIF-1, estarespuesta no ocurre, al no estimularse laproducción de EPO con la hipoxia (43).

PATOLOGÍA TUMORAL Y FACTOR HIF-1

El rápido crecimiento de los tumoreshace que su incremento de tamaño no seacompañe de un desarrollo vascular adecua-do, lo que genera zonas de hipoxia en el in-terior de la masa tumoral. Esta hipoxia acti-va el factor HIF-1 y éste a su vez pone enmarcha toda la familia de genes angiogéni-cos, aumentando la densidad y permeabili-dad vascular, y por tanto el crecimiento ypropagación del tumor (44). En algunos ca-sos la resistencia al tratamiento, indepen-dientemente de la hipoxia, la activación deHIF-1 se relaciona con la inactivación fun-cional del gen supresor VHL, lo que dismi-nuye la degradación y aumenta el HIF-1,aún en normoxia (45, 46). El hallazgo re-ciente de niveles altos de HIF-1 en neopla-sias como la leucemia aguda linfática, en laque no existe aparentemente hipoxia, sugie-re que la explicación del aumento debe sermás compleja (47). Si bien el incrementode HIF-1 en los tumores es una realidad, nose han desarrollado medios terapéuticos ba-sados en su bloqueo específico, por lo cualse hace necesario un mayor esfuerzo en lasinvestigaciones al respecto. Por ejemplo,


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aún se desconocen las causas de por qué,dentro de todos los genes dependientes deHIF-1, solo se expresan con mayor intensi-dad algunos. Un fenómeno que debe estu-diarse y que se relaciona con la presenciade sitios co-reguladores de los efectos de launión del HIF-1 al HRE. Un aspecto de graninterés es el posible papel de HIF-1 en laadaptación metabólica de los tumores, enlos que la glucólisis anaerobia no se inhibeen presencia de formación de ATP por víaaeróbica, situación que puede relacionarseen forma directa con el efecto protector delHIF-1 sobre las células tumorales. Por otraparte, en los tumores, el factor HIF-1 se en-cuentra marcadamente activado, lo cual serelaciona con una mayor agresividad del tu-mor. Otra posible explicación de los efectosde HIF-1 sobre los tumores proviene de da-tos que demuestran una elevación de HIF-1,con efectos protectores, en las células en-doteliales de tumores irradiados, lo queaporta un nuevo abordaje de interpretacióna los posibles mecanismos de resistenciatumoral a la radioterapia (48).

ANGIOGÉNESIS

Ha sido demostrado que los tumoresmalignos pueden inducir el proceso de laangiogénesis por medio de la liberación deuna serie de factores, y que los tumores vas-cularizados tienen una alta propensión aproducir metástasis, en contraposición a lostumores poco vascularizados o los carcino-mas “in situ” (49, 50). El proceso de la an-giogénesis involucra tres funciones celula-res bien caracterizadas: 1) la motilidad; 2)la proteolisis y 3) la proliferación, las cualesexigen condiciones metabólicas adecuadas,dependientes de un suficiente suministrode oxígeno para obtener la energía necesa-ria que exigen las células para cumplir to-das sus funciones.

Existe una serie de eventos bajo loscuales la angiogénesis puede iniciarse, la

cual está determinada por un balance defactores pro-angiogénicos y anti-angiogéni-cos, donde la hipoxia juega un rol primariocomo disparador de la misma al incremen-tar la actividad de HIF1, y por tanto los ni-veles de VEGF. En el caso del cáncer, al sermuchos de sus tratamientos citotóxicos,ellos pueden cambiar la oxigenación de lostumores y hacer que ello pueda influenciarla respuesta angiogénica del tumor. La re-gulación oncogénica de la angiogénesistambién ha sido sugerida, bien sea sola otrabajando en combinación con la hipoxia.Por ejemplo, la sobre-regulación de H-RAS yel receptor de factor de crecimiento epider-mal, EGFR, y la inactivación del gen supre-sor de tumores, TP53, pueden incrementarla tasa de síntesis de HIF-1 a un nivel tanalto que sobrepasa la capacidad de la vía dedegradación para eliminarlo. La sobre-regu-lación de VEGF es también un disparadorpara la iniciación de la angiogénesis de lasmetástasis “dormidas” y el inhibidor de laangiogénesis, la trombospondina 1 puedeinhibir la actividad de VEGF promoviendola no proliferación celular en los focos me-tastásicos. Por otro lado, la hipoxia incre-mentará la actividad de regulación de HIF1,en tanto que VEGF disminuirá la regulacióndel trombospondina creando un medio am-biente favorable a la angiogénesis. El desa-rrollo vascular depende de regulaciones mo-leculares que ocurren tanto en el tejidosano como en el patológico (51), y son de-pendientes de señales paracrinas que indu-cen la formación, proliferación, migración yestructuración de las células vascularespara la formación de pequeños y grandesvasos. En los primeros participan dos tiposde células fundamentales: las endoteliales ylos pericitos; en los segundos actúan las cé-lulas endoteliales y las células musculareslisas (52).

Una serie de factores solubles, recep-tores y moléculas de la matriz extracelularjuega un papel preponderante en la morfo-

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génesis de la red vascular, estando la expre-sión de estos factores bajo el control mole-cular a nivel celular, que se conoce comoencendedor angiogénico (angiogenic switchen inglés), y la hipoxia es un factor esencialpara su funcionamiento (53). Por otra par-te, un gran porcentaje de genes, inducidosluego de la respuesta a la hipoxia, está im-plicado en las diversas etapas de la angiogé-nesis, y son los que regulan el factor de cre-cimiento vascular endotelial VEGF, que esuno de los factores más importantes al serel regulador de la formación de los nuevosvasos sanguíneos (54). En el caso particularde los tumores malignos, la presencia de lahipoxia en el seno de sus tejidos, es uno delos factores esenciales para que ocurra laangiogénesis tumoral, al activarse el factorHIF-1, lo cual hará posible proveer de O2 alas células cancerosas, y mantener su equili-brio homeostático en un medio hipóxico, locual favorecerá su crecimiento, la invasión yla neo-vascularización, todo lo cual va a lle-var a la metástasis (55). Como contraparti-da, en el caso de la etapa embrionaria, re-cordemos que los precursores de las célulasendoteliales, angioblastos, se aglutinan yforman una primera red de capilares en elproceso conocido como vasculogénesis, lacual posibilitará la angiogénesis, que a par-tir de vasos sanguíneos preexistentes, serála responsable del desarrollo de loscapilares adicionales (56).

El factor de crecimiento vascular endo-telial, VEGF, es el prototipo de moléculapro-angiogénica que está constituida por:

– una familia de seis factores de creci-miento denominados VEGF-A, VEGF-B,VEGF-C, VEGF-D y VEGD-E;

– tres factores de crecimiento placenta-rio, PLGF;

– tres receptores denominados VEGFR1(flt1), VEGFR2 (KDR/FLk1) y VEGFR3(FLt4).El factor VEGF-A se une a VEGFR2 y

VEGFR1; el factor VEGF-B se une solamen-

te a VGFR1; el factor VEGF-C y el factorVEGF-D se unen preferencialmente aVEGFR3; finalmente las PLGF se unen aVEGFR1.

De la familia VEGF, la moléculaVEGF-A es la mejor caracterizada, estácompuesta de seis isoformos (57, 58), y unade sus características principales es la capa-cidad de inducir permeabilidad vascular queconduce a un depósito de fibrina en la ma-triz extracelular, la cual sirve de soportepara la migración de las células endoteliales(59). En el caso de los receptores de VEGF,los VEGFR, son tres tiroxina-quinasas trans-membrana que se localizan preferencial-mente en las células endoteliales (60).

Por otra parte, es importante destacarque el encendedor angiogénico no depen-de solamente de la hipoxia, sino tambiénde la transformación oncogénica. La acti-vación del encogen RAS induce la expre-sión de VEGF e inhibe el de la tromboes-pondina (61).

La expresión de VEGF es regulada poruna serie de factores tales como la hipoxia,el estrés oxidativo, el supresor de genes, lascitocinas y los factores de crecimiento.Existen otros factores que no solo estimu-lan las células endoteliales, sino también alos pericitos, entre ellos se encuentran elfactor de crecimiento de los fibroblastos,(FGF en inglés), factor de crecimiento deri-vado de las plaquetas (PDGF en inglés), ylas angiopoyetinas (62).

Los estudios genómicos comparativoshan demostrado que los vasos linfáticos songenéticamente diferentes a los vasos san-guíneos (63), y que la linfoangiogénesis jue-ga un papel importante en la metástasis,habiéndose determinado la influencia quetiene VEGF-C y VEGF-D, así como el recep-tor 3 del VEGF (VEGFR3) (64). También seha demostrado que los factores de creci-miento de fibroblastos, tales como FGF1 yFGF2, inducen la linfangiogénesis (65). Elgen PROX1 induce la expresión de FGF3, lo


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que trae como consecuencia el aumento desensibilidad de los vasos linfáticos por losfactores de crecimiento de fibroblastos(66). Por otro lado es importante señalarque el bloqueo de la linfoangiogénesis porla inhibición de antagonistas de VEGFR-3,inhibe la metástasis (67).

Las integrinas de las células endotelia-les también contribuyen a la regulación dela angiogénesis y la linfoangiogénesis. Lasintegrinas son proteínas transmembranacompuestas por diferentes sub-unidades ca-paces de formar más de 20 heterodímerosdiferentes que unen tanto proteínas de lamatriz extracelular como ligandos de la su-perficie celular a través de secuencias pep-tídicas cortas (68). Es importante señalarque los vasos quiescentes expresan un tipode integrinas, mientras que los vasos queexperimentan angiogénesis expresan tiposdistintos. Por otra parte, una serie de pro-teasas extracelulares, que se encuentran fí-sica y funcionalmente conectadas con lasintegrinas proangiogénicas, que también in-tervienen en el proceso (69)..

En el caso particular de la expresiónde la integrina denominada avb3, la mismaes mínima en el endotelio en reposo, perodurante la angiogénesis aumenta notable-mente y la inhibición de su interacción consu ligando es inductora de la apoptosis en-dotelial. De esta forma, avb3 actúa comoun biosensor para facilitar la muerte celu-lar cuando el endotelio interacciona conuna matriz extracelular “inapropiada”, locual facilita una morfogénesis vascular co-rrecta y evita la formación de vasos, lo queindica que es un importante blanco tera-péutico (70).

Las enzimas proteolíticas tales comolas metaloproteasas y sus inhibidores, y elactivador del plasminógeno, controlan laangiogénesis, destacando, adicionalmente,que estas moléculas deben estar presentesa concentraciones críticas para promover lainvasión, y es por ello necesaria la presencia

de inhibidores, tal como por ejemplo, el in-hibidor de la metaloproteasa MMP2(TIMP2), presente en la superficie celularpara poder ejercer la actividad proteolítica(71). Durante la migración de las célulasendoteliales, el bFGF induce la expresióndel activador de plasminógeno tipo uroqui-nasa (u-PA) y del tipo tisular (t-PA); del in-hibidor del activador de plasminógeno-1(PAI-1) y del receptor de u-PA.

Una vez que las células endoteliales seactivan por acción del estímulo angiogéni-co, su fenotipo cambia notablemente, pro-duciéndose un cambio de su forma plana aredondeada, a lo cual se suma la liberaciónde una serie de proteasas que le permitirándisolver su membrana basal. Aunque se hanimplicado proteasas de diversas familias enel proceso de la angiogénesis, las que pare-cen tener un papel más importante son elactivador de plasminógeno y las metalopro-teasas de matriz extracelular (MMPs). Adi-cionalmente, el factor VEGF también esti-mula, en las células endoteliales, la produc-ción de los activadores de plasminógeno yde sus inhibidores.

Con respecto a las MMPs, se han impli-cado en fenómenos que requieren la angio-génesis, tales como lo son la artritis y la ci-catrización de heridas. Algunos de los facto-res angiogénicos, tales como VEGF, bFGF,IL-1 y TNF- estimulan la producción deMMP-1, MMP-3 y MMP-9 por las células en-doteliales; adicionalmente, algunos inhibi-dores de MMPs son inhibidores de la angio-génesis tanto in vivo como in vitro (72,73).

Durante la angiogénesis, la acción de-gradadora, ejercida por las enzimas proteo-líticas, está implicada en, por lo menos,tres pasos de este proceso: a) degradaciónde la membrana basal, b) migración, c) for-mación del lumen vascular.

Estas enzimas también pueden modu-lar la actividad de los factores angiogéni-cos, bien sea por la activación directa de ci-

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toquinas latentes, tales como el TGF-?�, ode forma indirecta, liberando citoquinasunidas a la matriz extracelular, tales comoel b-FGF (74).

METÁSTASIS

Dos son los procesos que definen lamalignidad de un tumor: El primero es lacapacidad de sus células para invadir e infil-trar los tejidos adyacentes y el segundo elpoder migrar y crecer en tejidos distantes,proceso conocido como metástasis. Estric-tamente, estos procesos no son exclusivosdel cáncer, sino que también se producenen tejidos sanos, como es la invasión deltrofoblasto durante el embarazo o la salidade leucocitos del torrente sanguíneo hacialos focos de infección (diapédesis leucocita-ria) (75).

Los fenómenos de la infiltración y lametástasis no son de carácter puramentemecánico, ya que las células no entran ca-sualmente en el torrente sanguíneo paraprovocar la aparición de los focos metastá-sicos, para que ello ocurra es necesario quese produzcan importantes cambios genéti-cos en el tumor, con la expresión de genesque codifican proteínas que permiten la se-paración de las células vecinas, romper lamembrana basal y viajar por el torrente san-guíneo (76). Es evidente que estos procesosy cambios genéticos son de gran compleji-dad, y se producen en fases muy tempranasdel desarrollo del tumor, en su mayoría du-rante la etapa de crecimiento asintomáticodel mismo.

Las características clínicas en el cán-cer son claramente entendidas al conside-rarse la principal limitación que se encuen-tra para la curación de un paciente: enfren-tar la heterogeneidad tanto de los tumoresprimarios como de sus metástasis. En untumor maligno existen diferentes sub-pobla-ciones celulares con distintos grados de di-ferenciación, proliferación y capacidad me-

tastásica, a lo cual hay que sumar la com-pleja e incierta respuesta a los tratamientos(77). Siempre habrá que considerar que lassub-poblaciones o clones celulares se vanadaptando y seleccionando en función delos cambios del medio ambiente, talescomo hipoxia, tipo de agentes citotóxicos,radiación, etc.

En el proceso de desarrollo de la me-tástasis no todos los clones generados soniguales, lo cual se hace evidente durante sucrecimiento por una heterogeneidad obser-vable en su comportamiento, reflejando nosolo la que afecta al tumor primario, sinotambién a las metástasis. Tal heterogenei-dad se debe principalmente a la inestabili-dad genética de las células tumorales y a laselección de sub-poblaciones mutantes du-rante el desarrollo y fases del proceso tumo-ral. Entre los factores que contribuyen aesta inestabilidad destacan las mutacionesdel oncogen p53, los genes implicados en lareparación del ADN, los genes de la apopto-sis y los genes que intervienen en la regula-ción del ciclo celular, entre otros (78).

El estudio de la angiogénesis es, en lahistoria natural del cáncer, de gran impor-tancia, ya que la creación de una nueva redcapilar marcará un antes y un después en laevolución de cualquier tumor. Al hacerse elcrecimiento más rápido ante el aumento dela fracción de células proliferativas induci-das por una mayor accesibilidad al oxígenoy nutrientes, se facilita la diseminación tu-moral, jugando todo ello un papel funda-mental en la infiltración y la metástasis(79). Tanto la hipoxia en sí, como las alte-raciones genéticas en la cascada de señali-zación conducen a una expresión constituti-va del factor HIF-1 con la consecuente neo-vascularización que facilita la dispersión deltumor (80).

Estudios inmuno-histoquimicos seña-lan que HIF-1 y HIF-2 se encuentran so-bre-expresados en los tumores primarios ylas metástasis en el cáncer humano, donde


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su nivel de expresión es el resultado de lahipoxia, y está correlacionado tanto con laangiogénesis tumoral como con la mortali-dad (81). La progresión tumoral y la inva-sión, están asociadas con el incremento dela capacidad de las células tumorales depromover la remodelación de la matriz ex-tracelular, aumentar la migración celular yromper la membrana basal. Estos fenóme-nos son posibles por la acción del factorHIF-1, que induce una serie de genes entrelos que se encuentran aquellos que sinteti-zan la vimentina (82), la fibronectina (83),las queratinas (84), la metaloproteasa-2(MMP2) (85), la catepsina D (86) y el recep-tor de la urokinasa plasminógeno (uPAR)(87).

Hay otros factores que promueven lamigración que también están bajo la induc-ción de HIF-1, tales como el receptor cito-quina CXCR4 (88), y el receptor tirosinaquinasa del encogen c-Met (89).

En un tumor pueden existir áreas dehipoxia aguda y crónica, la primera se en-cuentra cerca de los vasos sanguíneos, locual hace que las células tumorales tenganacceso directo a ellos, facilitando por tantola metástasis, ello en contraposición a lascélulas en áreas de hipoxia crónica. Porotra parte, los vasos linfáticos tienden a lo-calizarse en la periferia de los tumores, porlo que la hipoxia aguda promueve en la pe-riferia del tumor la invasión y la migraciónde las células tumorales vía los vasos linfáti-cos, lo cual incrementa la metástasis en losnódulos linfáticos (90, 91).

Ha sido bien establecido que muchostumores humanos desarrollan un micro-am-biente fisiopatológico durante su creci-miento, caracterizado por una red micro-vascular irregular que hacen posible regio-nes de células hipóxicas. Por otra parte, hayuna sustancial heterogeneidad en la propor-ción de células hipóxicas en cada tumor,debido al desarrollo estocástico de su vascu-larización (92).

Existen sistemas de reconocimiento in-tercelular que hacen factible que las célulasde un mismo tejido se adhieran entre sí, locual es condición indispensable para la es-tabilización de la arquitectura tisular. Dosclases diferentes de moléculas de adhesióncelular, CAMs (cell adhesión molecules) ope-ran en la mayoría de los animales multice-lulares, un grupo es calcio dependiente, entanto que el otro no lo es. En los tejidos delos vertebrados, las cadherinas son las molé-culas responsables de la adhesión intercelu-lar, la mayoría son glucoproteínas de trans-membrana que contienen sitios de unión alcalcio, por lo cual ellas son dependientes deeste elemento (93). Las primeras tres cad-herinas descubiertas fueron nombradas deacuerdo con el tejido del cual se aislaron.La E-cadherina se obtuvo de las células epi-teliales, la N-cadherina de las células ner-viosas y la P-cadherina de la placenta. Lamolécula de adhesión intercelular E-cadhe-rina (CDE) es un elemento esencial respon-sable del mantenimiento de la homeostasisy arquitectura de los epitelios, jugando unpapel fundamental en el proceso de inva-sión tumoral (94), por lo que su pérdida deexpresión o función está directamente aso-ciada a la adquisición de la capacidad inva-siva (95). Adicional a ello, también se haidentificado una serie de factores de trans-cripción que actúan como represores de laexpresión del gen CDE, que participa deforma directa, en la adquisición del fenoti-po invasivo (96).

Una de las características de las célu-las tumorales es la pérdida de inhibición dela proliferación por contacto, lo que permi-te que las células crezcan en cultivo for-mando focos. Esta propiedad está origina-da, al menos en parte, por la pérdida de ex-presión de CDE asociada a la activación deuna vía de señalización intracelular en laque participa la �-catenina (97).

La E-cadherina desempeña un papelcentral en el control de la transición epite-

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lio mesenquimal o trans-diferenciación(TEM), ya que la pérdida de su expresión ofunción está correlacionada con la capaci-dad de las células epiteliales de adoptar unamorfología invasiva y migratoria típicamentemesenquimal (98). La TEM es un procesocomplejo, generalmente reversible, que co-mienza con la rotura de las uniones interce-lulares y la pérdida de polaridad apico-basal,típica de las células epiteliales, las cuales setransforman en células tipo fibroblástico concaracterísticas migratorias e invasivas. Esteproceso ocurre “in vivo” durante el desarro-llo embrionario y en algunos mecanismos,patológicos o no, como la reparación de he-ridas o la progresión tumoral (99).

Existen evidencias que sugieren que lahipoxia juega un papel importante en loscambios que ocurren en las uniones inter-celulares, por lo cual ella estaría envueltaen la iniciación de la progresión tumoral(100). En la hipoxia la activación del factorHIF-1 está asociada con la pérdida de la ex-presión de la E-cadherina, habiéndose en-contrado en el cáncer renal la mutación enel gen supresor von Hippel Lindau (VHL),que conduce a una activación del factorHIF-1 con la consecuente supresión de laexpresión de la E-cadherina (101). El meca-nismo por el cual la hipoxia inactiva la ex-presión de la E-cadherina está controlado anivel transcripcional por el factor nucleardenominado Snail/Slug, por lo que su acti-vación suprime la expresión de E-cadherina(102). El factor de transcripción Snail ac-túa como un potente represor de la expre-sión de E-cadherina y por tanto como in-ductor de la transición epitelio-mesenqui-mal (103). Las enzimas lisil-oxidasa 2(LOXL2) y 3 LOXL3) interactúan y coope-ran en la expresión de la E-cadherina me-diada por el factor Snail, el cual posee doslisinas, la Lys 98 y la Lys 137, muy impor-tantes para su estabilidad, cooperación conla lisil-oxidasa y para su función en el con-

trol de las transiciones epitelio-mesenqui-males.

La sobre-expresión de las enzimasLOXL2 o LOXL3, en células epiteliales, in-duce el proceso de migración celular, locual sugiere que la sobre-expresión de estosmismos genes, u otros con funciones equi-valentes, podría jugar algún papel en la me-tástasis de tumores del tejido epitelial(104). Estas evidencias sugieren que las en-zimas lisil-oxidasas (LOX) son responsablesde las propiedades invasivas de las célulastumorales hipóxicas inducidas por el factorHIF1 (105, 106).

Por otra parte, el modulador HDAC6de TGF-�1 induce la transición epitelio-me-senquimal, y juega un papel crítico en laprogresión tumoral (107). La represión delos genes E-cadherina puede ocurrir a tra-vés de la inducción de Slug por intermediode TGF-�1 (108, 109).

El factor de transcripción Twist es unregulador de la gastrulación, y está implica-do como mediador de la metástasis en elcáncer (110), por lo que la co-expresión deHIF1, Twist y Snail, en tumores primarios,promueve la metástasis en respuesta a hipo-xia intra-tumoral (111).

Las células tumorales expresan integri-nas que transmiten al interior de las célu-las, señales promotoras del crecimiento, ysu activación es consecuencia de su interac-ción con moléculas de la matriz extracelu-lar. Tanto los receptores de los factores decrecimiento, como las integrinas, activan lavía intracelular de transmisión de señalesSos-Ras-Raf-MAPK (112). Hay que destacarque la proteína Ras se encuentra alteradaen el 25% de los tumores humanos, trans-mitiendo señales de crecimiento, aunqueno reciba el estímulo de las moléculas quela preceden en la vía de transmisión de se-ñales. Esta vía, en la que interviene la pro-teína Ras, está conectada con otras vías detransmisión de señales, las cuales aumen-


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tan la proliferación celular y la capacidadde supervivencia de la célula.

La idea de que el exceso de prolifera-ción tumoral es una consecuencia de la ac-tivación de señales de crecimiento en lapropia célula tumoral es cierta, pero seríauna simplificación si dejara de considerarsela participación de señales de crecimientoadicionales. Una característica muy impor-tante de las células tumorales es la capaci-dad de utilizar, en su provecho, señales pa-racrinas del tumor y señales endocrinas delorganismo, tales como las señales paracri-nas de los fibroblastos y de las células endo-teliales (113, 114).

En conclusión, éstas y muchas otras in-vestigaciones muestran la importancia fun-damental del factor HIF-1 como sensor deoxígeno en el organismo, específicamenteen la biología de la célula maligna y el pa-pel preponderante que desempeña en laprogresión tumoral. Esto hace necesarioque se profundice aún más en su estudiopara así alcanzar un mayor conocimiento desus mecanismos de acción y se haga un ma-yor énfasis en los estudios farmacológicosque puedan asegurar la utilización de inhi-bidores de la actividad del factor HIF-1 a finde inhibir la angiogénesis y la metástasis enlos tumores sólidos más frecuentes.

REFERENCIAS

1. Acker H. The oxygen sensing signal cas-cade under the influence of reactive oxy-gen species. Philos Trans R Soc Lond BBiol Sci 2005; 360:2201-2210.

2. Ke Q,Costa M. Hypoxia-inducible factor-1(HIF-1) Mol Pharmacol 2006; 70: 1469-1480.

3. Semenza GL. Hypoxia, clonal selection,and role of HIF-1 in tumor progressión.Crit Rev Biochem Mol Biol 2000;35:71-103.

4. Brahimi-Horn C, Pouyssegur J. The roleof the hypoxia-inducible factor in tumormetabolism growth and invasion. BullCancer 2006; 93:E73-E80.

5. Clottes E. Hypoxia-inducible factor 1: reg-ulation, involvement in carcinogenesis andtarget for anticancer therapy. Bull Cancer2005; 92:119-127.

6. Vaupel P, Mayer A. Hypoxia in cancer: sig-nificance and impact on clinical outcome.Cancer metastasis 2007; 26:225-239.

7. Bikfalvi A. Angiogenèse tumorale. BulletinCancer 2003; 90:449-458.

8. Conway EM, Colle D, Carmelier P. Molec-ular mechanism of blood vessel growth.Cardiovas 2001; 49:507-521

9. Dewhirst MW, Cao Y, Moeller B. Cyclinghypoxia and free radicals regulate angio-genesis and radiotherapy response. NatRev Cancer 2008; 8:425-437

10. Goldberg MA, Dunning SP, Bunn HF.Regulation of the erythropoietin gene: evi-dence that the oxygen sensor is a hemeprotein. Science 1988; 242:1412-1415.

11. Maxwell P, Salnikow K. HIF-1: an oxygenand metal responsive transcription factor.Cancer Biol The. 2004; 3:29-35.

12. Michiels C, Minet E, Mottet D, Raes M.Regulation of gene expression by oxygen:NF-kappaB and HIF-1, two extremes. FreeRadic Biol Med 2002; 33:1231-1242

13. Semenza GL, Nejfelt MK, Chi SM,Antonarakis SE. Hypoxia-inducible nu-clear factors bind to an enhancer elementlocated 3’ to the human erythropoietingene. Proc Natl Acad Sci USA 1991;88:5680-5684

14. Harrison LB. Radiotherapy-associated ane-mia: the scope of the problem. TheOncologist 2000; 5:1-7.

15. Cella D. Factors influencing quality of lifein cancer patients: anemia and fatigue.Semin Oncol 1998; 25:43-46.

16. Bus R S. The significance of anemia inclinical radiation therapy. Int. J. RadiaOncol Biol Phys 1986; 12:2047-2050.

17. Wang GL, Semenza GL. Purification andcharacterization of hypoxia-inducible fac-tor-1 J Biol Chem 1995; 1:1230-1237.

18. Jiang BH, Rue E, Wang GL, Roe R,Semeza GL. Dimerization, DNA binding,and transactivation properties of HIF-1. JBiol Chem 1996; 271:17771-17778.

19. Wang GL, Jiang BH, Rue E, Semenza GL.Hypoxia inducible factor-1 is a Basic-he-

Vol. 50(4): 529 - 546, 2009


lix-loop-helix-PAS heterodimer regulatedby cellular O2 tension. Proc Natl Acad SciUSA 1995; 92:5510-5514,

20. Salceda S, Caro J. Hypoxia-inducible fac-tor 1 (HIF-1 ) protein is rapidly de-graded by the ubiquitin-proteasome sys-tem under normoxic conditions. J BiolChem 1997; 272: 22642-22647.

21. Maxwell PH, Wiesener MS, Chang GW.The tumour suppressor protein VHL tar-gets hypoxia inducible factors for oxigen-dependent proteolysis. Nature 1999; 399:271-275.

22. Maynard MA, Ohh M. Von Hippel-Lindautumor supresor protein and hypoxia-induc-ible factor in kidney cancer. Am J Nephrol2004; 24:1-13.

23. Kaelin WG. Molecular basis of the VHL he-reditary cancer síndrome. Nat Rev Cancer2002; 2:673-682.

24. Brahimi-Horn C, Mazure N, Pouyssegur J.Signalling via the hypoxia-inducible factor-1alpha requires multiple posttranslationalmodifications. Cell Signal 2005; 17: 1-9.

25. Adams J. The proteasome: structure, func-tion, and role in the cell. Cancer Treat-ment Reviews 2003; 29(Suppl 1):3-9.

26. Hagg M, Wennstrom S. Activation ofhypoxia-induced transcription in normoxia.Exp Cell Res 2005; 306:180-191.

27. Lauzier MC, Michaud MD, Dery MA, Rich-ard DE. Activation during tumor progres-sion: implications and consequences. Bul-letin Cancer 2006; 93:349-356.

28. Stiehl DP, Jelkmann W, Wenger RH,Hellwig-Burgel T. Normoxic induction ofthe hypoxia-inducible factor 1 alpha by in-sulin and interleukin-1 beta involves thephosphatidylinositol 3-kinase pathway.FEBS Lett 2002; 512:157-162.

29. Catrina SB, Botusan IR, Rautanene A,Catrina AI, Pyakurel P, Savu O, AxelsonM, Biberfeld P, Poellinger L, Brismark K.Hypoxic-inducible factor-1 alpha andhypoxia-inducible factor-2 alpha are ex-pressed in Kaposi sarcoma and modulatedby insulin-like growth factor I. Clin. Can-cer Res 2006; 12:4506-4514.

30. Shi YF, Fena CC, Sank Q, Cheunq PY,Tzanq CH, Wu RS, Yana M. Hypoxia in-duces the activation of human hepatic

stellate cells LX-2 through TGF-beta sig-naling pathway. FEBS Lett 2007; 581(2):203-210.

31. Pastorekova S, Parkkila S, Zavada J. Tu-mor-associated carbonic anhydrases andtheir clinical significance. Adv Clin Chem2006; 42:167-216.

32. Jones DT, Trowbridge IS, Harris AL. Ef-fects of transferrin receptor blockade oncancer cell proliferation and hypoxia-in-ducible factor function and their differen-tial regulation by ascorbate. Cancer Res2006; 66:2749-2756.

33. Lauqsh M, Metzen E, Svensson T, Dep-ping R, Jelkmann W. Lack of functionalerythropoietin receptors of cancer celllines. Int J Cancer 2008; 122:1005-1011.

34. Handsley MM, Edwards DR. Metallo-proteinases and their inhibitors in tumorangiogenesis. Int J Cancer 2005; 115:849-860.

35. Ahn JK, Koh EM, Cha HS, Lee YS, Kim J,Bae EK, Ahn KS. Hypoxia-induced expres-sions of IL-8, MMP-1 and MMP-3 in rheu-matoid fibroblast-like synoviocytes. Rheu-matology 2008; 47:834-839.

36. Airley RE, Mobasheri A. Hypoxic regula-tion of glucosa transport anaerobic metab-olism and angiogenesis in cancer: novelpathways and targets for anticancer thera-peutics. Chemotherapy 2007; 53:233-256.

37. Zhu h, Chen XP, Luo SF, Guan J, SankWG, Sank BX. Involvement of hypoxia-in-ducible factor-1-alpha in multidrug resis-tance induced by hypoxia in HepG2 cells. JExp Clin Cancer Res 2005; 24:565-574.

38. Ljungberq BJ, Jacobsen J, RudolfsoonSH, Lindh G, Grankvist K, Rasmuson A.Different vascular endotelial growth factor(VEGF), VEGF-receptor 1 and -2 mRNAexpresión profiles between clear cell andpapillary renal cell carcinoma. BJU Int2006; 98:661-667.

39. Kuhnert F, Tam BY, Sennino B, Gray JT,Yuan J, Jonson A, Kayak NR, MulliganRC, McDonald DM, Kuo CJ. Soluble re-ceptor-mediated selective inhibition ofVEGF-R and PDGF-R beta signaling duringphysiologic and tumor angiogenesis. ProcNatl Acad Sci USA 2008; 105:10185-10190.


542 Arvelo y Cotte

40. Lee OH, Xu J, Fueyo J, Alonso MM, Li UD,Martin V, Jianq H, Piao Y, Liu TJ,Gomez-Manzano C. Angiopoietin-2 de-creases vascular endothrlial growth factorexpresión by modulating HIF-1 alpha levelsin gliomas. Oncogene 2008; 27:1310-1314.

41. Eickelberg O, Seebach F, Riordan M,Thulin G, Mann A, Reidy KH, Van WhySK, Kashgarian M, Siegel N. Functionalactivation of heat shock factor andhypoxia-inducible factor in the kidney. JAm Soc Nephrol 2002; 13:2094-2101.

42. Mabjeesh NJ, Post DE, Willard MT, KaurB, Van Meir EG, Simons JW, Zhong H.Geldanamycin induces degradation ofhypoxia-inducible factor 1alpha protein viathe proteosome pathway in prostate can-cer cells. Cancer Res 2002; 62: 2478-2482.

43. Cai Z, Manalo DJ, Wei G, Rodríguez ER,Fox-Talbot K, Lu H. Hearts from rodentsexposed to intermittent hypoxia or eryth-ropoietin are protected against ischemia-reperfusion injury. Circulation 2003; 108:79-85.

44. Quintero M, Mackenzie N, Brennan PA.Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) in can-cer. Eur J Surg Oncol 2004; 30:465-468.

45. Kanno H, Kondo K, Ito S, Yamamoto IFujii S, Torigoe S. Somatic mutations ofthe von Hippel-Lindau tumor suppressorgene in sporadic central nervous systemhemangioblastomas. Cancer Res 1994; 54:4845-4847.

46. Gnarra JR, Tory K, Weng Y,Schmidt L,Wei MH, Li H, Latif F. Mutations of theVHL tumour suppressor gene in renal car-cinoma. Nat Genet 1994; 7:85-90.

47. Wellmann S, Guschmann M, Griethe W,Eckert C, von Stackelberg A, Lottaz C.Activation of the HIF pathway in childhoodALL, prognostic implications of VEGF.Leukemia 2004; 18:926-933.

48. Semenza GL. Intratumoral hypoxia, radia-tion resistance, and HIF-1. Cancer Cell2004; 5:405-406.

49. Warren BA. Tumor Blood Circulation:Angiogenesis, vascular morphology andblood flow of experimental and human tu-mors. 1-48 ed. Peterson, H. I. 1979, CRCPress, Boca Raton, USA.

50. Folkman J. Tumor angiogenesis: thera-peutic implications. N Engl J Med 1971;285: 1182-1186.

51. Ferrara N. The role of VEGF in the regula-tion of physiological and pathologicalangiogenesis. EXS 2005; 94:209-231.

52. Hueyonq L, Shaozonq C, Wanqzhou L,Yuejun L, Xiaoxinq L, Jinq L, Yanli W,Jinqinq L. Differentiation of the pericytein wound healing: the precursor, the pro-cess, and the role of the vascularendotelial cell. Wound Repair Regen 2008;16: 346-355.

53. North S, Moenner M, Bikfalvi A. Recentdevelopments in the regulation of theangiogenic switch by cellular stress factorsin tumors. Cancer Lett 2005; 218:1-14.

54. Forsythe JA, Jiang BH, Iyer NV, Agani F,Leung SW, Koos RD. Activation of vascu-lar endotelial growth factor gene transcrip-tion by hypoxia-inducible factor 1. Mol CellBiol 1996; 16:4604-4613.

55. Hanahan D, Folkman J. Patterns andemerging mechanism of the angiogenicswitch during tumorigenesis. Cell 1996;86:353-364.

56. Conway EM, Collen D, Carmeliet P. Mo-lecular mechanism of blood vessel growth.Cardiovasc Res 2001; 49:507-521.

57. Underiner TL, Ruggeri B, Gingrich DE.Development of vascular endotelial growthfactor receptor (VEGFR) kinase inhibitorsas anti-angiogenic agents in cancer ther-apy Curr Med Chem 2004; 11:731-745.

58. Carmeliet P. VEGF as a key mediator ofangiogenesis in cancer. Oncology 2005; 69(Suppl 3):4-10.

59. Rosen LS. Clinical experince with angio-genesis signaling inhibitors: focus on vas-cular endotelial growth factor (VEGF)blockers. Cancer Control 2002; 9:36-44.

60. Dvorak HF, Brown LF, Detmar M, DvorakAM. Vascular permeability factor/vascularendotelial growth factor, microvascularhyperpermeability and angiogenesis. Am JPathol 1995; 146:1029-1039.

61. Kalas W, Yu JL, Milsom C. Oncogenesand angiogenesis: down-regulation ofthrombospondin-1 in normal fibroblastexponed to factors from cancer cells har-

Vol. 50(4): 529 - 546, 2009


boring mutant ras. Cancer Res 2005; 65:8878-8886.

62. Bikfalvi A, Bicknell R. Recent advances inangiogenesis, antiangiogenesis and vascu-lar targeting. Trends Pharmacol 2002;23:576-582.

63. Hirakawa S, Hong YK, Harvey N. Identifi-cation vascular lineage-specific genes bytranscriptional profiling of isolated bloodvascular and lymphatic endotelial cells. AmJ Pathol 2003; 162:575-586.

64. Wissmann C, Detmar M. Pathways target-ing tumor lymphangiogenesis. Clin CancerRes 2006; 12:6865-6868.

65. Da MX, Wu Z, Tian HW. Tumor lymph-angiogenesis and lymphangiogenic growthfactors. Arch Med Res 2008; 39:365-372.

66. Chang LK, García-Cardena G, Farnebo F.Dose-dependent response of FGF-2 forlymphangiogenesis. Proc Natl Acad SciUSA 2004; 101:11658-11663.

67. Roberts N, Kloos B, Cassella M, Podgra-binska S, Persaud K, Wu Y, Pytowski B,Skobe M. Inhibition of VEGFR-3 activationwith the antagonistic antibody more po-tently suppresses lymph node and distantmetastases than inactivation of VEGFR-2.Cancer Res 2006; 66: 2650-2657.

68. Stupack DG. The Biology of integrins. On-cology 2007; 9(Suppl 3):6-12.

69. Avraamides CJ, Garmy-Susini B, VarnerJA. Integrins in Angiogenesis and lymph-angiogenesis. Nat Rev Cancer 2008;8:604-617.

70. Stupak DG, Cheresh DA. Integrins andangiogenesis. Curr Top Dev Biol 2004; 64:207-238.

71. Handsley MM, Edwards DR. Metallo pro-teinases and their inhibitors in tumorangiogenesis. Int J Cancer 2005; 115:849-860.

72. Citak EC, Oquz A, Karadeniz C, AkyurekN. Role gelatinases (MMP-2 and MMP-9),TIMP-1 vascular endotelial growth factor(VEGF), and microvessel density on theclinicophaological behavior of childhoodnon-Hodgkin Lymphoma. Pediatr HematolOncol 2008; 25:55-66.

73. Du R, Lu KV, Petritch C, Liu P, Gauss R,Passequé E, Song H, Vandenberq S,Jonson RS, Werb Z, Bergers G. HIF1 al-

pha induces the requeriment of bone mar-row-derived vascular modulatory cells toregulate tumor angiogenesis and invasion.Cancer Cell 2008; 13(3):206-220.

74. Vidal O, Soriano-Izquierdo A, Pera M,Elizalde JI, Palacin A, Castells A, PiquéJM, Volant A, Metges JP. Positive VEGFimmunostaining independently predictspoor prognosis in curatively recected gas-tric cancer patients: results of a studyassesing a panel of angiogenic markers. JGastrointest. Surg 2008; 12:1005-1014.

75. De Vita VT, Hellman S, Rosenberg SA.Cancer. Principles and Practice of Oncol-ogy. 4a ed. Lippincott Company, 1993.Philadelphia

76. Arvelo F, Poupon MF. Aspectos Molecula-res y Celulares de la Metástasis Cancerosa.Acta Cient Venez 2001; 52:304-312.

77. Langley RR, Fidler I. Tumor cell-organmicroenvironment interactions in thepatogénesis of cancer metastasis. EndocrRev 2007; 28:297-321.

78. Xu Y. Induction of genetic instability bygain of function p53 cancer mutants.Oncogene 2008; 27:3501-3507.

79. Kerbel RS. Tumor angiogenesis. N Engl JMed 2008; 358:2039-2049.

80. Sullivan R, Grahan CH. Hypoxia-drivendelection of the metastatic phenotype.Cancer Metastasis Rev 2007; 26:319-331.

81. Kim W, Kaelin W. Role of VHL gene muta-tion in human cancer, J Clin Oncol 2004;22:4991-5004.

82. Chiang MJ, Sun KH, Tang SJ, Deng MW,Wu YH, Sung JS, Cha TL, Sun GH. Tumorderived tumor necrosis factor- alpha pro-mote progressión and epithelial-mesenchymal transition in renal cell carci-noma cells. Cancer Sci 2008; 99:905-913.

83. He Z, Liu S, Guo M, Mao J, Hughson MD.Expression of fibronectin and HIF-1 alphain renal cell carcinomas: relationship tovon hippel-lindau gene activation. CancerGenet Cytogenet 2004; 152:89-94.

84. Pan J, Mestas J, Burdick MD, Phillips RJ,Thomas GV, Reckamp K, Belperio JA,Strieter RM Stromal derived factor-1 (SDF-1/CXCL12) and CXCR4 in renal cellcarcinoma metastasis. Mol Cancer 2006;5:56-63.


544 Arvelo y Cotte

85. Miyazaki Y, Hara A, Kato K, Oyama T,Yamada Y, Mori H, Shibata T. The effectof hypoxic microenvironment on matrixmetalloproteinase expression in xenograftsof human oral squamous cell carcinoma.Int J Oncol 2008; 32:145-151.

86. Luo Y, He DL, Ning L,Shen SL, Li L, Li X,Zhan HE, Chug LW. Over-expression ofhypoxia-inducible factor-1 alpha increasesthe invasive potency of LNCaP cells in vi-tro. BJU Int 2006; 98:1315-1319.

87. Lester RD, Jo M, Montel V, Takimoto S,Gonias SL. uPAR induces epithelial-mesenchymal transition in hypoxic breastcancer cell. J Cell Biol 2007; 178:425-436.

88. Wanq X, Li C, Chen Y, Hao Y, Zhou W,Chen C, Yu Z. Hypoxia enhances CXCR4expression favoring microglia migration viaHIF-1 alpha activation. Biochem. BiophysRes Commun 2008; 37(12):283-288.

89. Kitayima Y, Ide T, Ohtsuka T, MiyazakiK. Induction of hepatocyte growth factoractivator gene expressión under hypoxiaactivates the hepatocyte growth fac-tor/c-Met system via hypoxia factor-1 inpancreatic cancer. Cancer Sci 2008;99:1341-1347.

90. Naz C, Hill R. Hypoxia and Metastasis.Clin Cancer Res 2007; 13: 1947-1949.

91. Das S, Skobe M. Lymphatic vessel activa-tion in cancer. Ann NY Acad Sci 2008;1131:235-241.

92. Subarsky P, Hill RP. The hypoxic tumormicroenviroment and metastatic progres-sion. Clin Exp Metastasis 2003; 20:237-250.

93. Hemler ME. Integrin associated proteins.Curr Opin Cell Biol 1998; 10:578-585.

94. Takeichi M. Morphogenetic roles of classiccadherins. Curr Opin Cell Biol 1995; 7:619-627.

95. Perl K, Wilgenbus P, DahlU, Semb H,Christofori G. A causal role for E-cadherinin the transition from adenoma to carci-noma. Nature 1998; 392:190-193.

96. Pérez-Moreno MA, Locascio A, Rodrigo I,Dhondt G, Portillo F, Nieto MA, Cano A.A new role for E12/E47 in the repressionof E-cadherin expresión and epithe-lial-mesenchymal transitions. J Biol Chem2001; 276:27424-27431.

97. Peifer M, Polakis P. Wnt signaling inoncogenesis and embryogenesis a lookoutside the nucleus. Science 2000; 287:1606-1609.

98. Perl AK, Wilgenbus P, Dahl U, Semb H,Christofori G. A causal role for E-cadherinin the transition from adenoma to carci-noma. Nature 1998; 392:190-193.

99. Birchmeier C, Birchmeier W, Brand-Saberi B. Epithelial-mesenchymal transi-tions in cancer progression. Acta Anat1996; 156:217-226.

100. Giehl K, Menke A. Microenvironmentalregulation of cadherin-mediated adherensjunctions. Front Biosci 2008; 13:3975-3985.

101. Esteban MA, Tran MG, Harten SK, Hill P,Castellanos MC, Chandra A, Raval R,O’brien TS, Maxwell PH. Regulation ofE-cadherin expression by VHL andhypoxia-inducible factor. Cancer Res 2006;66: 3567-3575.

102. Olmeda D, Moreno-Bueno G, Flores JM,Fabra A, Portillo F, Cano A. SNAI1 is re-quired for tumor growth and lymph nodemetastasis of human breast carcinomaMDA-MB-231 cells. Cancer Res 2007;67:11721-11731.

103. Batlle E, Sancho E, Franci C, DomínguezD, Monfar M, Baulida J, García-HerrerosA. The transcription factor snail is arepresor of E-cadherin gene expression inepithelial tumor cells. Nat Cell Biol 2000;2:84-89.

104. Peinado H, Del Carmen Iglesias-de laCruz M, Olmeda D, Csiszar K, Fong KS,Vega S, Nieto MA, Cano A, Portillo R. Amolecular role for Lysyl oxidase-like 2 en-zyme in Snail regulation and tumor pro-gression. The EMBO Journal 2005; 24:3446-3458.

105. Manalo D, Rowan A, Lavoie T, NatarajanL, Kelly BD, Ye SO, Garcia JG, SemenzaGL. Transcriptional regulation of vascularendotelial cell responses to hypoxia byHIF1. Blood 2005; 105:659-669.

106. Erler JT, Bennewith KL, Nicilau M,Dornhofer N, Kong C, Le QT, Chi JT,Jeffrey SS, Giaccia AJ. Lysyl oxidase is es-sential for hypoxia-induced metastasis. Na-ture 2006; 440:1222-1226.

Vol. 50(4): 529 - 546, 2009


107. Shan B, Yao TP, Nguyen HT. Requirementof HDAC6 for TGF-beta1 induced epithe-lial-mesenchymal transition. J Biol Chem2008; 283:21065-21073.

108. Choi J, Park SY, Joo CK. Transforminggrowth factor-beta 1 represses E-cadherinproduction via slug expresión in lens epi-thelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci2007; 48:2708-2718.

109. Jethwa P, Naqui M, Hardy RG. Over-expression of Slug is associated with malig-nant progression of esophageal adeno-carcinoma. World J Gastroenterol 2008;14: 1044-1052.

110. Yanaq MH, Wu MZ. Direct regulation ofTwist by HIF-1 alpha promotes metastasis.Nat Cell Biol 2008; 10:295-305.

111. Onder TT, Gupta PB, Mani SA, Yang J,Lander ES, Weinber RA. Loss of E-cadherin promotes metastasis via multipledownstream transcriptional pathways. Can-cer Res 2008; 68: 3645-3654.

112. Medema RH, Bos JL. The role of p21-rasin receptor tyrosine kinase signaling. CritRev Oncog 1993; 4:615-661.

113. Wu M, Wu ZF, Merajver SD. Rho proteinsand cell-matrix interactions in cancer.Cells Tissues Organs 2007; 185:100-103.

114. Parise LV, Lee J, Juliano RL. New aspectsof integrin signaling in cancer. Semin Can-cer Biol 2000; 10:407-414.


546 Arvelo y Cotte