Ultraestructura de la microvasculatura en lesiones premalignas y malignas de la mucosa bucal

Floribel Cedeño;  Paola Tonino; Héctor J. Finol

Profesor Asistente, Cátedra de Histología, Facultad  de Odontología, Universidad Central de Venezuela.  cedenof@rect.ucv.ve

Profesor agregado, Centro de Microscopía Electrónica “Dr. Mitsuo Ogura”. Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela. 

MSc, PhD. Profesor Titular, Centro de Microscopía Electrónica “Dr. Mitsuo Ogura”. Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela. 

Resumen

El proceso de angiogénesis y remodelado vascular es esencial para el crecimiento, la invasión y la metástasis tumoral. Los vasos sanguíneos tumorales  presentan anormalidades estructurales y funcionales. El objetivo de este trabajo fue caracterizar las alteraciones ultraestructurales de la microvasculatura de displasias y carcinomas espinocelulares de la mucosa bucal como un modelo de progresión tumoral, mediante microscopía electrónica de transmisión convencional. Las alteraciones encontradas en los casos de displasia leve y moderada incluyeron la distribución y el número variable de las vesículas pinocíticas y cavéolas, así como la proliferación de algunos organelos. Asimismo, en ambos tipos de displasia se apreció la membrana basal reduplicada y el pericito en algunos casos se observó alterado. En los carcinomas espinocelulares bucales también se encontró el engrosamiento y reduplicación de la membrana basal. La hipertrofia del endotelio fue frecuente, con el edema del mismo y del pericito. Las prolongaciones del endotelio hacia la luz fueron observadas en las displasias leve y moderada y en los carcinomas bucales. Tales resultados podrían sugerir anormalidades en el funcionamiento de los capilares, en relación a cambios en la actividad metabólica y la permeabilidad de las células endoteliales y los pericitos.

Palabras claves: microvasculatura, displasias, cáncer bucal, microscopía electrónica de transmisión.

Resumo

O processo do angiogénesis e o remodelado vascular é essencial para o crescimento, a invasão e o metástasis do tumor. A embarcação de sangue presente do tumor estruturais e funcionais anomalias. O objetivo deste trabalho era caracterizar o ultrastructural alterações do microvasculatura dos displasias e dos carcinomas os espinocelulares da mucosa oral gostam de um modelo do tumor  progressão, por meio do microscopio eletrônico da transmissão convencional. As alterações encontradas nos exemplos do displasia pesam e moderam incluíram a distribuição e o número variável do spinocíticase vesicles dos cavéolas, o proliferacion de alguns organelos. Também, em ambos os tipos de displasia a membrana basal do reduplicada estava engrossada e o pericito em alguns casos foi observado alterou-se. Em carcinomas orais os espinocelulares eram também engrossamento e reduplicación da membrana basal. Hipertrofia do endotelio era freqüente, com o edema do mesmo e o pericito. Os prolongations do endotelio para a luz foram observados dentro displasias ligeiros e moderados e os carcinomas orais. Tais resultados podiam sugerir anomalias na operação do capilar, com relação às mudanças na atividade metabolica e na permeabilidade das pilhas dos endoteliales e dos pericitos.

 Microvasculature ultrastructure in premalignant and malignant lesions of oral mucosa

Abstract

The process of angiogenesis and vascular remodelling is essential for tumor growth, invasion and metastasis. Tumor blood vessels show structural and functional abnormalities. The aim this work was characterize the ultrastructural alterations of microvasculature in dysplasias and squamous carcinomas of oral mucosa as a model of tumor progression by conventional transmission electron microscopy. Alterations included a variable distribution and number of pinocytotic vesicles and caveolae, as well as proliferation of some organelles in  slight and moderate dysplasias. Likewise, the basement membrane looked reduplicated in both cases and pericytes in some cases was alterations. In oral squamous carcinomas capillary basement membrane was thickened and reduplicated. Endothelial hypertrophy was frequent with edema and also in the pericytes. Endothelial cell cytoplasm infoldings into the lumen were observed in slight and moderate dysplasias and oral squamous carcinoma. The results could suggest an abnormal capillary funtion in relation to metabolic activity and permeability of endothelial cells and pericytes.

Key words: microvasculature, dysplasia, oral cancer, transmission electron microscopy.

Recibido para revision: 28/03/2005 Aceptado para publicación: 25/04/2005

Introducción

El crecimiento, la invasión y las metástasis de los tumores sólidos requiere del incremento en la vascularización. Los vasos sanguíneos tumorales constituyen estructuras dinámicas en relación a su formación por el proceso de angiogenesis y el remodelamiento vascular,  los cuales presentan anormalidades estructurales y funcionales de relevancia clínica en la investigación del proceso de  carcinogénesis como posibles blancos de agentes terapéuticos(1).

Las lesiones premalignas y malignas de la mucosa bucal representan un modelo para el estudio de la progresión tumoral del carcinoma espinocelular(2,3,4,5). Aun cuando se han descrito alteraciones ultraestructurales en estas lesiones(6), hasta el presente escasos estudios se han realizado sobre la microvasculatura de estas lesiones, y sus posibles implicaciones en la progresión del cáncer. Por ello, el objetivo del presente estudio fue caracterizar las alteraciones ultraestructurales de la microvasculatura de displasias y carcinomas espinocelulares bucales.

Materiales y métodos

Seis biopsias (n=6) de pacientes del Servicio de Clínica Estomatológica de la Facultad de Odontología de la Universidad Central de Venezuela (U.C.V.) fueron incluidas en el estudio. Cuatro pacientes presentaron un diagnóstico clínico de leucoplasia, y fueron evaluados y tratados de acuerdo a los criterios establecidos por Axell y col.(7) .En dos pacientes las biopsias incisionales fueron obtenidas por presentar lesiones sugerentes de carcinomas bucales.

Las biopsias fueron divididas en dos fragmentos, uno de ellos fue fijado en formalina al 10% para el diagnóstico por microscopía de luz en el Laboratorio de Histopatología “Dr. Pedro J. Tinoco S.” de  la Facultad  de Odontología  de la U.C.V., en tanto que el otro fragmento se proceso por técnicas convencionales para microscopía electrónica de transmisión.

El diagnóstico histopatológico de las lesiones estudiadas fue el siguiente: displasia leve (n=2), displasia moderada (n=2), carcinoma espinocelular (n=2).

Microscopía Electrónica de Transmisión.

Las biopsias se fijaron en glutaldehido al 2,5 % y tetroxido de osmio (OsO4) al 1% en buffer fosfato de Millonig (pH 7,4; 320mOsm). La deshidratación se efectuó en series crecientes de etanol y la inclusión en resina EM bed-812 (Electron Microcopy Sciences,Ò FT Washington). Se realizaron cortes de un grosor aproximado de 90 nm mediante un ultramicrotomo (Porter-BlumÒ MT2B) con una cuchilla de diamante y luego se contrastaron con acetato de uranilo y citrato de plomo. Las observaciones se realizaron en un microscopio electrónico de transmisión PhilipsÒ CM-10 empleando un voltaje de aceleración de 75kV.

Resultados

En la microvasculatura de las lesiones diagnosticadas histopatológicamente como displasias se observó un endotelio de grosor y electrondensidad variable, con extensas e irregulares prolongaciones hacia la luz y uniones interendoteliales muy electrondensas. Estos cambios fueron más relevantes en los casos de displasia moderada (Figs.1, 2 3). En general, las células endoteliales presentaron un aspecto proliferativo con abundante retículo endoplasmático rugoso que frecuentemente se observó dilatado, y mitocondrias muy electrondensas (Fig. 1, 2 3). Asimismo, las vesículas pinocíticas y cavéolas mostraron variabilidad en relación al número y distribución (Fig.3). El pericito se encontró edematizado en algunos casos, con vacuolas y abundantes filamentos de actina (Fig. 2), sin embargo también se observó al pericito con un aspecto proliferativo y presencia de abundante retículo endoplasmático rugoso, vesículas pinocíticas, cavéolas y mitocondrias (Fig. 1 y 3). La membrana basal se observó reduplicada (Figs.1 2 3) particularmente, en las lesiones con mayor grado de displasia, las cuales presentaron abundante colágeno (fibrosis) próximo a los capilares (Fig.3).

     

Fig. 1. En esta micrografia electrónica correspondiente a una sección de displasia leve se observa: Aparato de Golgi (estrella), Vesículas pinocíticas (flecha), prolongaciones endoteliales (cabezas de flechas) y pericito (P). Bar=0,5mm.

          

Fig.2. Sección correspondiente a una lesión con displasia moderada, en la que se observan uniones interendoteliales (flecha), retículo endoplasmático rugoso (cabeza de flecha), mitocondrias(estrella), membrana basal (asterisco) y pericito (P). Bar=0,5mm.

    

 

 Fig. 3. Micrografía electrónica de una lesión con displasia moderada en la que se muestra: colágeno (flecha), cuerpo multivesicular (cabeza de flecha) y pericito (P). Nótese la abundancia de vesículas pinocíticas y cavéolas. Bar=0,5mm.

En los carcinomas espinocelulares fue posible distinguir dos fenotipos de vasos sanguíneos, uno de ellos caracterizado por la presencia del endotelio engrosado con variaciones de electrondensidad, abundantes prolongaciones hacia la luz. Asimismo el endotelio se encontró proliferativo con abundante retículo endoplasmático rugoso, mitocondrias, cuerpos densos y uniones interendoteliales irregulares (Fig 4). La membrana basal mostró engrosamiento y reduplicación. En otro fenotipo de vasos sanguíneos se observó un endotelio con edema y vacuolas, ausencia de vesículas y cavéolas, abundantes fenestraciones y la membrana basal interrumpida y redundante (Fig 5). El pericito presentó signos de edema, con mitocondrias vacuolizadas (Fig. 4), en algunas casos con abundantes cavéolas y retículo endoplasmático rugoso con cisternas dilatadas. Adicionalmente, se identificaron eritrocitos extravasados y células tumorales adyacentes a los capilares con abundantes proyecciones citoplasmáticas (Fig.5), además de depósitos de fibrina en la matriz extracelular.

  

 Fig.4. Micrografía electrónica de una sección de carcinoma espinocelular, que muestra: uniones interendoteliales (flecha), cuerpos densos (cabeza de flecha) y pericito (P). Bar=0,5mm.

 

Fig. 5. En esta micrografía electrónica de una sección de carcinoma espinocelular se observa: célula tumoral (CT), fenestraciones (cabezas de flecha), y membrana basal (asterisco). Bar=0,5mm.

Discusión

Las alteraciones a nivel microvascular observadas en las lesiones premalignas y malignas de la mucosa bucal que incluyen vesículas pinocíticas y prolongaciones endoteliales en número y distribución irregular, variaciones de electrondensidad, engrosamiento del citoplasma endotelial, proliferación de organelos, tanto en el endotelio, como en el pericito, engrosamiento y multilaminación de la membrana basal son similares a lo observado en modelos murinos de carcinomas: mamarios, de páncreas y pulmonar de lewis(8,9,10), enfermedades autoinmunes(11) y el fenómeno paraneoplásico(12,13).

En el presente estudio las alteraciones observadas en la microvasculatura de carcinomas espinocelulares bucales fueron mas severas que las observadas en las lesiones con displasia y se corresponden con las observadas en otros tipos tumorales(9,14,15). Estos vasos sanguíneos tumorales son irregulares, heterogéneos, con presencia de fenestraciones, alteraciones en las uniones interendoteliales y la membrana basal  (14,15). Los procesos citoplasmáticos e irregularidades en el número y la distribución de vesículas y cavéolas son frecuentes(9) y pueden explicar alteraciones de permeabilidad vascular, aún cuando las bases estructurales de este intercambio no sólo pueden estar relacionadas a vías transendoteliales(16), sino también a vías interendoteliales(9) e incluso a las alteraciones estructurales de los vasos sanguíneos(15). Los pericitos con anormalidades morfológicas que incluyen la pérdida de la asociación con la célula endotelial, el edema o el aspecto proliferativo se ha sugerido se encuentran implicados en la permeabilidad, la proliferación, la migración y la maduración  endotelial(17). Las irregularidades en la membrana basal vascular podrían estar asociadas con la síntesis y degradación de sus componentes, uno de ellos la laminina, los cuales pueden promover la angiogénesis,  la progresión y la invasión tumoral(18,19).

En conclusión, las alteraciones observadas en la microvasculatura de lesiones premalignas y malignas de la mucosa bucal fueron más severas con la progresión tumoral y sugieren anormalidades en el funcionamiento del capilar, con alteraciones a nivel de la permeabilidad y el intercambio vascular, así como también una elevada actividad metabólica en las células endoteliales y los pericitos.

Agradecimientos

Al Personal  del Servicio de Clínica Estomatológica. Facultad de Odontología, UCV.

A las Tecs. Sofía Mayora y Mirtha Romano por su excelente asistencia técnica.

Al Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la UCV (03.159-2001).

Referencias

1. Folkman, J. (2002). Role of angiogenesis in tumor growth and metastasis. Sem.  Oncol., 29:15-18.        [ Links ]

2. Reibel J. (2003). Prognosis of oral pre-malignant lesions: significance of clinical, histopathological, and molecular biological characteristics. Crit. Rev. Oral Biol. Med., 14: 47-67.         [ Links ]

3. Schhoelch, M; Regezi, R; Dekker, N; Nug, I. O-L; McMillan, M; Ziober, B; Thu Le, Q; Silverman, S; Fu, K. (1999). Cell cycle proteins and the development of oral squamous cell carcinoma. Oral Oncol., 35: 333-342.        [ Links ]

4. Sciubba, JJ. (2001). Oral cancer. The importance of early dianosis and treatment. Am. J. Clin. Dermatol., 2:239-251.          [ Links ]

5. Warnakulasuriya, S. (2000). Lack of molecular markers to predict malignant potential of oral precancer. J. Pathol., 190: 407-409.          [ Links ]

6. Cheng, L. H.-H.; Hudson, J. (2002). Ultrastructural changes in malignant transformation of oral mucosa. Br. J. Oral Maxillofac-Surg., 40: 207-212.        [ Links ]

7. Axell, T; Pindborg JJ; Smith, CJ; Van der Waal I. (1996). Oral white lesions with special reference to precancerous and tobacco-related lesions. J. Oral Pathol. Med., 25: 49-54         [ Links ]

8. Baluk, P; Morikawa, S; Haskell, A; Mancuso, M; McDonald, DM. (2003). Abnormalities of basement membrane on blood vessels and endothelial sprouts in tumors. Am. J. Pathol., 163: 1801-15.         [ Links ]

9. Hashizume, H; Baluk, P; Morikawa, S; McLean, J; Thurston, G; Roberge, S; Jain, R; McDonald, DM. (2000). Openings between defective endothelial cells explain tumor vessel leakiness. Am J. Pathol., 156: 1363-80.         [ Links ]

10. Morikawa, S; Baluk, P; Kaidoh, T; Haskell, A; Jain RK; Mcdonald, DM. (2002). Abnormalities in pericytes on blood vessels and endothelial sprouts in tumors. Am J. Pathol., 160: 985-1000.         [ Links ]

11.  Marquez, A; Finol, HJ; De Blanco, MC; Adjounian, H; Pulido-Mendez, M. (2001). Skeletal muscle microvascular alterations in euthyroid and hypothyroid patients with autoinmune thyroid disease. J. Submicrosc. Cytol. Pathol., 33: 425-432.         [ Links ]

12. Finol, HJ; Marquez, A; Bello, B; Rivera, H. (1994).Ultrastructure of skeletal muscle alterations surrounding a malignant fibrous histiocytoma. J. Exp. Clin. Cancer Res. 13: 381-384.         [ Links ]

13. Finol, HJ; Tonino, P; Márquez, A; Correa, M, Muller, B; Sosa, L. (1997). Microvascular pathology in the skeletal muscle paraneoplastic phenomenon. J. Submicrosc. Cytol. Pathol., 29: 329-334.         [ Links ]

14. Carmelier, P; Jain RK. (2000). Angiogenesis in cancer  and other diseases. Nature, 407: 249-257.         [ Links ]

15. Jain, R. Tumor angiogenesis and accessibility: role of endothelial growth factor. Sem Oncol. (2002); 29: 3-9.        [ Links ]

16. Jain, R. (2002).Tumor angiogenesis and accessibility: role of endothelial growth factor. Sem. Oncol., 29: 3-9.         [ Links ]

17. Hellstrom, M; Gerhardt, H; Kalen; M; Li, X; Eriksson, U; Wolburg, H; Betsholtz, C. (2001). Lack of pericytes leads to endothelial hyperplasia and abnormal vascular mophogenesis. J. Cell Biol., 153: 543-554.         [ Links ]

18. Engbring, JA; Kleinman, HK. (2003). The basament membrane matrix in malignancy. J. Pathol., 200: 465-470.         [ Links ]

19. Kalluri, R. (2003). Basement membrane structure, assembly and role in tumour angionenesis. Nature Rev., 3: 422-433.         [ Links ]