Mesotelioma pleurico maligno: storia, controversie e futuro di una epidemia artificiale

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1 Mesotelioma pleurico maligno: storia, controversie e futuro di una epidemia artificiale Malignant pleural mesothelioma: history, controversy and future of a manmade epidemic Røe OD, Stella GM. Eur Respir Rev Mar;24(135): Amianto: scoperta, storia ed usi. Asbesto (dal greco inestinguibile ) è il termine che descrive una famiglia di minerali costituiti da fibre, presente in molte zone del mondo. Il termine amianto fu usato da Plinio il Vecchio (23-79 a.c.) per descrivere come questo minerale fosse estratto dalle montagne di Arcadia e venisse filato, per essere tessuto in un materiale resistente al fuoco. In Finlandia, l asbesto è stato usato per la costruzione di ceramiche 4500 anni fa ed, in epoca tardo romana, in Norvegia venivano utilizzati contenitori temperati con asbesto per conservare e preparare il cibo. Marco Polo ha descritto l estrazione dell amianto in Cina, quindi è evidente come l amianto sia stato usato da varie culture fin dai tempi antichi. In ogni caso, l estrazione massiccia non ha avuto luogo prima del ventesimo secolo, a causa delle applicazioni dell amianto come isolante termico, resistente al fuoco ed alla corrosione e per il suo impiego tessile; l amianto è stato infatti ampiamente utilizzato per materiali per la costruzione di edifici e per la fabbricazione di navi, freni delle auto, guarnizioni, ma anche gioielli, giocattoli e filtri di sigarette. Il primo report di un tumore pleurico risale al 1767 (Joseph Lieutand); il mesotelioma però è stato caratterizzato come entità a parte da Klemperer e Rabin nel Lo studio epidemiologico che ha definitivamente associato il mesotelioma all amianto è stato svolto in Sud Africa, pubblicato nel 1960 da J.C. Wagner, C.A. Sleggs e P. Marchand ed ha mostrato come il mesotelioma fosse significativamente prevalente nelle persone che risiedevano o lavoravano in zone con miniere di amianto. L inalazione di amianto può causare: il mesotelioma peritoneale maligno, che comprende circa il 30% dei casi di mesotelioma; le placche pleuriche, benigne e non predittive di mesotelioma; l asbestosi, che può aumentare il rischio di cancro alla faringe, allo stomaco, al colon ed alle ovaie. Questa review si concentra sul mesotelioma pleurico maligno, qui di seguito riportato come mesotelioma. Il mesotelioma è relativamente resistente alla chemioterapia ed alla radioterapia, quindi è spesso diagnosticato in uno stadio avanzato e la sopravvivenza media è di 12 mesi con il trattamento a base di pemetrexed e platino.

2 Amianto: fibre, esposizione e epidemiologia del mesotelioma L amianto è classificato in due tipologie principali, i serpentini e gli anfiboli: i serpentini (o asbesto bianco) costituiscono il 95% dell asbesto di uso commerciale. Il rischio di sviluppare il mesotelioma veniva inizialmente associato al tipo di fibra, in quanto le fibre più corte (tipiche del crisotilo) si assumevano essere cancerogene. Questo pensiero è nato principalmente a causa di alcune ricerche che trovavano alti livelli di fibre lunghe (anfiboli) nei polmoni di pazienti deceduti e di animali utilizzati nelle sperimentazioni. Alcuni ricercatori oggi sostengono che il crisotilo possa generare il mesotelioma solo se contaminato con anfiboli ( tremolite contamination hypothesis ). Secondo l opinione internazionale corrente, in accordo con l Organizzazione Mondiale della Salute (WHO) e con l Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC), ogni tipo di amianto è classificato come cancerogeno di classe I e l esposizione all amianto è la principale causa di mesotelioma pleurico e peritoneale. Tutto questo ha portato al bando della produzione e dell importazione dell amianto in diversi Paesi europei, in vari time-points diversi, a partire dal I soggetti a rischio non sono solo coloro che hanno lavorato con l amianto, ma anche le loro famiglie, principalmente a causa del lavaggio dei vestiti da lavoro. In Italia, a Casale Monferrato (industria Eternit), Broni e Bari (industria Fibronit) è stata registrata un epidemia di mesotelioma tra gli abitanti non esposti professionalmente all asbesto; questi soggetti presentano un solo fattore di rischio, ovvero risiedere in zone adiacenti ad industrie di cemento-amianto. L asbesto può anche causare cancro al polmone; si stima che più di casi di cancro al polmone asbesto-correlati e mesoteliomi si verifichino annualmente nella popolazione dell Ovest Europa, Scandinavia, Nord America, Giappone ed Australia, mentre la registrazione non è disponibile nelle aree dove viene ancora utilizzato l amianto (Est Europa, Sud America, Africa ed Asia). Attualmente, l incidenza della patologia sta aumentando in molti Paesi (soprattutto in quelli in cui si produce e/o usa amianto, come la Cina, l India, la Russia, la Zambia, la Colombia ed il Kazakistan). L esposizione ambientale alle fibre esistenti sulla superficie terrestre è un altro, incontrollabile, fattore di rischio. Radiazioni ionizzanti e mesotelioma Gli effetti a lungo termine delle radiazioni ionizzanti sono state associate eziologicamente al mesotelioma; il rischio di sviluppare la patologia è infatti significativamente più alto nei soggetti precedentemente esposti a radiazioni.

3 Vaccino anti-polio, SV40 e mesotelioma Un ipotesi molto interessante (del 1994) riguarda l inoculazione di milioni di persone con un virus oncogenico verso la fine degli anni 50, che potrebbe aver causato mesotelioma ed altri tipi di cancro. I primi vaccini con poliovirus inattivati (IPV) e polio virus vivi sono stati preparati con colture cellulari derivate da rene di scimmia Rhesus; gli studi su questi vaccini hanno permesso di scoprire un nuovo virus a DNA chiamato simian virus (SV) 40, nel SV40 non induce nessuna patologia seria negli animali, ma causa la vacuolizzazione di colture cellulari di scimmia verde ed è stato rilevato essere oncogenico nei roditori (inducendo mesotelioma, ependimoma, osteosarcoma, linfoma non-hodgkin). Il trattamento con la formaldeide che è stato usato per preparare IPV non ha raggiunto l inattivazione completa di SV40 e ciò ha portato alla presenza di alcuni lotti di IPV contenenti SV40 infettivo. Il risultato è stato che un numero variabile tra 30 e 100 milioni di persone negli Stati Uniti (ma non solo) hanno ricevuto vaccini potenzialmente contaminati preparati durante gli anni La consistente relazione tra l infezione da SV40 e lo sviluppo del cancro nei roditori motiva l indagine del suo potenziale cancerogeno negli umani. Fisiopatologia La pleura è una membrana sottile ed elastica che copre interamente la superficie della cavità toracica; è espandibile e presenta una piccola quantità di liquido lubrificante per consentire i movimenti nella cavità toracica dei polmoni, del cuore e degli organi interni. La pleura parietale copre la parete toracica, il mediastino, il cuore ed il diaframma e la pleura viscerale ricopre i polmoni. La pleura parietale e la pleura viscerale sono simili, ma hanno differenze significative nella struttura e nelle funzioni; la pleura, specialmente la pleura parietale, è il target della malattia asbesto-correlata. Origine e localizzazione del mesotelioma Il mesotelioma può derivare dalle cellule della pleura, del peritoneo, della tunica vaginale e di questi il 70% dei casi interessa la pleura. Il mesotelioma epiteliale, con le sue cellule cuboidali, è il sottotipo più comune, mentre il sottotipo sarcomatoide e quello misto sono più rari. Le cellule

4 mesoteliali hanno anche l abilità di cambiare fenotipo e diventare cellule muscolari lisce e fibroblasti in organi interni; le cellule mesoteliali quindi sono multipotenti, simili cioè alle cellule staminali. Cancerogenesi e profilo molecolare La conoscenza degli aspetti molecolari e citogenetici ha avuto una progressione sostanziale negli ultimi anni e le analisi biotecnologiche ad alto rendimento hanno rivoluzionato la caratterizzazione molecolare e le nostre conoscenze riguardo la complessità biologica di questa patologia. In ogni caso i meccanismi cancerogeni dell asbesto non sono ancora stati chiariti. Il concetto attualmente accertato è che, con l inalazione, le fibre di amianto giungono alla pleura, inducendo citotossicità, danni al DNA, fagocitosi ed infiammazione cronica. Durante il periodo di latenza, che ha una durata variabile tra i 20 ed i 60 anni, molti meccanismi chiave del mesotelioma, come le aberrazioni cromosomiche e i cambiamenti epigenetici, portano a modifiche funzionali riscontrabili in geni, microrna e prodotti proteici. Gli studi citogenetici hanno mostrato come il mesotelioma abbia spesso aberrazioni cromosomiche e solo poche di queste sono condivise da più pazienti. Due regioni sono frequentemente alterate, l oncosopressore CDKN2A-ARF e NF2. Il mesotelioma, a differenza di molti altri tipi di cancro, raramente presente una mutazione del TP53, ma la perdita di p14 inattiva indirettamente p53. NF-κB (nuclear factor) è stato osservato essere un fattore di sopravvivenza delle cellule mesoteliali trasformate umane e nelle cellule di mesotelioma umano. Questo agirebbe come fattore di sopravvivenza nelle cellule mesoteliali umane esposte alle fibre di amianto. I geni del proteasoma sono overespressi nel mesotelioma umano; l inibizione del proteasoma è stata dimostrata in grado di inibire l attività di NF-κB nelle cellule di mesotelioma umano, induce il blocco del ciclo cellulare e l apoptosi in vitro e l inibizione della crescita tumorale in vivo. Le vie di segnale di sopravvivenza, come PI3K/Akt/mTOR, sono implicate nella crescita cellulare e nella resistenza all apoptosi e spesso sono attivate nel mesotelioma. E stato dimostrato che mtor media i segnali di sopravvivenza nel mesotelioma e la sua inibizione è stata proposta come possibile terapia. Anche l infiammazione è stata presa in causa e recentemente è stato mostrato come questa preceda la formazione del mesotelioma.

5 La suscettibilità al mesotelioma e la sindrome tumorale da BAP1 Il mesotelioma si sviluppa in una minoranza di individui esposti all amianto; questo implica che esista una sorta di suscettibilità alla cancerogenesi dalle fibre di amianto. Molti ricercatori hanno osservato casi familiari di mesotelioma ed alcuni sostengono che questo non possa essere dovuto all esposizione all amianto. Nelle famiglie, mutazioni di BAP1 (proteina nucleare con diverse funzioni, tra cui la regolazione della trascrizione, la regolazione della struttura della cromatina, il differenziamento cellulare, la gluconeogenesi, il controllo dei checkpoints cellulari, la trascrizione e l apoptosi) aumentano l incidenza dei tumori maligni, che spesso si sviluppano precocemente rispetto alla popolazione generale. E stata ipotizzata l esistenza di una sindrome tumorale legata a mutazioni di BAP1 (che sarebbe associata a mesotelioma, melanoma cutaneo ed uveale ed altri tipi di tumore maligni). Le mutazioni germinali di BAP1 sono state descritte in famiglie con alta incidenza di mesotelioma e nel 25% dei casi di mesotelioma sporadico; questo indica BAP1 come primo gene mutato che predispone al mesotelioma, ma il suo ruolo nella cancerogenesi non è ancora stato determinato. Inoltre esistono studi che mostrano come le mutazioni di BAP1 siano significativamente più comuni nell istotipo epitelioide rispetto al sarcomatoide ed al bifasico. Biomarkers Il mesotelioma ha un lungo periodo di latenza: possono intercorrere dai 20 ai 60 anni tra l esposizione all asbesto e la presentazione clinica della patologia e generalmente questa è diagnosticata in stadio avanzato. Il primo potenziale biomarker tumorale serico è la mesotelina; le mesoteline sono proteine presenti sulla superficie delle cellule mesoteliali, ma anche sulle cellule di vari tipi di tumore, come il cancro al pancreas ed alle ovaie. Sono riscontrabili tre varianti proteiche della mesotelina, dove la variante 1 è la forma predominante nel siero. La mesotelina è presente in quantitativi maggiori nei pazienti con mesotelioma epitelioide, l istotipo più comune. Inoltre un elevato livello nel siero viene considerato come fattore prognostico negativo indipendente nel mesotelioma. La funzione biologica della mesotelina è ancora poco conosciuta, ma è comunque implicata nell adesione cellulare. Inoltre sembra che possa essere coinvolta nelle metastasi peritoneale del cancro ovarico, dato che l antigene tumorale CA-125 espresso dalle membrane cellulari del cancro delle ovaie aderisce alla mesotelina espressa dalle cellule sane del peritoneo, facilitando la progressione locale.

6 Anche le cellule mesoteliali esprimono CA-125, quindi la progressione locale più in parte essere spiegata con questo meccanismo. Si deduce quindi che la mesotelina è una molecola molto importante per il follow-up del trattamento e un target putativo per il trattamento del mesotelioma. La tecnologia proteomica si è evoluta rapidamente e suscita interesse una nuova tecnica basata sull utilizzo di aptameri (ovvero acidi nucleici artificiali che si legano ad una specifica molecola o proteina), detti SOMAmers. I SOMAmers sono acidi nucleici corti, a singolo filamento con la capacità di legare in modo selettivo targets molecolari. I markers candidati consistono in proteine infiammatorie e proliferative, che possono essere associate con patologie maligne asbesto-correlate. Un recente articolo ha mostrato come la Fibulina-3, una proteina plasmatica, possa permettere di effettuare una distinzione tra individui esposti all amianto con mesotelioma e soggetti non affetti da mesotelioma, con una sensibilità del 100% ed una specificità del 94.1%. Infatti, i livelli di fibulina-3 nel plasma e nei versamenti pleurici sono significativamente diversi nei pazienti con versamenti associati al mesotelioma rispetto ad altri tumori ed a versamenti benigni. Questo è, attualmente, il più interessante marker diagnostico per il mesotelioma, ma rimane la necessità di validarlo nei pazienti con cancro toracico senza versamenti e nei campioni pre-diagnostici. I microrna sono degli RNA non codificanti con molteplici funzioni di controllo ed un alta stabilità nel siero e nel plasma. Attualmente vi è l evidenza che un aumento delle concentrazioni plasmatiche del mir-625-3p può servire come potenziale biomarker diagnostico per i pazienti con mesotelioma pleurico maligno. Nanotubi di carbonio e mesotelioma Tra i materiali nanostrutturati, i nanotubi di carbonio (CNTs) sono diventati i più conosciuti e studiati per le loro applicazioni come materiale di costruzione di elementi elettronici, batterie, materiali per protezione di strutture aerospaziali, impianti dentali, strumenti di diagnosi per immagine ecc. Anche se i CNTs sono largamente utilizzati in diversi settori, le conoscenze riguardo la loro potenziale tossicità per gli uomini sono scarse. Le principali vie di esposizione sono da contatto e per inalazione.

7 Anche se la letteratura sugli effetti dei CNTs sullo sviluppo del mesotelioma è scarsa, molte linee di ricerca indicano che questi si comportano come fibre biopersistenti in vivo ed hanno un potenziale cancerogeno simile all amianto. Per inalazione, una frazione significativa di CNTs può rimanere nei polmoni per molti mesi e nei topi è stato mostrato come questi migrino e raggiungano il tessuto sub pleurico dopo una singola inalazione. Una delle teorie riguardanti la tossicità delle fibre di amianto e la sua cancerogenicità è detta fibre paradigm, secondo la quale la geometria delle fibre contribuisce alla loro biopersistenza. Similmente, è stato dimostrato che i CNTs hanno una tossicità ed una cancerogenicità dipendente dalla loro lunghezza. Certamente, la conoscenza sull oncogenesi dei CNTs è rudimentale, ma l induzione dell infiammazione e la genotossicità sembrano essere dei componenti importanti. Infatti, è stato dimostrato l afflusso di neutrofili nei polmoni un giorno dopo l inalazione di CNTs. Il danno a livello epiteliale sembra essere mediato dalle specie reattive dell ossigeno (ROS), la cui produzione può essere correlata alla contaminazione metallica ed alle impurità dei CNTs. Anche se l azione genotossica indiretta dei CNTs può essere correlata all infiammazione ed alla formazione di ROS, il danno diretto al DNA potrebbe essere il vero responsabile della trasformazione in senso tumorale. I dati preliminari hanno dimostrato che il principale rischio per gli umani è correlato all inalazione cronica occupazionale, soprattutto durante le attività che rilasciano alti quantitativi di CNTs ed all esposizione incontrollata. Esiste la necessità di testare questi materiali in modo estensivo e di capirne il potenziale ruolo come causa del mesotelioma; la genotossicità associata ai CNTs deve essere determinata attraverso studi in vitro ed in vivo. In conclusione, le osservazioni svolte hanno le seguenti implicazioni: anche se sono materiali promettenti in vari campi di applicazione, i CNTs potrebbero esercitare un effetto tossico e potenzialmente cancerogeno; i CNTs potrebbero esercitare un effetto tossico simile a quello indotto dall amianto; la nanotossicologia richiede un approccio multidisciplinare verso questa tipologia di problematiche. Conclusioni In conclusione, il mesotelioma pleurico maligno è un problema mondiale, creato dall uomo, con un numero crescente di vittime. Le misure preventive includono il divieto globale dell asbesto. Nuovi markers diagnostici sono in fase di studio, ma non sono ancora stati individuati markers per la diagnosi precoce, la prognosi e la predizione di terapia. I profili molecolari ad alto rendimento

8 attualmente rivelano nuovi markers candidati per la diagnosi precoce e nuovi targets per migliorare i trattamenti in futuro.