Macrófagos en la formación de metástasis
Se ha demostrado que los macrófagos promueven la extravasación de CTC y la formación de micrometástasis tisulares en ratones39,48. En las metástasis tumorales, se puede encontrar una población de macrófagos asociados a las metástasis (MAM). En un estudio en el que se utilizó un modelo de ratón FVB de cáncer de mama PyMT con metástasis en el pulmón49, se demostró que estas células son reclutadas a partir de monocitos inflamatorios circulantes por células tumorales secretoras de CCL248. Cabe destacar que, mediante estudios de transferencia adoptiva, se demostró que esta población de monocitos prefiere el sitio de la metástasis en lugar del sitio del tumor primario48. Además, un estudio de expresión génica de los TAM invasivos aislados in vivo del modelo de ratón PyMT reveló que esta población de macrófagos única y fenotípicamente diferente está enriquecida en genes relacionados con el desarrollo embrionario y tisular, lo que sugiere que los TAM podrían estar recapitulando algunas funciones tróficas del desarrollo para promover la progresión tumoral. Una vía altamente enriquecida y validada fue la vía de señalización Wnt, en particular Wnt7b, que se sabe que está regulada al alza en los tumores de mama humanos asociados con la enfermedad avanzada50.
Se demostró que el medio condicionado de macrófagos humanos diferenciados in vitro y polarizados M1 regula a la baja la expresión del receptor de estrógeno alfa por la línea celular de cáncer de mama MCF-7 a través de la activación de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK), la quinasa Src c-terminal (c-Src) y la proteína quinasa C (PKC). Se ha demostrado que este proceso de regulación a la baja promueve la resistencia endocrina de las células de cáncer de mama, una característica muy importante del 30% de los tumores metastásicos21. En otro modelo de ratón de cáncer de mama, las TAM mostraron poca actividad tumoricida, probablemente debido a la disminución de la expresión de la óxido nítrico sintasa inducible (iNOS) y de la producción de óxido nítrico (NO)51. Un estudio con el cáncer mamario metastásico 4T1 de ratones Balb/c establecido en ratones deficientes en CD1 (ratones que carecen de células T asesinas naturales, NKT, que producen IL-13) reveló que tras la extirpación de los tumores primarios los ratones sobrevivían indefinidamente, a diferencia de los ratones Balb/c de tipo salvaje. Esta ventaja de supervivencia, a pesar de la igualdad de la enfermedad metastásica en el momento de la cirugía, se debió a tres mecanismos de vigilancia inmunitaria: la generación de macrófagos M1 que expresan iNOS, tumoricida para las células tumorales 4T1; la rápida disminución de MDSC que suprimen las células T mediante la producción de arginasa; y la producción de linfocitos activados. Los ratones deficientes en CD1 carecen de células NKT que producen IL-13, una citoquina importante para la polarización de los macrófagos M2. En estos ratones, se consiguió una vigilancia inmunitaria eficaz contra la enfermedad metastásica establecida mediante macrófagos y linfocitos M1 tumoricidas y un número reducido de células MDSC tras la extirpación del tumor mamario primario2. Otro estudio con el modelo ortotópico 4T1 en ratones Balb/c inmunocompetentes reveló que la co-inyección de células 4T1 y macrófagos M2 derivados de la médula ósea en las almohadillas de grasa mamaria conduce a un mayor crecimiento del tumor sólido y a la metástasis pulmonar. Los macrófagos M2 aumentaron la proliferación de células cancerosas, la angiogénesis linfangiogénica y la infiltración de monocitos en la sangre52. El potencial angiogénico de los TAM en los tumores de mama se confirmó además en modelos de ratones PyMT con CSF-1 nulo y sobreexpresado53.
Al igual que los macrófagos residentes en el desarrollo mamario fisiológico apoyan el nicho de las células madre mamarias54, los TAM también podrían promover los fenotipos de las células madre del cáncer de mama en las células de cáncer de mama murino, contribuyendo así a la aparición de tumores más invasivos55-57. También podría ser relevante en el cáncer de mama humano la capacidad observada in vitro de las TAM para diferenciarse en células parecidas a los osteoclastos en condiciones que imitan el microambiente óseo (por ejemplo, presencia de M-CSF, células estromales derivadas del hueso y 1,25-dihidroxivitamina D3)58. Sin embargo, hasta ahora no está claro si esto ocurre realmente in vivo. Tampoco está claro si los macrófagos residentes de la médula ósea o los monocitos invasores óseos circulantes, o ambos, están sometidos a estas alteraciones del fenotipo por la acción de las células del cáncer de mama.
CCL2, también designada como proteína quimioatrayente de monocitos 1 (MCP-1) es producida por macrófagos, fibroblastos, células endoteliales y células cancerosas. Los estudios de sobreexpresión y de anticuerpos neutralizantes tanto en modelos de cáncer de mama (células humanas MDA-MB231 en ratones desnudos)59,60 como de próstata (células humanas PC3 en ratones SCID)61 han demostrado que el CCL2 derivado de las células cancerosas, al aumentar el reclutamiento de macrófagos, promueve la metástasis del cáncer en el hueso. Además, al reclutar y activar los osteoclastos, alimentando así el «círculo vicioso», los macrófagos promueven el número y el crecimiento de las metástasis óseas de estos dos tipos de cáncer.
Se sabe que las células derivadas de la médula ósea, en particular los macrófagos, son importantes en el desarrollo, crecimiento y mantenimiento de la próstata. Por ejemplo, en un estudio sobre la regeneración de la próstata modulada por andrógenos, se demostró que los macrófagos eran reclutados en la próstata en regeneración, por el factor estimulante de colonias de macrófagos (M-CSF), el factor de activación de células T normales expresado y secretado (RANTES), y la proteína inflamatoria de macrófagos 1α (MIP-1α) expresada por el tejido en regeneración. Las células epiteliales normales y anormales de la próstata sintetizan localmente M-CSF, que recluta e induce la diferenciación de los macrófagos. Se demostró que el número de macrófagos se correlaciona con la actividad proliferativa de las células epiteliales de la próstata, contribuyendo así a la regeneración de los epitelios de la próstata. Esto es posiblemente relevante en condiciones patológicas del tejido prostático como la hiperplasia benigna de próstata, la atrofia inflamatoria proliferativa y el cáncer de próstata62. Además, algunos estudios han demostrado que algunas líneas celulares de cáncer de próstata63 y los cánceres de próstata metastásicos muestran una alta expresión de M-CSF y una alta infiltración de TAM64, mientras que los ratones deficientes en M-CSF tenían niveles más bajos de macrófagos en la próstata65.
En un modelo de tumor de próstata AT-1 de rata ortotópico, se demostró que los TAM promueven el crecimiento tumoral y vascular, ya que la reducción de TAM mediante CLO-LIP condujo a una reducción significativa del crecimiento tumoral, la angiogénesis y la arteriogénesis. La expresión de factores angiogénicos como la angiopoyetina 2, el CCL2, el factor de crecimiento de fibroblastos 2 (FGF-2), la MMP-9, el TGF-β y la IL-1β resultó estar regulada al alza en los tumores AT-1 in vivo en comparación con las células AT-1 cultivadas in vitro, lo que sugiere que fueron producidos por células sanas presentes en la masa tumoral. Mediante el uso de inmunohistoquímica, se descubrió que la MMP-9 y la IL-1β se expresaban sólo en las células similares a los macrófagos, confirmando así la actividad proangiogénica de las TAM3.
En un modelo de ratón de cáncer de próstata humano, se postuló que la IL-6, un fuerte quimioatrayente para los monocitos y macrófagos secretado por las células de cáncer de próstata PC-3, promovía la agresividad del cáncer formado al reclutar más TAM al sitio del tumor. El TNF-α producido por esas TAM estimuló a las células del cáncer de próstata para que produjeran más IL-6 capaz de atraer a más macrófagos, manteniendo así el círculo vicioso indispensable para el crecimiento del tumor y la metástasis. En el mismo modelo de ratón, el agotamiento de los TAM o el silenciamiento de la IL-6 en las células tumorales condujo a una disminución significativa del tamaño de las lesiones óseas, de la lisis ósea y de la incidencia de metástasis en los ganglios linfáticos66. Un hallazgo similar y más reciente relacionado con la IL-6 y el cáncer de próstata fue el estudio de Lee y sus colegas67 , que demostraron que la sobreexpresión de la BMP-6 en las células de cáncer de próstata humano conduce a la aparición de un cáncer de próstata resistente a la castración en ratones. Se demostró que la resistencia a la castración estaba mediada por la IL-6 secretada por los macrófagos infiltrados en el tumor. En este modelo, la IL-6 activó la vía PI3K, lo que condujo a la regulación al alza de la expresión del receptor de andrógenos en las células de cáncer de próstata67. Con el modelo intratibial de células PC-3 de crecimiento de metástasis de cáncer de próstata intraóseo en ratones desnudos y ratones desnudos deficientes en catepsina K (CTSK), se ha demostrado que el crecimiento de la lesión ósea depende de la catepsina K (CTSK). El crecimiento de la lesión ósea se redujo significativamente en ausencia de CTSK derivada del huésped. Además, se demostró que los macrófagos residentes en la médula ósea, y no los osteoclastos, son las principales fuentes de CTSK. Además, se observó que la abundancia de macrófagos era mayor en los tumores óseos de ratones de tipo salvaje y se correlacionaba con un crecimiento tumoral acelerado. También se comprobó que los niveles de CCL2 aumentaban con los niveles de CTSK derivada de los macrófagos y que la sobreexpresión de CTSK se correlacionaba con un aumento de la expresión de la catepsina B y la COX-2 derivadas de los macrófagos y del tumor, ambas implicadas en la osteoclastogénesis y la agresividad del tumor. Los ratones portadores de tumores con deficiencia de CTSK mostraron niveles más bajos de expresión de VEGF y deterioro de la angiogénesis. En conjunto, estos resultados sugieren que las CTSK derivadas de macrófagos y osteoclastos contribuyen a la colonización y el crecimiento de los tumores de próstata en el hueso68. Un estudio sobre el cáncer de próstata en humanos demostró que las muestras clínicas de tumores de próstata rara vez están libres de TAM64,69. Además, se demostró que la interacción macrófago/célula de cáncer de próstata causa resistencia a los moduladores selectivos del receptor de andrógenos (SARM). En este eje de interacción, la IL-1β derivada de los macrófagos provocó la destitución del complejo corepresor del receptor nuclear del receptor de andrógenos, neutralizando así los efectos de los SARM69.
El papel de los TAM en el osteosarcoma, un cáncer óseo primario, es controvertido o, al menos, depende del estadio del tumor. Al igual que los osteoclastos, en las primeras fases del desarrollo del tumor los macrófagos hacen que la médula ósea sea un entorno propicio para las células del osteosarcoma, potenciando el crecimiento localizado del tumor. En las primeras fases del desarrollo del osteosarcoma, estas células parecen impedir la migración de las células tumorales fuera del hueso, evitando así la metástasis. Sin embargo, a medida que aumenta el volumen del tumor, los factores secretados por las células cancerosas pueden reducir el número y la actividad de los osteoclastos en la lesión por debajo del umbral necesario para mantener el nicho osteoclástico. En consecuencia, se favorece la invasión de las células cancerosas y la formación de metástasis en lugar de un mayor crecimiento del tumor primario. Del mismo modo, con el aumento de la cantidad de factores secretados por el tumor, los macrófagos M1 residentes en el lugar del tumor primario pueden cambiar al fenotipo M2, lo que potencia aún más la formación de metástasis. La proporción de macrófagos M1 y M2 puede regular el potencial de metástasis del osteosarcoma al cambiar el microambiente del tumor a uno que permita la metástasis una vez que se alcance un número umbral de cualquiera de los dos fenotipos70. Un estudio de biopsias de osteosarcoma humano de alto grado previas a la quimioterapia reveló que los TAM de este tipo de cáncer son una población heterogénea de macrófagos M1 y M2. El número total de macrófagos se asoció con una buena supervivencia, pero la polarización M2 no. Se observó que el 20% de los genes sobreexpresados en pacientes sin metástasis a los 5 años del diagnóstico estaban asociados a los macrófagos. En particular, CD14 y HLA-DRA (marcadores M1) se asociaron de forma independiente con la supervivencia sin metástasis. El beneficio de supervivencia de un número elevado de TAM podría deberse en parte a una mejor respuesta a la quimioterapia. La eliminación de las células tumorales mediante la quimioterapia da lugar a la liberación de señales de peligro endógenas que se unen a los receptores de reconocimiento de patrones de los TAM y pueden desviar su polarización de M2 a M1, facilitando así la eliminación de las células tumorales moribundas e inhibiendo el crecimiento de las células tumorales metastásicas71. Además, se ha propuesto un papel de las TAM en la angiogénesis y la linfangiogénesis en un nuevo modelo de ratón de osteosarcoma, en el que la inhibición del M-CSF, al igual que en otros modelos tumorales (por ejemplo, el de mama), al tiempo que se inhibe el reclutamiento de macrófagos, disminuye la vascularización del tumor y, por tanto, el crecimiento del mismo y las metástasis72.