Las células epiteliales son la parte más superficial de un tejido y se encargan de dar protección y secretar sustancias según la localización en el organismo [12]. Se caracterizan por tener una polaridad ápico-basal que les confiere estabilidad, adherencia a la matriz extracelular y la capacidad de tener comunicación intercelular. La polaridad de la célula epitelial está condicionada por la presencia de determinadas moléculas de adhesión como uniones estrechas, uniones adherentes, uniones Gap y desmosomas [12] y está mediada por los complejos PAR (PAR6, PAR3 y aPKC), Crumbs (CRB, PALS1, PATJ) y Scribble (SCRIB, DLG, LGL), que se encuentran física y funcionalmente integrados a estas moléculas (figura 1) [9].

Las uniones estrechas se componen de proteínas integrales y citoplasmáticas de membrana que cumplen la función de unir las proteínas transmembranales al citoesqueleto de actina y a otras proteínas de señalización. Dentro de este grupo se incluyen claudinas y ocludinas que se encuentran unidas a las proteínas citoplasmáticas de la zona ocludens (ZO1, ZO2, ZO3), que se conectan con los filamentos de actina [9]. Las uniones adherentes son las responsables de establecer interacciones homofílicas entre células aledañas, por medio de las cadherinas, especialmente la E-cadherina [9]. Las cadherinas son glicoproteínas transmembranales de adhesión homofílica célula-célula calcio-dependientes [13] que determinan la estructura del tejido, y controlan la formación y disociación del contacto celular en el desarrollo [14]. Estas moléculas median interacciones célula-célula y se unen por medio de un complejo de factores citosólicos al citoesqueleto de actina, lo que determina la plasticidad de las uniones intercelulares y las diversas funciones de señalización de estas moléculas [14]. Las primeras cadherinas identificadas fueron las E-, P- y N-, pertenecientes a la familia clásica de estas proteínas [14], siendo E-cadherina el componente central de las uniones de las células epiteliales y su baja expresión ha sido asociada con el proceso de EMT (figura 1) [14].

Recientes estudios ponen en duda este modelo, dada la obtención de resultados que demuestran la incapacidad que tienen las proteínas cadherinas-cateninas para mediar el contacto entre la E-cadherina y los filamentos de actina in vivo [15]. De esta manera, se ha propuesto un modelo alterno que explica los mecanismos de adhesión mediados por estas proteínas [16]. Recientemente se ha postulado que E-cadherina se une a β-catenina y a la proteína Eplin, que median la interacción con los microdominios de actina llamados puntos de unión adherente (PUA). Una vez se forma este complejo, α-catenina lo une a los dominios de actina subyacentes. Esta interacción es estabilizada por la proteína catenina-p120, gracias al reclutamiento del complejo p19RhoGAP y por la proteína tirosina-fosfatasa (PTPµ), que previene la degradación de β-catenina [16]. Se ha reportado que E-cadherina no solo se limita a la adherencia celular, sino que también cumple la función de molécula señalizadora, en asociación con β-catenina o receptores con los que forma complejos tales como c-Met, HGF, IGF1R, para la transducción de las diferentes señales [17].

Las uniones Gap se conforman de complejos proteicos formados por hexámeros de conexina, que tienen forma de canal, proveen adherencia y, además, permiten el paso de iones y otras moléculas de bajo peso molecular a través de este [10]. Ubicadas en la superficie basal de la célula, se encuentran dispuestas las integrinas, proteínas con la función de unir la célula a la membrana basal mediante interacciones con moléculas de colágeno, elastina y laminina (figura 1) [12]. Las integrinas son heterodímeros de proteínas transmembranales formadas por la combinación de 18 cadenas alfa y 8 cadenas beta. En su dominio citoplasmático, las integrinas se unen a proteínas adaptadoras que funcionan como intermediarios para llevar a cabo la unión al citoesqueleto celular y los microtúbulos; dichas proteínas adaptadoras también establecen conexiones con proteínas de señalización celular [18].

Las selectinas son moléculas de adhesión que tienen un dominio de lectina de tipo C- en la membrana distal, seguido de un factor de crecimiento epidérmico (EGF) en una serie de repeticiones con un dominio transmembranal y una cola citoplasmática corta [18]. Las selectinas poseen tres subgrupos: L (se expresa en la mayoría de los leucocitos), P (se redistribuye rápidamente a partir de las membranas de los gránulos secretores de las superficies de las plaquetas activadas y las células endoteliales) y E (se expresa en células endoteliales activadas por citoquinas) [18]. Las selectinas median las interacciones heterotípicas entre célula-célula a través del reconocimiento de glicanos sialilados dependientes de calcio. Una importante función fisiológica de las selectinas implica la adhesión de leucocitos a las células endoteliales y las plaquetas durante los procesos inflamatorios [17].

El momento de premigración celular se constituye como una etapa transitoria que debe atravesar una célula de tipo epitelial previo a que se dé inicio a la EMT. Como se ha descrito, el proceso de EMT puede ocurrir en diferentes escenarios relacionados con la homeostasis fisiológica del organismo y con el desarrollo de procesos promotores de distintos tipos de patologías. Sin embargo, independientemente del contexto de la EMT, son las condiciones ambientales o extracelulares las que disparan los diversos eventos genéticos y moleculares encargados de los cambios estructurales del citoesqueleto de la célula epitelial y los que favorecen la obtención de un fenotipo para la remodelación de la matriz extracelular en busca de los procesos migratorios [19].

En esta etapa, las células han perdido parcialmente su polaridad ápico-basal y lateral típica de una célula epitelial, como consecuencia de la represión y activación simultánea de genes relacionados con proteínas de adhesión celular como E-cadherina, ocludinas y claudinas, y proteínas mesenquimales como N-cadherina, vimentina y metaloproteasas, respectivamente (figura 1) [20]. Respecto a la unión celular, la E-cadherina, una de las proteínas más importantes es expresada en la membrana plasmática de las células epiteliales y al disminuir su expresión, fomenta la liberación de moléculas de β-catenina, que es la proteína responsable de mediar la unión entre el citoesqueleto y las proteínas transmembranales de adhesión celular. Inmediatamente después de que se liberan estas moléculas, quedan libres en el citoplasma y tienen la capacidad de migrar hacia el núcleo para asociarse con factores de transcripción e inducir la transcripción de genes que contribuyan al evento de EMT [21, 22]. Este proceso puede ser inducido por diferentes vías y moléculas de señalización, entre ellas algunos factores de crecimiento o reguladores como: TGF-β, IL6, EGF, PDGF, Hedgehog, WNT y Notch, que son secretadas por macrófagos, linfocitos, fibroblastos o células tumorales (figura 1). Otros factores asociados son los relacionados al microambiente celular como la hipoxia, el pH ácido, el estrés mecánico, la respuesta inmunológica, los bajos niveles de nutrientes (oxígeno y glucosa) y, en el caso del cáncer, medicamentos antitumorales que pueden ser también inductores de la EMT [22, 23].

En cuanto a las vías de señalización, las más estudiadas en la etapa premigratoria son las reguladas por el factor de crecimiento TGF-β. Como se mencionó, esta molécula puede activar un gran número de rutas que inhiben la expresión de marcadores epiteliales y activan la expresión de marcadores mesenquimales. La activación de las vías de señalización por TGF-β se dan a través de la unión de este ligando a los dominios serina/treonina-cinasa de los receptores TGF-β I y II, los cuales inducen principalmente dos cascadas de señalización: las dependientes de las SMAD y las no dependiente de las SMAD [23, 24, 25]. Las SMAD son una familia de factores de transcripción que pueden ingresar al núcleo para unirse a promotores de genes y otros agentes moleculares que activan la transcripción [22]. Dentro de los factores de transcripción que se activan por las vías dependientes de las SMAD se encuentran: el complejo de proteínas Snail, Slug, ZEB y bHLH, cuya función es inhibir la expresión del gen de E-cadherina (figura 1) [26, 27].

TWIST es una molécula que se acumula en esta etapa y, a su vez, promueve la síntesis de N-cadherina, RAS y Scribble. Estas proteínas pueden, además, activar la transcripción de genes marcadores mesenquimales y reprimir la actividad transcripcional de genes marcadores epiteliales (tabla 1) [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30]. La activación y represión de los genes involucrados en este proceso celular ocurre mediante mecanismos epigenéticos o mediante el reclutamiento de activadores y represores que actuaron directamente sobre el promotor de genes blanco [23]. Así mismo, las vías de señalización alternativas, que no son dependientes de SMAD, son inducidas por el mismo mecanismo ligando-receptor de TGF-β y se relacionan con eventos de reorganización del citoesqueleto, constricción apical de la morfología epitelial, crecimiento, supervivencia, migración e invasión celular (tabla 1). Otras de las rutas involucradas durante el desarrollo de este evento son la vía Erk-MAP cinasa inducida por Ras-Raf, GTPasas de tipo Rho y la vía de IP3-cinasa/AKT (tabla 1) [23, 24, 25, 26, 27, 28].

Tabla 1 Tabla 1 Genes involucrados en la etapa 2 de la EMT: células premigratorias

En esta fase las células expresan N-cadherina y vimentina, proteínas fundamentales en la migración celular, y marcadores del fenotipo mesenquimal [31]. En esa etapa es necesario el cambio de expresión de E-cadherina por N-cadherina, dado que esto permite la pérdida de la afinidad entre células epiteliales y se gana afinidad por las células mesenquimales, consecuencia de interacciones débiles que facilitan la migración (figura 1) [32].

Otras vías involucradas en esta etapa de la transición epitelio-mesénquima incluyen las vías de las GTPasas de Rho: RhoA, Rac1 y Cdc42 [33]. Esta última fase de la transición epitelio-mesénquima comprende diferentes pasos y cada uno de estos es regulado por una GTPasa específica [33]. Sus funciones se asocian con la capacidad de remodelamiento del citoesqueleto, lo que finalmente favorece la migración celular, objetivo final de este fenómeno. Ampliando un poco lo anterior, el estímulo de RhoA induce un aumento en la contractilidad al activar Rho-cinasa (ROCK) que fosforila la cadena ligera de la miosina, con la cual la fosfatasa es inhibida y favorece de esta manera la formación de fibras de estrés [34, 35].

Para que la célula pueda migrar, finalmente debe ocurrir un desplazamiento de la masa celular, posteriormente un desprendimiento y retracción de las prolongaciones (figura 1). Se ha reportado que Rho es un factor importante en la generación de la fuerza contráctil y en el movimiento de cuerpo y la cola de la célula, gracias a que actúan sobre la actina, componente del citoesqueleto, para formar las fibras de estrés [33]. Además de su efecto sobre el citoesqueleto de actina, las proteínas Rho regulan otros procesos que favorecen la migración celular, entre los cuales se han descrito mecanismos que regulan la dinámica de microtúbulos, el tráfico de vesículas y el control de enzimas degradadoras de matriz extracelular [33].

La matriz extracelular y las citocinas cumplen un papel importante en la migración celular. La respuesta a la información censada por la célula frente a su microambiente puede dirigir su movimiento [33]. Así mismo, existe evidencia que indica que el complejo CDC42 y RIF induce la formación de los filopodios [33]. Por otro lado, Rac induce la formación de lamelopodios hacia el borde delantero de la célula y, posteriormente, estas prolongaciones se estabilizan mediante la formación de nuevos sitios de unión a la matriz extracelular. Se considera que las células se vuelven motiles una vez se logran disociar entre ellas y de la matriz extracelular [33]. Como hasta ahora se ha mencionado, existe un gran número de factores de transcripción que de distintas maneras favorecen el evento de la transición epitelio mesénquima; uno de ellos es Snail1 que, además de estar involucrado en la represión de E-cadherina, promueve la expresión de metaloproteinasas como: MT1-MMP, MT2-MMP, y MMP9, lo que facilita la degradación de la matriz extracelular. En experimentos realizados se demostró que MMP3 induce la expresión de Rac1, lo que a la vez incrementa la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y Snail1 [34, 35].