Infiammazione e cancro

Le prossime due lezioni
Cancro:
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
FRENO
MECCANICO
= ONCOGENE
= GATEKEEPER
= CARETAKER
ONCOSOPPRESORI
SE L’ACCELERATORE RIMANE PIGIATO,
SE IL FRENO SI ROMPE
SE IL MECCANICO TRASCURA IL MEZZO…
Quali geni vengono mutati nei tumori?
ONCOGENI
ONCOSOPPRESSORI
(tumor suppressor)
Regolazione della
proliferazione
stimolazione
inibizione
Tipo mutazione
Gain of
Function
Loss of Function
modello
Acceleratore
Freno
Cellule del corpo umano: 10.000 trilioni (1018)…
Il DNA é soggetto a continue mutazioni
104-106/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
tumori e etá
ANNO 2004
100.000
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), fattori rilasciati nelle
ferite, resezione parziale di un organo, ormoni,
infiammazione cronica.
Agenti promotori:
inducono
proliferazione
Progressione:
richiamano
cell. infiammatorie
Il tumore acquisisce
nuove caratteristiche aggressive che
lo rendono invasivo e metastatico.
Favoriscono l’insorgenza di nuove mutazioni
esempio
DMBA-TPA
Cancerogeno
(DANNO)
- DMBA (DiMetilBenzAntracene)
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
D
M AB- TPA
DMBA
n u m e r o pa pillom i
120
100
80
60
40
20
0
T0
1wk
2wk
3wk
4wk
w e e k a ft e r TPA t r e a t .
5wk
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 e 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 vari tumori
umani, tra cui 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
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
G0G1: Early Response Genes (jun, fos)
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
No tumore
attivazione
RASV12
tumore