COS E LA LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA

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1 COS E LA LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA La leucemia mieloide cronica (LMC) è una affezione neoplastica del midollo osseo: trae origine da una alterazione acquisita della cellula staminale totipotente del midollo osseo. Questa alterazione, permanente, causa una proliferazione difettiva e incontrollata del midollo osseo stesso con produzione di un numero elevato di globuli bianchi. Questi globuli bianchi in eccesso escono dal midollo osseo e vanno a colonizzare il sangue periferico e la milza. Se si preleva infatti una provetta di sangue ad un individuo normale e lo si lascia depositare, i globuli bianchi andranno ad occupare un sottile cercine biancastro mentre la parte preponderante ha un colore rosso rubino derivato dai globuli rossi. Nel paziente con LMC, la stessa operazione dimostrerà la presenza di una larga fascia biancastra derivante appunto dall elevato numero di globuli bianchi. Prima di approfondire gli aspetti della biologia della LMC è utile richiamare l'attenzione sul significato della trasduzione del segnale e la funzione delle tirosin-chinasi. Nozioni essenziali sulla trasduzione del segnale e tirosin-chinasi Tra le principali attività di tutte le cellule, comprese le cellule che producono gli elementi del sangue, figurano le seguenti: Crescita o proliferazione - si verifica attraverso un processo nel quale le cellule diventano più grandi per poi dividersi in due cellule figlie Differenziamento - si riferisce al processo attraverso il quale una cellula primitiva si sviluppa in una cellula più matura in grado di svolgere funzioni specifiche, legate ad un certo tipo di attività di un tessuto.

2 Questi processi sono articolati in varie fasi: Membrana cellulare Membrana del nucleo NUCLEO Trascrizione del DNA RNA trasportato fuori dal nucleo Traduzione di mrna proteina CITOPLASMA In primo luogo, la trascrizione: il DNA, acido desossiribonucleico, è la matrice della vita. Esso è costituito da piccoli mattoncini sistemati a gruppi, unità operative definite geni: ogni gene è una piccola unità operativa che al momento opportuno entra in azione. Ciascun gene deve essere prima trascritto in una proteina intermedia definita RNA (acido ribonucleico). L RNA trasporta il segnale dal nucleo della cellula ( residenza del DNA) al citoplasma, struttura periferica della cellula dove gli ordini impartiti dal DNA vengono tramutati in prodotti finiti. Infatti, l RNA viene tradotto per la realizzazione di proteine, nel numero e nel momento adatto a consentire alla cellula di svolgere una data funzione. Nel soggetto sano il risultato finale è armonico, adatto alle esigenze fisiologiche del paziente. Eventuali anomalie di questo processo che si producono per errore vengono rapidamente corrette da stretti meccanismi di controllo

3 dell integrità cellulare. Nella cellula esistono cioè "squadre di pronto intervento" capaci di riparare rapidamente le anomalie prodotte. Nonostante la presenza di tali meccanismi di controllo, sappiamo che nell uomo la comparsa di tumore è molto frequente. Venendo alla LMC, quale problema si viene a creare a seguito della alterazione citogenetica (il cromosoma di Philadelphia) con rottura di 2 cromosomi e formazione di un nuovo gene, prima non presente? I meccanismi di controllo falliscono e purtroppo, nel caso della LMC l errore è apparentemente piccolo ma porta a conseguenze disastrose. Infatti, questo nuovo gene produce una proteina con attività tirosin-chinasica molto esaltata e refrattaria ai tentativi di controllo messi in atto dalla cellula. Viene di seguito analizzato più dettagliatamente il concetto di attività tirosin-chinasica perché consentirà di capire meglio come funziona Glivec. Le tirosin-chinasi sono enzimi deputati al trasferimento dei gruppi fosfato dall'adenosin trifosfato (ATP), una molecola di stoccaggio dell'energia, all'aminoacido tirosina della proteina successiva nella cascata. Tale meccanismo, fosforilazione della tirosina, molto diffuso, viene utilizzato dalla cellula per trasmettere segnali di attivazione di un determinato sistema. La fosforilazione della tirosina è specifica per ogni sistema cellulare: ogni tirosinchinasi ha un gruppo strettamente definito di possibili proteine di substrato con cui può interagire. L importanza delle tirosin-chinasi e, più in particolare, l importanza delle tirosin-chinasi presenti nei tumori e fondamentali per il loro mantenimento, era stata già intravista e documentata molti anni orsono. Negli anni sono state sperimentate in vitro sostanze ad azione anti-tirosin-chinasica (come l erbimicina A) che possiamo considerare precursori di Glivec, molto efficienti nel bloccare la crescita tumorale ma, che a differenza di Glivec, erano del tutto aspecifiche e quindi estremamente tossiche per le cellule normali. La biologia molecolare della leucemia mieloide cronica

4 La malattia è caratterizzata dalla presenza del cromosoma Philadelphia (Ph), che prende il nome dalla città nella quale fu scoperto dal Dr. Peter Nowell e dal Dr. David Hungerford nel Questo unico marcatore cromosomico, che rappresenta l'aberrazione genetica specifica della LMC, è il risultato di uno scambio (o traslocazione) di DNA tra i cromosomi 9 e 22 e dà luogo ad un cromosoma 22 più corto, detto appunto Philadelphia. Tale cromosoma oltre che nella LMC è presente anche nel 5% dei bambini e nel 30% degli adulti affetti da leucemia linfoblastica acuta. In seguito a tale traslocazione si produce una proteina anomala definita Bcr-Abl che implica conseguenze disastrose per le cellule del midollo osseo, in particolare la proliferazione incontrollata dei globuli bianchi. Cromosoma 9 Cromosoma 9+ Cromosoma 22 Cromosoma Ph Proteina di fusione con elevata attività tirosin-chinasica Il cromosoma Philadelphia. Una traslocazione reciproca tra i cromosomi 9 e 22 genera due cromosomi anormali, il più piccolo dei quali è detto Ph. In questo nuovo cromosoma Ph, il gene abl del cromosoma 9 si fonde con il gene bcr per creare una nuova proteina di fusione con attività tirosina-chinasica. Ruolo di Bcr-Abl

5 La proteina di fusione Bcr-Abl ha caratteristiche che la coinvolgono in molteplici percorsi di normale trasmissione del segnale. Di queste caratteristiche, la funzione tirosina-chinasica di Bcr-Abl è mantenuta in uno stato di perpetua attivazione che i normali meccanismi di controllo della cellula non sono in grado di regolare. Nelle cellule ematopoietiche, Bcr-Abl svolge tre azioni che contribuiscono alla sua capacità di provocare la leucemia: Aumento della trasmissione del segnale della crescita cellulare o proliferazione Diminuzione della trasmissione del segnale della morte delle cellule o apoptosi (questo meccanismo di morte cellulare programmata è fondamentale per mantenere la normale omeostasi cellulare). Alterazione dell'adesione alle cellule stromali nel midollo osseo Durante la fase cronica le cellule ammalate, che possiedono il cromosoma di Philadelphia e quindi la proteina Bcr-Abl, possiedono un grande vantaggio nei confronti delle cellule normali. Queste ultime non vengono eliminate ma vengono relegate in un limbo di incapacità proliferativa. In questa fase della malattia, il paziente gode di buona salute, e può essere curato efficacemente anche con metodiche dolci (farmaci di facile assunzione e ben tollerati). Purtroppo in questo modo bcr-abl viene tollerato (non eliminato) e per molti mesi o anni non si producono danni ulteriori. Con il passare del tempo, bcr-abl provoca ulteriori danni a carico del patrimonio genetico della cellula, con ulteriore esaltazione della sua capacità di alterare sempre più profondamente la proliferazione cellulare all interno del midollo osseo. Queste anomalie secondarie, che insorgono durante la fase accelerata e la crisi blastica conducono ad una ulteriore disregolazione del controllo della crescita e maturazione cellulare con conseguente marcato scompenso della produzione midollare e trasformazione della leucemia da cronica ad acuta e di una situazione clinica incompatibile per la vita (la fase terminale della LMC altro non è che la più aggressiva e incurabile delle leucemie acute). Quadro clinico Quando sono presenti, i sintomi nei pazienti con LMC comprendono:

6 Stanchezza; Sudorazione notturna; Perdita di peso; Senso di ripienezza addominale (legata alla presenza di una milza ingrandita). Quando la malattia progredisce possono comparire febbre, dolori ossei e all addome (legati all ulteriore incremento volumetrico della milza). Negli stadi avanzati la LMC presenta segni e sintomi tipici della leucemia acuta; l esame del sangue rivela ulteriore aumento numerico dei globuli bianchi e ulteriore sovvertimento della loro composizione, anemia, aumento delle piastrine o drastica riduzione. Storia naturale La LMC progredisce attraverso tre fasi caratterizzate da un progressivo peggioramento delle condizioni cliniche. Al momento della diagnosi il 90% dei pazienti sono in fase cronica, i rimanenti sono già in fase accelerata o blastica. Fase cronica I pazienti presentano un elevato numero di globuli bianchi in tutti gli stadi di maturazione e, meno del 10% di cellule indifferenziate (definite blastiche), nel sangue periferico e nel midollo osseo. La fase cronica può durare 5 o 6 anni prima di progredire verso la fase accelerata. Fase accelerata La fase accelerata è una fase intermedia nella storia della malattia in cui si comincia ad evidenziare una certa resistenza alle terapie. E' caratterizzata dalla presenza nel sangue periferico o nel midollo osseo del 10-30% di cellule indifferenziate. I sintomi peggiorano e comprendono febbre di origine sconosciuta, dolore osseo, sintomi correlati all'ingrossamento della milza o del fegato, come nausea e dolori addominali. Possono manifestarsi anche diminuzione delle piastrine e anemia progressiva. Si osservano anche nuove e multiple anomalie cromosomiche. La fase accelerata dura in media da 6 a 9 mesi.

7 Sebbene la progressione della malattia alla fase blastica nella maggior parte dei pazienti passi attraverso la fase accelerata, in circa il 25% dei pazienti, la malattia passa dalla fase cronica direttamente alla fase blastica. Crisi blastica La crisi blastica, che rappresenta lo stadio terminale della malattia, è caratterizzata dalla presenza di oltre il 30% di blasti nel sangue periferico o nel midollo osseo e da un aumento dei sintomi legato al progressivo e grave scompenso della funzione midollare: facile affaticabilità legata alla anemia, complicanze emorragiche legate alla carenza di piastrine e complicanze infettive legate alla progressiva riduzione/scomparsa di globuli bianchi maturi. I pazienti in crisi blastica hanno una prognosi pessima. Questa fase è rapidamente fatale con una mediana di sopravvivenza di 3-6- mesi.