Le neoplasie. Tumori benigni: generalmente si aggiunge il suffisso oma al tipo di cell da cui la neoplasia deriva.

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1 Le neoplasie Definizione Neoplasia = nuova crescita; Neoplasma = è la massa neoformata; Tumore = termine associato alla tumefazione prodotta dall insorgere di un processo infiammatorio; oncologia = studio delle neoplasie; cancro = umore maligno. Terminologia: tutti i tumori sono costituiti da due componenti: o Parenchima cell neoplastiche proliferanti; o Stroma di supporto tessuto connettivo e vasi. La terminologia dei tumori si basa sulla natura del parenchima; tumori con una componente stremale molto abbondate di collageno vengono detti desmoplasie (ES Ca mammella). Tumori benigni: generalmente si aggiunge il suffisso oma al tipo di cell da cui la neoplasia deriva. Mesenchima lipoma, fibroma, condrioma, osteoma, leiomioma, rabdomioma Epiteliali la terminologia segue l architettura del tessuto di origine: Adenoma neoplasie epiteliali benigne che formano aspetti ghiandolari, oppure neoplasie di origine ghiandolare che non ne riproducono esattamente le caratteristiche; Papillomi neoplasie epiteliali che producono proiezioni verrucoidi o digitformi. Cistiadenoma neoplasie epiteliali con forma di grandi cisti; Polipo escrescenza visibile microscopicamente sulla superficie di una mucosa e che protrude in un lume- Tumori maligni: prendono il nome a seconda del tessuto di origine: Sarcomi mesenchima: scarsa componente stremale e consistenza carnosa. Fibrosarcoma, liposarcoma, leiomioma (m liscio), rabdosarcoma (m scheletrico) Carcinomi Adenocarcinomi (se presentano aspetto microscopico ghiandolare) A cell squamose (se presentano cell squamose derivate da un qualsiasi epitelio pavimentoso pluristratificato) Derivano dagli epiteli, da qualsiasi dei tre foglietti germinativi: ectoderma, mesoderma ed endoderma

2 Tumori misti rari, le cell parenchimali non differenziano in un unico tipo cellulare, derivano comunque da un solo foglietto germinativo. ES tumori misti delle ghiandole salivari: adenomipleomorfi; Teratomi tumori rappresentati da diversi tipi cellulari, derivano da più foglietti germinativi; ES teratoma cistico dell ovaio; Melanomi nome corretto melanocarcinomi; tumore dei melanociti Caratteristiche delle neoplasie: la differenziazione tumore benigno- maligno viene fatta si base morfologica. 1. diffrenziamento e anaplasia; 2. velocità di accrescimento; 3. invasività locale, 4. metastasi. Differenziamento e anaplasia: caratteristiche riferite alle cell parenchimali della neoplasia. Indica il grado di somiglianza tra le cell parenchimali della neoplasia e le corrispondenti cell normali, sia da un punto di vista morfologico che funzionale. Benigni generalmente ben differenziati; Maligni grado di differenziazione variabile da ben differenziato a indifferenziato. Neoplasie maligne non differenziate anaplasie Neoplasie maligne differenziate derivano dalla maturazione e dalla specializzazione di cellule indifferenziate; Neoplasie maligne indifferenziate derivano dalla proliferazione senza maturazione di cell trasformate. Caratteristiche anaplastiche o Nuclei pleomorfi (variazione di forma e dimensione), contengono più DNA, sono ipercromici, rapporto nucleo/citoplasma 1:1; o Tumori maligni presentano elevata attività proliferante (tuttavia tale caratteristica non è sufficiente ai fini diagnostici, devono essere presenti anche figure mitotiche anomale); o Cell umorali giganti sono cell diverse dalle cell infiammatorie di Langhans, l orientamento cellulare è alterato, hanno nucleo enorme e ipercromico Tumori moderatamente differenziati si collocano tra quelli differenziati e le neoplasie anaplastiche; Displasia o Prevalentemente negli epiteli, o Perdita dell uniformità delle singole cell (orientamento e architettura); o Mostrano pleomorfismo; o I nuclei sono spesso ipercromici e voluminosi; o Figure mitotiche abbondanti ma normali nell aspetto.

3 Se la displasia coinvolge l intero spessore dell epitelio viene considerata una lesione neoplastica pre-invasiva detta carcinoma in situ; la displasia non progredisce necessariamente verso il cancro. Differenziamento funzionale: Ca ben differenziato generalmente mantiene le caratteristiche funzionali del tessuto di origine, Neoplasia anaplastica generalmente non mantiene le caratteristiche funzionali del tessuto di origine in alcuni casi compaiono caratteristiche funzionali del tutto imprevedibili. Caratteristiche generali (con alcune eccezioni): o Più è rapida la crescita della neoplasie maggiore sarà il suo grado di indifferenziazione; o Le cell di un tumore benigno sono quasi sempre ben differenziate, o Le cell del tumore maligno possono mantenere un certo grado di differenziazione, ma in ogni modo parte di questa differenziazione la perdono. Velocità di accrescimento: Neoplasie benigne crescita lenta (ani); Neoplasie maligne crescita rapida ad andamento variabile. La velocità di accrescimento è correlata al grado di differenziazione; Alcuni tumori maligni: 1. Crescono lentamente; 2. Improvvisamente si accresce disseminandosi in tutto l organismo; Tale accrescimento probabilmente deriva dalla produzione del tumore di un sottoclone cellulare più aggressivo. (presuppone l ipotesi che i tumori siano monoclinali) Invasione locale: Quasi tutte le neoplasie benigne si accrescono come masse coese che si espandono, di solito sviluppano una capsula fibrosa. Rimangono nel sito di origine, no hanno la capacità di infiltrare, non invadono, non metastatizzano. Neoplasie maligne Progressiva infiltrazione, invasione e distruzione del tessuto circostante; Non sono ben separate dal tessuto circostante; Possono presentare capsule fibrose (quasi sempre tal capsula è attraversata da sottili zaffi che infiltrano il tessuto circostante. Ca in situ mostrano le caratteristiche citologiche di malignità tranne che per l infiltrazione della membrana basale, possono essere considerate le lesioni che precedono il Ca invasivo.

4 Metastasi: impianti tumorali discontinui e distanti rispetto al tumore primitivo. Con poche eccezioni (glomi, Ca basocellulare della cute) tutti i cancri possono metastatizzare, in generale più il tumore primitivo è aggressivo, cresce rapidamente e presenta elevate dimensioni più è probabile che metastatizzi. La capacità di metastatizzare di un tumore è legata alla sua capacità di penetrare nei: Linfatici; Vasi sanguigni; Cavità del corpo. Il 30% dei pz cui viene diagnosticata una neoplasia solida maligna (eccetto per i Ca della cute diversi da melanoma) presenta metastasi. La diffusione matastatica è un indice prognostico fortemente negativo. Vie di diffusione Impianto diretto in cavità e superfici dell organismo Disseminazione per via linfatica Disseminazione per via ematica 1. impianto diretto in cavità e superfici dell organismo: può verificarsi ogni qual volta la neoplasia maligno raggiunga una spazio aperto naturale (ES cavità pleurica, peritoneale, pericardica etc). è una caratteristica del Ca dell ovaio, alcuni Ca dell ovaio e dell appendice secernono una sostanza gelatinosa detta pseudomixoma del peritoneo. 2. disseminazione per via linfatica: disseminazione iniziale caratteristica dei Ca (anche i sarcomi possono utilizzare questa via). La metastatizzazione ai linfonodi segue le vie naturali di drenaggio linfatico, coinvolge generalmente per primi i linfonodi regionali (fatta eccezione delle metastasi a salto). NB: un ingrossamento ai linfonodi in prossimità di una neoplasia non indica necessariamente metastatizzazione, l aumento di volume potrebbe essere dovuto iperplasia linfonodale di tipo reattivo. 3. disseminazione per via ematica: disseminazione tipica dei sarcomi, può essere seguita anche dai Ca generalmente avviene attraverso le vene, le arterie sono più difficili da penetrare (pareti spesse). Le neoplasie invadono le vene Vengono trasportate dal sangue seguendo il flusso ematico che drena il sito i localizzazione della neoplasia Fegato e polmoni sono gli organi più frequentemente interessati dalle disseminazioni ematogene. Sangue refluo dall area portale fegato; sangue refluo dalla vv cave polmoni.

5 Neoplasie tiroide e prostata Plesso paravertebrale Metastasi vertebrali Alcune neoplasie hanno propensione alla disseminazione prevalentemente venosa (Ca renale): Ca renale Rami della vena renale NB: la crescita intravenosa non può essere seguita da una disseminazione diffusa, ma da una disseminazione ben localizzata Vena renale Vena cava inferiore Cuore dx Ereditarietà: lo sviluppo di molti tumori non dipende solo da fattori ambientali ma che da una predisposizione genetica. Le forme ereditarie di cancro possono essere divise in tre: 1. sindromi neoplasitche ereditarie: forme di cancro in cui la trasmissione di un gene mutato aumenta fortemente il rischio di sviluppare la neoplasia. L ereditarietà è generalmente di tipo autosomica dominante. In ogni sindrome il tumore interessa specifici organi e tessuti, i tumori di questo tipo sono spesso associati a specifico marker fenotipico (ES tessuto colpito presenta anche molti tumori benigni), si osservano fenomeni di penetranza incompleta ed espressività variabile; 2. forme di cancro familiare: precoce età di insorgenza, colpiscono due o più pareti stretti del soggetto in esame, non sono associati a marker fenotipici caratteristici, alcuni sono legati alla trasmissione di geni mutati (ES Ca mammella e gene BRCA-1 e BRCA-2), di solito la predisposizione al cancro è dominante. Ma non i può escludere una ereditarietà multifattoriale. 3. sindromi autosomiche recessive da difetti di riparazione del DNA: sono lesioni di tipo canceroso che si fondano su instabilità del DNA e dei cromosomi (instabilità legata a caratteristiche genetiche ad ereditarietà autosomica recessiva) ES xeroderma pigmentoso. ES retinoblastoma infantile, i portatori del gene rb mutato hanno un rischio volte maggiore di sviluppare la neoplasia, hanno inoltre elevata probabilità di sviluppare una seconda neoplasia. ES FAP (familiar adenomatous polyposis) Alterazioni neoplastiche acquisite: sono le alterazioni neoplastiche che si fondano su condizioni predisponesti non genetiche: Stato i metaplasia, displasia; Epatocarcinoma -> l 80% insorge su fegato cirrotico; Gastrite atrofica cronica in corso di anemia perniciosa; Cheratosi solare della cute, Rettocolite ulcerosa, Leucoplachia della cavità orale del pene e della vulva, Alcune neoplasie benigne costituiscono substrato per lo sviluppo di lesioni cancerose (ES adenoma villoso del colon. (50% dei pz sviluppa una neoplasia maligna)

6 Basi molecolari del cancro: i danni genetici non letali sono alla base del processo di cancrogenesi acquisiti per azione di agenti ambientali, o ereditati dalla linea germinale. Bersagli del danno genetico Proto-oncogeni generalmente promuovono la crescita, sono dominanti su oncosppressori e antioncogeni Onco-sppressori inibiscono la crescita, oncogeni recessivi Altri bersagli sono i geni che regolano i processi i riparazione del DNA perché si verifichi instabilità nel materiale genetico devono essere mutate entrambe le coppie di alleli. Anti-oncogeni regolano l apoptosi, sono codominanti Il processo di cancrogenesi è un processo a tappe (fenotipiche e genotipiche) Progressione del tumore Neoplasia maligna fenotipo --- (crescita eccessiva + invasività locale + metastasi) genotipo --- lesioni crescenti nel tempo Oncogeni e cancro: oncogeni proto-oncogeni mutati, alcuni proto-oncogeni sono attivati da retrovirus (ES infezione da virus leucemogeni). Altre sequenza trasformanti come ES c-erb B2 non sono mai state trovate in alcun virus; altre sequenze come ras sono sequenze progenitrici di v-onc virali del sarcoma di Harvey e Kirsten. Il processo di attivazione ad opera di un retrovirus I proto-oncogeni hanno quindi potere trasformante per: Traduzione virale; (v-onc) Azione di fattori che ne alterano il comportamento in situ convertendoli in oncogeni cellulari (c-onc) Prodotti proteici degli oncogeni: oncoproteine simili ai prodotti normali de proto-oncogeni che deregola l espressione genica per inserzione di un oncogene virale (v-onc) viene detta mutagenesi inserzionale il DNA virale è sempre inserito in quello dell ospite e deregola la normale espressione del protooncogene Prive i importanti elementi regolatori; La loro produzione in cell trasformate non dipende da fattori di crescita o altri segnali esterni.

7 Proto-oncogeni per fattori di crescita Proto-oncogene Categoria del prodotto Meccanismo Tumore Sis Fattori di crescita (catene β iperespressione Astrocitoma, PDGF) osteosarcoma Hst-1 Fattori di crescita per i Iperespressione Ca stomaco, Ca vescica, fibroblasti (FGF) Ca mammella, melanoma (sono spesso tumori soggetta stimolazione autocrina) Int-2 FGF Amplificazione Ca stomaco, Ca vescica, Ca mammella, melanoma (sono spesso tumori soggetta stimolazione autocrina) Sono tutti proto-oncogeni dei fattori di crescita, spesso altri oncogeni coinvolti nella traduzione del segnale provocano un aumento dell espressione dei proto-oncogeni per i fattori di crescita ES c-ras Proto-oncogeni per recettori per fattori di crescita Proto-oncogene Categoria del prodotto Meccanismo Tumore Ret Fms Erb-B1 Erb-B2 Erb-B3 Recettori per i fattori di crescita (recettore neurotropo derivato dalla linea cellulare gliale) espresso da cell C della tiroide, cell della midollare del surrene, precursori delle paratiroidi Recettori per fattori di crescita CSF-1 (fattore stimolante le colonie) Recettori per EGF (epithelial growth factor) Riarrangiamento mutazioni puntiformi Mutazione puntiforme ---iperespressione; ---amplificazione; ---iperespressione MEN tipo 2 A B, Ca midollare della tiroide familiare, Ca papillifero della tiroide sporadico Leucemie mieloidi --Ca polmone a cell squamose; adenoca mammella, ovaio e stomaco; -- Ca mammella Alti livelli di proteina c-erb B2 nel Ca della mammella ha significato prognostico sfavorevole I recettori per i fattori di crescita codificati da oncogeni sono caratterizzati da un persistente stato di attivazione anche in assenza di ligando. Proto-oncogeni per proteine coinvolte nella traduzione del segnale Proto-oncogene Categoria del prodotto Meccanismo Tumore Ras Proteine coinvolte nella traduzione del segnale Mutazioni puntiformi Ca polmonare, pancreas, colon, molte leucemie La sua mutazione è al seconda più frequente anomalia di oncogeni dominanti. Blocco di ras blocco della risposta proliferativa all EGF, PDGF, CSF-1

8 Funzionamento di ras: (oltre che nella traduzione del segnale ras è coinvolto nella regolazione del ciclo cellulare passaggio dalla fase G0 a S il meccanismo è sconosciuto) 1 Ras +GDP Ras +GTP 2 Raf GAP Proteina c-myc Attivazione della trsdcrizione Attivazione delle MAP- Kinase 4 nucleo Progressione nel ciclo cellullare 1. il ligando lega il recettore; 2. ras attivato da fosforilazione lega raf-1; 3. il complesso ras-raf-1 attiva le MAP chinasi (mythosis activated proteins); 4. MAP-K attivate attivano la trascrizione; 5. l inattivazione di ras avviene ad opera di GAP una proteina in grado di accelerare l attività auto GTPasica della ras. La mutazione di c-ras agisce in maniera tale che ras non sia più sensibile all azione delle GAP

9 Proteine che regolano la trascrizione nucleare: sono le oncoproteine degli oncogeni: C-myc; C-myb; C.jun; C-fos Più comunemente coinvolto c-myc: gene della crescita a risposta immediata. 1. la proteina myc lega la proteina max risulta un potente attivatore della trascrizione; (ma lega anche mad che lo sottrae al legame con myc mad-max è un inibitore della trascrizione); 2. myc sembra coinvolto anche nell apoptosi della cellula (se attivato in assenza di fattori di sopravvivenza GF-) l attività di myc è legata alla quantità di max disponibile e alla quantità di mad presente Le versioni trasformate di c-myc sono associate ad iperespressione della proteina myc aumentata trascrizione di geni critici e possibile trasformazione neoplastica. Linfoma di Burkitt: alterata regolazione di c-myc per traslocazione; c.myc risulta amplificato ei Ca mammella,colon, polmone N-myc; L-myc geni correlati a c-myc sono aumentati nei neuroblastomi e Ca polmonare a piccole cell Cicline e CDK (chinasi ciclica dipendenti): proteine indispensabili per la corretta progressione nel ciclo cellulare. Fase G1 Passaggio in fase S Produzione ciclina D Produzione ciclina E di di CDK4 CDK6 CDK2 Fosforilano prb (proteina del retinoblastoma) Attiva i geni per il passaggio in fase S Libera EF2

10 Fase S Passaggio in fase G2 Sintesi cicline A CDK2 CDK1 Bersagli perfettamente conosciuti non Fase G2 passaggio in fase M Sintesi cicline B CDK1 Fosforilazione di proteine necessaria alla mitosi Regolazione dell attività delle CDK sono due classi di inattivatori: 1. CDKI p21;p27;p57 2. CDKI p15; p16; p18; p19; Detti INK-4 Attivazione degli oncogeni: l attivazione di oncogeni presuppone la mutazione da proto-oncogene ad oncogene secondo: modificazione della struttura produzione di oncoproteine con funzione aberrante; modificazione della regolazione dell espressione aumentata o inadeguata sintesi di proteina strutturalmente normale mutazioni puntiformi: ES: ras ras non muta in ca alla mammella, e ca cervice uterina. 90% adenocarcinomi pancreas, colangiocarinomi (ras mutato); 50% Ca colon, tiroide, endometrio (K-ras mutato); 30% adenocarcinomi polmone, leucemie mieloidi (N-ras mutato) Riarrangiamenti cromosomici: Traslocazioni: - linfoma di Burkitt c-myc-igh - linfoma follicolare; - leucemia linfoblastica acuta a cell T c-myc-trcα Nei tumori emopoietici determinano ibridi il cui risultato sono proteine chimeriche che promuovono la crescita cellulare; Nei linfomi il risultato è iperespressione genetica. Linfoma di Burkitt traslocazione del gene c-myc (cromosoma 8 q24), al cromosoma per le catene pesanti delle IG (IgH). Si ha iperespressione del gene myc. Leucemie linfoblastiche acute e leucemie mieloidi cronica traslocazione completa tra cromosomi 9-22; l oncogene c-abl si viene a trovare vicino al locus bcr; il risultato della trascrizione è una proteina chimerica con attività tirosinchiansica.

11 Amplificazione genica: N-myc neuroblastoma; c-erb B2 Ca mammella; L-myc/N-myc Ca a piccole cell del polmone Oncosoppressori: geni che frenano la proliferazione. Prodotti proteici degli oncosoppressori proteine che regolano il ciclo cellulare e la trascrizione regolano la divisione cellulare. Il destino di questi prodotti genici è di raggiungere il nucleo (alcuni si trovano direttamente nel nucleo) - p53; - BRCA-1; - BRCA-2 - WT-1 Il gene rb: 1. primo oncosoppressori ad essere stato scoperto; 2. fosfoproteina nucleare che regola il ciclo cellulare; 3. si trova sul cromosoma è il gene del retinoblastoma p-rb (ipofosforilata) attiva p-rb (fosforilata) inattiva La fosforilazione è ad opera del complesso ciclina D-CDK4 ciclina D-CDK6 L inattivazione consente alla cell di progredire nel ciclo La proteina rb funziona da freno legando e inibendo I fattori trascrizionali della famigli E2F. le mutazioni riguardano il sito legante tali fattori. cellulare e passare dalla fase G1 alla S; in fase M viene nuovamente defosforilata. Mutazioni di entrambe gli alleli di rb portano allo sviluppo del retinoblastoma, tale neoplasia maligna può svilupparsi anche in caso rb sia normale ma siano alterate le proteine che entrano in contatto con p-rb. -mutazioni di p16 (CDI detto INK4 inibitore delle CDK4) -mutazioni di CDK4 mutazioni di ciclina D La proteina p-rb può anche essere inattivata da: -antigene T del virus SV40 e polioma virus, proteina E7 dell HPV.

12 Il gene p53: 1. si trova sul cromosoma 17; 2. poco più del 50% dei tumori umani mostra mutazioni del gene p53; 3. raramente viene ereditato un allele mutato del gene; (pz con allele mutato si dicono affetti da S. di Li Fraumeni con 25% di possibilità in più di amarsi di tumore rispetto ad un individuo wt); 4. al contrario di pz con un allele rb mutato hanno probabilità di sviluppare una gamma molto più vasta di tumori - Sarcomi; - Ca mammella; - Leucemie; - Tumori cerebrali; - CA corticale del surrene Funzione del p53 freno di emergenza in caso di danno al DNA (da radiazioni ionizzanti, luce ultravioletta, sostanze chimiche mutagene). Danno al DNA livelli di p53 intracell (p53: T/2 = 20 min) P53 lega alcuni geni che mediano arresto del ciclo cellulare; apoptosi Il danno viene riparato: i livelli di p53 calano e la cellula riprende normalmente le proprie attività Il danno può essere riparato: - P53 causa la sintesi massiccia di p21 (inibitore delle CDK inattivazione dei complessi ciclina-cdk persistenza dell ipofosforilazione di p-rb blocco del ciclo cellulare; - Trascrizione diretta di GADD-45 gene che contribuisce all arresto del ciclo cellulare; - Attivazione dei geni bax e IGF-BP3 che inducono apoptosi NB: il gene p53 viene attivato anche da ipossia, importante nella ngiogeesi dei tumori cell tumorali con p53 normale con la crescita del tumore possono morire a causa di ipossia dovuta ad un inadeguato apporto ematico, resistono quindi solo sottcoloni tumorali con p53 mutata e quindi più aggresivi e resistenti.

13 Geni BRCA-1 e BRCA-2: 1. BRCA-1 cromosoma 17; 2. BRCA-2 cromosoma 13; 3. rischio aumentato di Ca mammella; 4. a differenza di rb e p53 BRCA è associato a forme di Ca sporadico e non familiare; Prodotti genici sono coinvolti nella regolazione di fattori di trascrizione. Agiscono da inibitori sul ciclo cellulare (attivazione della trascrizione per p21 e blocco del complesso ciclina-cdk). Molecole che regolano la traduzione del segnale: alcuni oncosoppressori hanno prodotti genici che inibiscono la trasduzione del segnale (segnali che promuovono la crescita). - Gene NF-1 neurofibromatosi tipo 1; - Gene APC poliposi adenomatosa familiare La presenza di un allele mutato porta il pz a sviluppare tutta una serie di lesioni benigne che possono trasformarsi APC codifica per una proteina (catenina) che lega il citoscheletro e lo ancora alla membrana cell ad altre proteine di adesione (caderine) Porta alla formazione di AFC adenopoliposi familiare del colon) Recettori cellulari di superficie: - TGF-β recettore per il fattore i crescita trasformante. Il legame recettore-ligando inibisce la trascrizione di geni che bloccano la crescita cellulare. Geni che regolano l apoptosi: - Bcl-2 inibisce l apoptosi regolando l uscita del Cit-C dal mitocondrio; - Bad; - Bax forma un canale nella membrana del mitocondrio e fa fuoriuscire i Cit-C inducendo apoptosi - Bcl-X5 Sono associati a p53e c-myc Stimola apoptosi se la proliferazione cell avviene in assenza di fattori di sopravvivenza Stimola bax apoptosi Geni che favoriscono l apoptosi; l ingresso o meno della cell in apoptosi dipende dal bilanciamento dei fattori pro e anti apoptotici

14 Geni che regolano la riparazione del DNA: mutazioni in questi geni non sono la causa diretta della neoplasia maligna, ma consentono l insorgenza di mutazioni in altre parti del DNA così da favorire il cancro. ES: HNPCC (human non polyposis colon cancer) a differenza di APC che porta ad AFC, le lesioni che compaiono sul colon non sono benigne né sono precedute da lesioni benigne sono direttamente lesioni maligne. Telomeri e cancro: Cell normali ad ogni replicazione si assiste ad un accorciamento dei telomeri; quando tale accorciamento supera un certo livello e si ha perdita di funzione genica la cellula muore. Solo nelle cell della linea germinale tale fenomeno è evitato dalle telomerasi (enzimi in grado di replicare interamente i telomeri). Cell tumorali sono i grado prevenire l accorciamento dei telomeri grazie alla riattivazione delle telomerasi. Tale attività è stata riscontrata nella maggior parte delle neoplasie umane. Altre cell neoplastiche hanno sviluppato altri metodi per evitare l accorciamento dei telomeri. Basi molecolari della cancerogenesi multifasica: il cancro insorge per una serie di mutazioni non a seguito di una mutazione unica. I geni responsabili dell insorgenza del cancro vengono divisi in due categorie: Geni gatekeeper (ES APC; rb, NF-1) sono geni che controllano direttamente la crescita della neoplasia; l perdita di questo tipo di geni porta ad una gamma di neoplasie ben specifiche per ogni gatekeeper. Geni caretaker (p53, ras, BRCA-1 BRCA-2) sono geni che mantengono la stabilità del genoma; loro mutazioni portano allo sviluppo di una gamma di neoplasie più vasta. Pz con un allele di un gene caretaker mutato nella linea germinale: per sviluppare una neoplasia devono subire altre tre mutazioni: 1. mutazione del 2 allele del caretaker; 2. mutazione del 1 allele del gene gatekeeper; 3. mutazione del 2 allele del gene gatekeeper Pz con un allele di un gene gatekeeper mutato nella linea germinale: per sviluppare una neoplasia devono subire un altra sola mutazione: 1. mutazione del 2 allele del gene gatekeeper Via dei geni caretaker Via dei geni gatekeeper Mutazione 1 allele caretaker Mutazione 2 allele caretaker INSTABILITA GENETICA Mutazione del 1 allele del gene gatekeeper Mutazione del 2 allele gatekeeper NEOPLASIA

15 Alterazioni del cariotipo dei tumori: danno genetico (anche piccolo) attivazione oncogeni/inattivazione oncosoppressori. In al cune neoplasie le alterazioni alcariotipo non sono casuali ma sono carateristiche (leucemie, linfomi, alcuni tumori non emopoietici); vengono principalmente rivelate: Traslocazione bilanciate; Delezioni; Aspetti citogenetica dell amplificazione genetica; Acquisizione o perdita di interi cromosomi. Alcune anomalie cromosomiche sono diventate indice prognostico. Biologia della crescita tumorale: storia naturale delle neoplasie maligne 4 fasi La crescita delle cell tumorali è influenzata da vari fattori: Cinetica di crescita delle cell tumorali; Angiogenesi dei tumori (risposta dell ospite evocata dalle cell tumorali e loro prodotti); Progressione ed eterogeneità dei tumori. 1. trasformazione maligna delle cell bersaglio; 2. crescita delle cell trasformate; 3. invasione locale; 4. produzione di metastasi a distanza Crescita delle cell tumorali: una cell trasformata 30 duplicazioni = massa di 1 g (minimo peso clinicamente rilevabile) 1 x 10 exp9 cell (dimensioni ragiungibili in 90 gg se non iene persa neanche una cell e tutte possono replicare) 10 duplicazioni = massoa di 1 kg (massimo comptibile con la vita) 1 x 10 exp12 cell. Mediamente il tempo di replicazione è 3 gg in fase iniziale, poi diviene circa 2-3 mesi. Questa è una dinamica tumorale ideale, in natura no funziona così. Al momento della diagnosi comunque il tumore ha completato buona parte del proprio ciclo vitale. Le cell tumorali non hanno ciclo cellulare più veloce delle cell normali la crescita neoplastica non dipende da un accorciamento del ciclo cellulare. La % di cell neoplastiche compresa nel compartimento proliferativo è detta frazione di crescita -> anche nei tumori più attivi non supera mai il 20%, con il predire del tumore un n sempre maggiore di cellule lascia questo compartimento per entrare nella fase G0; infatti la maggior parte delle cell tumorali è bloccata in fase G0-G1. La frazione di crescita è importante ai fini terapeutici perché i farmaci antiblastici hanno come bersaglio le cell proliferanti. I tepidi crescita di un tumore sono estremamente differenti a causa dell azione dei fattori di crescita.

16 Angiogenesi: in assenza di vascolarizzazione i tumori non possono superare 1-2 m di, in quanto la distanza dell =2 di diffondere attraverso i tessuti è questa. Neovascolarizzazione Porta O2 al tumore; Le cell endoteliali di nuova sintesi producono PDGF, IGF, CSF, IL1, favorendo la crescita tumorale L angiogenesi è un processo necessario per la crescita del tumore per la formazione di metastasi. Necessariamente correlata allo stato di malignità: Ca prostata; Ca mammella; Ca polmone; Ca colon I tumori si assicurano l apporto ematico mediante: 1. per secrezione di VEGF; 2. per produzione di fattori angiogenetici da parte dei macrofagi che infiltrano la neoplasia. I tumori producono anche molecole anti-aniogenetiche: Lo stato di angiogenesi di questi carcinomi sono un importante indice prognostico 1. trombospondina-1; 2. angiostatina 3. endostatina; 4. vasculostatina Derivano dal clivaggio proteolitico di collageno, plasminogeno, transtiretina Basi molecolari: stadio iniziale la neoplasia sotto l effetto della trombospondina indotta da p53 si accresce in situ senza vascolarizzazione; stadio avazato in sottocloni cell con p53 mutata in entrambe gli alleli si hanno cell in cui non viene prodotta trombospondina. Progressione ed eterogeneità neoplastica: progressione neoplastica acquisizione di una maggiore potenzialità maligna dopo un certo tempo dall insorgenza Fenomeno dovuto al fatto che il tumore in fase iniziale è monoclinale, perde tale caratteristica durante lo sviluppo (il tumore tende a reclutare quei sottocloni più resistenti). Neoplasia eterogenea: con caratteristiche fenotipiche Invasività; Capacità di accrescimento; Capacità di formare metastasi; Alterazioni nel cariotipo, Sensibilità ad ormoni e fattori di crescita Sono tute caratteristiche differenti da quelle del tumore primitivo

17 Diagnostica conoscere le caratteristiche delle popolazioni sottoclonali può essre un valido aiuto ai fini prognostici. Meccanismi di invasione locale e di metastatizzazione: sono caratteristiche specifice delle neoplasie maligne. Cascata metastatica dalla neoplasia primitiva alla metastasi. 1. cellula trasformata; 2. espansione clonale, produzione di sottocloni, angiogenesi; 3. sottoclono metastatico aggressione e invasione della membrana basale; 4. invasione della matrice extracell; 5. ingresso nel vaso; 6. interazione con le cell linfatiche dell ospite; 7. formazione di emboli (piastrine + celle tumorali); 8. adesione all endotelio e alla membrana basale; 9. uscita dal vaso; 10. formazione delle metastasi; 11. angiogenesi; 12. crescita della nuova colonia Il processo metastatico può essere suddiviso in due grandi parti: 1. invasione della matrice extracell; 2. disseminazione vascolare ed impianto delle cell tumorali Disseminazione ematica

18 Invasione della matrice extracellulare: processo ativo costituito dai passaggi: Distacco delle cell tumorali l una dall altra; Attacco alle componenti della matrice; Degradazione della matrice; Migrazione delle cell tumorali. Le cell normali sono legate le une alle altre da proteine particolari (caterine) e al citoscheletro dalle catenine (gene APC). La normale adesione dipende dal legame caderine-catenine. Le cell normali possiedono sul polo che affaccia la membrana basale recettori capaci di legare laminina, fibronectina; le cell metastatiche possiedono tali recettori sparsi su tutta la superficie cell ed in numero aumentato È un processo che non si basa solo sulla pressione passiva della massa, ma consta anche dell azione attiva di enzimi proteolitico (proteasi seriniche, cisteiniche, e metalloproteasi) MMP-C scinde il collageno tipo VI delle membrane basali Nelle cell tumorali la motilità è mediata da due tipi di molecole: 1. fattori autocrina di motilità; 2. fattori che derivano dalla degradazione della membrana basale (collageno, laminina). È stato identificato un altro fattore codificato dal gene c-met codifica per il recettore per il fattore di crescita degli epatociti (tale prodotto genico risulta aumentato in molte neoplasie). I prodotti che derivano dalla degradazione della matrice hanno attività: promotrice della crescita; attività angiogenetici; chemiotattica Disseminazione vascolare ed impianto delle cell tumorali: in circolo le cll tumorali sono molto vulnerabili alla distruzione da parte delle cell dell immunità (controllo importante gestito dalle cell NK) In circolo le cell tumorali formano emboli (piastrine + cell tumorali) gli emboli sono più protetti dall azione del sistema immunitario; Gli emboli aderiscono all endotelio vasale grazie a fattori di adesione e proteolitici simili a quelli necessari al passaggio in circolo delle cell dell immunità ES molecola di adesione CD-44 (dei linfociti T) consente alle cell metastatiche di legare l acido ialuronico delle venule ad endotelio alto. Il punto in cui le cell metastatiche escono dai capillari e formano nuovi insediamenti dipende dalla localizzazione anatomica del tumore primitivo.

19 Genetica molecolare delle metastasi: è poco probabile che esista un solo gene respnsabile della formazione di cell metastatiche; sono stati recentemente trovati nel topo tre geni che risultano alterati frequentemente nelle forma metastatich di alcuni tumori. Agenti cancerogeni e loro azione: 1. cancerogeni chimici; 2. energia radiante; 3. microrganismi oncogeni (prevalentemente virus) Cancerogenesi chimica: è un processo multifasica Sostanze inizializzanti: Ad azione diretta; Ad azione indiretta richiedono una conversione metabolica (generalmente sfruttano il sistema del Cit-p 450) Sono tutte sostanze elettrofile in grado di legare il DNA 1. fase di iniziazione (irreversibile) mutazione del DNA a causa di esposizione a sostanza inizializzante per un tempo sufficientemente lungo da consentirne l azione; 2. fase di promozione (reversibile) esposizione a sostanze che inducono tumore nelle cell inzializzate, su cell sane non sono cancerogene. Sostanze promuoventi: in genere stimolano la produzione di fattori di crescita e spingono le popolazioni cellulari mutate a proliferare. Cancerogeni chimici Agenti alchilanti ad azione diretta Dimetilsolfato Idrocarburi aromatici policiclici Benzo(a)pirene Benzo(a)antracene Amine aromatiche e coloranti azoici Benzidina Giallo burro Nitrosamine e amidi Agenti cancerogeni naturali Aflatossina B1 Noci di Betel Agenti vari Asbesto Cloruro di vinile Metalli vari (nichel, cromo) Pesticidi Sostanze promuoventi Sono in genere cancerogeni deboli, molti farmaci rientrano in quest categoria, agiscono sul DNA alternadolo Alcuni sono i più potenti agenti cancerogeni conosciuti, vengono prodoti da combustione incompleta (compresa quella del tabacco) Agiscono principalmente a livello epatico, il cncerogeno terminale si forma per azione del Cit-p 450 Questi composti possono formarsi a livello del tatto gstrointestinale e favorire lo sviluppo del Ca dello stomaco. Si formano grazie all azione di batteri che trasformano le amine nitrostabili e nitrati in nitriti Sono ca 30 le sostanze cancerogene di origine animale vegtale ; l aflatossina (prodotta da aspergillus flavus è correlata all epatocarcinoma) Asbesto Ca broncogeni e mesoteliomi e Ca gastrointesinali Cloruro di vinile emangiosarcoma epatico Metalli vari polverizzati Ca polmonare Pesticidi cancerogeni negli animali Oltre a sostaze esogee possono essere sostanze endogene (ormoni estrogeni- e sali bilbiari) l assunzione di levate quantità di grassi è associata ad un aumentato rischio di Ca al colon.

20 Cacerogenesi da radiazioni: E radiante UV + radiazioni ionizzanti (elettromagnetiche, corpuscolate) --< portano a neoplasie. Periodo di latenza (esposizione-insorgenza malattia) anche di anni UV: Ca cell squamose ; Ca a cell basali; Melanomi della pelle UV UVA UVB UVC Sono le più dannose, determinano dimerizzazione delle pirimidine a livello del DNA, (il danno al DNA è riparato dal sistema NER, ma i danni indotti da UVB sono talmente numerosi che NER è insufficiente come nello xeroderma pigmentato), come latri cancerogeni colpisce oncogeni e oncosoppressori come p53 e ras. Negli animali è stato osservato che insorgono precocemente lesioni a p53, e che per tanto tale elemento può essere preso come marker di pregresse esposizioni ai raggi solari Radiazioni ionizzanti: radiazioni elettromagnetiche raggi X; raggi γ radiazioni corpuscolate particelle α,β e neutroni descrizione dei danni vedere patologia ambientale. Cacerogenesi virale e da microrganismi: Virus oncogeni a DNA HPV; EBV; HBV; KSHV. I virus trasformanti a DNA si associano stabilmente al genoma della cell ospite, il virus integrato non può completare il ciclo replicativo perché durante l integrazione ha perso dei geni. Geni precoci geni virali che nell ospite vengono trascritti per primi sono importanti per la trasformazione.

21 HPV (human papilloma virus): Caratterizzati più di 70 tipi Ca a cell squamose della cervice uterina, Ca a cell squamose della regione ano-genitale, Ca cavo orale e laringe; Tipi presenti in circa l 85% dei Ca invasivi a cell squamose, displasia severa e Ca in situ.; Integrazione lesioni benigne (DNA virale non completamente integrato); lesioni maligne (DNA virale completamente integrato in miniera clonale) proteine precoci espresse E7 (lega p-rb ipofosforilata); E6 (lega p53 facilitando la trasformazione) Per una completa trasformazione non è sufficiente che il virus infetti e si integri, sono necessarie anche altre mutazioni somatiche. EBV: (Ebstein Bar Virus) Forma africana del linfoma di Burkitt; Linfoma a cell B che insorge in soggetti immunodepressi; Alcuni casi di M. di Hodgkin; Ca nasofaringei EBV entra nelle cell dell ospite sfruttando la p-cd21 dei linfociti B le cell B diventano immortali con meccanismi complessi, il 100% dei pz presenta DNA virale. Più del 90% dei tumori africani presenta genoma di EBV, il 100% dei pz presenta alto titolo anticorpale contro gli antigeni del capside virale (titolo anticorpale marker tumorale) L EBV rappresenta solo uno dei fattori coinvolti nella patogenesi del linfoma di Burkitt. Infezione da EBV Linfoci ta B infetto T cell reattiva Immunoregolazione fallita immunoregolazione Espansio ne clonale di cell B Si sviluppa una immunonucleasi autolimitante Acquisizione di mutazioni Traslocazione di c.myc 8-14; Mutazione N-ras Crescita del clone mutato linfoma di Burkitt Determinate da una proteina virale EBNA-1

22 HBV (human B virus): Associato all epatoicarcinoma, il 100% degli aptoca associati a HBV presenta integrazione di genoma virale. Come per HPV i tumori sono clonali per il tipo di inserzione. Il DNA di HBV non contiene oncoproteine e non ha uno specifico sito di inserzione. Effetto di HBV Indiretto e multifattoriale: Danno cronico al fegato on conseguente iperplasia rigenerativa; HBV produce una proteina regolatrice (HBx) che interferisce con i geni per la sintesi di IGF1-2 HBx lega anche la p53 interferendo con la sua attività di oncosoppressore Anche se non a DNA il virus HCV è strettamente correlato all epatoca. Virus a RNA unico implicato nelle forme neoplastiche maligne umane è l HTLV1 HTLV-1 (human t cell leukemia virus): HTLV-1 ha spiccato tropismo per il linfociti CD4+ Contagio trasmissione sessuale, emoderivati, allattamento, La leucemia si sviluppa nell 1% dei casi e dopo periodo i latenza di aa irca Non contiene geni v-onc l integrazione è di tipo clonale (il sito di inserzione è lo stesso in tutte le cell di uno specifico tipo di tumore); L attività trasformante risiede nel gene tax inibisce la formazione del complesso CDK4-p16 ink; attiva la trascrizione di molti geni dell ospite; HTLV-1 Cell T Espressione del recettore IL-2 Secrezio ne di GM-CSF Attivazione macrofagi dei Proliferazione Secrezione IL-1 di Leucemie monoclinali a cell T

23 Helicobacter Pylori: infezioni, linfomi e Ca dello stomaco. Associazione maggiore per linfomi a cell B che insorgono nel tessuto associato alla mucosa gastrica (MALT) =maltomi Caratteristiche cliniche dei tumori: Effetti dei tumori sull ospite Effetti locali e ormonali adenoma ipofisario (endocrinopatia grave); neoplasie intestinali (ostruzioni); adenoma delle cell β delle isole di Langherans (produzione di insulina in grado di causare una crisi ipoglicemica letale); Cachessia neoplastica perdita di grasso, calo ponderale, astenia, anoressia e anemia. Il mediatore potrebbe essere TNF-α e IL-1; S. paraneoplastiche si verificano in pz affetti da neoplasie maligne, sono i quadri clinici che non possono essere spiegati solo dalla localizzazione del tumore, dalla formazione di metastasi e dalla produzione di ormoni. Si verificano nel 10% dei casi. E comprendono: - endocrinopatie (produzione ectopia di ormoni frequente S. di. Cushing) - ipercalcemia (osteolisi da neoplasie primitive dell osso, produzione di sostanze ipocalcemizzanti in sede ectopia); - S. paraneoplastiche neuromiopatiche (simili alla miastenia grave); - Achantosis migrans; - Osteoartropatia ipertrofica; - Manifestazioni vascolari ed ematologiche. Grado e stadio dei tumori: grado livello di differeniamneto; si valuta calcolando il n di mitosi che si osservno nell area tumorale o sul livello di diffreniamento; grado I grado IV (anaplasia crescente) Sistemi di stadiazione: 2 stadio estensione del tumore, si basa sulla valutazione delle dimensioni del tumore primitivo, sull entità della disseminazione ai linonodi regionali e sulla presenza positiv o negativa di metastasi ematiche. UICC TNM (dimensioni, coinvolgimento dei linfonodi, metastasi) con T1-T4 T0 (Ca in situ N1-N4 N0 no linfo- M1-M4 M0 nodi, no metastasi AJC da 0 -IV

24 Maractori tumorali: indicatori biochimici della presenza di un tumore. Possono essere antigeni di superficie, proteine citoplasmatiche, enzimi o ormoni. Confermano la diagnosi non la fanno, oppure vengono utilizzati per verificare l efficacia di una terapia. CEA (carcinoma embrionale antigene): prodotto dal tessuto embrionale del fegato, intestino, pancreas, viene prodotto da diverse neoplasie. - Ca retto 60-90% casi; - Ca pancreas 50-60% casi; - Ca stomaco/mammella 25-50% casi Un aumento è stato riportato anche in lesioni benigne. I valori di CEA in preoperatorio hanno correlazione con le dimensioni del tumore AFP (α-fetoproteina): proteina normalmente sintetizzata dal sacco vitellino, dal fegato e dal tratto gastrointestinale del feto. Prodotto dalle neoplasie: - EpatoCa; - Tumori a cell germinali del testicolo Come per il CEA condizioni non neoplastiche (cirrosi epatica) possono far innalzare i valori di AFP. Difese dell ospite contro i tumori: i tumori non sono completamente self. L ospite risponde on un meccanismo (imperfetto) di immunosorveglianza cellulo-mediato. Antigeni tumorali: 1. TSAs antigeni tumore specifici (presenti solo sulle cellule tumorali non su quelle dell ospite; 2. TAAs antigeni tumore associati (presenti sia sulle cellule tumorali che su quelle normali dell ospite). TSAs: Classificazione : TAAs: identificati in tumori indotti chimicamente nei roditori. Sono antigeni che vengono presentati in associazione con l molecole di MHC I. antigenicità nei vari modelli sperimentali: - Capacità di un animale di resistere all impianto di un tumore dopo una precedente immunizzazione (con cell tumorali vive o uccise); - Capacità dell animale di resistere all impianto di cell tumorali se inoculati con cell T sensibilizzate da donatore immunizzato; - Distruzione in vitro delle cell tumorali da parte dei T citotossici CD8+ provenienti da un animale immunizzato. prodotti da geni della famiglia MAGE (12 geni sul cr 9) silenti nei tessuti normali, (solo il testicolo li esprime normalmente in quanto le cell germinali non possedendo il sistema HLA non possono esprimerli). Lo stesso antigene è espresso da numerosi tipi di tumore: ES MAGE-1 melanoma, Ca polmone, fegato, stomaco, esofago, vescica urinaria. Mucine altri itpi di proteine ch inducono TSAs: Ca mammella, pancreatici, ovarici Alcune mucine vengono glicosilate in maniera insufficiente e riconosciute dai T citotossici

25 Antigeni tessuto specifici: antigeni condivisi dal tessuto neoplastico e dalla controparte normale. Tirosinasi melanociti + cell di melanoma. Presentati dall MHC di classe I Antigeni prodotti da mutazioni: derivano dalle regioni di proto-oncogeni e oncosoppressori che sono mutati nelle cell tumorali vengono riconosciuti dai T citotossici ES p53, K-ras, CDK4, bcr- c-abl Non vi è prova che in vivo si verifichi risposta i t ti ti i Antigeni iperespressi: antigeni semi-tumore specifici. Derivano da geni non mutati, ma che in caso di neoplasia vengono iperespressi. ES c-erb B2 (detto neu) 30% Ca mammella e ovario. Antigeni virali: derivano da virus oncogeni e possono essere riconosciuti da cell T ES pz con HPV 16 Altri antigeni tumorali differenti da TAAs: sono proteine self con scarso interesse nel rigetto del tumore. Sono importanti ai fini diagnostici e pronostici. CEA, AFP DC10 antigene CALLA, linfociti B precoci in linfomi e leucemie a cell B; PLA antigene prostatico CD10 e PLA sono antigeni del differenziamento