Hace más de 30 años, Folkman propuso por primera vez que la formación de vasos sanguíneos nuevos (angiogénesis) fue muy importante para el crecimiento y el desarrollo del tumor. Este concepto siguió siendo la base de las investigaciones en muchos campos, desde el cáncer hasta la artritis reumatoidea (AR) y la enfermedad cardiovascular, pero también favoreció la aparición de otros abordajes terapéuticos.

En la década de 1970, como un indicador de la importancia cada vez mayor de este campo, hubo unas 100 referencias en la base de datos de la National Library of Medicine, con la palabra angiogenesis o angiogenic. Esto aumentó a más de 7000 en la década de 1990, aunque en el nuevo milenio la FDA aprobó el primer agente antiangiogénico, el bevacizumab, un anticuerpo que se une al factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF) para el tratamiento del cáncer colorrectal metastásico.

El requerimiento de los vasos sanguíneos surge de la necesidad de mantener la homeostasis del oxígeno, como así liberar nutrientes y eliminar los productos de desecho in vivo. Los vasos iniciales proveen nutrientes y oxígeno para el crecimiento embrionario, como resultado de la vasculogénesis, durante la cual las células precursoras tienen la misión de formar células endoteliales, más que células hematopoyéticas, y se fusionan para formar una malla primitiva. Luego, la angiogénesis se extiende y remodela esas estructuras para formar la aorta y la vena primordiales, como así las arterias y las venas del saco vitelino. Por el contrario, el recambio de células endoteliales en los adultos puede tardar años, porque el cuerpo normalmente puede manejarse con cambios  en la liberación del oxígeno sin compromiso de la respiración.

La angiogénesis activa ocurre solo en circunstancias fisiológicas y patológicas, las que pueden ocurrir simultáneamente y con frecuencia se asocian con la expresión de citocinas, como el factor de necrosis tumoral  o el factor de crecimiento transformador ß como, así los factores angiogénicos como el VEGF. En ciertas condiciones, la hipoxia y las moléculas inflamatorias parecen ser fuerzas directrices predominantes, como sucede cuando la vasculatura es interrumpida durante las fracturas óseas.

Los miembros de la familia VEGF, incluyendo el miembro original VEGF (también conocido como VEGF-A), el VEGF-B y el factor de crecimiento placentario, representan papeles importantes en la angiogénesis. Los efectos del VEGF están mediados por los receptores cuyas regiones citoplasmáticas contienen secuencias con actividad de la enzima tirosinacinasa, denominada Flt-1 o VEGF-R1 y KDR/Flk-1VEGFR-2. Es importante que los niveles de VEGF aumenten con la hipoxia haciendo que la angiogénesis dirigida por VEGF sea la respuesta principal a la tensión de oxígeno baja. La inducción hipóxica del VEGF provoca la estabilización de la transcripción del factor 1 (HIF-1) y el factor 2 (HIF-2) inducible por la hipoxia. Otros factores proangiogénicos incluyen los factores de crecimiento fibroblástico, epidérmico y derivado de las plaquetas.

La angiogénesis representa un papel importante en muchas condiciones patológicas. El VEGF, en particular, parece ser el regulador principal de este proceso. Por ejemplo, se cree que la angiogénesis excesiva promueve y mantienen la AR, el crecimiento tumoral y las metástasis, la pérdida de la visión como parte de la retinopatía diabética o la degeneración macular del envejecimiento y, la aterosclerosis. A la inversa, la angiogénesis insuficiente puede intervenir en las complicaciones de la consolidación de las fracturas, el accidente cerebrovascular y, la isquemia miocárdica.

Angiogénesis como blanco terapéutico

En la actualidad, la angiogénesis puede ser modificada en varios estadios, incluyendo la inhibición de los factores como VEGF, la interrupción de la corriente descendente de señalización, en particular el receptor de tirosinacinasa, el bloqueo de las enzimas degrandantes de la  matriz como la endostatina. Muchos de estos abordajes han sido usados con diversos grados de éxito en los cánceres humanos. Algunos inhibidores han sido usados en trabajos para otras enfermedades con alteraciones de la angiogénesis, como la AR. Por otra parte, el aptámero VEGF pegaptanib sódico, una molécula pequeña de ácido nucleico que se une e inhibe al VEGF, ha sido prometedora en el tratamiento de la degeneración macular por envejecimiento, la causa más común de pérdida irreversible de la central en los ancianos del mundo industrializado, la cual también está caracterizada por angiogénesis excesiva.

Neoplasias. La angiogénesis ha sido un blanco alternativo para el tratamiento anticanceroso desde que en la década de 1970 fue relacionada por primera vez con el crecimiento tumoral y las metástasis. El VEGF está sobreexpresado por numerosos tumores sólidos angiogénicos y neoplasias hematológicas. Por lo tanto, la interrupción de la vía del VEGF ha sido el objetivo principal de la investigación oncológica habiendo en la actualidad muchos estudios en ejecución. Algunos de ellos, como así otros trabajos con inhibidores diseñados para bloquear otros pasos de la cascada angiogénica, también están en revisión.

En general, el tratamiento antiangiogénico exitoso se logra con bevacizumab, un anticuerpo monoclonal anti-VEGF humanizado. Un estudio reciente en fase 3 de pacientes con cáncer colorrectal metastásico demostró que el uso de bevacizumab combinado con el tratamiento de primera línea (rinotecan, 5-fluoruracilo y leucovorin) consiguió tasas de respuesta mayores, retardo de la progresión del cáncer y, aumento significativo del tiempo de supervivencia. Luego del éxito de este estudio pivote, la FDA lo aprobó hace poco tiempo para ser usado en quimioterapia combinado con el 5-fluoruracilo, para el tratamiento de pacientes con cáncer de colon o recto metastásico sin tratamiento  previo o que nunca fueron tratados. Esto hace que el bevacizuman sea el primer agente aprobado para el tratamiento antiangiogénico del cáncer, lo que sobre todo representa un avance importante en el tratamiento antiangiogénico.

Otros modos de bloquear la angiogénesis se basan en los receptores del VEGF. Se han desarrollado receptores señuelo de alta afinidad “atrapadores de VEGF”, combinando dominios de VEGF-R1 y VEGF-R2 y presumiblemente uniéndose y por lo tanto inactivando el VEGF circulante. Los primeros experimentos en animales han demostrado que el atrapamiento del VEGF es capaz de detener el crecimiento del tumor y aun producir algún grado de regresión. Se están realizando trabajos en fase I del atrapamiento de VEGF en pacientes con tumores sólidos avanzados y linfoma no Hodking. El uso de anticuerpos anti receptor de VEGF se conoce menos, aunque un trabajo en fase 1 de anti-VEGF-R2 (IMC-1C11) en pacientes con metástasis hepáticas con cáncer colorrectal demostró evidencia de que el fármaco es seguro y de baja toxicidad. Sin embargo, se detectaron anticuerpos antiquiméricos humanos en el 50% de los pacientes. Esta observación indica que el anticuerpo es por sí mismo inmunogénico, una característica que fue antes observada con otros anticuerpos, como sucede con el infliximab. No obstante, en este último caso, este efecto fue disminuido por la administración conjunta con metotrexato, haciendo posible el uso, en un futuro, del IMC-1C11.

Muchas compañías farmacéuticas están haciendo estudios para tratar de atacar la actividad de la tirosinacinasa de los receptores VEGF.

Inhibidores de la tirosinacinasa en trabajos clínicos

Otros abordajes han intentado simular a los inhibidores naturales de la angiogénesis, como la trombospondina 1, la endostatina y la angiostatina. Otros inhibidores de las integrinas  que preveniente la interacción entre la proliferación de las células endoteliales y los componentes de la matriz están en la fase I de experimentación.

Los tratamientos antiangiogénicos ofrecen muchas ventajas sobre la quimioterapia convencional, incluyendo la menor toxicidad, un espectro más amplio de actividad y menor desarrollo de resistencia al fármaco. Sin embargo, a pesar de estos atributos, el alcance principal es la estabilización de la progresión de la enfermedad, de manera que todavía falta determinar cuál es todo su alcancen en la oncología.

Artritis reumatoidea. La AR es una enfermedad inflamatoria sistémica crónica de etiología desconocida. Tienen un prevalencia en todo el mundo de 1% y es la causa más común de discapacidad. Se caracteriza por sinovitis erosiva inflamatoria, con angiogénesis en la sinovial, acompañada por infiltrado celular inflamatorio e hiperplasia de los sinoviocitos. Por último, la destrucción del cartílago, el hueso y los tejidos blandos provoca deformaciones a largo plazo que hacen perder la función.

Trabajos recientes afirman que la angiogénesis sinovial precede a todos las otras características patológicas de la AR. En la actualidad, se reconoce a la angiogénesis como un componente fundamental de la progresión de la AR. En las articulaciones reumatoideas se hallaron mediadores angiogénicos como citocinas y factores de crecimiento. Los niveles séricos de VEGF están más elevados en estos enfermos. A pesar de la angiogénesis activa, las articulaciones en la AR son hipóxicas, la cual sería un estímulo para la progresión de la enfermedad, ya que sinergiza las citocinas inflamatorias expresadas. Se ha comprobado que el infliximab reduce los niveles séricos de VEGF en la AR. Asociado con metotrexato la reducción fue mayor.

En la tenosinovitis de la AR, muchas veces la primera manifestación, se halló VEGF, en niveles similares a los de la sinovial articular en la AR, lo que también hablaría del papel de la angiogénesis en la tenosinovitis. Entre los inhibidores de la angiogénesis estudiados para ser aplicados en la AR están los inhibidores de: receptor 1 de VEGF (sFlt-1), anticuerpos contra VEGF-R1 y VEGF-R2, anticuerpo anti ß3 Medi-552. Todos ellos destinados a reducir la inflamación y la destrucción, inhibiendo la angiogénesis.

Promoción de la angiogénesis

La angiogénesis terapéutica ha sido considerada como un posibilidad terapéutica importante para el tratamiento de la enfermedad isquémica, en la cual el engrosamiento o la oclusión arterial pueden provocar hipoxia, como así en la consolidación de fracturas óseas, las cuales presentan una interrupción de la irrigación sanguínea normal, resultando en necrosis e hipoxia.

Enfermedad cardiovascular. El concepto acerca de la importancia de la angiogénesis en la enfermedad cardiovascular ha surgido del hecho que la oclusión o el estrechamiento de las arterias puede provocar hipoxia, en respuesta a la cual el miocardio isquémico desarrolla vasos colaterales. Sin embargo, esta angiogénesis compensatoria parece ser insuficiente. El concepto que la angiogénesis es terapéutica hace uso de la respuesta fisiológica a la hipoxia o la isquemia y la suplementa. Se han estudios varios abordajes con diverso grado de éxito.

Fundamentalmente, en los trabajos se han administrado factores angiogénicos. Por ejemplo, en el trabajo VIVA (VEGF para la angiogénesis vascular en la Isquemia) se administraron 2 dosis de la proteína VEGF en angina estable. A los 2 meses, primer punto final, no se había obtenido un efecto significativo más que el de placebo ni mejoría en la función miocárdica. Sin embargo, este estudio demostró una mejoría significativa de la clase de la angina, a los 4 meses que los pacientes recibieron la dosis máxima de VEGF, como así una mejoría en el tiempo de ejercicio. Otro estudio en pacientes con isquemia miocárdica, el plásmido VEGF redujo la angina y los puntajes de isquemia dados por la tomografía computarizada por emisiones de fotones simples. Estos investigadores también informaron recientemente una mejoría en la isquemia con la administración del plásmido VEGF-2 (VEGF-C). Pero, la administración de VEGF expresado por adenovirus no obtuvo mejoría en el tiempo de ejercicio ni en la calidad de vida de los pacientes con enfermedad arterial periférica.

También se ha hecho celuloterapia (células progenitoras endoteliales derivadas de médula ósea), la cual se basa en el descubrimiento reciente de que la vasculogénesis posnatal puede contribuir con la formación de vasos sanguíneos en el adultos. Se ha comprobado que el implante de células mononucleares autólogas de médula ósea en el miocardio isquémico mejoró los síntomas y la perfusión miocárdica.

No obstante, también es importante destacar que la aterosclerosis puede comprender placas de angiogénesis. Normalmente, la íntima arterial carece de vasos sanguíneos y recibe los nutrientes y el oxígeno por la luz y los vasa vasorum de la adventicia. Sin embargo, durante el desarrollo de la placa, la íntima, y en menor medida la meida, se engrosan, lo cual se acompaña por la aparición de numerosos vasos sanguíneos. Se ha demostrado que el VEGF promueve el desarrollo de la placa en varios modelos vivos. Otro aval para el papel de la angiogénesis en la progresión de la placa proviene se obtuvo del modelo de lesión arterial en el conejo alimentado con colesterol, en el cual la liberación de inhibidores de la angiogénesis por la adventicia (paclitaxel o angiostatin) inhibió la progresión de la neoíntima.

En la actualidad, las intervenciones de elección para la isquemia miocárdica son la angioplastia y el bypass de las arterias coronarias. Todavía no se sabe a ciencia cierta si la promoción de la angiogénesis suplementará o suplantará esas intervenciones. Un estudio reciente demostró que la infusión intracoronaria de células madre de sangre periférica en pacientes con infarto de miocardio con indicación de colocación de stent coronario provocó la mejoría de la perfusión miocárdica, la función sistólica y la capacidad para el ejercicio. Sin embargo, aquellos pacientes también tenían una tasa elevada de reestenosis después del stent, indicando que el tratamiento con células madre aceleró el crecimiento de la neoíntima en el metal desnudo del stent.

Consolidación de fracturas. La angiogénesis también ha sido destacada como un componente integral de la reparación de fracturas. Muchas citocinas como el TGF-ß y el PDGF representan un papel importante favoreciendo la consolidación de las fracturas y pueden regular la angiogénesis en las fracturas a través de la inducción de moléculas como el VEGF. La revascularización del sitio de fractura es un paso esencial antes de la reabsorción del tejido necrótico y la introducción de células madre osteogénicas. Más tarde, durante la fase de osificación endocondral, es necesaria la vascularización del cartílago para la posterior apoptosis de los condrocitos hipertróficos y la mineralización de la matriz, para formar la trama ósea antes de la remodelación.

La mayor parte de la evidencia que demuestra el papel del VEGF en la angiogénesis durante la consolidación de las fracturas ha sido obtenida de estudio del crecimiento de la placa de los huesos largos, donde se demostró que las etapas posteriores de la osificación endocondral recapitulan aquellos que ocurren en el sitio de fractura. La expresión de VEGF precede a la formación de los vasos sanguíneos en los huesos en desarrollo del ratón y su expresión está muy relacionada con las células que intervienen en la formación del hueso. Existen otros estudios en animales que convalidan estos descubrimientos.

Por lo tanto, se ha comprobado que el VEGF es vital para la angiogénesis en la reparación de las fracturas y la mineralización del cartílago para formar hueso en respuesta a una injuria, indicando que el tratamiento con VEGF exógeno podría promover la angiogénesis y la formación de hueso después de la fractura. Hasta el momento, no hay trabajos clínicos al respecto, aunque varios estudios sustentan esta hipótesis.

Aunque los estudios in vitro e in vivo son alentadores, todavía falta investigar el momento y la dosis de administración, junto con el método de aplicación.

Conclusiones

En general, la angiogénesis es la respuesta al aumento de la masa de tejido, las alteraciones en la tensión de oxígeno, o ambas. En los adultos, no suele producirse angiogénesis, excepto en condiciones fisiológicas específicas, como la consolidación de las fracturas. Sin embargo, la angiogénesis, excesiva o insuficiente, participa de muchas situaciones patológicas, como la artritis reumatoidea, las neoplasias y la enfermedad cardiovascular.

El enfoque terapéutico en la angiogénesis para formar más o menos vasos será una opción terapéutica nueva en el futuro.

Traducción y resumen objetivo: Dra. Marta Papponetti. Editora Responsable de Intramed. Doc. Aut. Univ. Buenos Aires. Espec. Med. Int.