Multifattorialità del processo di metastatizzazione

Transcript

1 Multifattorialità del processo di metastatizzazione

2 che non rimargina mai Albini and Sporn Nature Reviews Cancer 7, (February 2007) doi: /nrc2067

3 Tumor Cell Heterogeneity Lisa Fusetti 3

4 Tumor Progression and Heterogeneity Progressione tumorale: acquisizione di cambiamenti permanenti nelle caratteristiche di sottopopolazioni selezionate del tumore.

5 Tumor Cell Invasion TRANSIZIONE EPITELIO MESENCHIMA (EMT) LE CELLULE TUMORALI DEVONO PERDERE I CARATTERI EPITELIALI E ACQUISIRE I CARATTERI MESENCHIMALI Distacco dalle altre cellule tumorali Adesione alla matrice extracellulare Proteolisi della matrice extracellulare Motilità e migrazione nella matrice extracellulare.

6 TISSUE EPITHELIUM La cellula trasformata deve potersi staccare dalle altre cellule epiteliali e non subire L inibizione da contatto microvilli apical surface tight junction adherens junction gap junction desmosome basal lamina cell-matrix adhesion e.g., focal adhesions Integrin-dependent function

7 There Ci sono almeno 5 classi di molecole di adesione(cams)

8 LE CADERINE VENGONO DOWN-REGOLATE DURANTE LA TRASFORMAZIONE EPITELIO-MESENCHIMA E LIBERANO LA BETA-CATENINA

9 La beta-catenina è associata alle caderine. Quando queste vengono down-regolate, la beta-catenina rimane libera nel citoplasma e. Lisa Fusetti 9

10 può essere ubiquitinata e distrutta tramite l oncosoppressore APC (ubiquitina-ligasi) Quando questa manca, la beta-catenina va nel nucleo e funziona come co-fattore trascrizionale per geni del ciclo cellulare e per oncogeni come Myc. 10

11 Hallmarks of Cancer Cells Replicazione autosufficiente Prolungata sopravvivenza Instabilità genetica Capace di indurre neoangiogenesi Capace di invasione e metastatizzazione 11

12 Lo switch angiogenetico è il frutto di un bilanciamento

13 Il tumore si adatta ad un ambiente ipossico upregolando il fattore HIF

14 ..che regola l espressione di geni importanti per l angiogenesi e il movimento

15 FUNZIONI DI VEGF SULLE CELLULE ENDOTELIALI AUMENTA PERMEABILITA DEI VASI formazione di fenestrature nell endotelio o attivazione di particolari cellule transendoteliali FAVORISCE LA SOPRAVVIVENZA inibisce l apoptosi attivando proteine anti-apoptotiche ( bcl2 ) e inibendo le caspasi AUMENTA LA PROLIFERAZIONE attiva la via mediata da PKC FAVORISCE L INVASIONE E LA MIGRAZIONE induce l espressione delle MMPs e di upa che degradano la membrana basale Sembra che VEGF stimoli anche il reclutamento dei progenitori delle cellule endoteliali (ECP) dal midollo osseo al sito di neovascolarizzazione del tumore

16 Infiltrazione: LE CELULE TUMORALI DESPRIMONO METALLOPROTEASI CHE DEGRADANO LA MATRICE of ECM Lisa Fusetti 16

17 Il taglio proteolitico delle proteine pro-angiogeniche della matrice genera peptidi anti-angiogenici Endostatin Tumstatin Arresten Canstatin Endorepellin

18 .che sono: 18

19 IL TGF BETA è UN ARMA A DOPPIO TAGLIO La perdita della segnalazione tramite TGFβ contribuisce alla anormale proliferazione cellulare e alla malignità 19

20 IL TGFBETA FAVORISCE LA TRANSIZIONE EPITELIO MESENCHIMA: FA TRASCRIVERE GLI INIBITORI DELLE CADERINE Lisa Fusetti 20

21 Inibizione della trascrizione dellab eta-catenina Lisa Fusetti 21

22 FIBROBLASTI ATTIVATI DAL TUMORE TGF-β e PDGF sono induttori della DESMOPLASIA (Formazione di tessuto fibroso; in particolare riferita ai carcinomi in cui le cellule parenchimali stimolano la formazione di uno stroma ricco di collagene.) attraverso i loro effetti sui fibroblasti stromali. Il TGF-β induce chemiotassi dei fibroblasti ed il loro transdifferenziamento in MIOFIBROBLASTI. Il PDGF induce proliferazione e differenziamento dei fibroblasti in miofibroblasti o meglio in PROTO-MIOFIBROBLASTI.

23 CAFs (fibroblasti attivati dal cancro) PDGF TGF-ß Sono identificati immunocitochimicamente in base all espressione di diversi markers : α-sma (smooth muscle actin) VIMENTINA DESMINA FAP (Fibroblast activation protein)

24 CAFs NELLA PROGRESSIONE DEL TUMORE I miofibroblasti Up-regolano l espressione di SERINE-PROTEASI e MMPs Esprimono un range di fattori di crescita (GF) e CITOCHINE che promuovono la sopravvivenza delle cellule tumorali come pure la loro migrazione ed invasione Contribuiscono alla generazione del microambiente promuovente la progressione del tumore mediante l espressione di GFs che attivano ulteriormente lo stroma tumorale attraverso la stimolazione dell angiogenesi ed il reclutamento di cellule infiammatorie Secernono componenti della ECM pro-migratori come la TENASCINA- C 24

25 AGENTI PRO-INVASIVI SECRETI DAI MIOFIBROBLASTI I miofibroblasti secernono fattori pro-invasivi come TNC e SF/HGF, ognuno dei quali necessario ma non sufficiente per la stimolazione dell invasione. Tali agenti cambiano il morfotipo delle cellule tumorali che da rotondeggianti diventano allungate e con estensioni cellulari che facilitano la loro invasione. Il morfotipo rotondeggiante è caratterizzato da un intensa attivazione della via RhoA/Rock. Il morfotipo allungato invasivo è caratterizzato da un intensa attivazione della via Rac e bassa RhoA/Rock.

26 Tumor Cell Invasion Distacco dalle altre cellule tumorali Adesione alla matrice extracellulare Proteolisi della matrice extracellulare Motilità e migrazione nella matrice extracellulare.

27 The Integrin Family of ECM Receptors α ECM β Extracellular Adhesion out in Intracellular Signaling Transmembrane, heterodimeric cell surface proteins, consisting of one α and one β subunit. Primarily cell adhesion molecules, recognizing protein components of the extracellular matrix (ECM). Regulate multiple intracellular signal transduction pathways leading to proliferation, differentiation, migration, and survival. 27

28 The Integrin Family of Receptors Vitronectin Fibronectin ICAM VCAM Various genetic data identify unique functions for each integrin.

29 Regulation of Integrin Adhesion and Signaling 1. Regolazione Outside-In 2. -L integrina Active lega la ECM (sequenze RGD) e trasmette il segnale intracellulare. 3. Regolazione Inside-Out -Gli agonisti extracellulari (fattori di crescita, citochine, etc.) stimolano segnali intracellulari che attivano le funzioni di attacco delle integrine.. - La maggior parte delle integrine sulla superficie cellulare sono inattive. - Anticorpi ingegnerizzati distinguono active da inactive.

30 Model for Inside-Out Integrin Activation by Talin Signaling Signaling Inactive Active, Dimer Active, Multimerization β subunit cytoplasmic dimerization The β subunit cytoplasmic sequence recruits intracellular effector proteins, leading to the activation of miultiple signaling cascades.

31 αvβ6 Un membro della famiglia di molecole chiamate integrine - che integrano l esterno con l interno della cellula - αvβ6 è espressa soltanto dalle cellule epiteliali - Il livello di αvβ6 aumenta nei cheratinociti durante il riparo delle ferite.

32 Epidermis Wound repair in normal skin Basement Membrane Dermis Wound keratinocytes turn on new molecules for movement and enzymes for repair Lisa Fusetti 32

33 Nella ferita I cheratinociti aumnetano l espressione di αvβ6 per riparare la pelle. Ma-quando il riparo è completo, l integrina scompare Che cosa succede di αvβ6 nel carcinoma squamoso della pelle?

34 Squamous cell carcinoma della pelle si comporta come una ferita che non rimargina mai

35 Which molecules do SCC use for invasion? αvβ6 Quali sono le caratteristiche protumorigeniche dell integrina αvβ6? 1)Aumenta la migrazione 2) Aumenta la produzione di enzimi di degradazione How 3) Aumenta can we prevent l invasione the invasive process?

36 L infiammazione contribuisce allo sviluppo di un tumore La migrazione delle cellule tumorali ricorda quella dei leucociti durante l infiammazione Lisa Fusetti 36

37 Invasione della membrana basale Componenti della matrice extracellulare: Type IV collagen, laminin, proteoglycans Le cellule trasformate (e quelle dello stroma) secernono delle proteasi: Plasmin Urokinase-type plasminogen activator Matrix metalloproteinases (MMPs)

38 Matrix Metalloproteinases (MMPs) MMPs FAMIGLIA DI PROTEASI ZINCO-DIPENDENTI TIMPs INIBITORI TISSUTALI DELLE METALLOPROTEASI Il bilanciamento tra MMPs e TIMPs è regolato e si disregola nei carcinomi MMPs Increased invasive capacity TIMPS

39 Infiltration: Migration

40 Le cellule tumorali nel distretto ematico si ricoprono di piastrine tramite le integrine che si legano al fibrinogeno che fa da ponte con le integrine delle piastrine formando dei microemboli

41 Migrazione e metastasi Modello identico ai leucociti circolanti e cellule staminali utilizzati per l homing in organi specifici Meccanismo molecolare: Chemochine recettori accoppiati alle proteine G CCR4/CXCL12

42 Model of Chemokine Regulation of Breast-Cancer Metastasis Murphy, P. M. N Engl J Med 2001;345: