Molecular mecanisms involved in the pathogenesis of head and neck paragangliomas

Abstract

Los paragangliomas abdominales y feocromocitomas (PGLs/PCCs) y los pargangliomas de cabeza y cuello (HNPGLs) son tumores que surgen, respectivamente, de los paraganglios (PG) simpáticos y parasimpáticos. Son tumores raros, generalmente benignos con una incidencia de 1:1.000.000 de habitantes por año. La mayoría son esporádicos, pero se estima que 1/3 son hereditarios debido a mutaciones germinales en genes de predisposición. Hemos analizados la frecuencia de mutaciones en el gen de predisposición MAX en 1694 pacientes con PGL/PCC y HNPGLs. Se encontraron 16 mutaciones patogénicas en 23 pacientes con PCC, pero no en los pacientes con HNPGLs. El mecanismo patogénico implicado en el desarrollo de los HNPGLs esporádicos no es conocido. Para profundizar en las bases moleculares involucradas en el desarrollo de los HNPGLs se intentaron definir los perfiles de expresión de genes, miRNAs y HIF-1¿ que distinguen los HNPGLs de los PG normales. Los resultados mostraron que los HNPGLs comparten un perfil de expresión génica común que difiere del de los PG normales y es independiente de la presencia de mutación en genes SDH o de las características clínicas de los pacientes. No se encontró enriquecimiento en los genes implicados en la respuesta hipóxica en contra de estudios publicados sobre PGL/PCCs. Se encontró que los HNPGLs tienen alteradas la expresión de genes implicados en locomoción, respuesta inmune e inflamatoria y morfogénesis. Encontramos activación de los genes relacionados con HIF-1¿ solo en 3 de 17 HNPGLs esporádicos. La firma pseudohipoxica (pHx) consistía en la sobrexpresión de HIF-1¿, su miRNA diana, miR-210, y represión de ISCU1/2 (IFe-S Cluster Scaffold Protein1/2), diana de miR-210. Tras la validación de los resultados en una serie independiente de 12 HNPGL encontramos otra muestra que presentaba activación de la vía de pHx y que además tenía una disminución de los niveles de la proteína SDHB, que contiene 3 centros Fe-S en esta muestra. Este estudio desveló la existencia de una nueva vía de señalización (HIF-1¿/miRNA-210/ISCU) que podría afectar la estabilidad de la proteína SDHB por un mecanismo independiente de mutaciones en SDH. Encontramos mutaciones somáticas en el gen VHL en 2 de los 4 pHx-HNPGLs y se identificó pérdida de heterocigosidad (LOH) de VHL en uno de ellos. No se encontraron mutaciones en VHL en una serie de 29 HNPGLs esporádicos que carecían de la activación de la vía de pHx. Por lo tanto, las mutaciones somáticas del gen VHL pueden ocurrir en alrededor del 6% de HNPGLs esporádicos y podrían ser responsables de la activación de pHx. El estudio del número de copias del gen VHL reveló que el 12% de los HNPGLs esporádicos tienen deleción y tienden a expresar niveles de mRNA de VHL inferiores respecto a muestras con número de copias normales. Además encontramos que el 22% de los HNPGL mostraban silenciamiento o niveles más bajos de pVHL. Esto se observó en HNPGLs con y sin mutación en SDH. A diferencia de los resultados de expresión génica hallados en pHx-HNPGLs con mutaciones en VHL, los tumores con deleción del gen o expresión baja de proteína no presentaban sobre-expresión de genes de hipoxia pero, a diferencia de HNPGL con mutación en VHL, mantenían niveles normales de expresión de genes de la fosforilación oxidativa. Por lo tanto, el gen VHL, que participa en la tumorigénesis de algunos PCC y de los carcinomas renales de células claras (ccRCC), puede tener un papel importante en la patogénesis de los HNPGLs, y es la diana más frecuente de alteraciones somáticas hasta ahora encontrada en HNPGLs. Mediante el uso de líneas celulares que no expresan VHL (RCC4-) o que no expresan VHL y HIF-1¿ (782_OpRV-) y tejidos de ratones knock-out para HIF-1¿, hemos puesto de manifiesto que la expresión de miR-210 requiere HIF-1¿ (no HIF-2¿) y la forma nativa de VHL. Además, la expresión de miR-210 se incrementa por sobre-expresión de la mutación de VHL, p.F76del. Sin embargo, el descenso de los niveles de expresión de pVHL no parece ser suficiente para activar la respuesta pHx. El estudio del perfil de expresión de miRNA en HNPGLs versus PG normales reveló que 15 miRNAs se encuentran reprimidos en los HNPGLs. Además dentificamos 2 grupos de tumores con perfiles diferentes de expresión de miRNAs. La mayoría de los HNPGLs sobre-expresaban el cluster miR-379/miR-656, además de los genes DLK1 y MEG3 adyacentes al cluster de miRNA. Estos miRNA ejercen papel importante en la regulación de la diferenciación neuronal, embriogénesis y mantenimiento de las células madres.