Carcinoma basocelular: estudio del origen, transición epitelio mesénquima, inmunidad y regresión

Abstract

En aquest treball de tesi hem estudiat i caracteritzat diferents aspectes relacionats amb la fisiopatologia del carcinoma basocel·lular (CBC). El CBC es tracta de la neoplàsia maligna més freqüent de l'espècie humana, tot i que aquesta dada es troba moltes vegades obviada en els estudis epidemiològics de càncer al tractar-se d'un tumor que produeix molt baixa mortalitat. El carcinoma basocel·lular és un tumor invasiu però de creixement lent i rarament deriva en metàstasi. El tractament d'elecció segueix sent avui en dia el tractament quirúrgic i en alguns casos s'utilitzen teràpies sistèmiques com vismodegib, una molècula capaç de bloquejar la principal via molecular implicada en la fisiopatogènesis del carcinoma basocel·lular, la via Sonic hedgehog (Shh). És important destacar que la freqüència de carcinoma basocel·lular és molt alta i és un problema de cost sanitari molt elevat en molts països, per exemple en els països de l'arc mediterrani o en Oceania. Tot i l'altíssima prevalença del carcinoma basocel·lular a nivell mundial, encara hi ha moltes coses que es desconeixen amb certesa, per exemple el seu origen cel·lular. La teoria més acceptada sobre el carcinoma basocel·lular situa el seu origen en les cèl.lules mare del fol·licle pilós, pel que seria d'esperar que el carcinoma basocel·lular no aparegui en àrees desproveïdes de fol·licles pilosos, com les mucoses o semimucoses. No obstant, tot i que és cert que el carcinoma basocel·lular sol trobar-se en zones on hi ha fol·licles pilosos, com constitueix la major part de la superfície cutània, en aquesta tesi hem descrit diversos casos en què el carcinoma basocel·lular neix en àrees desproveïdes de pèl com la semimucosa vulvar. A partir d'aquests primers estudis hem proposat l'existència d'un origen cel·lular alternatiu al fol·licle pilós. Amb l'objectiu d'estudiar l'origen cel·lular del carcinoma basocel·lular, en aquest treball hem dut a terme un estudi inèdit en el qual hem determinat l'expressió de diferents citoqueratines en el carcinoma basocel·lular en funció de la seva localització anatòmica, grau d'exposició solar i presència de fol·licles pilosos. Els diferents grups cel·lulars en òrgans i teixits presenten un patró específic d'expressió de citoqueratines que en molts casos es manté després de la transformació tumoral, el que permet establir en quin nínxol cel·lular s'origina el tumor. Sorprenentment en aquest estudi observem que la citoqueratina 7, present en l´epiteli simple amb diferenciació glandular, es trobava altament expressada en aquells carcinomes basocel·lulars situats en semimucosa vulvar i àrees on existia abundants glàndules sebo-apocrines com en les aixelles. A partir d'aquests resultats proposem que el carcinoma basocel·lular pugui també originar-se a partir de primordis glandulars alternativament als fol·licles pilosos. En molts carcinomes la seva capacitat invasiva es relaciona amb processos de transició d'epiteli a mesènquima (TEM). Diferents treballs mostren l'expressió de marcadors de TEM en CBC el que coincideix amb la forta capacitat invasiva d'aquest tumor, encara que no sigui capaç de disseminar-se per metàstasi. Com a part d'aquesta tesi, hem estudiat la TEM en cultius primaris de CBC. Els nostres resultats mostren que en els cultius de CBC hi ha activació de la via d'TGF-β i a més apareixen un percentatge elevat de cèl·lules amb morfologia fibroblastoide. Aquests resultats també coincideixen amb la possibilitat d'activació de la TEM en CBC, però no són concloents ja que l'activació de marcadors podria ser deguda als defectes en la via Shh. Un altre tema interessant en oncologia és com alguns tumors són capaços de presentar regressió tumoral total o parcial de manera espontània, bàsicament a causa del paper que el sistema immune té en combatre el càncer. En el carcinoma basocel·lular superficial s'observa amb certa freqüència, com existeix regressió central i una vora activa de progressió. En aquesta tesi hem estudiat mitjançant immunohistoquímica l'expressió de diferents marcadors de la immunitat innata i adaptativa a la zona de regressió tumoral i de la vora activa tumoral. Les nostres dades suggereixen una resposta adaptativa a la zona de regressió tumoral que estaria inhibida a les vores actives del tumor. El CBC superficial, es tracta d'un tumor de fàcil accés, pensem que podria utilitzar-se com un model tumoral per fer estudis de regressió que permetin donar-nos informació sobre aquest procés i extrapolar resultats a altres tumors. Finalment com a últim apartat d'aquesta tesi mostrem resultats sobre l'eficàcia i el mecanisme d'acció de ingenol mebutato per al tractament del carcinoma basocel·lular. Observem que ingenol mebutato va aconseguir fins a un 80% de curació en els carcinomes basocel·lulars superficials de la nostra sèrie, destacant la important reacció inflamatòria que van presentar gran part dels pacients, amb eritema, ampolles i erosions que sobrepassaven la zona d'aplicació del producte, però en cap cas vam obtenir efectes secundaris a nivell sistèmic. L'estudi de l'infiltrat inflamatori suggereix que hi ha una resposta innata deguda a la inflamació. Fruit d'aquests treballs hem aconseguit publicar dos articles que es troben a l'annex de la tesi, i un tercer article està sent revisat. He publicat un capítol de llibre en relació amb la temàtica de la tesi doctoral. A més altres tumors cutanis que he tingut ocasió de revisar durant la meva residència i publicar també figuren a l'annex de la tesi.

En este trabajo de tesis hemos estudiado y caracterizado distintos aspectos relacionados con la fisiopatología del carcinoma basocelular (CBC). El CBC se trata de la neoplasia maligna más frecuente de la especie humana, si bien este dato se encuentra muchas veces obviado en los estudios epidemiológicos de cáncer al tratarse de un tumor que produce muy baja mortalidad. El carcinoma basocelular es un tumor invasivo pero de crecimiento lento y raramente deriva en metástasis. El tratamiento de elección sigue siendo hoy en día el tratamiento quirúrgico y en algunos casos se utilizan terapias sistémicas como vismodegib, una molécula capaz de bloquear la principal vía molecular involucrada en la fisiopatogénesis del carcinoma basocelular, la vía Sonic hedgehog (Shh). Es importante destacar que la frecuencia de carcinoma basocelular es muy alta y es un problema de coste sanitario muy elevado en muchos países, por ejemplo en los países del arco mediterráneo o en Oceanía. A pesar de la altísima prevalencia del carcinoma basocelular a nivel mundial, todavía hay muchas cosas que se desconocen con certeza, por ejemplo su origen celular. La teoría más aceptada sobre el carcinoma basocelular sitúa su origen en las células madre del folículo piloso, por lo que sería de esperar que el carcinoma basocelular no aparezca en áreas desprovistas de folículos pilosos, como las mucosas o semimucosas. Sin embargo, aunque es cierto que el carcinoma basocelular suele encontrarse en zonas donde existen folículos pilosos, como constituye la mayor parte de la superficie cutánea, en esta tesis hemos descrito varios casos en el que el carcinoma basocelular nace en áreas desprovistas de pelo como la semimucosa vulvar. A partir de estos primeros estudios hemos propuesto la existencia de un origen celular alternativo al folículo piloso. Con el objetivo de estudiar el origen celular del carcinoma basocelular, en este trabajo hemos llevado a cabo un estudio inédito en el que hemos determinado la expresión de diferentes citoqueratinas en el carcinoma basocelular en función de su localización anatómica, grado de exposición solar y presencia de folículos pilosos. Los distintos grupos celulares en órganos y tejidos presentan un patrón específico de expresión de citoqueratinas que en muchos casos se mantiene después de la transformación tumoral, lo que permite establecer en que nicho celular se origina el tumor. Sorprendentemente en este estudio observamos que la citoqueratina 7, presente en epitelio simple con diferenciación glandular, se encontraba altamente expresada en aquellos carcinomas basocelulares situados en semimucosa vulvar y áreas donde existían abundantes glándulas sebo-apocrinas como en las axilas. A partir de estos resultados proponemos que el carcinoma basocelular pueda también originarse a partir de primordios glandulares alternativamente a los folículos pilosos. En muchos carcinomas su capacidad invasiva se relaciona con procesos de transición de epitelio a mesénquima (TEM). Distintos trabajos muestran la expresión de marcadores de TEM en CBC lo que coincide con la fuerte capacidad invasiva de este tumor, aunque no sea capaz de diseminarse por metástasis. Como parte de esta tesis, hemos estudiado la TEM en cultivos primarios de CBC. Nuestros resultados muestran que en los cultivos de CBC hay activación de la vía de TGF-β y además aparecen un porcentaje elevado de células con morfología fibroblastoide. Estos resultados también coinciden con la posibilidad de activación de la TEM en CBC, pero no son concluyentes ya que la activación de marcadores podría ser debida a los defectos en la vía Shh. Otro tema interesante en oncología es cómo algunos tumores son capaces de regresar total o parcialmente de manera espontánea, básicamente debido al papel que el sistema inmune juega en combatir el cáncer. En el carcinoma basocelular superficial se observa con cierta frecuencia, como existe regresión central y un borde activo de progresión. En esta tesis hemos estudiado mediante inmunohistoquímica la expresión de diferentes marcadores de la inmunidad innata y adaptativa en la zona de regresión tumoral y del borde activo tumoral. Nuestros datos sugieren una respuesta adaptativa en la zona de regresión tumoral que estaría inhibida en los bordes activos del tumor. El CBC superficial, al tratarse de un tumor de fácil acceso, podría utilizarse como un modelo tumoral para hacer estudios de regresión que permita darnos información sobre este proceso y extrapolar resultados a otros tumores. Finalmente como último apartado de esta tesis mostramos resultados sobre la eficacia y el mecanismo de acción de ingenol mebutato para el tratamiento del carcinoma basocelular. Observamos que ingenol mebutato consiguió hasta un 80% de curación en los carcinomas basocelulares superficiales de nuestra serie, destacando la importante reacción inflamatoria que presentaron gran parte de los pacientes, con eritema, ampollas y erosiones que sobrepasaban la zona de aplicación del producto, pero en ningún caso obtuvimos efectos secundarios a nivel sistémico. El estudio del infiltrado inflamatorio sugiere que hay una respuesta innata debida a la inflamación. Fruto de estos trabajos hemos logrado publicar dos artículos que se encuentran en el anexo de la tesis, y un tercer artículo está siendo revisado. He publicado un capítulo de libro en relación con la temática de la tesis doctoral. Además otros tumores cutáneos que he tenido ocasión de revisar durante mi residencia y publicar también figuran en el anexo de la tesis.

In this doctoral thesis we have studied and characterized different aspects related to the pathophysiology of basal cell carcinoma (BCC). BCC is the most frequent malignant neoplasm in humans, although this piece of information is often overlooked in epidemiological studies of cancer due to its low mortality rate. BCC is an invasive but slow-growing tumor that rarely results in metastasis. The standard treatment nowadays continues to be surgical excision while in some cases, systemic therapies such as vismodegib, a molecule capable of blocking the main molecular pathway involved in the pathophysiology of BCC, the Sonic hedgehog (Shh) pathway, are used. It is important to note that BCC frequency is very high and has a high cost for the health system in many countries, for example in the Mediterranean countries or in Oceania. Despite the high prevalence of BCC worldwide, there are still many not well known aspects, for instance the BCC cellular origin. The most accepted theory is that the origin of BCC is in the stem cells of hair follicle, so it would be expected that BCC should not appear in non-hairy areas, such as mucous or semi-mucous. However, although it is true that BCC tends to be found in areas where hair follicles exist, as is the case with almost all the skin surface, in this work we have described several cases of BCC located in non-hairy areas such as the vulvar semimucosa. After this initial data, we have proposed a new cellular origin alternative to that of the hair follicle. In order to study the cellular origin of BCC, in this work we have carried out a novel study in which we have determined the cytokeratin profile of basal cell carcinomas depending on the degree of sun-exposure and on the anatomical localization and the presence of hair follicles. The different cell groups in organs and tissues have a specific pattern of expression of cytokeratins that in many cases is maintained after the tumor transformation, for this reason the cytokeratin profile gives clues to establish in which cellular niche the tumor is originated. Surprisingly, in this study, we observed that cytokeratin 7, present in simple epithelium with glandular differentiation, was highly expressed in basal cell carcinomas located in anatomical areas where sebaceous apocrine glands are very rich such as the axillae and the vulvar semimucosa. Based on these results, we propose the sebaceous-apocrine unit for BCC cellular origin as an alternative to the stem cells of hair follicles. In most carcinomas the invasiveness is associated to their ability to trigger epithelial mesenchymal transition (EMT). Different studies show the presence of EMT markers in BCC according to the strong invasive capacity of this tumor, although it is not capable of spreading by metastasis. As part of this work, we have studied EMT in primary BCC cultures. Our results show that BCC cells have induction of the TGF-β pathway and in addition, there is a high percentage of cells with fibroblastoid morphology. These results also agree with the possibility of activation of EMT in BCC but are inconclusive since the activation of markers could be due to defects in the Shh pathway. Another interesting topic in oncology is to know how certain tumors can spontaneously undergo either total or partial regression basically by triggering specific immune responses. In superficial basal cell carcinomas spontaneous regression is often observed in the center area while in the active edge we can observe progression. In this work, we have studied by immunohistochemistry different markers representative of innate and adaptive immunity in the area of tumor regression and the tumor active edge. Our data suggest an adaptive response in the area of tumor regression that would be inhibited at the active edges of the tumor. Being an easily accessible tumor, superficial BCC could be used as a tumor model to make regression studies that would provide us with information about this process and extrapolate the results to other tumors. Finally, as a final section of this thesis, we show results on the efficacy and mechanism of action of mebutate ingenol for the treatment of BCC. We observed that mebutate ingenol achieved up to 80% cure in our series of superficial BCC, highlighting the important inflammatory reaction that a great part of the patients showed, with erythema, blisters and erosions that surpassed the area of application of the product. However, there were no reported side effects at a systemic level. The study of the inflammatory infiltrate suggests that there is an innate response due to inflammation. As a result of these works I have published two papers which can be found in the annex to this thesis, and a third article is under revision. I have published a book chapter to the subject of this doctoral thesis. In addition, other skin tumors that I have had the opportunity to review and publish during my residency as a dermatologist also appear in the annex to this doctoral thesis.