Infiammazione e cancro

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Simona Pala
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1 Introduzione Infiammazione e cancro Evidenze di legame infiammazione-cancro Perché infiammazione aumenta rischio tumore Via intrinseca/ Via Estrinseca Oncogeni e infiammazione Relazione infiammazione cancro: il caso di NF-kB Il cancro é una malattia causata da difetti nei meccanismi cellulari di controllo della stabilitá del genoma e e della proliferazione cellulare Se infiammazione é in grado di stimolare lo sviluppo del cancro, questo deve avvenire attraverso la modulazione di tali meccanismi cellulari Tra i vari pathway attivati durante infiammazione, NF-kB ha un ruolo centrale sia nel controllo della risposta infiammatoria che nello sviluppo del tumore.

2 NF-kB NF-kB é un fattore trascrizionale rapidamente attivato in risposta a infezione, infiammazione e stress (danno al DNA) Regola -attivazione dei linfociti -infiammazione -inibisce apoptosi -stimola crescita cellulare Le subunitá possiedono il dominio REL di legame al DNA REL (la piú importante: REL-A o p65) p50 p52, derivata da proteolisi di p105 Esiste come Etrodimero di due tipi: REL/p50 REL/p52 stress infiammazione

3 NF-kB pathway canonico NF-kB ha segnali di localizzazione nucleare NF-kB é mantenuto nel citoplasma da interazione con IkB! In seguito a stimolo, il complesso IkB Chinasi (trimero IKK!,",#) inattiva IkB! NF-kB entra nel nucleo citoplasma nucleo pathway canonico

4 Come inattivare NF-kB? Forma mutante di IkB che non púo essere inattivata (fosforilata): I-kB SR: Super Repressore costitutivo!!!! Pathway non canonico

Geni target feedback loop:!ikb!! proliferazione:!myc, Ciclina D1!! anti-apoptosi:!bcl2 family (bloccano BAX), ciap (bloccano caspasi)!! Infiammazione:!! citochine!!!(e.g., IL-1, IL-6, TNF-a, IFN b, GM-CSF)!

5 Geni target feedback loop:!ikb!! proliferazione:!myc, Ciclina D1!! anti-apoptosi:!bcl2 family (bloccano BAX), ciap (bloccano caspasi)!! Infiammazione:!! citochine!!!(e.g., IL-1, IL-6, TNF-a, IFN b, GM-CSF)! chemochine!!(e.g., IL-8, MIP-1, MCP1, RANTES, and eotaxin),! molecole per adesione!!(e.g., ICAM, VCAM, and E-selectin)! effettori, stress ossidativo!(e.g., inos and COX-2).! risposta immunitaria!!(mhc proteins)! proteasi!!!(mmp9 proteins)!

6 NFKB ha un ruolo sia in cellule infiammatorie che in cellule tumorali NFKB, infiammazione e cancro Indizi: NF-KB é fondamentale per il processo infiammatorio NF-kB é un attivatore di geni anti apoptotici=oncogeni Tumori umani presentano NF-kB costitutivamente attivato validazione del ruolo di NF-kB in modelli murini Epatite e carcinoma del fegato (HCC:hepatocellular carcinoma) Carcinogenesi chimica e HCC

7 Hepatocellular Carcinoma (HCC) High mortality rate due to late stage diagnosis -resection and transplantation are mostly ineffective -Commonly used drugs are mostly ineffective -emergence of therapy resistance tumor -Increse incidence due to increase rate of HBV HCV infection Prevention!

8 L'epatite virale è un processo infiammatorio (acuto o cronico), che provoca la morte (necrosi) delle cellule del fegato (epatociti) a causa dell'attacco da parte di virus epatotropi (HBV/HCV) Come risponde l organo danneggiato? fegato: capacitá rigenerante iperplasia controllata Gli epatociti si dividono raramente. Tuttavia, possiedono la capacità di riprodursi in risposta a: - fattori di crescita - distruzione/asportazione di una parte del fegato stesso Capacitá fondamentale dopo l'asportazione chirurgica o in seguito a lesioni (lesioni virali, tossiche o ischemiche). la capacità di rigenerazione del fegato viene compromessa da danno eccessivo: - malattie croniche (epatite) - danni ripetuti (alcol: >50g/giorno/piú anni) Conseguenza: epatociti verranno sostituiti da tessuto cicatriziale (fibrosi) fino a portare alla cirrosi epatica.

9 commento Ripopolazione del fegato e cancro Un ambiente ricco in stimoli proliferativi puó favorire la selezione di una cellula iniziata (pre tumorale)

10 Infiammazione - tumore Colangite Infiammazione vie biliari Hepatocellular carcinoma Topi MDR2-/- Modello murino di epatite Malattie epatobiliari: Gli epatociti secernono la bile nei canalicoli biliari, che sono spazi tra epatociti adiacenti. La bile é composta da acidi biliari e fosfolipidi. MDR2: glicoproteina di membrana che media la secrezione dei fosfolipidi della bile, famiglia degli ABC transporter. Topi MDR2 -/- : Un difetto nella secrezione della bile: acidi biliari in assenza di fosfolipidi,che sono ritenuti negli epatociti, sono tossici e causano danno delle membrane e epatite $ modello di malattia epatobiliare, é considerato un modello di malattia cronico del fegato, precisamente di Colangite, cioé infiammazione delle vie biliari. All etá di 4-6 mesi i topi mdr2 (-/-) sviluppano foci di HCC.

11 Topi MDR2-/- Modello murino di epatite NF-kB e HCC in topi MDR2-/- Sistema: Topi MDR2 -/- sviluppano epatite e poi HCC a 6 mesi Domanda: quale ruolo per NF-kB? Metodo: Inattivazione di NF-kB nel fegato di topi MDR2-/- Come?: Attivazione specifica nel fegato di IkB super-repressor

12 NF-kB é attivato nei topi MDR2-/- +/+ -/- HCC from -/- Immunoistochimica con antinf-kb (p65) Cosa succede se inattiviamo NF-kB? (attivando IkBSR con sistema TET-OFF) In assenza di DOX, il gene é acceso, ikbsr inattiva NF-kB In presenza di DOX, il gene é spento, NF-kB é attivo IkBSR IkBSR In presenza di DOX, il gene é spento, NF-kB é attivo In assenza di DOX, il gene é acceso, ikbsr inattiva NF-kB

13 IkBSR inibisce NF-kB nel fegato Staining nucleare di p65 é indice di attivitá di NF-kB: KO = MDR2-/- DM = MDR2-/-, IkBSR Se inattiviamo NF-kB? (attivando IkBSR) meno HCC! MDR2-/- MDR2-/- IkbSR acceso MDR2-/- IkbSR spento

14 In che modo NF-kB favorisce lo sviluppo di HCC Una funzione di NF-kB é inibire apoptosi. Ipotesi: NF-kB favorisce HCC perché inibisce apoptosi Se cosí fosse, IkBSR dovrebbe far diminuire HCC perché aumenta il livello di apoptosi. Quindi: Qual é il livello di apoptosi in topi MDR2-/- rispetto a topi MDR2-/- con NF-kB inattivato (da IkBSR)? modello MDR2-/- epatite dox NF-kB IkBSR apoptosi HCC

15 Inibizione di NF-kB (da parte di IkBSR) aumenta apoptosi e riduce incidenza HCC Se blocco TNF, blocco NF-KB: tolgo l inibizione dell apoptosi, e apoptosi aumenta. Quali geni target di Nf-kB? Famiglia IAP:! legandosi alle caspasi (anche già attivate) ne inibiscono l attività enzimatica e ne promuovono ubiquitinazione e degradazione!

16 Quali cellule producono TNF e quali hanno NF-kB attivato? NFkB epatociti TNF endotelio macrofagi

17 NFKB funziona sia in cellule infiammatorie che in cellule tumorali MODELLO di carcinogenesi chimica di HCC NF-kB, cellule e citochine infiammatorie

18 Carcinogeni e HCC: DEN diethylnitrosamina DNA alkylation Induzione HCC in topi adulti: -Trattamento singolo DEN -Trattamento con promotore per 6 mesi -Comparsa HCC intorno ai 6-8 mesi DEN promotore HCC mesi DANNO HCC

19 DANNO Ruolo NF-kB HCC DEN CELLULE NECROTICHE Attivazione macrofagi TLR Produzione di IL6 Stimolazione cell tumorali HCC

Trattamento con DEN induce proliferazione (ripopolamento) nel fegato Proliferazione é dipendente da NF-kB Wt NF-kB-/- Proliferazione misurata nel fegato come % di

20 Trattamento con DEN induce proliferazione (ripopolamento) nel fegato Proliferazione é dipendente da NF-kB Wt NF-kB-/- Proliferazione misurata nel fegato come % di cellule positive alla BrdU Il trattamento con DEN induce IL6 Questa induzione dipende da NF-kB WT NF-kB-/- Immunoistochimica per IL6 su sezioni di fegato da topi wt o NF-kB -/-

21 Funzione di IL6 in HCC indotta da DEN: IL6 é richiesta per la proliferazione indotta da DEN Proliferazione misurata nel fegato come % di cellule positive alla BrdU Funzione di IL6 in HCC indotta da DEN: IL6 é richiesta per sviluppo del tumore

22 E quindi aumenta il survival se togliamo IL6 Quali sono le cellule responsabili? Kupffer celi (KC): i macrofagi residenti del fegato! KC isolate e trattate in piastra con LPS o frammenti necrotici: producono IL6 solo se la via di trasduzione del TLR4 é integra

NB: naturalmente fonte di tissue damage é anche epatite conclusioni Le cellule e i mediatori dell infiammazione sono una presenza importante dell ambiente tumorale Lo stato infiammatorio

23 NB: naturalmente fonte di tissue damage é anche epatite conclusioni Le cellule e i mediatori dell infiammazione sono una presenza importante dell ambiente tumorale Lo stato infiammatorio favorisce insorgenza e progressione del tumore - Infiammazione precede e favorisce l insorgenza del tumore - Attivazione oncogenica induce un ambiente infiammatorio che favorisce la tumorigenesi

24 therapy induced inflammation Ulteriore livello di complessitá Chirurgia-chemioterapia-radiazioni: Le principali opzioni terapeutiche! inducono infiammazione sistemica o locale Causa: danno tissutale o morte di cellule tumorali Chirurgia: danno tissutale /infezioni stress pathway chemioterapia-radiazioni: induzione di necrosi NB: Necrosi può avere duplice effetto: Morte di cellule infiammatorie pro-tumorali cellule responsabili del microambiente infiammatorio Morte di cellule infiammatorie anti-tumorali cellule effettrici della risposta immunitaria anti-tumorali Terapia anti-infiammatoria come terapia antitumorale Farmaci antiinfiammatori possono avere sia azione profilattica che terapeutica riducono incidenza o rallentano la crescita tumorale: Inibitori delle ciclo-ossigenasi (aspirina, inbitori di COX2): riduzione incidenza Colon Cancer, Breast cancer Agire sull infiammazione pro-tumorale: strategie. "Inibizione di dei pathway che mediano la crescita/sopravvivenza delle cellule tumorali in risposta alle citochine infiammatorie "Sequestro delle citochine /chemochine/recettori che mantengono il microambiente infiammatorio (antiil6, anti TNF, anti CCR2) "modulare la risposta infiammatoria che segue la terapia "Eliminare cellule infiammatorie responsabili della progressione tumorale, preservando le cellule responsabili della risposta immunitaria "Inibizione selettiva di citochine pro-tumorali.

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