Cancro: Le prossime due lezioni Principi di tumorigenesi Infiammazione e cancro: Introduzione 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 Presentazione pubblicazioni scientifiche
Principi di tumorigenesi
I tumori si comportano come tessuti aberranti in cui vengono dirottate funzioni fondamentali dell omeostasi tissutale e della crescita cellulare
Cos é un tumore? The most generally accepted definition of a tumor is that it is a tissue overgrowth which is independent of the laws governing the remainder of the body. It is usual to add as a qualifying phrase to separate tumors from reparative processes, such as bone callus, that the neoplasm serves non useful purpose to the organism. 1922, P.C. Wood, Textbook of Pathology
Tumore = malattia dei geni 80 % tumori: fattori ambientali 20 % tumori: fattori endogeni di cui 1-5 % ereditari
Tumore del seno Tessuto ghiandolare normale Tessuto tumorale
Tumore del Colon Lesione pre-tumorale
Cellule trasformate normale trasformata
Il tumore: malattia genetica! - Esistono tumori ereditari - Esistono tumori umani indotti da virus - Una cellula tumorale orgina una progenie con caratteristiche tumorali - Esistono alterazioni cromosomiche associate a insorgenza di tumori - L esposizioni a agenti mutageni aumenta l incidenza di tumori
La perdita di regolazione della crescita cellulare che é alla base dell insorgenza dei tumori é dovuta a un danno del DNA Il danno é indotto da agenti carcinogeni o spontaneo. Quali sono gli obiettivi delle mutazioni?
LA CELLULA E COME UN AUTOMOBILE PERFETTA SE BEN TENUTA ACCELERATORE = ONCOGENE FRENO = GATEKEEPER MECCANICO = CARETAKER ONCOSOPPRESORI
SE L ACCELERATORE RIMANE PIGIATO, SE IL FRENO SI ROMPE SE IL MECCANICO TRASCURA IL MEZZO
Quali geni vengono mutati nei tumori? Regolazione della proliferazione ONCOGENI stimolazione ONCOSOPPRESSORI (tumor suppressor) inibizione Tipo mutazione Gain of Function Loss of Function modello Acceleratore Freno
Cellule del corpo umano: 10.000 trilioni (10 18 ) Il DNA é soggetto a continue mutazioni 10 4-10 6 /giorno /cellula: agenti mutageni - replicazione DNA - metabolismo cellulare Se si tiene conto di questo elevato turn over cellulare, la comparsa di una cellula tumorale é un evento raro: - Eliminazione/riparo - Multi hit model
Destino di una cellula il cui DNA é mutato: Una cellula che ha subito un danno genomico non necessariamente origina un tumore: - apoptosi - Riparo del danno - Eliminazione a opera del sistema immunitario
MULTI-HIT MODEL MUTAZIONI MULTIPLE Cellula normale Cellula maligna Il tumore si origina per selezione clonale! survival of the fittest
Lo sviluppo del tumore é guidato dall acquisizione sequenziale di alterazioni genetiche il cui effetto é l attivazione costitutiva di oncogeni e l inattivazione di oncosoppressori. L effetto finale é l acquisizione di alcune capacitá comuni a tumori di origine diversa
Capacitá Acquisite Hanahan e Weinberg, Cell 2000
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: A seguito di ulteriori mutazioni cellula neoplastica latente origina un tumore clinicamente evidente Progressione: Il tumore acquisisce nuove caratteristiche aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
MULTI HIT MODEL: una semplice evidenza Frequenza di mutazioni negli eucarioti é 10-4 to 10-6 per gene per generazione Statistica: multiple mutazioni richiedono tempo 100.000 tumori e etá ANNO 2004 80.000 60.000 40.000 20.000 0 1-14 anni 15-34 anni '35-59 anni 60-79 anni 80 anni e + Infatti: Il rischio di tumore aumenta con l etá
Infiammazione e cancro Introduzione 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
Rudolf Virchow 1863 Osservazione: Infiltrato leucocitario presente in biopsie di tumori Ipotesi Tumore si sviluppa in siti di infiammazione cronica
Oggi: evidenze 15% dei tumori ha origine da un infezione: Agente patogeno causa una situazione di infezione cronica associata a infezione persistente -Helicobacter pylori: tumore del stomaco -Herpes virus: tumore della cervice uterina -HBV/HCV: tumore del fegato -Epstein Barr: b cell linfoma di Burkitt Infiammazione cronica aumenta rischio tumore: Malattie infiammatorie del colon (chron disease, colite ulcerosa): carcinoma del colon Pancreatite cronica: carcinoma del pancreas Epatite: Hepatocellular carcinoma Oncogeni inducono pathway infiammatorio Cellule infiammatorie, citochine e chemochine presenti in fasi precoci sviluppo tumore Inibizione dei pathway infiammatori (inattivazione genetica o farmacologica) inibiscono incidenza tumore
Un sito di infiammazione cronica é un ambiente che favorisce stadi iniziali dell insorgenza tumori: perché?
Un richiamo alle tappe della carcinogenesi chimica aiuta a comprendere questo fenomeno
Occorrono piú mutazioni per avere un tumore: multi hit model
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: A seguito di ulteriori mutazioni cellula neoplastica latente origina un tumore clinicamente evidente Progressione: Il tumore acquisisce nuove caratteristiche aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
Tappe della progressione tumorale: modello multi-stadio Iniziazione: Cellula normale -> cellula neoplastica latente Promozione: Agenti promotori : Agenti chimici (esteri del forbolo:tpa) fattori rilasciati nelle ferite, resezione parziale di un organo, ormoni, infiammazione cronica. inducono proliferazione richiamano Progressione: cell. Infiammatorie favoriscono Il tumore acquisisce l insorgenza nuove di nuove caratteristiche mutazioni aggressive che lo rendono invasivo e metastatico.
esempio
DMBA-TPA Cancerogeno (DANNO) - DMBA (DiMetilBenzAntracene: DNA adduct) Co-cancerogeno (PROMOZIONE) - TPA Induzione di papillomi su cute di topo: -1 trattamento con DMBA -Due trattamenti settimanali con TPA, per 12-24 settimane monitoraggio
ESEMPIO DMAB-TPA DMBA 120 numero papillomi 100 80 60 40 20 0 T0 1wk 2wk 3wk 4wk 5wk week after TPA treat.
Un sito di infiammazione cronica é un ambiente che favorisce : -stadi iniziali dell insorgenza tumori -fasi successive della tumorigenesi perché?
Le fasi iniziali 1) Danno leucocitario: Rilascio di sostanze tossiche, specie reattive ossigeno e azoto 2) Rigenerazione tissutale CIOÉ: Danno al DNA + stimolo proliferativo Rischio tumore
Gli attori dell infiammazione sono coinvolti anche in fasi successive della tumorigenesi -interazione leucociti-tumore -Tumor Associated Macrophages
Interazione tra leucociti e cellule tumorali Citochine possono influenzare la migrazione/crescita di cellule tumorali che esprimono il recettori corrispondente: TUMORIGENESI/METASTASI COME: Melanomi esprimono numerosi recettori per chemochine, infatti altamente metastatici. Oncogeni inducono espressione dei recettori o di citochine (caso RET, vedi dopo) Cellule tumorali rispondono a citochine/chemochine infiammatorie. es.: TNF-IL6 inducono recettori su cellule tumorali che ora sentono il ligando e crescono di piú e diventano invasive.
Infiltrato leucocitario tumori ruolo dei TAM Bilancia macrofagica: I macrofagi possono avere due tipi di fenotipo: M1: funzione citotossica M2: proliferazione, angiogenesi, degradazione ECM Nei tumori sono presenti Macrofagi richiamati da chemochine specifiche per (CCL2): sono chiamati TAM (Tumor Associated Macrophage) Sono macrofagi di fenotipo M2: Stimolano proliferazione, angiogenesi, metastasi!
Infiammazione e cancro Introduzione 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
Infiammazione - rischio tumori VIA ESTRINSECA Un sito di infiammazione cronica é un micromabiente ricco in fattori che possono alterare il controllo della crescita cellulare e indurre danno al DNA le leggi che normalmente regolano la morte/proliferazione sono alterate: si puó avere la replicazione del DNA e duplicazione di cellule con alterati meccanismi di controllo della crescita. Vedi quanto detto in slide precedenti
Oncogeni e rischio tumore VIA INTRINSECA Perché infiltrato leucocitario e mediatori dell infiammazione sono presenti nella maggior parte tumori, quindi anche in casi per cui non c é una base epidemiologica per l infiammazione? Esistono alterazioni genetiche (oncogeni) che determinano un ambiente infiammatorio: attivano gli stessi pathway attivati durante l infiammazione
Prima evidenza via intrinseca un oncogene attiva pathway infiammatori: RET/PTC Tumore: carcinoma papillare della tiroide Proto-oncogene: RET, tirosin-chinasi Sistema cellulare: tirociti umani normali esprimenti RET/PTC Risultato: trasformazione + attivazione pathway infiammatorio REarranged during Transfection/Papillary Thyroid Carcinoma
Trasduzione del segnale
RTK attivate da ligando solubile: es.: EGF, PDGF Trasduzione del segnale
RET/PTC RET is an abbreviation for "rearranged during transfection : exp in 3t3 cells, genomic DNA from Lymphomas Tyrosin Kinase
Il proto-oncogene RET codifica per un recettore tirosinchinasico: mutationi RET gain of function: associate a carcinoma della tiroide.
RET/PTC1 overespresso Cellule crescono di piú acquisiscono un fenotipo trasformato NB: PTC=Carcinoma Papillare della Tiroide H4 = il gene con cui avviene la fusione Y451F: mutazione inattivante
RET induce proteine infiammatorie -1
sunto
RET induce proteine infiammatorie - 2 Alti livelli di proteine infiammatorie sono state ritrovate anche in biopsie di pazienti affetti da PTC e portatori di mutazioni RET. se affetti da metastasi ai linfonodi, I livelli sono ancora piú alti.
Ras e IL6
RAS: trasduzione del segnale Ligando Recettori Trasduzione del segnale RAS trascrizione
Segnale a valle di RAS Mitogeno RAS G0 G1: Early Response Genes (jun, fos)
Segnale a valle di RAS Mitogeno RAS G0 G1: Early Response Genes (jun, fos) Regolazione del ciclo cellulare
G0 G1: Early Response Genes (jun, fos) Segnale a valle di RAS Mitogeno RAS Raf chinasi attivata da interazione con RAS - cambio conformazione MAPKK Attivate da fosforilazione da Raf MAPK Attivate da fosforilazione da MEK
RAS: famiglia di GTPasi di membrana non legata a recettori (H-Ras, N-Ras, K-Ras) Esempio di GAP: NF1:codifica per Neurofibromin. Tumor suppressor in Neurofibromatosi! GEF: GTP Exchange Factor GAP: GTPase Activating Protein
conclusioni Oncogeni sono in grado di modulare i pathway infiammatori Tale capacitá é essenziale per la tumorigenesi
messaggio Gli eventi genetici necessari e sufficienti per l insorgenza di un tumore umano risultano associati all attivazione di un ambiente infiammatorio Un ambiente infiammatorio favorisce tumore domanda Qual é la cooperazione tra oncogeni e infiammazione?
RASV12 e pancreatite cronica Sistema: -Attivazione tessuto specifica di RASv12 nel pancreas -Induzione di pancreatite tramite trattamento con un analogo della Colecistochinina(*) RASV12 induce carcinoma del pancreas solo se é in atto pancreatite (*) Caeruleina: analogo della colecistochinina, induce rilascio di enzimipancreatici
Modello: carcinoma insorge in seguito a cooperazione tra infiammazione cronica e mutazione di un oncogene Topo adulto pancreatite attivazione RASV12 attivazione RASV12 No tumore tumore