queratinas na saúde e no cancro: mais do que meras células epiteliais marcadores

marcadores para Diagnóstico de tumores epiteliais

Dada a característica de célula tipo, diferenciação e status funcional dependente de queratina padrões de expressão em células epiteliais, a disponibilidade específica de queratina anticorpos, e o fato de que tumores epiteliais em grande parte manter as características específicas de queratina expressão associado com o respectivo tipo de célula de origem, keratins tem muito tempo e extensivamente sido utilizados como marcadores imuno-histoquímica no diagnóstico de patologia tumoral (Figura 3; Tabela 1) (Moll et al., 2008).

Queratina expressão no câncer humano. Queratinas são normalmente expressas em um tipo de célula -, diferenciação-e estado funcional-dependente maneira, e cancros epiteliais em grande parte manter as características da expressão queratina associada com seu respectivo tipo de célula de origem, então queratinas têm sido reconhecidos como marcadores diagnósticos na patologia tumoral. Exemplos de queratinas comumente usadas no diagnóstico de doenças malignas epiteliais humanas são apresentados aqui.

Adenocarcinomas, que é, cânceres epiteliais decorrente de tecido glandular, constituem o maior grupo de humanos epiteliais malignas e podem surgir em diferentes órgãos. A capacidade de diferenciar adenocarcinomas de acordo com seu tecido de origem é essencial para a seleção dos regimes de tratamento mais apropriados, e queratinas epiteliais simples são os marcadores predominantemente utilizados para este propósito. A maioria dos adenocarcinomas expressam as simples keratinas epiteliais K8, K18 e K19, enquanto a expressão K7 e K20 é variável. A tipagem de queratina é de particular significância diagnóstica no caso de adenocarcinomas colorectais, que, da mesma forma que o epitélio gastrointestinal normal, são quase sempre K20-positivos, mas K7-negativos (ou têm menor expressão de K7 em comparação com K20) (Moll et al., 2008). A co-expressão K20 e K7 tem sido relatada como uma característica dos cancros colorectais mais avançados (Hernandez et al., 2005), enquanto que níveis reduzidos de K20 foram detectados em associação com elevada instabilidade de microssatelite (McGregor et al., 2004). Adenocarcinomas pancreáticos, biliares, esofágicos e gástricos expressam uniformemente K7 e mais variavelmente, mas até 65%, K20 (Chu et al., 2000), enquanto que um fenótipo K7+/K20 é característico dos adenocarcinomas ováricos, endometriais e pulmonares (Moll et al., 2008). Adenocarcinomas do endométrio podem Co-expressar queratinas epiteliais estratificadas, tais como K5, como uma indicação de metaplasia escamosa (Chu e Weiss, 2002a). Os carcinomas da glândula salivar maligna não escamosos também são K7+ / K20 -, com exceção dos carcinomas do ducto salivar, que podem ser positivos para ambas as queratinas (Nikitakis et al., 2004). Além disso, quase todos os tumores da tiróide (subtipos folicular, papilar e medular) e dois terços dos casos malignos de mesotelioma são K7+/K20 -. Estes últimos tumores, em contraste com a maioria dos adenocarcinomas, expressam consistentemente queratinas tipo queratinocito, notavelmente K5, e vimentin (Yaziji et al., 2006). Carcinoides do apêndice e pulmão, carcinomas adrenal cortical, prostático e hepatocelular são negativos tanto para K7 e K20 (Chu e Weiss, 2002b).

a maioria dos adenocarcinomas mamários, incluindo os subtipos ductal e lobular, expressam constitutivamente K7, K8, K18 e K19. No entanto, o K8 apresenta um padrão predominantemente periférico de coloração no carcinoma ductal em comparação com um padrão perinuclear semelhante ao anel no carcinoma lobular (Lehr et al., 2000). Em adenocarcinomas mal diferenciados correspondentes ao subtipo basal, como definido pela expressão baseada em microarray, perfil de tumores mamários (Sorlie et al., 2001), queratinas características das células basais do epitélio estratificado, tais como K5/6, K14 e K17, também são expressas. Mais recentemente, o fosfo (Ser73)-K8 foi identificado como um possível biomarcador para a menor expressão beclin1, e, portanto, com um estado de autofagia defeituoso, em tumores mamários (Kongara et al., 2010).a expressão de queratina é um guia particularmente útil na classificação correta de carcinomas de células renais (RCCs) (Liu et al., 2007), como RCCs de células claras expressam principalmente K8 e K18 com menor expressão K19, tumores papilares expressam fortemente K19 e K7, além do par K8/K18 básico e RCCs cromofóbicos tipicamente expressam K7 e K8/K18, mas pouco K19. Oncocitomas benignos podem assemelhar histologicamente RCCs cromofóbicos, mas são K7 negativos (Liu et al., 2007). Os carcinomas celulares de transição geralmente conservam o padrão urotelial de queratina mostrando a expressão combinada de K8 / K18, K7 e K19 junto com K13 e K20 (Moll et al., 1992).carcinomas de células escamosas, independentemente do seu local de origem, são caracterizados pela expressão das queratinas epiteliais estratificadas K5, K14 e K17 e das queratinas do tipo hiperproliferativo K6 e K16 (Moll et al., 2008). O K1 / K10 também pode ser expresso focalmente, e o K4 e o K13 em menor grau. Em carcinomas de células escamosas mal diferenciados, a co-expressão das simples queratinas epiteliais K8, K18 e K19 é frequentemente observada.

o uso de queratinas como marcadores diagnósticos na patologia tumoral é de longe a sua aplicação mais comum no campo do cancro. Em casos que permanecem pouco claros com base na apresentação clínica e histopatologia convencional, incluindo carcinomas que são mal diferenciados ou se espalhando por vários órgãos e metástases de local primário desconhecido do tumor, a tipagem de queratina é especialmente valiosa para a identificação correta do tumor e subsequente seleção do plano de tratamento mais adequado.

marcadores de prognóstico em tumores epiteliais

para além do seu papel bem estabelecido como marcadores diagnósticos no cancro, as queratinas também foram reconhecidas como indicadores de prognóstico numa variedade de doenças malignas epiteliais (Tabela 2). Por exemplo, no cancro colorectal, a redução da expressão de K8 e K20 tem sido associada à transição de células cancerígenas epiteliais para mesenquimais, o que é geralmente indicativo de uma maior agressividade tumoral, e diminuição da sobrevivência do paciente (Knosel et al., 2006). Também, persistente ou superior a expressão de caspase-clivada K18 fragmento em Asp396 (produzido por apoptótico células epiteliais e detectado por um epítopo-anticorpos específicos, M30) no soro de pacientes com câncer de cólon após a ressecção do tumor primário é indicativo de sistêmica tumor residual de carga e significativamente correlacionado com o risco de recorrência dentro de 3 anos (Ausch et al., 2009). Níveis séricos mais elevados de K18/M30 clivados antes do tratamento são também preditivos de uma sobrevivência mais curta em doentes com cancro do pulmão (Ulukaya et al., 2007). Mais recentemente, a relação entre a caspase (M30) e o total de K18 (M65), convenientemente determinada no soro ou no plasma utilizando kits de ensaio imunoabsorventes enzimáticos disponíveis no mercado, está a ser explorada como biomarcador para a monitorização da eficácia da terapêutica em doentes com carcinoma (Linder et al., 2010). Do mesmo modo, em doentes com colangiocarcinoma intra-hepático, uma concentração sérica elevada de K19 (CYFRA21-1) está associada a uma diminuição da sobrevivência livre de recorrência e global (Uenishi et al., 2008). A expressão K20 Intratumoral e a positividade K20 na medula óssea e/ou no sangue correlacionam-se com um prognóstico pior nos adenocarcinomas pancreáticos (Soeth et al., 2005; Matros et al., 2006; Schmitz-Winnenthal et al., 2006). Além disso, no cancro gástrico, a reacção quantitativa em cadeia de transcrição reversa quantitativa em tempo real para a K20 no fluido de lavagem peritoneal prevê recorrência peritoneal em doentes submetidos a ressecção com intenção curativa (Katsuragi et al., 2007); K10 e K19 positividade em carcinomas hepatocelulares são indicadores significativos de menor sobrevivência global e sem doença após ressecção cirúrgica (Yang et al., 2008); e a ausência de diferenças escamosas como evidenciado pela perda da expressão K5/6 está associada com carcinomas endometriais mais agressivos e redução da sobrevivência (Stefansson et al., 2006). Em CCR de células claras, a co-expressão tumoral de K7 e K19 está associada à falta de alterações citogenéticas, baixo grau nuclear e melhor resultado clínico (Mertz et al., 2008), considerando que a detecção de células tumorais circulantes K8/18 positivas está correlacionada com o estado dos gânglios linfáticos positivos, a presença de metástases síncronas no momento da ressecção primária do tumor e a baixa sobrevivência global no cancro das células renais (Bluemke et al., 2009). A detecção de células tumorais disseminadas positivas para queratina na medula óssea de doentes com cancro da próstata antes da cirurgia é um factor de risco independente para metástases em 48 meses (Weckermann et al., 2009). No câncer de pele, a expressão de queratina no melanoma maligno é de particular interesse, uma vez que o mRNA K18 é surpreendentemente identificado em um terço das amostras de tecido do melanoma e é um fator prognóstico adverso (Chen et al., 2009).

No câncer de mama, o molecularmente definido basal-like subtipo caracterizada pelo receptor de estrogênio (ER), receptor de progesterona humano e fator de crescimento epidérmico do receptor-2 negatividade, mas receptor de fator de crescimento epidérmico e K5/6 positividade, está associado a mais jovem idade do paciente, de alta tumor de grau e de mau prognóstico, incluindo mais curto livre de doença e sobrevida global (Cheang et al., 2008; Yamamoto et al., 2009). A expressão de K17 em tumores mamários é também prognóstico de mau resultado clínico e isso é independente do tamanho do tumor e grau na doença nodo-negativo (van de Rijn et al., 2002). A detecção de células tumorais circulantes K19 mRNA-positivas antes da quimioterapia adjuvante prevê uma redução da sobrevivência livre de doença e global em doentes com recetor do factor de crescimento epidérmico ER-negativo, triplo-negativo e humano-2-tumores mamários precoces positivos (Ignatiadis et al., 2007), enquanto que a presença de K19 de mRNA positivo circulação de células tumorais no sangue após a conclusão da quimioterapia adjuvante em mulheres com precoce do cancro da mama de qualquer subtipo indica a presença de quimioterapia resistente à doença residual e, novamente, associada a maior risco de recorrência da doença e diminuição da sobrevida dos pacientes (Xenidis et al., 2009). O perfil da expressão genética indicou que o K18 é frequentemente reduzido no cancro da mama metastático (Hedenfalk et al., 2001; Zajchowski et al., 2001), um achado associado ao estádio e grau avançado do tumor, micrometastase da medula óssea, e sobrevivência específica mais curta do cancro e sobrevivência global (Woelfle et al., 2003, 2004). Além disso, os produtos imunoreativos de degradação ubiquitina de K8 e K18 são detectados em carcinomas da mama e podem determinar a agressividade tumoral (Iwaya et al., 2003).devido ao seu papel regulador emergente na fisiologia celular normal e à sua expressão frequentemente alterada no cancro, coloca-se a questão de saber se as queratinas desempenham algum papel funcional na tumorigénese epitelial. Embora a maioria dos ratinhos queratina KO e transgênico não tenham nenhum fenótipo tumoral aparente, a deficiência de K8 (no fundo FVB) resulta em hiperplasia colorectal e inflamação (Baribault et al., 1994; Habtezion et al., 2005), e também afeta (reduz) a latência, mas não a incidência ou as características morfológicas de polyoma médio T induzida por adenocarcinomas mamários (Baribault et al., 1997); a sobreexpressão K8 humana resulta em alterações neoplásicas precoces do pâncreas, incluindo perda da arquitectura acinar, displasia e aumento da proliferação celular (Casanova et al., 1999), e correlaciona-se com a extensão da lesão pancreática espontânea (Toivola et al., 2008); e, por último, a expressão ectópica do K8 na pele provoca hiperplasia epidérmica em ratinhos jovens, atipia epidérmica e alterações pré-neoplásicas em ratinhos idosos, e a progressão maligna de tumores benignos da pele induzida por ensaios de carcinogénese química da pele (Casanova et al., 2004).vários estudos forneceram provas que sustentam um papel activo na invasão de células cancerígenas e metástases. A transfecção de K8 e K18 nas células L do rato, que são fibroblastos e Express vimentina, resulta na formação de filamento de queratina e está associada com deformabilidade e habilidades migratórias e invasivas mais elevadas, indicando que as queratinas podem influenciar a forma celular e migração através de interações com o ambiente extracelular (Chu et al., 1993). Da mesma forma, a co-expressão experimental do vimentin e do K8/K18 aumenta a invasão e migração do melanoma humano (Chu et al., 1996) e cancro da mama (Hendrix et al., 1997) células in vitro.

de Incubação de pancreáticas humanas de câncer de células com sphingosylphosphorylcholine, um lipídios bioativos presente na lipoproteína de alta densidade de partículas e encontrada em níveis aumentados no sangue e ascite maligna de câncer de ovário pacientes, induz a queratina reorganização para uma perinuclear, anel-como a estrutura, que é acompanhado por K8 e K18 fosforilação em Ser431 e Ser52, respectivamente (Beil et al., 2003). Esta alteração na arquitectura da rede de queratina resulta num aumento da elasticidade celular e numa maior migração celular, indicando que a remodelação da queratina induzida pela esfingosilfosforilcolina pode contribuir directamente para o potencial metastático das células cancerígenas epiteliais (Suresh et al., 2005). A deformabilidade celular também é aumentada em associação com alterações na rede de queratina devido à esfingosilfosforilcolina, o que provavelmente resulta em maior capacidade de células cancerosas para invadir o tecido circundante e permear através do estroma, facilitando assim a sua fuga do tumor primário (Rolli et al., 2010). Além disso, o trabalho recente tem implicado alterações em queratina fosforilação como um fator que contribui para o câncer colorretal, progressão, como K8 é fisiológico do substrato de fosfatase de regeneração do fígado-3, que é conhecido por promover a invasão e o potencial metastático das células de câncer colorretal e de alta fosfatase de regeneração do fígado-3 níveis estão associados com redução ou perda da fosforilada K8 no invasiva frente humanas de câncer colorretal amostras e em metástases (Mizuuchi et al., 2009).vários estudos exploraram o papel das queratinas na invasão de células cancerígenas, investigando a activação do plasminogénio mediada pelo K8 para a plasmina da serina protease, que está envolvida na remodelação da matriz extracelular e, como tal, na progressão tumoral e metástase. Plasminogênio é ativado na superfície celular pelo uroquinase-tipo de ativador de plasminogênio ligado a uroquinase-tipo de ativador de plasminogênio do receptor e o C-terminal do domínio do K8 que penetra na membrana celular (K8 ectoplasmic de domínio), como mostrado na hepatocelular e de mama, o carcinoma de células (Hembrough et al., 1995). Embora improvável que a queratina chegue à superfície celular através da via secreta regular (Riopel et al., 1993), um anticorpo monoclonal do domínio ectoplasmático K8 previne a ligação do activador do plasminogénio do tipo urocinase e inibe a geração de plasmin, o que por sua vez resulta em morfologia celular alterada, maior adesão celular à fibronectina e potencial de invasão celular do cancro da mama reduzido (Obermajer et al., 2009), indicando que o K8 juntamente com o activador do plasminogénio do tipo urocinase, o plasminogénio e a fibronectina formam uma plataforma sinalizadora que pode modular a adesão celular e a capacidade de resistência das células cancerígenas da mama.

K18 pode desempenhar um papel regulatório no câncer de mama com resposta hormonal, uma vez que pode efetivamente associar e sequestrar o gene alvo e o co-ativador Lrp16 da ERa no citoplasma, atenuando assim a sinalização mediada pela ERa e a progressão do ciclo celular estimulada pelo estrogênio nas células tumorais da mama (Meng et al., 2009). Além disso, defeitos autofágicos, que promovem tumorigénese mamária (Karantza-Wadsworth et al., 2007), result in K8, K17 and K19 upregulation in mouse mammary tumoral cells under metabolic stress in vitro and in allograft mouse mammary tumors in vivo (Kongara et al., 2010), potencialmente implicando a desregulamentação da homeostase de queratina no câncer de mama associado à autofagia defeituoso, uma hipótese digna de mais investigação. A autofagia defeituosa também tem sido implicada na acumulação anormal de queratina no fígado, como a formação de inclusão corporal de Mallory–Denk, que é um achado comum em carcinomas hepatocelulares, é diretamente afetada pela modulação de autofagia farmacológica (Harada et al., 2008).

queratina 17, que é rapidamente induzida em epitélios estratificados feridos, regula o tamanho e o crescimento celular, ligando-se à proteína do adaptador 14-3-3σ e estimulando a via mTOR, regulando assim a síntese de proteínas (Kim et al., 2006). Prova adicional de que keratins pode funcionar a montante da mTOR é fornecida por estudos realizados em ratos com ablação de todos os queratina genes, onde letalidade embrionária de grave retardo do crescimento está associado com aberrante de localização dos transportadores de glicose GLUT1 e GLUT3m resultando em adenosina monofosfato kinase ativação e supressão de mTORC1 a jusante metas S6 quinase e 4E-BP1 (Vijayaraj et al., 2009). Em uma relação aparentemente recíproca, isoformas AKT regulam a expressão intermediária do filamento em linhas de células cancerígenas epiteliais, à medida que a sobreexpressão do AKT1 aumenta os níveis de K8/K18 e o AKT2 aumenta os níveis de K18 e vimentina (Fortier et al., 2010). Assim, as queratinas, que muitas vezes são aberrantemente expressas em cancros epiteliais, interagem de várias formas com a via AKT/mTOR, que por si só é frequentemente ativada anormalmente em tumores agressivos, aumentando a possibilidade de que o papel da AKT na tumorigénese epitelial é, pelo menos, parcialmente mediada por queratina e/ou dependente.as queratinas também são importantes para a sinalização intracelular mediada pela chaperona, que por sua vez pode desempenhar um papel na tumorigénese epitelial. PKC atípico é um regulador chave evolutivamente conservado da assimetria celular, que também foi identificado como um causador de oncogene do câncer de pulmão de células não pequenas e um fator predisponente para o câncer de cólon, quando sobreexpressed (Fields e Regala, 2007). Trabalhos recentes mostraram que tanto as queratinas filamentosas como a proteína 70 de choque térmico são necessárias para a rephosphorilação de PKC atípico Maduro, regulando assim a sua distribuição subcelular e mantendo os seus níveis e actividade em estado estacionário (Mashukova et al., 2009). Além disso, dado o excesso de proteína solúvel de choque térmico 70, esperava-se que a rede de queratina fosse um passo limitante da taxa no mecanismo atípico de resgate PKC, uma hipótese confirmada em dois modelos animais de superexpressão K8 diferentes (Mashukova et al., 2009). Em ambos os casos, as regiões celulares com acumulação anormal e excessiva de filamentos intermédios também exibiram um sinal PKC atípico activo e deslocalizado, indicando que a actividade da cinase oncogénica assistida por chaperona, incluindo a Akt1, pode também depender de queratinas e expandindo o conhecimento já disponível sobre o papel das queratinas como andaimes de chaperone (van den et al., 1999; Toivola et al., 2010).

embora as mutações K8 tenham sido implicadas na progressão da toxicidade aguda e crónica (Ku et al., 2001) doença hepática, não foram directamente ligadas a hepatocelulares, pancreáticos (Treiber et al., 2006) ou qualquer outro carcinoma. Até à data, o único tipo de queratina e tumor para o qual uma variante específica ou polimorfismo de um nucleótido tem sido associado com a predisposição do câncer é K5 no carcinoma basocelular (Stacey et al., 2009), como um genome-wide single-nucleotide polymorphism associação de digitalização para o comum de carcinoma basocelular as variantes de risco identificado o G138E substituição no K5 como conferir susceptibilidade para carcinoma basocelular, mas não para o carcinoma espinocelular, melanoma cutâneo ou justo-pigmentação traços. Tendo em conta o número crescente de estudos de associação de genoma para diferentes cancros, é possível que variantes de queratina adicionais que influenciam o risco específico de cancro possam ser descobertas num futuro próximo.as Keratinas protegem as células epiteliais do stress mecânico, mas também proporcionam resistência a outros factores de stress celular que podem levar à morte celular, incluindo a activação do receptor da morte e medicamentos quimioterapêuticos. Por exemplo, ratos K8-e K18-null, que não possuem filamentos intermediários de queratina em seus hepatócitos devido à instabilidade de queratina quando a queratina parceira está faltando, e hepatócitos cultivados ex vivo de ratos K8-null são mais sensíveis à apoptose mediada pelo Fas do que seus homólogos de tipo selvagem (Gilbert et al., 2001). Do mesmo modo, uma mutação K18 (Arg89Cys) que perturba a rede de filamentos de queratina predispõe os hepatócitos a Fas – mas não a lesão apoptótica mediada pelo factor de necrose tumoral (Ku et al., 2003b). Estes achados mostram claramente que K8 e K18 mediam a resistência à apoptose induzida pelo Fas no fígado; no entanto, eles também podem ser relevantes para a terapia do câncer, como os níveis de queratina são afetados por medicamentos anticancerígenos, tais como mitoxantrona (MX) (Cress et al., 1988) e doxorrubicina (Hammer et al., 2010), e proteínas agonistas do receptor pode ter seletivo atividade antitumoral, como a ativação do extrínseca apoptótico morte celular via pela vinculação da apoptose ligante 2/fator de necrose tumoral-relacionados com a apoptose de indução do ligante para cognato morte receptores resulta em apoptose de diferentes tipos de células de câncer de sem significativo de toxicidade para as células normais (Ashkenazi, 2008; Gonzalvez e Ashkenazi, 2010).

Aberrant keratin expression has already been shown to confer a multidrug resistance phenotype, as mouse L fibroblasts are rendered resistant to MX, doxorubicin, methotrexate, melphalan and vincristine, but not to ionizing radiation, upon K8 and K18 transfection (Bauman et al., 1994). Similarly, NIH 3T3 fibroblasts with ectopic K8/K18 expression exhibit resistance to MX, doxorubicin, bleomycin, mitomycin C and melphalan, but not to cisplatin (Anderson et al., 1996). Além disso, monócitos chemoattractant protein-7/MX MX-humano selecionado células de câncer de mama de acordo com uma linha multidroga resistência fenótipo devido a sobreexpressão do câncer de mama resistente proteína, também apresenta elevados K8 níveis, que sinergizar com câncer de mama resistente proteína no aumento da resistência às drogas, provavelmente agindo através de diferentes mecanismos, como anti-K8 short hairpin RNA inverte MX resistência, sem promover intracelular da droga acumulação como o câncer de mama resistente à proteína knockdown faz (Liu et al., 2008b). A multidroga resistência de monócitos chemoattractant protein-7/MX células é, pelo menos parcialmente, devido à sua maior adesão à matriz extracelular, que é mediada por K8 expressão na superfície celular, indicando que alterações na expressão a nível celular, e a localização do K8 ativamente pode reduzir a resposta ao tratamento do cancro (Liu et al., 2008a). Ainda falta explorar se a modulação farmacológica de queratina pode ser usada como adjuvante da quimioterapia para melhorar os resultados terapêuticos.