Lezione Neoplasie 3 27-1-14

FORMAZIONE DI UNA METASTASI
METASTASI
I tappa
Perdita delle giunzioni intercellulari
1) Molecole di adesione intercellulare
(adesione omotipica)
Caderina E (legata al citoscheletro
mediante le catenine
2) Perdita dell’inibizione da contatto
3) Perdita della polarità cellulare
La perdita di espressione di Caderina E promuove
l’epithelial–mesenchymal transition (EMT)
METASTASI
II tappa
Adesione alla matrice intercellulare
1) Molecole di adesione alla matrice
Integrine (legano la laminina
e la fibronectina)
2) Perdita della distribuzione
polarizzata
METASTASI
III tappa
Degradazione della matrice intercellulare
1) Proteasi
Serin-proteasi (uPA)
Cistein-proteasi (catepsina D)
Metalloproteasi (collagenasi)
2) Produzione di regolatori
dell’angiogenesi
3) Produzione di regolatori
della motilità cellulare
4) Produzione di regolatori
della proliferazione cellulare
Prodotti di clivaggio delle componenti della matrice, derivati da collagene
e proteoglicani, promuovo angiogenesi, crescita, chemiotassi.
Es. MMP9 e MMP2 degradano collagene tipo IV e liberano VEGF
METASTASI
IV TAPPA
MIGRAZIONE CELLULARE
1) Fattori chemocinetici
IGF-I, HGF
2) Fattori chemiotattici
chemochine
METASTASI
V TAPPA
IMPIANTO CELLULARE
1) Linfatici drenanti (mammella-cavo ascellare)
2) Distretto capillare vascolare a valle (colon-fegato, rene-polmone)
3) Tropismo tissutale (mammella-osso, melanoma-SNC)
-molecole adesive (CD44-lega ac. Ialuronico delle venule endoteliali)
-eterogeneità endoteliale
-molecole chemiotattiche (CXCL12)
-”soil and seed” theory
CHEMOCHINE E METASTATIZZAZIONE
ORGANO-SPECIFICA
DEGRADAZIONE E SINTESI DEI
COMPONENTI DELLA MATRICE
ECM degradation
ECM synthesis
TIMPs, PAI-1
A2-antiplasmin
A2-macroglobulin
A1-antiprotease
Factor XIII
MMPs, Plasminogen,
Plasmin, tPA, uPA,
uPAR
Gli attivatori del plasminogeno (PA), in particolare quelli di tipo urochinasi (u-PA) e
di tipo tissutale (t-PA) sono serina proteasi che frammentano uno zimogeno
circolante, il plasminogeno, e generano una serina-proteasi meno specifica, la
plasmina. Il sistema PA/plasminogeno è stato implicato nel processo di rimozione della
fibrina (fibrinolisi) nonché nella rimodelazione dei tessuti e nella migrazione cellulare che
ha luogo in processi sia fisiologici che patologici.
RUOLO DELLE PROTEASI
. The urokinase receptor, binding to the growth factor-like domain of uPA,
directs membrane-associated extracellular proteolysis and signals through
transmembrane proteins, thus regulating tissue regeneration,
angiogenesis, cancer growth and metastasis.
ANGIOGENESI
Cosa è
formazione di un nuovo vaso da un vaso preesistente
Quando
In condizioni fisiologiche:
-embriogenesi e sviluppo fetale
-rigenerazione endometriale
In condizioni patologiche:
-riparo delle ferite
-patologie infiammatorie e autoimmuni
-tumori
Perchè
a distanze superiori a 2-3 mm dal capillare…
MANCATA DIFFUSIONE DI O2
IPOSSIA
ATTIVAZIONE DI p53
APOPTOSI
MANCATA DIFFUSIONE DI NUTRIENTI
SOFFERENZA CELLULARE
ATTIVAZIONE DI p53
APOPTOSI
MECCANISMO DELL’ANGIOGENESI
4
1
2
1
2
3
4
5
6
5
3
6
Retrazione dei periciti
Rilascio di proteasi da cellule endoteliali stimolate
Migrazione e proliferazione di cellule endoteliali
Aumento della permeabilità
Formazione del lume e maturazione del vaso (tubuli)
Differenziazione e stabilizzazione di nuovi vasi
ANGIOGENESI TUMORALE
Effetti positivi
(per il tumore)
1) apporto di nutrienti (O2, glucosio)
2) produzione endoteliale di fattori di crescita
3) accesso a vie di metastatizzazione
Come
imbalance tra fattori proangiogenetici ed antiangiogenetici, determinato:
1) dalla biologia della cellula neoplastica
instabilità genetica
inattivazione p53 (attività di p53 inibisce VEGF e induce trombospondina-1)
aumento di VEGF e diminuzione di trombospondina-1
squilibrio proangiogenetico
2) dal contributo di leucociti infiltranti
macrofagi associati al tumore
induzione di citochine
infiammatorie
(TNF, PDGF)
Valore prognostico
inattivazione di molecole
anti-angiogenetiche
il grado di densità microvascolare, cioè il numero di vasi
di neoformazione in hotspot neoplastici correla con:
- il grado di malignità
- la probabilità di presenza di micrometastasi
- la prognosi (correlazione inversa)
BILANCIA ANGIOGENETICA
Oncosoppressori
(mediante regolazione di trombospondina-1)
Mediatori diretti
VEGF-A
VEGF-C
bFGF
aFGF
TGFa
EGF
HGF
Angiopoietina
IL-8
TP53
RB
VHL
Mediatori diretti
IFNa
Trombospondina-1
CXCL9, CXCL10, CXCL11
Mediatori indiretti
IL-12 – IFNg
TIMPs
Mediatori indiretti
TNFa
PGE2
Mediatori secondari
Angiostatina
Endostatina
Pro-angiogenetici
Anti-angiogenetici
CONTROLLO DELL’OMEOSTASI DELL’OSSIGENO
- sistemico
eritropoietina
- tissutale
VEGF
iNOS
- cellulare
Enzimi glicolitici
Trasportatori del glucosio 1, 3
Transferrina
Livelli O2
HYPOXIA INDUCIBLE FACTORS (HIF)
VHL = proteina di VON HIPPEL-LINDAU
• E un gene oncosoppressore
•
E’ un ubiquitina-ligasi: induce l’ubiquitinazione delle
forme idrossilate di HIF-1a.
• L’assenza dell’attività di VHL inibisce la degradazione di
HIF ed è associata ad un aumento dei fattori di crescita
angiogenetici.
• Mutazioni
ereditarie
di
VHL
sono
associate
a
feocromocitomi, emangioblastomi e angiomi della retina.
• Mutazioni del gene VHL si riscontrano nei tumori sporadici
del rene.
REGOLAZIONE DELL’ANGIOGENESI
V
E
G
F
T
S
P
1
mRNA
V
E
G
F
Attivazione Ras
VEGF
MMP
Inattivazione p53
VEGF
TSP-1
Inattivazione VHL
VEGF
stabilità RNA
Hypoxia response element
HIF
ipossia
ipoglicemia
IPOPERFUSIONE
NEOPLASIA
TERAPIA ANTI-ANGIOGENETICA
Vantaggi
Svantaggi
Potenziali effetti collaterali
Effetto citostatico
(non citotossico)
Azione di cancerogeni inizianti e promuoventi
Tappe nello sviluppo di un carcinoma del colon
Modello molecolare dell’evoluzione dei tumori al colon-retto tramite sequenza
adenoma-carcinoma. Anche se la mutazione di APC è un evento precoce e la perdita di
p53 avviene tardivamente nel processo di tumorigenesi, la tempistica delle altre
mutazioni può variare.
AGENTI CANCEROGENI
1) chimici (diretti e indiretti)
2) fisici (radiazioni)
3) biologici (virus, batteri, parassiti)
CANCEROGENESI CHIMICA
• John Hill: associazione fra “eccessivo uso di tabacco da
fiuto” e sviluppo di polipi
• Percival Pott: associazione fra esposizione cronica alla
fuliggine (spazzacamini) e tumori dello scroto.
Associazione danese degli spazzacamini decretò che i
suoi membri dovessero fare un bagno tutti i giorni
(grandissimo successo preventivo)
• Due secoli dopo: dimostrazione che molte sostanze
chimiche trasformano cellule in vitro e sono cancerogene
in vivo (es.: idrocarburi aromatici policiclici)
FASI DELLA CANCEROGENESI CHIMICA
Iniziazione
e memoria
Experiments demonstrating the initiation and promotion phases of carcinogenesis in mice.
Group 2: application of promoter repeated at twice-weekly intervals for several months.
Group 3: application of promoter delayed for several months and then applied twice
weekly. Group 6: promoter applied at monthly intervals.
INIZIAZIONE DELLA CANCEROGENESI CHIMICA
• Sono elettrofili (mancano di elettroni) e reagiscono con siti
nucleofili (ricchi di elettroni), ad es.: DNA, RNA, proteine,
formando legami covalenti
1) Composti ad azione diretta
2) Composti ad azione indiretta o pro-cancerogeni
(necessitano di una trasformazione metabolica in vivo per
produrre cancerogeni finali capaci di azione trasformante)
• Test di mutagenesi di Ames (Salmonella typhimurium)
• Selettività dei carcinogeni, i danni indotti dai cancerogeni
sono mappabili ( ” impronta digitale ” ). Es.: attivazione
oncogene Ras molto frequente da carcinogeni chimici. Es.:
mutazione p53 in HCC Cina e Africa, associato a ingestione di
aflatossina B1
ATTIVAZIONE METABOLICA DEI CANCEROGENI
Il potere cancerogeno di una sostanza chimica dipende da:
 Reattività intrinseca dei suoi derivati elettrofili
 Dall’equilibrio tra attivazione metabolica e detossificazione
(inattivazione)
ATTIVAZIONE
Cancerogeni ad azione indiretta: vengono metabolizzati da geni che
codificano per mono-ossigenasi citocromo P-450-dipendenti
Geni P-450-dipendenti
individuale)
sono
altamente
polimorfici
(suscettibilità
Es.: CYP1A1 metabolizza policiclici aromatici (benzopirene). 10%
popolazione ha forma altamente inducibile che li espone ad un rischio
7 volte più alto di cancro al polmone per fumo da sigaretta
DETOSSIFICAZIONE
Glutatione-S-Transferasi detossifica idrocarburi aromatici policiclici.
50% della popolazione bianca ha delezione e sono a piu’ alto rischio
per cancro al polmone e vescica da fumo
agenti
inizianti
Cellule iniziate
rispondono
in modo diverso
agli agenti
Promuoventi
(es.: Ras,
fenobarbital)
agenti
promuoventi
Schema generale degli eventi della cancerogenesi chimica.
I PROMOTORI causano espansione clonale della cellula iniziata producendo un clone
preneoplastico. L’ulteriore proliferazione indotta dal promotore o altri fattori causa
l’accumulo di ulteriori mutazioni e la formazione di un tumore maligno.
Direct-Acting
Carcinogens
Alkylating Agents
β-Propiolactone
Dimethyl sulfate
Diepoxybutane
Anticancer drugs (cyclophosphamide, chlorambucil,
nitrosoureas, and others)
Acylating Agents
1-Acetyl-imidazole
Dimethylcarbamyl chloride
Procarcinogens That Require
Metabolic Activation
Polycyclic and Heterocyclic Aromatic Hydrocarbons
Benz(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Polmone, vescica
(sigarette)
Dibenz(a,h)anthracene
3-Methylcholanthrene
7,12-Dimethylbenz(a)anthracene
Aromatic Amines, Amides, Azo Dyes
Fegato (P-450)
Vescica
(glucuronidasi urinaria)
2-Naphthylamine (β-naphthylamine)
Benzidine
2-Acetylaminofluorene
Dimethylaminoazobenzene (butter yellow)
Natural Plant and Microbial Products
Fegato
(fungo: Aspergillus flavus.
Mais, riso, arachidi
mal conservati
Aflatoxin B1
Griseofulvin
Cycasin
Safrole
Betel nuts
Others
Carcinoma gastrico
metabolizzazione
di ammine e nitrati
(conservanti)
Nitrosamine and amides
Vinyl chloride, nickel, chromium
Insecticides, fungicides
Polychlorinated biphenyls
TUMORI OCCUPAZIONALI
Agents or Groups of
Agents
Human Cancer Site for Which
Reasonable Evidence Is Available
Typical Use or Occurrence
Arsenic and arsenic
compounds
Lung, skin, hemangiosarcoma
Byproduct of metal smelting. Component of alloys, electrical and semiconductor
devices, medications and herbicides, fungicides, and animal dips
Asbestos
Lung, mesothelioma; gastrointestinal tract
(esophagus, stomach, large intestine)
Formerly used for many applications because of fire, heat, and friction
resistance; still found in existing construction as well as fire-resistant textiles,
friction materials (i.e., brake linings), underlayment and roofing papers, and floor
tiles
Benzene
Leukemia, Hodgkin lymphoma
Principal component of light oil. Although use as solvent is discouraged, many
applications exist in printing and lithography, paint, rubber, dry cleaning,
adhesives and coatings, and detergents. Formerly widely used as solvent and
fumigant
Beryllium and beryllium
compounds
Lung
Missile fuel and space vehicles. Hardener for lightweight metal alloys,
particularly in aerospace applications and nuclear reactors
Cadmium and cadmium
compounds
Prostate
Uses include yellow pigments and phosphors. Found in solders. Used in
batteries and as alloy and in metal platings and coatings
Chromium compounds
Lung
Component of metal alloys, paints, pigments, and preservatives
Ethylene oxide
Leukemia
Ripening agent for fruits and nuts. Used in rocket propellant and chemical
synthesis, in fumigants for foodstuffs and textiles, and in sterilants for hospital
equipment
Nickel compounds
Nose, lung
Nickel plating. Component of ferrous alloys, ceramics, and batteries. Byproduct
of stainless steel arc welding
Radon and its decay
products
Lung
From decay of minerals containing uranium. Can be serious hazard in quarries
and underground mines
Vinyl chloride
Angiosarcoma, liver
Refrigerant. Monomer for vinyl polymers. Adhesive for plastics. Formerly inert
aerosol propellant in pressurized containers
Ilva e Taranto
PROMOTORI DELLA CANCEROGENESI CHIMICA
• NON SONO MUTAGENI
• Inducono la proliferazione cellulare
 Fumo di sigaretta  iperplasia reattiva
 Ormoni  es dietilstilbestrolo e carcinoma endometriale
postmenopausale
 Grassi alimentari  aumentata sintesi acidi biliari che fanno da
promotori per il tumore del colon
 Alcool  tumori del cavo orale, della faringe e della laringe
CANCEROGENESI DA RADIAZIONI
Latenza, effetto cumulativo, effetto additivo o sinergico
con altri cancerogeni
• Raggi UV in particolare UVB inducono dimeri pirimidinici
Xeroderma pigmentoso
• Radiazioni ionizzanti (raggi x, g e particelle a e ,
protoni, neutroni).
lavoratori miniere di elementi radioattivi (Montagne rocciose USA) 10 volte in
piu’ di carcinomi polmonari.
Incidenti nucleari: Isole Marshall (test atomico, 90% bambini hanno sviluppato
noduli tiroidei, 5% di questi maligni), Chernobyl
Bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki
suscettibilità dei tessuti a sviluppare tumore dopo esposizione a radiazioni:
1) leucemie,
2) tiroide (giovani)
3) polmone, mammella, ghiandole salivari
4) cute, osso e tratto gastrointestinale
CANCEROGENESI DA MICRORGANISMI
•
•
•
•
HPV (human papilloma virus)
EBV (Epstein Barr virus)
HBV (Hepatitis B virus)
KSHV (Kaposi Sarcoma Herpes virus)
• HCV (Hepatitis C virus)
• HTLV-1 (human T lymphotropic virus)
Virus a
DNA
Virus a
RNA
• Helicobacter pylori
batterio
• S. haematobium
• O. viverrini
• C. sinesis
Parassiti
(vermi)
HUMAN PAPILLOMAVIRUS (HPV)
• L’eziologia infettiva del tumore della cervice uterina è stato suggerita
già nel 1800, ma la prova si è avuta nel 1907 (i papillomi possono
essere trasmessi dall’estratto cellulare).
• L’infezione
da
HPV
causa
tumori
della
cervice,
della
regione
anogenitale e dell’orofaringe.
• L’infezione
da
HPV
è
la
più
comune
malattia
sessualmente
trasmissibile.
• Il 90% delle infezioni è asintomatico e si risolve in 1-2 anni, ma in
alcuni individui molti anni dopo si sviluppa il tumore.
• Nel mondo 500.000 nuovi casi di tumori umani ogni anno sono da
collegare all’HPV in particolare ai tipi 16 e 18.
HPV
Function of viral proteins
• I papillomavirus umani (HPV) sono
virus a DNA e infettano le cellule
epiteliali.
• Ne sono stati identificati più di 70 tipi.
•Vengono divisi in “ad alto rischio” (HR)
che inducono tumori maligni come il 16
e il 18, e “a basso rischio” (LR) che
inducono
tumori
benigni
(papillomi
squamosi = verruche) come il 6 e l’11.
E1: viral replication
E2: viral replication and transcription
E4: destabilization of cytokeratin network
E5: mediates mitogenic signal of growth
factors
E6: cellular transformation
E7: cellular transformation
L1: major viral coat protein
L2: minor viral coat protein
MODELLO DELLA CARCINOGENESI DA HPV
Infezione
Epitelio
normale
Persistenza virale
LCIN
HCIN
Early
Integrated
E6E7
Episomico
Integrazione del virus
Tumore
invasivo
Late
Integrated
E6E7
Attivazione di oncoproteine cellulari
e/o
Neutralizzazione di antioncogeni
LCIN: low-grade cervical intraepithelial neoplasia
HCIN: high-grade cervical intraepithelial neoplasia
Stimolazione della proliferazione
cellulare
Inattivazione delle difese
cellulari es apoptosi
Metastasi
EFFETTI DELLE PROTEINE E6 ED E7 SUL CICLO CELLULARE:
blocco apoptosi
e interferenza con l’inibizione della proliferazione
E6 ed E7 aumentano la degradazione di
p53 causando un blocco nell’apoptosi.e
diiminuendo l’attività dell’inibitore del ciclo
cellulare p21.
E7 si associa con p21 e previene l’inibizione
del complesso ciclina D/CDK4.
E7 può legare RB rimuovendo il punto di
restrizione.
VACCINI CONTRO L’HPV
• Secondo vaccino sviluppato contro un oncovirus.
• Particelle virus-simili (virus-like particles VLP) contenenti la proteina L1.
• L1 è una proteina virale ceppo-specifica vaccini plurivalenti
• 2 vaccini per l’mmunizzazione contro HPV16 e HPV18 (Gardasil, Merck;
Cervarix, GSK); il vaccino quadrivalente (Gardasil) è diretto anche contro
HPV6 e HPV11 (causa del 90% dei papillomi genitali esterni).
• Con un programma ampio di vaccinazione si potrebbe prevenire il 6570% delle infezioni da HPV.
• La vaccinazione è raccomandata per le femmine prima che inizino
l’attività sessuale, ma è approvato anche per i maschi.
LINFOMA DI BURKITT
• Linfoma pediatrico dei linfociti B (Africa), indotto dal Virus di
Epstein-Barr (EBV).
•Più del 90% della popolazione mondiale è infettato da EBV.
•La maggior parte dei pazienti sviluppa mononucleosi al
momento dell’infezione primaria.
• Sembra che la progressione verso la malignità sia collegata a
fattori genetici (es. traslocazione di myc) e ambientali (es
malaria, malnutrizione, alterazioni del sistema immunitario).
•Oltre al linfoma di Burkitt, l’EBV può indurre lifomi a cellule B
nei pazienti immunodepressi, linfomi di Hodgkin e carcinomi
nasofaringei.
MODELLO DI CANCEROGENESI DA EBV
latent-membrane protein-1
(LMT-1) omologo virale del
recettore CD40 dei linfociti B:
Attivazione di NF-kB, JAK/STAT
Attivazione di Bcl2
Deregolazione
geni proliferazione
Inoltre gene EBNA-2 del virus
attiva Ciclina D e membri della
famiglia SRC, promuovendo
la transizione Go a G1.
Cofattori
(Malaria)
promuovono la
proliferazione
delle cellule
infettate da EBV
(mononucleosi o
Infezione asintomatica)
c-MYC
SARCOMA DI KAPOSI (INDOTTO DA HHV8)
Sintesi citochine virali
vIL-6
STAT-3
VEGF
•L’herpesvirus HHV8
(o Kaposi’s Sarcoma-associated Herpesvirus, KSHV) codifica
per 3 chemochine attive principalmente sui linfociti Th2.
•I Th2 non sono effettori antivirali ed antitumorali e producono citochine che
bloccano la polarizzazione Th1 e l’attivazione dei macrofagi.
VIRUS DELL’EPATITE B & C (HBV ed HCV)
• Sono il maggior fattore di rischio per il carcinoma epatocellulare
(HCC), la seconda causa di morte per cancro nel mondo.
• Negli adulti l’infezione da HBV è asintomatica o causa un’epatite
acuta che si risolve generalmente in 6 mesi. Nei neonati e nei
bambini l’HBV porta ad una infezione cronica che conduce alla
cirrosi e infine all’HCC.
• Le
infezioni
da
HCV
hanno
una
maggiore
propensità
a
promuovere cirrosi del fegato (10-20 volte più dell’HBV) .
•Lo sviluppo del vaccino contro l’HBV porterà ad una notevole
riduzione dell’HCC dovuto ad infezione da HBV nei prossimi
decenni. La ricerca di un vaccino per l’HCV è ancora in corso.
HBV ED HCV E CARCINOMA EPATOCELLULARE
• La morte delle cellule infette porta a proliferazione
compensativa in un contesto di infiammazione cronica
• HBV (DNA virus): codifica per elemento regolatore detto
proteina HBx che induce attivazione trascrizionale di
fattori di crescita (Insulin-like growth factor II, IGF II;
IGF I receptor) e modula p53, NF-B, HIF-1a
• HCV (RNA virus) meccanismi poco noti
proteina core modula diverse vie di trasduzione
(attivazione di NF-B).
HTLV-1
Virus della leucemia umana a cellule T di tipo 1.
Virus a RNA.
Causa leucemia/linfoma a cellule T diffusa in Giappone, bacino
caraibico e sporadicamente altrove.
Associato anche a paraparesi spastica tropicale (demielinizzante),
e a forme di uveite e artrite.
TAX
c-FOS, IL-2/IL-2R, GM-CSF
NF-kB
p16INK4a
ATM (promuove instabilità genetica)
HELICOBACTER PYLORI
•Responsabile dell’ulcera peptica. Nel 1994, H. Pylori fu il primo
batterio ad essere identificato come un cancerogeno umano di
gruppo I da parte dell’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul
cancro e dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO).
•Responsabile del carcinoma gastrico e di linfomi del tessuto
linfoide associato alla mucosa (MALT) o MALTomi
•Meccanismo: aumentata proliferazione delle cellule epiteliali (il
gene CagA penetra nelle cellule epiteliali stimolando la
proliferazione) in un contesto di infiammazione cronica.
PARASSITI
•Infezioni diffuse nei paesi in via di sviluppo.
• Correlazione tra certi tumori ed aree di endemicità:
colangiocarcinoma (CCA)  O.Viverrini (Thailandia);
carcinoma squamoso della vescicaS. haematobium (es. Egitto,
Zambia, Malawi)
•Schistosoma haematobium, Clonorchis sinensis, e Opisthorchis viverrini
sono classificati come carcinogeni umani (gruppo I). Il ruolo di altri
trematodi (es. Schistosoma mansoni), cestodi (es.Taenia solium) e
nematodi (es. Trichostrongylus colubriformis) è sotto investigazione.
•Lo sviluppo di tumori legati all’infezione da elminti generalmente richiede
l’esposizione all’agente per molti anni.

Download Report