El Ca2+ y los esfingolípidos como moduladores de la apoptosis y el cáncer / Ca2+ and sphingolipids as modulators for apoptosis and cancer

RESUMEN

El Ca2+ es un segundo mensajero que regula funciones directamente relacionadas con el cáncer como la proliferación, diferenciación y la apoptosis. La concentración intracelular de Ca2+ ([Ca2+]i) está altamente regulada por diversos mecanismos entre los que destacan canales iónicos, la Ca2+-ATPasa del retículo endoplasmático (SERCA) y de la membrana plasmática (PMCA), y el transporte de Ca2+ mitocondrial. En el cáncer, la célula tumoral prolifera sin control tras su incapacidad de reconocer señales apoptóticas. La apoptosis es mediada a través de cambios en la actividad de ciertas proteínas como las caspasas y miembros de la familia Bcl-2. Adicionalmente, el “estrés del retículo”, promovido por la acumulación y agregación de proteínas mal plegadas en el interior del retículo endoplasmático (RE), puede desencadenar la apoptosis. El “estrés del retículo” es inducido por una variedad de agentes, entre los que destaca la tapsigargina, inhibidor específico de la SERCA, la cual promueve un notable aumento en la [Ca2+]i, induciendo además apoptosis. En consecuencia, actualmente se están ensayando exitosamente derivados de la tapsigargina como agentes antineoplásicos. El Ca2+ es transferido a la mitocondria desencadenando señales apoptóticas. Por otra parte, los esfingolípidos, como la ceramida y la esfingosina, y sus derivados fosforilados, la ceramida-1-fosfato y la esfingosina-1-fosfato, los cuales regulan la [Ca2+]i, también están estrechamente vinculados con la señalización intracelular en procesos relacionados con el cáncer. Esta revisión discute nuevas evidencias sobre el efecto de estos esfingolípidos en la homeostasis de Ca+2 intracelular y su conexión con la apoptosis y el cáncer.

ABSTRACT

Ca2+ is a second messenger which regulates many functions directly related with cancer such as proliferation, differentiation and apoptosis. The intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) is finely regulated by several mechanisms, among them ionic channels, the endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA), the plasma membrane calcium pump (PMCA) and the mitochondrial Ca2+ transport. In cancer, the tumour cell proliferates without control since the capacity to recognize apoptotic signals has been lost. The apoptosis is regulated by changes in several proteins, as caspases and the Bcl-2 family members, among others. Additionally, the “reticulum stress”, promoted by the accumulation and aggregation of unfolded proteins in the interior of the endoplasmic reticulum (ER), ussually leads to apoptosis. The “reticulum stress” can be induced by several agents, remarkably with thapsigargin, a selective inhibitor of the SERCA, which in turn induces a large increment in [Ca2+]I, leading to apoptosis. As a consequence, currently, derivatives of thapsigargin are successfully been assayed as anti-neoplastic agents. Ca2+ is then transferred to the mitochondria, where it is known to constitute a main apoptotic signal. On the other hand, several sphingolipids, such as ceramide and sphingosine, and their phosphorylated derivatives ceramide-1-phosphate and sphingosine-1-phosphate, directly involved in the [Ca2+]I regulation, are also recognized as signal messengers related with cancer processes. In this review we discuss new evidences on the effect of several sphingolipids in the intracellular Ca2+ homeostasis and its relationship with apoptosis and cancer.