Efectos del vanadio sobre la proliferación de células en cultivo.

Los factores de crecimiento estimulan la proliferación celular a través de la activación de receptores que desencadenan señales intracelulares activando finalmente diferentes factores de transcripción. La insulina estimula vías de transducción de señales como Ras-MAPK que estarían involucradas en los efectos mitogénicos de la hormona, por lo tanto agentes que activen este tipo de vías podrían mimetizar a la insulina. Además, hay PTPasas citosólicas con

dominios SH2 (SHP-2) que son necesarias para la activación de ras por la insulina. La inhibición de la SHP-2 es un mecanismo por el cual inhibidores de PTPasas podrían modular la acción mitogénica de la insulina.

Diferentes estudios de células en cultivo muestran que el vanadio tiene un comportamiento bifásico con respecto a la proliferación celular. Concentraciones entre 2,5 y 25 pM son inductoras de la proliferación celular, mientras que concentraciones mayores a 50 pM producen inhibición de la proliferación. Por otro lado, hay algunos derivados de vanadio que no tienen este comportamiento; comportándose solo como inhibidores de la proliferación celular, independientemente de la concentración utilizada para el ensayo. Por estas razones, los compuestos de vanadio tienen efectos contrapuestos y éstos dependerán de la dosis, de la especie de vanadio presente y del tipo celular.

El vanadato y el vanadilo en concentraciones entre 2,5 y 25 pM estimulan la proliferación de diferentes líneas de osteoblastos en cultivo (Cortizo 1995; Etcheverry y Cortizo; 1998). El vanadato estimula la síntesis de ADN en fibroblastos, mimetiza la acción del factor de crecimiento de fibroblastos aumentando el RNAm de c-fos y promueve la transición de la fase GO a G1 del ciclo celular (Smith 1983; Wice et al 1987). Además, el vanadato potencia el efecto proliferativo del IGF-I en osteoblastos en cultivo (Lau et al 1988; Farley et al 1982). Los efectos mitogénicos del vanadio pueden estar mediados por la vía de las MAPKs. Como se mencionó en la sección anterior, el vanadio activa indirectamente quinasas como las ERKs y la PI3-K. Las ERKs a su vez estimulan distintos factores de transcripción que promueven el ingreso de la célula en el ciclo celular (Pandey et al 1995; Pandey et al 1999). La activación de la PI3-K también podría estar relacionada con la acción mitogénica del vanadio, probablemente por un entrecruzamiento de las vías que como resultado active a las ERKs. La PI3-K activa a PKB y por esta vía podría aportar a la acción mitogénica del vanadio (Wilkinson y Millar 2000).

Otras vías activadas por el vanadio, que podrían estar relacionadas con el efecto proliferativo, son las de los fosfoinosítidos y las proteínas G heterotriméricas. En dosis de 100 pM el vanadio incrementa los niveles de inositol mono-, di- y trifosfato por mecanismos dependientes e independientes de tirosina quinasas (Randazzo et al 1992). Fueron reportados casos donde el vanadato activaría la vía de las proteínas G, sin embargo las dosis fueron de 3 a 10 mM, concentraciones muy superiores a las que producen efectos mitogénicos en las células (París y Pouyssegur 1987).

introducción SEÑALES EXTRACELULARES GF INSULINA Ras-MAPK

T

i

Diagrama 3. Esquema del ciclo celular con los posibles puntos de acción del vanadio

El vanadio tiene un comportamiento bifásico con respecto a la proliferación y, en algunos casos, solo se comporta como un inhibidor de diferentes líneas celulares. Por esta razón, ciertos compuestos de vanadio se estudian por sus propiedades antitumorales (Hanauske et al 1987; Djordjevic 1995; Taylor et al 1999; Evangelou 2002). Células tumorales humanas (HTB-14), hematopoyéticas de ratón (MDAY-D2) y células endoteliales de ratón (EDMA) son inhibidas por dosis de 5 a 50 pM de ortovanadato de sodio. En el mismo estudio se muestra que células en condiciones de activa proliferación son más sensibles a la inhibición por el vanadio (Cruz et al 1995). Se han sintetizado diferentes derivados de vanadio(IV) con potencial aplicación en el tratamiento del cáncer. Entre ellos el bis(4,7-dimetil-l,10- fenantrolina) sulfatooxovanadio(IV) (Metvan) fue el más promisorio. Metvan en

concentraciones nano y micromolares indujo apoptosis en diferentes células tumorales humanas. Además, mostró ser más efectivo que cAplatin en la inhibición de dos líneas de células provenientes de tumores de ovario y testículo. El mecanismo involucrado en estos efectos antitumorales parece estar relacionado con la inducción de apoptosis (D'Cruz y Uckun 2002)

Se han descripto una serie de PTPasas, por ejemplo, SHP2 / SYP (Milarski y Saltiel 1994; Xiao et al 1994) y fosfatasas específicas duales, por ejemplo, la cdc25 (Baratte et al 1992) que están involucradas en la propagación de la proliferación celular. Se sugiere que el vanadio estaría actuando en estos puntos del ciclo celular inhibiendo este tipo de fosfatasas y como consecuencia la inhibición de la división celular. Tanto el vanadato (Hamaguchi et al 1995) como el pervanadato (Faure et al 1995) interrumpen el ciclo celular en la fase G2 / M. Para que el ciclo celular progrese en este punto se requiere de la activación del complejo quinasa dependiente de ciclinas (CDKl /cdc2) - ciclina B que está sujeto a la desfosforilación de la quinasa cdc2 por la fosfatasa cdc25. Recientemente se describió que peroxovanadatos son potentes inhibidores de la fosfatasa cdc25. Además, estos compuestos demostraron ser efectivos en la inhibición de 28 líneas celulares tumorales y en la inhibición del crecimiento de un tumor de mama implantado en ratones (Scrivens et al 2003).

En otro ensayo se estudió el efecto del vanadato sobre el ciclo celular y su relación con las especies de oxígeno reactivas (ROS). La incubación de células epiteliales de pulmón con vanadato (100 pM) generó radicales hidroxilo, peróxido de hidrógeno y superóxido. Las ROS, al igual que el vanadato, indujeron un arresto en el ciclo celular en la transición G2 - M dependiente del tiempo de incubación y de la concentración. Este efecto parece ser debido a la inhibición de la PTPasa, cdc25, que controla el ciclo celular (Zhang et al 2001).

Dos líneas de células fibroblásticas de ratón, una de ellas deficiente en el gen supresor de tumores denominado p53, mostraron que el vanadio induce un arresto del ciclo celular en la transición G2-M en los fibroblastos deficientes en p53; sin embargo, en los fibroblastos normales el arresto se produciría en la fase S (Zhang et al 2002). Interesantemente, el bloqueo del ciclo celular en el estado de transición G2-M parece estar relacionado con la muerte celular (Farinelli y Greene 1996). Estos datos sugieren que el vanadio podría inhibir la proliferación de células tumorales por dos procesos; inducción de p53 e inhibición de la PTPasa cdc25.

Introducción

Así, el efecto del vanadato sobre la proliferación dependerá del estado del ciclo celular, la concentración relativa de vanadio, la dependencia de PTPasas específicas y la génesis de las células tumorales. Mutaciones particulares podrían hacer las células más o menos sensibles a la acción del vanadio. Además, todos estos efectos sobre el crecimiento y la proliferación dependen de las concentraciones y especies de vanadio presentes en el medio de cultivo, mostrando en la mayoría de los casos un efecto bifásico.