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Vol. 23. Núm. 10.
Páginas 483-490 (Diciembre 2000)
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Ciclooxigenasa-2 (COX-2) en el cáncer digestivo. Implicaciones terapéuticas
Cyclooxygenase-2 (COX-2) in digestive cancer. Therapeutic implications
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X. Bessaa, V. Piñola, JI. Elizaldea, A. Castellsa
a Servei de Gastroenterologia. Institut de Malalties Digestives. Hospital Cl??nic. IDIBAPS. Universitat de Barcelona.
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La constatación en múltiples estudios experimentales y clínicos de la existencia de valores elevados de prostaglandinas en el tracto gastrointestinal y, de manera notoria, en el tejido tumoral ha despertado gran interés sobre la importancia de estas moléculas y su metabolismo en los fenómenos de crecimiento neoplásico1. La síntesis de prostaglandinas se realiza a través de la enzima ciclooxigenasa (COX) y, en la actualidad, existen evidencias firmes sobre la participación fundamental de dicha enzima en la biología tumoral.

La ciclooxigenasa es la enzima responsable del metabolismo del ácido araquidónico y su conversión a prostaglandina H2 (PGH2), precursor de los prostanoides PGD2, PGE2, PGF2*, PGI2 y tromboxano A2 (TXA2) (fig. 1). Recientemente, se han descrito dos isoformas de la ciclooxigenasa, COX-1 y COX-2, con una homología del 60%, y con una afinidad y capacidad para convertir el ácido araquidónico a PGH2 de rango similar2,3. Las características básicas de ambas isoformas se resumen en la tabla I4. Los principales rasgos diferenciales entre las dos isoenzimas residen en su regulación y distribución de expresión. La isoforma COX-1 se expresa de manera constitutiva en prácticamente todos los tejidos del organismo, y se le atribuye un papel regulador en la homeostasis fisiológica de los diferentes órganos o tejidos, incluyendo la citoprotección gástrica, la vasodilatación renal y la producción de prostanoides proagregantes y tromboxano en plaquetas5. Por el contrario, la isoforma COX-2 es inducible, prácticamente indetectable en la mayoría de tejidos en condiciones basales, aunque su expresión puede aumentar de 10 a 80 veces en respuesta a estímulos inflamatorios, citocinas, factores de crecimiento y mitógenos.

MECANISMOS ANTINEOPLASICOS DE LOS AINE

Múltiples estudios epidemiológicos, clínicos y experimentales han demostrado el potencial efecto protector del tratamiento con antiinflamatorios no esteroides (AINE) sobre la incidencia de tumores malignos, fundamentalmente a nivel colónico. Los AINE convencionales (aspirina, indometacina, piroxicam, sulindac, etc.) se caracterizan por inhibir de manera no selectiva las dos isoformas de la ciclooxigenasa, lo que comporta que su uso prolongado se haya visto limitado por la aparición de numerosos efectos secundarios, sobre todo a nivel gastrointestinal. La constatación de la mayor participación de la COX-2 en los fenómenos de crecimiento neoplásico, junto con el desarrollo de potentes inhibidores selectivos de esta isoforma, han generado grandes expectativas acerca de la utilidad de estos fármacos en la prevención y tratamiento de los tumores malignos.

Diversas evidencias experimentales sugieren la participación de la ciclooxigenasa en varias etapas de la biología tumoral, como la activación de carcinógenos químicos, la proliferación celular, la apoptosis, la vigilancia inmunológica y la angiogénesis6 (fig. 2). Así, el efecto antineoplásico de los AINE se ejercería a través de diferentes mecanismos.

La inactivación de carcinógenos químicos por parte de los AINE se debe a su capacidad inhibidora sobre ambas isoformas de la COX. Esta enzima puede estimular directamente la generación de sustancias como malondialdehído, un conocido mitógeno y carcinógeno, o la formación de radicales peróxido, los cuales pueden activar a su vez diversos procarcinógenos. En este sentido, se ha demostrado que carcinógenos químicos, como los derivados de los hidrocarburos aromáticos policíclicos, las aminas aromáticas y las aminas heterocíclicas, son transformados a metabolitos mutágenos en reacciones mediadas por COX-27.

Por otra parte, se ha observado que los AINE inhiben la división celular y alteran las fases del ciclo celular en cultivos de células tumorales colónicas, favoreciendo su quiescencia8. Asimismo, indometacina y otros AINE han demostrado ser potentes inhibidores de la síntesis de ADN, de la acumulación de adenosinas cíclicas, de la síntesis de factores de crecimiento en respuesta a promotores tumorales y de la progresión del ciclo celular9.

Una gran variedad de AINE, incluyendo sulindac, aspirina, indometacina, naproxeno y piroxicam, son capaces de inducir apoptosis en cultivos de líneas tumorales colónicas10-12. Sin embargo, el mecanismo a través del cual los AINE ejercen este efecto proapoptótico es controvertido. En este sentido, se ha demostrado que el ácido acetilsalicílico y el sulindac no afectan de manera apreciable la actividad catalítica de las ciclooxigenasas, lo que sugiere que estas enzimas no participan en la apoptosis inducida por los AINE13.

Las moléculas de la clase HLA I y II ejercen un papel preponderante en los mecanismos de defensa inmunológico ya que son fundamentales para la presentación de los antígenos a los linfocitos T. En los tejidos neoplásicos se ha constatado un déficit en la expresión de moléculas de la clase HLA I y II, fenómeno que favorecería la evasión de la célula tumoral frente a los sistemas de vigilancia inmunológica. En líneas celulares de adenocarcinoma colónico se ha observado que la presencia de valores elevados de PGE2 induce una reducción en la expresión de moléculas de la clase HLA II14. No obstante, los estudios sobre la participación de los mecanismos de defensa inmunológico en el efecto antitumoral de los AINE han ofrecido resultados aparentemente contradictorios. Así, ha sido posible demostrar una respuesta antitumoral inducida por indometacina independiente de la estimulación de las células natural killer15.

Por último, estudios recientes han demostrado la participación de la ciclooxigenasa en la angiogénesis inducida por las células carcinomatosas colónicas. El mecanismo de regulación es doble: por una parte la isoforma COX-2 modula la producción de factores angiogénicos en las células tumorales, mientras que, por otro, COX-1 regula la angiogénesis en las células endoteliales16,17.

EFECTO DE LOS AINE EN LOS PROCESOS NEOPLASICOS GASTROINTESTINALES

La demostración del papel protector de los AINE en los tumores del área gastrointestinal, en especial en el cáncer colorrectal, se basa en tres líneas independientes de evidencia: epidemiológicas, experimentales y clínicas en pacientes con poliposis cólica familiar.

Estudios epidemiológicos

Numerosos estudios epidemiológicos, tanto retrospectivos como prospectivos, han evaluado el efecto del consumo de AINE sobre el riesgo de desarrollar una neoplasia colorrectal (tabla II). La mayoría de ellos han presentado un efecto protector del uso prolongado de aspirina sobre la aparición de cáncer colorrectal18,19. Además, un estudio en el que el grupo control fue tratado con paracetamol constató que el consumo regular de aspirina a dosis bajas reducía el riesgo de mortalidad por esta neoplasia20. Otro estudio reciente21 ha confirmado el efecto protector del uso de aspirina a las dosis empleadas en la prevención de la enfermedad cardiovascular sobre el desarrollo de cáncer colorrectal, pero este beneficio únicamente se hace evidente cuando su consumo se mantiene durante un pe ríodo prolongado, superior a una década. Por último, el uso prolongado de AINE también ha de mostrado un efecto protector sobre el riesgo de desarrollar adenomas, lesiones precursoras del cáncer colorrectal22.

Por otra parte, existen dos estudios prospectivos que, o bien no han demostrado un efecto beneficioso del uso de aspirina sobre la aparición de cáncer colorrectal o han observado, incluso, un efecto deletéreo. Así, en el estudio de Paganini-Hill et al se objetivó un incremento del riesgo de cáncer colorrectal asociado al uso diario de aspirina (riesgo relativo [RR]: 1,5; intervalo de confianza [IC] del 95%: 1,1-2,2)23, mientras que Gann et al24, a pesar de detectar un descenso del riesgo de carcinomas in situ y pólipos (RR: 0,86; IC del 95%: 0,68-1,10), no hallaron una disminución del riesgo de cáncer colorrectal (RR: 1,15; IC del 95%: 0,80-1.65).

Estudios experimentales

El efecto protector del tratamiento con AINE sobre los fenómenos de crecimiento tumoral se ha evaluado en diversos estudios experimentales en animales con implantes neoplásicos. En estos modelos, el tratamiento prolongado con AINE produce una clara reducción del crecimiento de un gran número de tumores malignos25, entre ellos el cáncer colorrectal26.

En modelos animales de carcinoma colónico inducido por carcinógenos químicos (administración de azoximetano o 1,2-dimetil hidracina), la administración continuada de AINE también conlleva un efecto protector sobre el crecimiento tumoral, ya que su administración produce una clara disminución en la incidencia y multiplicidad de las lesiones, asi como del tamaño del tumor27,28.

Estudios clínicos en pacientes afectados de poliposis cólica familiar (PCF)

La poliposis cólica familiar (PCF), enfermedad de transmisión autosómica dominante caracterizada por mutaciones del gen APC, se asocia a la aparición de cáncer co lorrectal en edades tempranas. La constatación, en el año 1983, de la desaparición de las lesiones polipoideas en 3 pacientes con PCF y en un paciente con síndrome de Gardner tras tratamiento con sulindac29, motivó la realización de múltiples estudios no controlados que sugerían la utilidad de este AINE en los pacientes con poliposis adenomatosa30,31. En la actualidad, existen tres estudios aleatorizados, controlados y con un diseño "doble ciego" que evalúan el efecto del sulindac en los pacientes con PCF. Labayle et al32, analizaron el efecto del tratamiento con sulindac, a dosis de 300 mg/día durante 4 meses, en un grupo de 10 pacientes con pólipos rectales tras colectomía subtotal, observando una remisión completa en 6 casos y parcial en los tres restantes (un paciente fue excluido por falta de cumplimiento terapéutico). Giardello et al33, en una serie 22 pacientes con PCF (18 de ellos sin colectomía previa), tratados durante 9 meses con sulindac, obtuvieron una disminución significativa en el número total y en el diámetro de los pólipos (del 44 y del 35%, respectivamente), aunque sin conseguir la remisión completa en ninguno de los casos. Finalmente, Nugent et al34, en 24 pacientes con pólipos duodenales y rectales constataron una reducción significativa de los pólipos rectales mediante tratamiento con sulindac, pero sólo una tendencia hacia la regresión de los pólipos duodenales no significativa. Por otra parte, es importante destacar que el tratamiento con sulindac debe ser continuado, ya que su suspensión provoca la reaparición de los pólipos. Además, existen diversas evidencias que sugieren que el tratamiento con sulindac, a pesar de promover la regresión de los pólipos, no comporta la desaparición absoluta del riesgo de desarrollar cáncer colorrectal en estos pacientes. Por tanto, como conclusión global de estos estudios se deduce que la utilización de sulindac es una potente terapia adyuvante para evitar o eliminar los pólipos rectales, aunque en la actualidad no puede sustituir a la colectomía como tratamiento inicial de los pacientes con PCF.

El efecto de los AINE también se ha evaluado en pacientes con pólipos colorrectales esporádicos. En la mayoría de estudios se ha utilizado sulindac o piroxicam durante períodos restringidos de tiempo, entre 4-6 meses, observándose en todos ellos una regresión parcial del tamaño de las lesiones pero sin conseguir su completa desaparición35-37.

PARTICIPACION DE COX-2 EN LOS PROCESOS NEOPLASICOS GASTROINTESTINALES

La mayoría de estudios que han evaluado el papel de la ciclooxigenasa y sus isoformas en la biología tumoral se han centrado en el cáncer colorrectal y su lesión precursora, el pólipo adenomatoso. Sin embargo, en los últimos años numerosos artículos han sugerido la participación de la isoforma COX-2 en la mayor parte de los procesos neoplásicos gastrointestinales.

En los tumores malignos esofágicos, tanto carcinomas escamosos como adenocarcinomas, se ha constatado un aumento en la expresión de la isoforma COX-2 respecto a la mucosa normal adyacente38. Este incremento también se ha observado en pacientes con adenocarcinoma asociado a epitelio de Barrett y en metaplasia de Barrett aislada39. Recientemente, se ha confirmado la existencia de una sobrexpresión progresiva de COX-2 en la secuencia metaplasia-displasia-adenocarcinoma, sugiriendo que la sobreexpresión de COX-2 es un acontecimiento precoz en la transformación neoplásica del esófago de Barrett40.

En relación con el adenocarcinoma gástrico se ha confirmado la existencia de un incremento selectivo de la expresión de la COX-2, sin objetivarse alteraciones en la expresión de la isoforma constitutiva COX-141. Esta alteración se ha correlacionado con la invasión de los ganglios linfáticos y el estadio tumoral42.

En muestras de tejido tumoral pancreático se ha observado una notable sobreexpresión de COX-2 respecto al tejido pancreático no tumoral43, aunque esta sobreexpresión no se ha asociado a una distinta progresión tumoral44.

El grado de expresión de COX-2 en tumores hepáticos es significativamente superior en relación con muestras de pacientes con cirrosis o hepatitis crónica. Asimismo, se ha correlacionado la expresión de COX-2 con el grado de diferenciación tumoral, siendo superior en los tumores hepáticos bien diferenciados45 y de pequeño tamaño, lo que sugiere que esta isoforma se halla implicada en las etapas precoces de la carcinogénesis hepática46.

A diferencia de lo que ocurre con la isoforma COX-1, en pacientes con cáncer colorrectal se ha comprobado un marcado incremento en la expresión de COX-2 en el tumor en relación con el tejido no neoplásico47,48. Este incremento se observa ya en las lesiones adenomatosas49,50. Además, la expresión de COX-2 no sólo se ha correlacionado significativamente con el diámetro máximo y la superficie total tumoral51, sino que un estudio reciente ha demostrado una relación entre expresión de COX-2 y el estadio de Dukes, la afectación ganglionar y la probabilidad de supervivencia52.

Es bien conocido que un 15-20% de los carcinomas colónicos esporádicos y la práctica totalidad de los asociados al cáncer colorrectal hereditario no polipósico (CCHNP) presentan inestabilidad de microsatélites, un fenómeno que refleja la alteración de los mecanismos reparadores de los errores de replicación del ADN. En este subgrupo de tumores se ha detectado una menor expresión de COX-2, aunque el significado biológico de este hallazgo diferencial está aún por determinar53,54.

DuBois et al han formulado una hipótesis sobre el papel de la COX-2 en la carcinogénesis colorrectal. Dado que la expresión de COX-2 se ha detectado en un 80-90% de adenocarcinomas colónicos y en un 40-50% de los adenomas, sugieren que el aumento en la expresión de COX-2 sería un fenómeno secundario a otros acontecimientos iniciadores, tales como las mutaciones en el gen APC55 (fig. 3).

EFECTO DE LOS INHIBIDORES DE COX-2 EN EL CANCER COLORRECTAL

La participación preponderante de la COX-2 en la oncogénesis colónica está apoyada no tan sólo por el incremento de su expresión tumoral, sino también por los efectos observados con la administración de inhibidores selectivos de esta isoforma de la ciclooxigenasa en modelos experimentales de cáncer colorrectal, cultivos celulares y animales modificados genéticamente.

Estudios experimentales en animales con tumores inducidos químicamente

En modelos de carcinogénesis colónica inducida por la administración de agentes químicos, como el azoximetano, se observó un notable incremento de ambas isoformas de la ciclooxigenasa, aunque el grado de expresión de COX-2 fue significativamente superior al de la COX-156,57. En este modelo experimental, la utilización de inhibidores selectivos de la COX-2 reducía de manera significativa la aparición de focos de criptas aberrantes, una lesión considerada precursora de los adenomas colónicos58. Además, la administración continuada de estos fármacos disminuyó la incidencia y multiplicidad de los tumores colónicos en un 93 y un 97%, respectivamente, con una reducción del 87% de la masa tumoral. Asimismo, este estudio demostró que el grado de supresión tumoral inducido con un inhibidor selectivo de la COX-2 fue claramente superior al conseguido con AINE convencionales, como la aspirina, ibuprofeno, sulindac y piroxicam59. Asimismo, en este modelo se ha demostrado que la utilización de inhibidores de la COX-2 es efectiva tanto en las fases de promoción como de progresión de la carcinogenesis colónica60. El efecto beneficioso del tratamiento con inhibidores de COX-2 se ha comprobado en otros estudios efectuados in vivo, en los que se ha demostrado que estos fármacos inhiben el crecimiento de tumores colónicos derivados de líneas celulares que sobreexpresan la isoenzima COX-261.

Estudios en cultivos celulares

Existen evidencias adicionales que demuestran la participación fundamental de la COX-2 en la carcinogénesis colónica. En un estudio in vitro, realizado en líneas celulares de carcinoma colónico humano transfectadas con un vector destinado a sobreexpresar la enzima COX-2, se ha comprobado una clara tendencia a una mayor invasividad respecto a la línea control. Este aumento de la capacidad invasiva se asociaba a un incremento de la actividad de la metaloproteinasa 2. En este mismo estudio, la administración de sulindac revirtió estas alteraciones62.

Estudios en modelos experimentales de poliposis cólica familiar (PCF) con animales modificados genéticamente

El desarrollo de animales modificados genéticamente (ratones MIN ­multiple intestinal neoplasia­ y deficientes para el gen APC), ha permitido disponer de modelos animales para el estudio de la PCF.

Mediante mutágenos químicos se ha logrado generar una mutación dominante, APCMin/+, en el homólogo murino del gen APC. Esta mutación genera la aparición de una proteína truncada y comporta el desarrollo de múltiples pólipos gastrointestinales63. En ratones MIN se ha observado un incremento en la expresión de COX-2 en adenomas hasta valores tres veces superiores a los de la mucosa normal64, así como un incremento en la producción de PGE265. La participación de las prostaglandinas en la génesis tumoral se confirmó mediante la administración de AINE, como sulindac65 o piroxicam66, lo que conllevó una clara inhibición del crecimiento tumoral67.

Mediante manipulación genética también ha sido posible generar ratones deficientes para el gen APC (Apc??716), los cuales sintetizan una proteína truncada en el codón 716. Esta alteración induce el desarrollo de múltiples pólipos gastrointestinales, fundamentalmente en del intestino delgado68. En animales Apc??716 se ha confirmado una sobreexpresion selectiva de la proteína COX-2 en los pólipos de más de 2 mm de diámetro, mientras que no existen diferencias en relación con la expresión de COX-1 entre el tejido sano y el polipoide69. Con el fin de determinar si COX-2 desempeña un papel relevante en la patogenia de los pólipos en este modelo experimental, se han generado animales con una doble mutación (en el gen APC y el gen de la COX-2). En estos animales, tanto si eran homozigotos como heterozigotos para la mutación de COX-2, se ha observado una reducción en el número de pólipos (34 y 14%, respectivamente) junto a una disminución significativa del tamaño de los mismos. Estos resultados sugieren que COX-2 ejerce un papel más importante en el crecimiento de los pólipos que en su aparición. Del mismo modo, el tratamiento con inhibidores selectivos de COX-2 redujo la incidencia de lesiones polipoideas en ratones Apc??716, tanto en relación con animales tratados con vehículo como frente a otro grupo tratado con un inhibidor no selectivo de la ciclooxigenasa69.

El mecanismo a través del cual los inhibidores de COX-2 ejercen su efecto antitumoral es controvertido. Por una parte, estudios en animales de experimentación demuestran que los AINE reducen la formación de pólipos a través de la inhibición de la COX-2. No obstante, otros estudios sugieren que el efecto inhibidor de estos fármacos se genera a través de una vía independiente de la COX-2 que induce muerte celular o apoptosis. Así, se ha observado que determinados AINE sin capacidad de inhibir la isoforma COX-2 también reducen el crecimiento de células neoplásicas colónicas. Recientemente se ha comprobado que el efecto proapoptótico de los AINE podría estar mediado por un receptor hormonal nuclear, el PPAR* (peroxisome-proliferator-activated receptor *). Este descubrimiento supone establecer un lazo de unión entre dos áreas inicialmente separadas, la vía supresora del gen APC y los receptores hormonales nucleares. El gen APC codifica una proteína con una función fundamental que consiste en reducir los niveles de otra proteína citoplasmática, ß-catenina. Las mutaciones en el gen APC comportan un incremento de los valores de ß-catenina citoplasmática, lo que comporta su desplazamiento al núcleo donde forma un complejo con la proteína TCF-4 (T-cell factor 4). Este complejo se une al ADN e induce la expresión de genes que estimulan el crecimiento y la proliferación celular. Además, se ha comprobado que el complejo ß-catenina-TCF-4 también induce la expresión del receptor PPAR*, lo que comporta un aumento de la expresión de otros genes implicados en el desarrollo, metabolismo, crecimiento y diferenciación celular. A través de mecanismos aún desconocidos, los AINE inhiben la funcionalidad de PPAR*, alterando la capacidad de este receptor para unirse al ADN, lo que conduce a la apoptosis de la célula tumoral colónica70.

La acumulación de datos acerca de la participación de las prostaglandinas y las enzimas responsables de su metabolismo, en especial la isoforma COX-2 en los procesos neoplásicos gastrointestinales, ha supuesto la base racional para la evaluación clínica de los inhibidores selectivos de COX-2 en la profilaxis primaria y secundaria de estas neoplasias. La capacidad de inhibir selectivamente la isoforma COX-2 hace especialmente atractivos estos fármacos en el campo de la prevención, pues estarían exentos de los efectos secundarios (digestivos, renales, plaquetarios, etc.) que comportan los AINE convencionales.

En la actualidad existen dos formulaciones disponibles comercialmente de inhibidores de COX-2, celecoxib y rofecoxib. El efecto del tratamiento prolongado con celecoxib sobre los procesos neoplásicos o preneoplásicos digestivos se está evaluando en la actualidad a través de cuatro estudios clínicos: un estudio en fase III en pacientes diagnosticados de adenoma sin enfermedad hereditaria subyacente, un estudio en fase I/II en pacientes con cáncer colorrectal hereditario no poliposis (CCHNP), un estudio en fase II en pacientes con esófago de Barrett y un estudio en fase II/III en pacientes con displasia superficial o cáncer de vesícula biliar71. La finalización de estos ensayos clínicos permitirá conocer la eficacia y la seguridad de estos fármacos en la quimioprevención de estos tumores. Si así fuese, se dispondría de una estrategia farmacológica capaz de cambiar la historia natural de las neoplasias de origen digestivo.

ADDENDUM

Durante el período de evaluación de la versión, se ha publicado un estudio destinado a evaluar el tratamiento con celecobix (inhibidor selectivo de la COX-2) en pacientes con PCF. En este estudio, el tratamiento durante 6 meses con dosis diarias de 400 mg/12 h consiguió reducir de manera significativa el número y tamaño de los pólipos en comparación con el tratamiento con placebo o con dosis inferiores de celecoxib72.

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