Abstract

Endoglina (ENG) es un correceptor de la vía canónica de TGFβ implicada principalmente en angiogénesis. Además de su forma de membrana, ENG se presenta en forma soluble (sENG) y también juega un papel importante en la señalización celular. Asimismo, en los últimos años, ENG se ha puesto de relieve debido a su implicación en tumores sólidos y neoplasias hematológicas, a su potencial como biomarcador pronóstico, e incluso a su posible papel como diana terapéutica. En este artículo revisamos las funciones de ENG tanto en procesos fisiológicos como patológicos, así como las evidencias proporcionadas por los diferentes estudios que respaldan su implicación en las nuevas opciones de tratamiento en cáncer.

Content

Estructura, Expresión y Función de Endoglina 

El gen de endoglina (ENG) se encuentra en el cromosoma 9q34 en el ser humano,¹ mientras que en ratones (Eng) se localiza en el cromosoma 2.² Este gen codifica para una glicoproteína de membrana que actúa como receptor de la superfamilia de citocinas de TGFβ.³ ENG, también conocida como CD105, contiene un gran dominio extracelular, un dominio transmembrana hidrófobo y un pequeño dominio intracelular.  

Se han descrito dos isoformas de ENG (L y S) que se generan mediante splicing alternativo.^4,5 L-ENG es la isoforma que se presenta en mayor proporción en humanos y ratones y su domino intracelular es más largo. S-ENG, más minoritaria, carece de gran parte de este dominio. Además de en longitud, las dos isoformas difieren en distribución tisular, grado de fosforilación y función.⁶ Además de la forma de membrana, existe una isoforma que carece del dominio transmembrana e intracelular. Se trata de una proteína soluble (sENG) que se libera a la circulación mediante un corte proteolítico de la forma de membrana llevado a cabo por enzimas metaloproteinasas.⁷

ENG se considera uno de los principales marcadores endoteliales, ya que se expresa predominantemente en las arterias, venas y capilares.^8,9 ENG se sobreexpresa en células endoteliales en proliferación activa; por lo tanto, la expresión de ENG aumenta en aquellos lugares donde tiene lugar una angiogénesis activa, tanto en áreas tumorales como no tumorales,^10,11 y en respuesta a la hipoxia, el principal estímulo angiogénico.^12,13 Así, ratones knock-out para el gen de Eng mueren durante el desarrollo embrionario debido a alteraciones en la vascularización¹⁴ y ratones haploinsuficientes desarrollan malformaciones arteriovenosas y otros defectos vasculares.^15,16,17

ENG es considerada como un receptor auxiliar del TGFβ ya que cuando TGFβ se une a su receptor de tipo II, el receptor de tipo I ALK1 y ENG son reclutados y fosforilados. La presencia de ENG favorece la señalización de TGFβ1 a través de ALK1 y la fosforilación de Smad1/5/8, lo que promueve la degradación de la matriz extracelular, además de la proliferación y migración de las células endoteliales y, por tanto, la angiogénesis.³ En ausencia de ENG, la señalización de TGFβ1 se lleva a cabo a través del receptor ALK5 y la fosforilación de Smad2/3, lo que conduce a la inhibición de la proliferación y la migración y por tanto a un endotelio quiescente.³ sENG puede secuestrar el ligando e inhibir ambas vías.³

Además, se ha descrito que el factor inducible por hipoxia HIF-1 regula la actividad del promotor de ENG, el ARNm y los niveles de proteína en células endoteliales humanas, en monocitos y células epiteliales.^18,19 Condiciones de hipoxia estarían, por tanto, induciendo angiogénesis a través de ENG. 

Diversos estudios sugieren que la isoforma S-ENG actúa como una molécula anti- angiogénica. Ratones que sobreexpresan S-Eng presentan un aumento de presión arterial debido a un defecto en la respuesta de vasorrelajación.^5,20 Además estos ratones muestran un retraso en el crecimiento tumoral, similar al observado en ratones deficientes en Eng.²¹ Esta isoforma, carente de dominio intracelular y por tanto de sitios de fosforilación, podría estar compitiendo con la isoforma larga por la unión al complejo de receptores modificando así la transmisión de la señal. 

ENG también juega un papel clave en la hematopoyesis y se ha descrito como un marcador de las células madre hematopoyéticas a largo plazo.^22,23 La expresión de ENG se reduce en las células madre hematopoyéticas a corto plazo y en los progenitores multipotentes.²⁴ El progenitor linfoide común y el progenitor mieloide común muestran expresión de ENG muy baja.^24,25 Además, en las células precursoras comprometidas con linaje, la expresión de ENG es alta en el progenitor megacariocito-eritroide (MEP) en comparación con la baja expresión en el progenitor granulocito-monocito (GMP).^24,25

Endoglina en Telangiectasia Hemorrágica Hereditaria 

Mutaciones en el gen ENG están implicadas en la la Telangiectasia Hemorrágica Hereditaria tipo I (HHT1) o Síndrome de Rendu-Osler Weber, una enfermedad autosómica dominante caracterizada por malformaciones vasculares.²⁶ Estas malformaciones dan lugar a hemorragias nasales, manchas rosadas en la piel debido a pequeñas dilataciones de los capilares, hemorragias en órganos internos debido a la presencia de conexiones directas entre arteriolas y vénulas sin intervención de capilares e incluso problemas cerebrovasculares.^27,28

No existen hotspots para las mutaciones en ENG. Estas mutaciones incluyen deleciones, inserciones y mutaciones sin sentido que en un 80% de los casos llevan a la introducción de codones de parada prematuros y con ello a proteínas truncadas.²⁹ La haploinsuficiencia en pacientes con HHT1 da lugar a la disfunción de la señalización de TGFβ en células endoteliales.³⁰

Endoglina en Tumores Sólidos 

El microambiente hipóxico generado en los tumores sólidos activa la angiogénesis y con ello la expresión de ENG. Así, se ha descrito una sobreexpresión de ENG en la membrana de las células endoteliales de diferentes tipos de tumores sólidos como cáncer de pulmón, de mama, de hígado, de ovario, colorrectal, gástrico o renal, entre otros³¹.

De acuerdo con estos datos, son varios los estudios que describen un papel importante de ENG en la malignidad del tumor y sugieren que ENG podría usarse como marcador de densidad microvascular (DMV) y, por lo tanto, como marcador pronóstico e incluso diagnóstico en tumores sólidos³². Así, por ejemplo, la reducción de los niveles de ENG en un modelo de xenotransplante de células de carcinoma de pulmón, da lugar a una menor vascularización lo que conduce a la formación de tumores más pequeños. Segatelli et al. utilizan ENG para medir DMV en casos con cáncer de hígado ³³. Los resultados muestran que ENG podría ser útil para distinguir entre nódulos hepáticos benignos y malignos. La sobreexpresión de ENG se correlaciona además con un mal pronóstico en cáncer gástrico³⁴. Los autores han demostrado que ENG se expresa débilmente en los tejidos normales mientras que su expresión es elevada en los tejidos tumorales en comparación con otros marcadores con menor especificidad³⁵.  

Además, la presencia de ENG en tumores sólidos se relaciona también con la resistencia a la terapia. Las células ENG-positivas en xenoinjertos de carcinoma de células renales muestran capacidad de autorrenovación, lo que contribuye a la malignidad y a la quimiorresistencia³⁶. De manera similar, la expresión de ENG se asocia con resistencia a los fármacos, con estadios más avanzados de la enfermedad y una alta tasa de recurrencia en pacientes con cáncer de ovario³⁷. En consecuencia, la inhibición de ENG en las células de cáncer de ovario produce un fenotipo menos agresivo y una mayor sensibilidad a ciertos fármacos en modelos in vivo³⁸.  

Endoglina en Neoplasias Hematológicas 

Existen varios estudios que describen una sobreexpresión de ENG en diferentes neoplasias hematológicas. Así, por ejemplo, ENG fue propuesto por algunos investigadores como biomarcador para distinguir entre la Leucemia Aguda Linfoblástica (LAL) infantil de linaje B y T³⁹. También se ha demostrado que casi el 70% de los pacientes con LAL muestran una expresión elevada de ENG en comparación con los controles^40,41. Además, utilizando un modelo de xenoinjerto, se ha puesto de manifiesto que los blastos CD105+ muestran una mayor capacidad para iniciar una LAL en comparación con la población CD105-⁴².

En cuanto a la Leucemia Aguda Mieloblástica (LAM), la sobreexpresión de ENG ha sido reportada entre el 24 y el 92% de los pacientes dependiendo del umbral definido por los diferentes autores^41,43. Además, ciertos tipos de LAM (t (6; 9) (p23; q34), t (8; 21) (q22; q22) y t (15; 17) (q24.1; q21.2)) tienen más probabilidades de ser positivos para ENG⁴³. La alta expresión de ENG se correlaciona significativamente con una supervivencia global y una supervivencia libre de progresión más baja, un perfil de alto riesgo según la National Comprehensive Cancer Network (NCCN) y una respuesta más baja a la terapia de inducción. Por el contrario, los pacientes con LAM con niveles bajos o ausencia de ENG muestran una mayor supervivencia global⁴⁴. Además, los blastos CD105+ tienen una mayor capacidad para iniciar una LAM en comparación con la población CD105- en un modelo de xenoinjerto. Por tanto, todos estos resultados sugieren que el bloqueo de ENG podría inhibir el desarrollo y la progresión de la LAM⁴². 

También ha sido descrito que los pacientes con Síndromes Mielodisplásicos (SMD) tienen una mayor expresión de ENG en comparación con individuos sanos. El nivel de ENG se relaciona además con el grado de displasia eritroide, por lo que algunos autores llegaron a proponer el uso de ENG para evaluar la displasia eritroide en pacientes con un diagnóstico particularmente complicado. Más concretamente, Della Porta et al. muestran la medición de ENG como una herramienta útil en el diagnóstico de rutina diaria de los pacientes con SMD⁴⁵. En 2013, se llevó a cabo un estudio combinado de expresión génica, factores solubles y análisis funcionales relacionados con la angiogénesis en SMD que permitió observar diferencias en la angiogénesis en pacientes con Citopenia Refractaria con Displasia Multilinea (CRDM) respecto a otros subtipos de SMD. Concretamente, los pacientes con CRDM muestran una baja expresión de ENG de membrana y altos niveles de sENG lo que los lleva a concluir que la capacidad angiogénica en este subtipo de SMD está alterada y es diferente al resto de pacientes con SMD⁴⁶. 

En 2002, se demostró que ENG podía ser usada para medir la DMV en la médula ósea de pacientes con Mieloma Múltiple (MM), y además es más sensible que el marcador CD34. Sin embargo, no pudo demostrarse su valor pronóstico en estos pacientes⁴⁷. Estudios posteriores correlacionan la expresión de ENG con el marcador de DMV CD31 y corroboran que ENG podría ser un marcador de neoangiogénesis en los pacientes con MM. Además, ENG disminuye después del tratamiento de los pacientes por lo que ENG podría estar implicada en el proceso angiogénico durante la progresión del MM⁴⁸. 

Endoglina y la Terapia Antitumoral 

Como se mencionaba anteriormente, ENG se propuso inicialmente como marcador de angiogénesis relacionada con tumores y se implicó en el diagnóstico y pronóstico de los mismos. Pero, además, en los últimos años son varios los trabajos que proponen ENG como diana terapéutica^3,6,49,50. Más concretamente, TRC105, un anticuerpo neutralizante de ENG, se encuentra en fases 2 y 3 de una serie de ensayos clínicos para el tratamiento de tumores sólidos⁵¹. En particular, las terapias anti-VEGF, como el bevacizumab, dirigidas a bloquear la angiogénesis⁵² pueden generar resistencia cuando la angiogénesis se vuelve independiente de VEGF a través de la sobreexpresión de ENG^49,53. Por tanto, TRC105 podría ayudar a sensibilizar estos tumores resistentes a la inhibición de VEGF. También se ha explorado la combinación de TRC105 con algunos inhibidores de moléculas pequeñas de VEGF y actualmente se está probando también en combinación con quimioterapia⁵⁴.

En el mismo sentido, es importante señalar que algunos de los agentes más prometedores para las neoplasias hematológicas son los anticuerpos monoclonales porque actúan con una toxicidad mínima^55,56 por lo que ENG puede representar una nueva opción terapéutica para estas enfermedades. Más concretamente, varios experimentos muestran que TRC105 podría reducir la actividad leucémica in vivo. TRC105 reduce los recuentos de blastos en la sangre periférica de ratones con LAM y evita que los blastos de LAM desarrollen la enfermedad en ratones receptores secundarios. Además, TRC105 en combinación con quimioterapia reduce significativamente las células leucémicas en la sangre periférica en modelos de ratón, lo que demuestra el fuerte efecto antileucémico del bloqueo de la señalización de ENG, incluso cuando la leucemia ya se ha establecido en el ratón⁴².