3)tumori 2

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3)tumori 2

  1. 1. BASI MOLECOLARI DEL CANCRO 1) Danni genetici non letaliMutazioni indotte da fattori ambientali (chimici, radiazioni virus) o a carico della linea germinale ⇓Il tumore deriva dall’espansione clonale di una cellula alterata (tumori monoclonali)(isoenzimi X-legati) 2) Geni bersaglio coinvolti nell’oncogenesia) Oncogeni   proliferazione (espressione dominante)b) Geni oncosoppressori   proliferazione (espressione recessiva)c) Geni regolatori la morte cellulare (espressione dominante o recessiva) 2.1) Meccanismi di riparazioneCapacità di riparare danni genetici non letali a carico di a), b) e c) (espressione recessiva) 4) Processo “multistep” – PROGRESSIONE TUMORALEProgressivo accumularsi di lesioni genetiche  Attributi fenotipici di un cancro: crescita eccessiva, invasività locale, metastatizzazione.
  2. 2. BASI MOLECOLARI DEL CANCRO PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORITrasformazione tumorale di una cellula normale: • almeno 6 mutazioni specifiche su classi di geni diverse
  3. 3. PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORITrasformazione tumorale di una cellula normale: • almeno 6 mutazioni specifiche • normale tasso di mutazione di una cellula è di 10-7 per gene • numero totale di geni per cellula: 106 • numero di cellule per persona 1013La probabilità che una persona sviluppi tumore è 1013 x 10-42,cioè 1:1029
  4. 4. PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORINonostante ciò il cancro si sviluppa a causa dellacombinazione di due meccanismi:• mutazioni che aumentano la proliferazione cellulare:popolazione espansa di cellule in cui può verificarsi lasuccessiva mutazione• mutazioni che diminuiscono la stabilità del genoma:aumento del tasso di mutazione complessivo
  5. 5. BASI MOLECOLARI DEL CANCROAgenti ambientali Cellula normale Riparazione efficace Fattori genetici Danno al DNA D Inefficienza nella riparazione Mutazione nel genoma di cellule somatiche A Attivazione di C Alterazioni di geni che B Inattivazione di oncogeni regolano l’apoptosi geni oncosoppressori ( crescita) (crescita) Espressione di prodotti genici alterati e perdita di proteine regolatorie Espansione clonale progressione neoplastica Mutazioni aggiuntive Eterogeneità Neoplasia maligna
  6. 6. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  7. 7. BASI MOLECOLARI DEL CANCROAltra modalità classificativa:1) Geni immortalizzanti2) Geni della morte cellulare programmata3) Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…)4) Geni per l’invasività5) Geni per le metastasi6) Geni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioni
  8. 8. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  9. 9. ONCOGENI VIRALI - v-oncLa scoperta risale a 30 anni fa’ quandosi scoprì che alcuni virus erano in gradodi indurre tumori negli animaliveicolando sequenze…...
  10. 10. ONCOGENI VIRALI – ELEMENTI DI CLASSIFICAZIONEProto-oncogeni Fisiologicamente: proliferazioneOncogeni cellulari Proto-oncogeni mutati: no regolazione proliferazioneOncogeni virali v-onc simili a c-onc, con vari gradi di mutazioni
  11. 11. ONCOGENI VIRALI - v-oncRetrovirus trasformanti lentiRetrovirus trasformanti acuti
  12. 12. ONCOGENI VIRALI - v-oncDerivazione di un virus trasformante acuto a partire da un precursore trasformante lento (alcuni eventi mutazionali)
  13. 13. ONCOGENI VIRALI - v-oncELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALEretrovirus tumore
  14. 14. ONCOGENI VIRALI - v-onc ELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALEonco-DNAvirusInfezione in cellule permissive Infezione in cellule non permissive- proteine precoci - proteine precoci (oncoproteine)- proteine tardive X Rb X p53
  15. 15. ONCOGENI CELLULARI - c-oncAlcuni dei più conosciuti oncogeni e classificazioneN.B. - Taluni oncogeni cellulari NON hanno controparti viraliN.M.B.- “Nuovi oncogeni” tra proteasi e fosfatasi citosoliche
  16. 16. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  17. 17. ONCOGENI: DEREGOLAZIONE• Mutazione puntiforme• Amplificazione• Traslocazione• Inversione• Mutagenesi inserzionale• Alterazione stato di metilazione• Meccanismi Epigenetici
  18. 18. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  19. 19. ONCOGENI: PRODOTTI PROTEICI FISIOLOGICI Tyr-K* Fattori di trascrizione Fattori di trascrizione Mitosi
  20. 20. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  21. 21. ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI CRESCITA Categoria Protooncogene Meccanismo Tumore associato Fattori di Crescita PDGF-catena B sis (riparazione, embriogenesi) Overespressione Astrocitoma (dimero BB) Osteosarcoma FGF hst-1 Overespressione Cr. stomaco int-2 Amplificazione Cr. vescica Cr. mammella Melanoma EGF numerosi TGF-β ?? Tyr-K*- Spesso il fattore di crescita od il suo recettore non sono mutati Fattori di trascrizione- Altri oncogeni (ras) spesso ne forzano l’iperespressione- Non è di per se sufficiente per il fenotipo tumorale ⇑ indice proliferativo⇒ ⇑ rischio mutazioni
  22. 22. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORIDI CRESCITAMutazioni:1)  numero recettori2) alterazioni funzioneTipologie:1) RTK (tirosino-kinasici)2) RSK (serin-treonin-kinasici)Caratteri comuni:1) Affinità/specificità ligando Fattori di trascrizione2) Modulabilità3) Saturabilità4) Riclabilità5) Espressione selettiva nelle cellule bersaglio6) Specificità della risposta avviata
  23. 23. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA -meccanismi di attivazione fisiologica-RTK (tirosino-kinasici) RSK (serino-kinasici)
  24. 24. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA- RTKSottofamiglie (porz. extracitoplasmatica):a) domini ricchi in cisteina [1) EGF-R; 2) Ins-R]b) motivi immunoglobulinici [3)PDGF-R; 4) FGF-R; 5) VEGF-R)c) sequenze di fibronectina [efrina A-R; efrina B-R angiotensina 1-R]d) Motivi che interagiscono con le caderine
  25. 25. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA: RTKCategoria Protooncogene Meccanismo Tumore associatoRecettori perfattori di crescitaFamiglia di EGF-R erb-B1 Overespressione Cr. squamoso polmone erb-B2 (c-neu) Amplificazione Mamm., ovaio, polm., stomaco erb-B3 Overespressione MammellaCSF-1 receptor fms Mutazione puntif. Leucemiac-KIT (SCF-R) kit MutazioneRET ret(Rec. Glial derived neurotropic factor) Mutazione puntif. MEN2A e 2B, medullare tiroide (famil.) Riarrangiamento Papillare tiroide (sporadico)TGF-R Fattori di trascrizionePoco espressi dalle cellule quiescenti
  26. 26. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA: RTK EGF-R
  27. 27. ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA: RTK ret (e talune sindromi cancerose ereditarie)
  28. 28. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALECategoria Protooncogene Meccanismo Tumore associatoProteinecoinvolte nellevie di traduzionedel segnaleGTP-binding ras Mutazioni puntiformi Polmone, colon, pancreas, leuc. (10-20% di tutte le neoplasie)Tirosino kinasi abl Traslocazione(9;22) LMC, LLAnon recettoriali src FAKSerino-kinasinon recettoriali raf-1 Ibrido c-abl-bcr Tyr-K* Fattori di trascrizione Potente attività tirosino-chinasica
  29. 29. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE -PROTEINE CHE LEGANO IL GTP-Come procede il segnale? Proteine G eterotrimeriche GFR GF Tyr-K* GFR Proteine GTP-asi monomeriche
  30. 30. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE -PROTEINE G-
  31. 31. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE -PROTEINE CHE INTERAGISCONO SPECIFICAMENTE CON LE PORZIONI FOSFORILATE DEI RECETTORI-Come procede il segnale?Tirosino-kinasi non recettorialiDomini caratteristici: + - - + - +-SH2 (src homolgous) [PLCγ, PI3K, GAP] - + TyrP - + - ++ + 2-PTB (simile a SH2, talvolta vi si associa - SHper interazioni molecolari successive)-SH3
  32. 32. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE- ras inibitori Guanine Nucleotide Releasing Proteins GTPase Activating Proteins (non si attivano in proporzione) (12,13, 59, 61) Controllo su CDKs
  33. 33. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE- ras Proteine ras: N.B. Ha-ras e Ki-ras sono: -quasi identici -K-ras-A e K-ras-B -su cromosomi distinti -Ki-ras pseudogene? -H-ras -N-ras Regolatori di ras La famiglia di ras
  34. 34. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE- ras Tutto qui? Oncogene. 2003 Mar 6;22(9):1349-57. Chuang JI, Chang TY, Liu HS. Glutathione depletion-induced apoptosis of Ha-ras- transformed NIH3T3 cells can be prevented by melatonin.
  35. 35. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE Tirosino-kinasi non recettoriali– pp60srcTirosino-kinasi Cellule normali:  bassa -Enzimi glicolisi (lattato) Attività: Bersagli: -Trasporto Cellule tumorali:  alta -Citoscheletro (FAK) -Fattori di trascrizione Tirosin-fosfatasi (se mutate si comportano da oncogeni) src – regolazione funzionale CsK Alterazioni: -Mutazioni in 527 -Complessazione con proteine virali che impediscono la fosforilazione in 527
  36. 36. ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE Tirosino-kinasi non recettoriali– pp60src Src è legato ai segnali delle integrine via FAK (focal adhesion kinase) FAK è una proteina tirosina chinasi non-recettore
  37. 37. ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONECategoria Protooncogene Meccanismo Tumore associatoProteineregolatorienucleariAttivatori myc Traslocazione Linf. Burkitttrascrizionali N-myc Amplificazione Neuroblastoma Microcitoma L-myc Amplificazione Microcitoma fos jun Tyr-K* Fattori di trascrizione Fattori di trascrizione
  38. 38. ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONE -myc  cicline  CdK + fattori di crescita ⇒ proliferazione (c-myc2) ODCDNA CdKImyc - fattori di crescita ⇒ apoptosi (c-myc1) (p53bax rilascio citocromo-C) myc max mad MXI-1 myc max max max max mad max MXI-1 E-box repressori della trascrizione inattivo trascrizione
  39. 39. ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONE -mycTutto qui? http://www.myccancergene.org/
  40. 40. ONCOGENI VIRALIBASI MOLECOLARI DEL CANCROSCOPERTA DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTICONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
  41. 41. CONCLUSIONI
  42. 42. CONCLUSIONI“curatori” “guardiani”
  43. 43. ONCOGENI CHE SI GEENRANO CON TRASLOCAZIONI: PML-RAR Proteina di fusione PML-RAR: 1) Lega ancora l’ac. retinoico 2) Transattivazione altri geni 3) Incapacità maturativa Altre traslocazioni in APL: 1) Coinvolgono tutte RAR-α (PLZF,…) 2) Residua legame con ac. retinoico 3) Transattivazione altri geni 4) Incapacità maturativa
  44. 44. ONCOGENI CHE CODIFICANO PER REGOLATORI DEL CICLO CELLULARECategoria Protooncogene Meccanismo Tumore associatoRegolatori delciclo cellulareCicline ciclina D Traslocazione Linfoma B (mantle cell) Amplificazione Mammella, fegato, esofagoChinasi dipendenti CDK4 Amplificazione odalle cicline mutazione puntiforme Glioblastoma, melanoma, sarcoma
  45. 45. ONCOGENI CHE CODIFICANO PERREGOLATORI DEL CICLO CELLULARE
  46. 46. ONCOSOPPRESSORI BASI MOLECOLARI DEL CANCRO INTRODUZIONE AGLI ONCOSOPPRESSORI SCOPERTA DEGLI ONCOSOPPRESSORI Rb WT1 p53 BRCA-1 e BRCA-2 NF-1 e NF-2 APC DCC Delezione del locus FHIT-FRA3B in molti tumori umani Altri oncosoppressori Conclusioni
  47. 47. BASI MOLECOLARI DEL CANCROAgenti ambientali Cellula normale Riparazione efficace Fattori genetici Danno al DNA D Inefficienza nella riparazione Mutazione nel genoma di cellule somatiche A Attivazione di C Alterazioni di geni che B Inattivazione di oncogeni regolano l’apoptosi geni oncosoppressori ( crescita) (crescita) Espressione di prodotti genici alterati e perdita di proteine regolatorie Espansione clonale progressione neoplastica Mutazioni aggiuntive Eterogeneità Neoplasia maligna
  48. 48. PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORI: ONCOSOPPRESSORI Oncosoppressori Fisiologicamente: proliferazione Oncosoppressori mutati No regolazione proliferazione Non hanno una controparte viraleIn condizioni normali il ciclo cellulare dipende dall’equilibrio tra prodotti dei protoncogènie degli oncosoprressori. Altra modalità classificativa: 1) Geni immortalizzanti 2) Geni della morte cellulare programmata 3) Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…) 4) Geni per l’invasività 5) Geni per le metastasi 6) Geni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioni
  49. 49. ONCOSOPPRESSORIAzione: 1) Induzione di arresto replicativo  proliferazione 2) Avvio di meccanismi riparativi del DNA, differenziazione e di morte cellulareMutazioni: 1) Delezione 2) Alterazioni/inattivazione 3) Costitutivamente repressi per ipermetilazioneParticolarità: Nel retinoblastoma e nel tumore renale di Wilms, la reintroduzione del gene wild-tipe (trasfezione o microiniezione dell’intero cromosoma) reverta la tumorigenicità cellulare.  SONO NECESSARI ALLA TRASFORMAZIONE ED AL MANTENIMENTO DEL FENOTIPO NEOPLASTICO
  50. 50. ONCOSOPPRESSORIEspressione del 1) Generalmente in omozigosifenotipo patologico: 2) Eccezioni in caso di molecole che omopolimerizzano (anche gradi di ipofunzione) p53
  51. 51. SCOPERTA DEGLI ONCOSOPPRESSORI Fusione cellulare Micronucleazione Bandeggio cromosomi
  52. 52. ONCOSOPPRESSORIAlcune proteine virali, complessandosi con oncosoppressori neimpediscono la funzione (oncogenesi da onco-DNAvirus) Oncosoppresore Adenovirus HPV SV40 RB E1A E7 Antigene T grande p53 E1B E6 Antigene T grande
  53. 53. ONCOSOPPRESSORI
  54. 54. PROTEINE PRODOTTE DAGLI ONCOSOPPRESSORI- Si conoscono meno dettagli- Come per gli oncogeni, anche per questi, spesso il segnalenasce fuori dalla membrana cellulare 1) Molecole che regolano la trascrizione nucleare ed il ciclo 2) Molecole che regolano il segnale 3) Recettori di membrana 4) Altri
  55. 55. ONCOSOPPRESSORI - RbParadigma degli oncosoppressori -gene Rb1 (retinoblastoma) -alterazioni 13q14 (dalla linea germinale) -solo se su entrambi gli alleli (mutazioni somatiche) -familiarità per aumentato rischio (anche per sarcomi) -circa 200kb, 27 esoni -Esistono anche Rb2 e Rb3, funzione parzialmente simile
  56. 56. ONCOSOPPRESSORI – Rb- inattivazionemutazioni inattivazione virale
  57. 57. ONCOSOPPRESSORI – RbDifferenziamentotransattivazione NF-IL6 Fattore di Rb pocket Blocco sterico + repressione attiva trascrizione esso stesso ? Proliferazione Apoptosip53 ARF
  58. 58. ONCOSOPPRESSORI – Rb- esiste in tutte le cellule e gioca un ruolo cruciale nella regolazione del ciclo cellulare- controlla il checkpoint G1/S (dopo l’entrata in S non servono più i fattori di crescita)-le mutazioni sono localizzate nella “Rb pocket”1) Se è così cruciale nel ciclo, perché solo retinoblastomi nelle forme ereditarie?-Rb-/- muoiono in utero⇒ induce anche apoptosi (p53) ⇒ retinoblasti più resistenti di altrecellule all’indizione della morte programmata?
  59. 59. ONCOSOPPRESSORI – Rb2) Perché solo poche neoplasie evidenziano alterazioni a carico di Rb?-Virtualmente tutte le neoplasie recano deregolazioni del checkpoint G1→S peralterazioni a carico di Rb, CDK4, ciclinaD o p16 (il più frequentemente soggetto amutazioni). Quindi un Rb normale può non essere fisiologicamente controllato.- Altre vie di controllo della crescita cellulare convergono su Rb -TGF-β ⇒ ⇑ inibitori p27 e p15 ⇒ ⇓ proliferazione cellulare - Proteine di virus oncogeni (Large T Ag di SV40, E1A di adenovirus, E7 di HPV, …) legano la Rb pocket ⇒ incapacità a legare E2F che è libero - p53 ⇒ ⇑ sintesi di p21 ⇒ blocco replicativo
  60. 60. ONCOSOPPRESSORI – RbRuolo nell’apoptosi:-Controverso-Topi knock-out muoiono in utero per apoptosi diffusa-Iperattività di RbArfp53baxapoptosi-Repressionetrascrizioneproliferazione/apoptosi-p130Rb3  Bcl-2apoptosi
  61. 61. ONCOSOPPRESSORI – Rb
  62. 62. ONCOSOPPRESSORI – WT1Elementi rilevanti-gene correlato al tumore renale infantile di Wilms-alterazioni 11p13 (dalla linea germinale)-splicing alternativoprodotti tar 46 e 49 kDa-fattore di trascrizione della famiglia delle leucine-zipper (zinc-finger)-analogie con la famiglia degli early growth responses (fattori di trascrizione)blocco trascrizionale: fattori di crescita, recettori, myc, bcl-2-Espresso solo su pochi tessuti (rene embrionale, mesotelio, gonadi)-WT2: 11p15-Wt3: 16qPatologia (tutte con alterazioni in omozigosi sul cromosoma11 – S. dei geni contigui):-S. WAGR (wilms, aniiridia, genitorunary, mental retardation)-S. Becwitt-Wiedermann-S. Deny-Dash
  63. 63. ONCOSOPPRESSORI – p53Elementi rilevantiGUARDIANO DEL GENOMA-Cromosoma 17p13 – 53kDa-Si comporta in modo parzialmente dominante perché funziona in forma omotetramerica- esiste in tutte le cellule e gioca un ruolo cruciale nella regolazione dell’espressione digeni di controllo (funziona da freno attivato alla necessità e con una emivita breve (≠ daRb) di circa 20’ (forme mutate molto più stabili)- alterazioni nel 50-75% di tutti i tumori e ritrovate in qualsiasi tipo di neoplasia-rare forme ereditarie di mutazione di un allele (sindrome di Li-Fraumeni) con aumentodel rischio di sviluppo di Cr. (ad esordio giovanile e talora multipli) di circa 30% primadei 30 anni e del 90% dopo i 65 anni- Animali knock-out  entro i 6 mesi (non essenziale nell’ontogenesi)
  64. 64. ONCOSOPPRESSORI – p53 Fosforilazione  Modulazione Disponibilità sito DNA bindingtramite fosforilazioni
  65. 65. ONCOSOPPRESSORI – p53 IGF IGF-R X IGF-R IGF-BP3 ATM mdm 2 (-) bcl-2 X
  66. 66. ONCOSOPPRESSORI – p53- Le mutazioni più comuni che inattivano p53 interessano il suo dominio DNA-binding edi transattivazione ⇒ impossibile controllo della trascrizione- Ipossia e danno genetico attivano p53 ⇓Le cellule neoplastiche con p53 mutato tollerano meglio l’ipossia ed accumulanomutazioni anche a seguito di chemioterapia e radioterapia (resistenza di Cr. polmone,colon, altri)-Oltre alle mutazioni ereditarie o somatiche anche proteine virali (E6 di papillomavirus)possono legare p53 e determinarne degradazione. Inoltre mdm2 può agire da oncogenein quanto accelera la degradazione di p53- p73 ha molte azioni in comune con p53
  67. 67. ONCOSOPPRESSORI – BRCA-1 E -2Elementi rilevanti- BRCA-1 (1863aa) 17q; BRCA-2 13q- Cr. Mammella, ovaio, prostata, altri- Mutazioni ereditarie (⇑ rischio per Cr. mammella, ovaio, colon, ...), espressionedominante-80% dei Cr. della mammella familiari (5-10% totale), raro nelle forme sporadiche-- Esistono numerosissime(>200) mutazioni tanto da far parlare di polimorfismo. Quelleche determinano la formazione di peptidi brevi (specie 185delAG) si associano a rischiomaggiore (popolazioni ebree)- Proteine nucleari: possono avere attività trascrizionale e ruolo nella riparazione delDNA (interazione con Rad 51 coinvolto nella riparazione del DNA) quindi non sonodirettamente trasformanti- Regolano: proliferazione cellulare ed apoptosi- Attività su p21
  68. 68. Partner molecolari di BRCA
  69. 69. ONCOSOPPRESSORI – NF1 e NF2Elementi rilevanti- 17q11- Gene della neurofibromatosi tipo 1 codifica per la neurofibromina⇓- Neurofibromi alcuni dei quali possono evolvere in neurosarcomi-> rischio per LMA-attiva l’attività GTPasica di ras come le GAP⇒ inibisce attivazione ras- NF2: codiifca per la schwannomina che collega membrana con citoscheletro
  70. 70. ONCOSOPPRESSORI – APCElementi rilevanti- Cromosoma 5q15- Gene della poliposi adenomatosa del colon- 2843aa⇓- Centinaia di polipi del colon alcuni dei quali (anche molti) possono degenerare(entrambi gli alleli devono essere alterati) (polipi benigni anche in eterozigosi)- mutazioni che troncano la proteina nel 70-80% dei Cr. e degli adenomi del colonInteragiscono nel citoplasma con la β-catenina (E-caderina) causandone ladegradazione ⇓ <degradazione della β-catenina ⇒ ⇑ attività trascrizionale ( è sistematicamente altaanche nei Cr. del colon senza alterazioni di APC) ed alterazioni dei rapporti con E-caderina che coordina l’adesione intercellulare (metastasi?)-Il sistema β-catenina e APC è alterato spesso anche nei melanomi-Sindromi associate: Gardner, CHRPE, Turcot, APC
  71. 71. ONCOSOPPRESSORI – DCCDCC (deleted in colon carcinoma)-18q21- recettore di membrana, ma forse implicato nella crescita assonale (altri geni vicini?)
  72. 72. ONCOSOPPRESSORI – DELEZIONE DEL LOCUS FHIT/FRA3B IN MOLTI TUMORI UMANIElementi rilevanti-delezione biallelica o varie mutazioni (forme troncate) sul cromosoma 3p14 in cancrodel: - colon - stomaco - mammella - rene - esofago - nasofaringe - polmone - cervice - pancreas-zona fragile del DNA che codifica per una proteina (FHIT) omologa si sequenzealtamente conservate in microrganismi e capaci di complessarsi con i nucleotidi-presente in lesioni preneoplastiche  forse evento precoce
  73. 73. ALTRI ONCOSOPPRESSORI – RECETTORI DI SUPERFICIE- Recettori per inibitori della crescita (TGF-β) TGF-βR⇓inibizione del ciclo cellulare (per > sintesi di inibitori deicomplessi ciclina/CDK) (Alterazioni in molte neoplasie, anchesolo a carico delle vie del segnale del recettore)- Recettori che regolano l’adesione intercellulare (caderine)⇓vera colla intercellulareMutazioni od alterazioni in Cr. ovaio, esofago, mammella,prostata, etc. anche in forme familiari ed anche solo a caricodella β-catenina
  74. 74. MEMC GENI CHE REGOLANO L’APOPTOSI Antiapoptotici Proapoptotici bcl-2, bcl-xL, etc. bax, bad, bcl-xS, bad, bid bcl-2 - traslocazione 14(*);18 85% linf. follicolari [(*) promoter IgH] - poiché non promuove la proliferazione, tali linfomi sono lenti - anche nei topi transgenici - Si trova nella porzione esterna della membrana mitocondriale * rilascio di Citocromo C dal mitocondrio bcl2⇒blocco pori ⇒ - + ⇐pori sulla membrana⇐ bax ⇑ caspasi ⇒apoptosi
  75. 75. - Omodimerizzazioni ed eterodimerizzazioni tra i membri ad attività pro- edantiapoptotica determinano l’esito- c-myc (⇑ proliferazione) collabora con bcl-2 (no apoptosi) nella oncogenesi (inpresenza di fattori di crescita)
  76. 76. MEM D GENI CHE REGOLANO LA RIPARAZIONE DEL DNA- Danni genetici avvengono continuamente (radiazioni ionizzanti, carcinogeni alimentarie fisici errori di replicazione del DNA)- alterazioni ereditarie dei meccanismi di riparazione predispongono al cancro (1% dellapopolazione è eterozigote per qualche mutazione nel sistema)⇒FENOTIPO RER(replication error)1) Carcinoma del colon non poliposo ereditario HNPCC (S. di Lynch)- diagnosi: sequenze microsatelliti (instabilità microsatellitare)- geni coinvolti: hMLH1, hMSH2, etc. (15% anche delle forme non ereditarie)2) Altre: xeroderma pigmentosum, atassia-teleangectasia (il gene ATM informa p53 deldanno al genoma), anemia di Fanconi
  77. 77. E TELOMERI*Le cellule si replicano fino ad un certo punto, oltre il quale, per “senescenza” siarrestano e muoiono- QUALI SONO GLI OROLOGI BIOLOGICI?Probabilmente i TELOMERI-Sono strutture specializzate alla fine dei cromosomi. Ogni ciclo replicativo si accorcianofino a quando, la loro perdita determina la fusione “end-to-end” dei cromosomi e la mortecellulare- Le telomerasi impediscono tale accorciamento (cellule germinali e staminali)- La grande parte delle neoplasie riesce a riattivare tali enzimi (o comunque riesce adevitare l’accorciamento dei telomeri)
  78. 78. CONCLUSIONI
  79. 79. CONCLUSIONI“custodi” “guardiani” Mutazione in un allele di un “custode”+ inattivazione dell’allele normale+ mutazioni di entrambi gli alleli dei “guardiani” ⇓ inizio tumore Mutazione in un allele di un “guardiano”+ inattivazione dell’allele normale ⇓ inizio tumore
  80. 80. BASI MOLECOLARI DELLA CARCINOGENESI A STADI MULTIPLI* Sono necessari più eventi per completare la trasformazione - trasfezioni dimyc + ras, bcl-2 + myc, etc. - ogni cancro ha più alterazioni La sequenza temporale è importante - APC⇒adenomi del colon - p53 ⇒vari tumori, non colon -Geni come APC sono detti “guardiani” e sono responsabili dell’avvio del processo -Geni come p53 sono detti “sorveglianti” e controllano la stabilità genomica
  81. 81. VARIAZIONI CARIOTIPICHE NEI TUMORI- I danni genetici possono essere minimi (mutazioni puntiformi) o molto estesi (evidentinel cariotipo)- Non casuali- Più comuni anormalità strutturali: a) traslocazioni bilanciate b) delezioni c) manifestazioni citogenetiche dell’amplificazione genica- Lo studio delle alterazioni ha consentito: a) identificazione di geni implicati (vicino alle mutazioni) b) identificazione di genotipi a rischio (diagnosi e prognosi)
  82. 82. BIOLOGIA DELLA CRESCITA TUMORALE1) TRASFORMAZIONE a) cinetica di crescita tumorale2) CRESCITA b) angiogenesi c) progressione ed eterogeneità3) INVASIONE LOCALE4) METASTASI
  83. 83. 2.a Cinetica di crescita della cellula tumorale1 cellula ⇒ (30 cicli) 109 cellule (1 gr.) ⇒(+10 cicli) 1012 cellule (1kg) ⇒† ⇓Alla diagnosi la maggior parte dei tumori ha già fatto gran parte del suo ciclo biologicoUn tumore non è una dinamo patologica a) tempo di duplicazione b) frazione replicante c) frazione perdutaa) Il ciclo ha una durata uguale o maggiore aquello delle cellule normali (l’entrata in cicloè mediamente più rapida)b) Con l’accrescimento della massaaumentano le cellule in G0 od in G1 (permancanza di nutrienti e per altri fattori) ⇒max 20% replicac) il rapporto tra frazione proliferante efrazione perduta condiziona la rapidità
  84. 84. - La frazione proliferante condiziona sia la velocità d’accrescimento sia la suscettibilitàalla terapia- la maggior parte dei farmaci è attivo su cellule in ciclo ⇓ un tumore lento è anche meno sensibile ⇓ è necessario talvolta mandare le cellule in G1 ⇓ escissione chirurgica + chemioterapia (terapie combinate)
  85. 85. Quanto tempo è necessario perché da una cellula trasformata si origini un tumore?- Teoricamente 30 cicli = 90 gg- In realtà probabilmente anni (prima della manifestazione clinica avviene la maggiorparte degli eventi)- Alla diagnosi il tempo di duplicazione della massa è estremamente variabile
  86. 86. 2.b) Angiogenesi tumorale- Senza un apporto specifico di sangue ⇒ max. 1-2 mm- Neoangiogenesi indispensabile: a) ossigeno e nutrienti b) polipeptidi da parte delle EC (PDGF, IGF, IL-1, GM-CSF)-VEGF e bFGF sono i fattori più importanti- vengono indotti anche endostatina, angiostatina, vasculostatina (da plasminogeno,collageno, etc.) ⇓ bilancio- Probabilmente il fenotipo iniziale è non-angiogenetico, l’accumulo delle mutazionicomporta la conversione in angiogenetico- p53 inibisce la neoangiogenesi
  87. 87. 2.c) Progressione tumorale ed eterogeneità- I danni genetici possono accumularsi (alterazioni dei geni sorveglianti)⇓- Emergenza di cloni diversi con mutazioni indipendenti e selezione di quelli menoantigenici, con maggiore resistenza all’ipossia, con maggiore propensione allaneoangiogenesi, etc.⇓- Cloni più aggressivi- NON TUTTI I TUMORI ⇒ PERCHE’? (Spunti terapeutici)
  88. 88. 3+4) INVASIONE LOCALE E METASTASISebbene milioni di cellule raggiungano il circolo ogni giorno solo pochissime dannometastasi ⇒ processo poco efficiente perché solo pochi subcloni neoplastici possiedonole capacità necessarie Membrana basale Matrice extracellulare Connettivo interstiziale Costituenti: collageno, glicoproteine, proteoglicani Fasi: 1) Distacco dalle cellule vicine 2) Attaccamento alla matrice extracellulare 3) Degradazione della matrice extracellulare 4) migrazione
  89. 89. E-caderina - catenine (APC)Recettori per fibronectina e perlaminina (integrine ed altri) [ ⇑in talune neoplasie e distribuitisu tutta la membrana cellulare,non solo verso la basale]Serina-, cisteina- e matrice-metalloproteasi (MMP)Il tumore produce MMP edinduce fibroblasti e macrofagi aprodurle- Integrine (sequenza ordinatadi attaccamento-distacco chefornisce l’energia cinetica)- Fattori tumorali-Fattori risultanti dalla proteolisidella matrice
  90. 90. Ruolo della collagenasi tipo IV1) molti carcinomi invasivi (melanomi, sarcomi, etc.) producono alti livelli di tali enzimi2) le lesioni in situ ne producono meno3) la trasfezione con TIMP (inibitore tissutale delle metalloproteasi) riduce fortementela metastaticità (terapia?)Altre MMP*Catepsina D (cisteina-proteasi)(prognostica in Cr. mammella?)*Attivatore del plasminogeno tipo-urokinasi (serina-proteasi)
  91. 91. MOTILITA’Fattori locomotori prodotti dal tumore-Timosina β15 (Cr. prostata)-Fattori autocrini-Fattore di crescita epatocitario (il protoncogene met trascrive per il recettore che è up-regolato nelle neoplasie e che stimola la motilità cellulare)Fattori derivanti dalla degradazione della matrice-frammenti proteolitici ad attività promotrice sulla mobilità cellulare, sulla attivitàangiogenica e chemotattica.
  92. 92. DISSEMINAZIONE VASCOLARE ED HOMINGLe cellule neoplastiche circolanti sono sottoposte alle risposte immunitarie (specie NK)-Nella circolazione tendono a formare trombi per adesione omotipica ed eterotipica(⇒protezione dal sistema immune)-L’arresto e la colonizzazione dei siti distanti implica fenomeni di adesione e dipenetrazione simili a quelli per il raggiungimento del letto circolatorio (integrine, MMP,CD44 e ac.ialuronico, etc.)- Metastasi:*Fattori anatomici (distretti drenanti)*Fattori emodinamici*Fattori tessutali (molecole d’adesione, inibitori proteasici, chemoattrattanti)*Fattori del tumore (integrine, molecole d’adesione, MMP)
  93. 93. GENETICA MOLECOLARE DELLE METASTASICi sono oncogeni specifici del fenotipo metastatizzante?1) Ipotetici (integrine, molecole d’adesione, MMP, E-caderina)2) Probabili (librerie di sottrazione) * nm23 (molto ridotto in neoplasie sperimentali metastatizzanti) * KAI-1 (sopprime le metastasi sperimentali da Cr. prostata) * KiSS-1 (simile a KAI-1 nel melanoma)
  94. 94. Cenni sulle cellule staminali tumorali
  95. 95. CARCINOMA DELLA MAMMELLAGeni coinvolti (aumento del rischio)N.B: Frequente policlonalità citogenetica: origine policlonale?1) BRCA-1 e 22) p533) Erb-B2 e 44) ATM (frequenti mutazioni in eterozigosi⇒rischio; nei K spesso omozigosi)5) p216) p167) ESR-1 (non c’è associazione tra polimorfismo e K mammella)8) IGF I e II; IGFR I e II e IGFBP (1-6) (cross-talk con ESR-1; potenti mitogeni di cellule di linee di K mammella, ruolo paracrino ed in parte autocrino)9) P450arom (conversione androgeni in estrogeni; ruolo post-menopausa)10) Insulina e IR11) N-acetyltransferase (fenotipo rapid acetylator)Markers diagnostico-prognostici1) BRCA-1 e 22) Anticorpi anti p53 (mutata)(in varie neoplasie)3) ErbB-2 e 4 (suscettibilità alla chemioterapia e recettori ES)4) Cyclina D1(regolatore del ciclo; bassi livelli scarsa suscettibilità alla terapia)5) p65 (marker ematico invariabilmente elevato in varie neoplasie)6) RAK (elevato nelle varie isoforme nel 100% delle neoplasie della mammella, simile gp120 HIV ⇒ forse un nuovo retrovirus?)
  96. 96. CONCLUSIONI DCC
  97. 97. TUMORI: Letture consigliatePontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier ItaliaRubin “Patologia” Casa Editrice Ambrosiana www.pubmed.org
  98. 98. CANCEROGENESI CHIMICA
  99. 99. CANCEROGENESI CHIMICA1915 -Yamagiwa e Yachicava: epiteliomi cutanei nei conigli dopo ripetutepennellature con catrame disciolto in olio (nell’arco di mesi, prima verruche poiinsorgenza spinaliomi)Prima - Sir Percival Pott e Wolkmann: carcinoma dello scroto deglispazzacamini e carcinomi cutanei delle mani ed avambracci dei lavoratori delcatramePoco dopo - Cook, Hewitt e Hiegher riuscirono ad isolare dal catrame il 3:4-benzopirene che era in grado di indurre spinaliomi (già Cook aveva estratto il1:2:5:6-dibenzantracene che si scoprirà oncogeno)
  100. 100. Mete fondamentali della ricerca sulla cancerogenesi chimica1) Riconoscimento forme sicuramente occupazionali (causa-effetto)2) Analisi con prove di cancerogenicità su animali3) Valutazione rischio oncogeno ambientale4) Ricerca dei modelli sperimentali più idonei per dimostrare lacancerogenicità5) Riconoscimento relazioni tra struttura molecolare ed oncogenicità6) Studio interazioni macromolecole biologiche-cancerogeni7) studio destino metabolico del cancerogeno (metaboliti + o - cancerogeni)8) Ricerca dei sistemi biologici più semplici per dimostrare la cancerogenicità
  101. 101. 1) Dei tanti composti chimici testati una quarantina ha dimostratoinequivocabile potenzialità oncogena per l’uomo2) Tutti questi sono oncogenici anche negli animali3) I composti oncogenici negli animali sono tantissimi4) ⇒ (sono almeno fattori di rischio da considerare anche secondol’ineluttabilità dell’esposizione)
  102. 102. CANCEROGENI CHIMICI ED ASPETTI QUANTITATIVICancerogeno= qualunque sostanza che induca tumori negli animali altrimenti esenti datale patologia o che ne incrementi incidenza e precocità in maniera significativa-Tipicamente si indica la specie animale, il ceppo e talvolta il sesso usati negliesperimenti-DOSE SOGLIA: quantità minima (riferita all’unità ponderale di peso corporeo) perché siverifichi la comparsa delle neoplasie. In genere è letalmente tossica⇒dosi minime ripetute ⇓ periodo di latenza (⇒ quindi sono tossici da sommazione con accumulo progressivo dei danni)
  103. 103. Indice di cancerogenicità (I canc, Indice di Ball)- Rapporto tra incidenza del tumore negli animali trattati e la durata del periodo di latenza Incidenza in %I canc. = x 100 (per avere n. intero) Latenza in giorniSostanza A: 60% animali in 80gg Sostanza B: 30% animali in 200ggI canc= 60 x100 =75 I canc= 30 x100 =15 80 200Limite: deve essere somministrata la stessa dose giornaliera di sostanze (non sempre èpossibile)⇓proposto un indice che consideri i tumori a due anni implicando solo le variabili dose edincidenza
  104. 104. Tossico da sommazione: i danni si accumulano senza meccanismi di guarigione e se ladose viene ridotta di molto, allungando quindi il periodo di latenza, si riduce la dosesogliaN-N-dimetilaminobenzene DAB)⇒epatomi nei ratti (D.S.=1g)Dose giornaliera Periodo di latenza Dose totale per la comparsa del tumore(mg) 30 34 1020 20 51 1020 10 95 950 5 190 950 3 350 1050 1 700 700 Ds=dg x t ⇒ dgxt = k
  105. 105. Dimetilaminostilbenzene (tumori del dotto uditivo) 1mg/kg/die 2mg/kg/die ( a settimane alterne) Ds= 375mg±75 Ds=348mg±70Tuttavia la somma non è aritmetica (specie per dosi piccole):1) invecchiamento dell’animale (⇑mutazioni + ⇓ immunità)2) instabilità genetica sin dai primi contatti con il cancerogeno: ⇓ ⇑ rischio mutazioni ⇓ fenomeno dell’accelerazione Ds= dg x t2
  106. 106. Isaac Berenblum: la cancerogenesi da 3:4-benzopirene è l’evento terminale diprocessi sequenzialia)Applicazione cancerogeno ⇓ b) iperplasie (verruche) Nei conigli (analoghi esperimenti sui roditori ⇓ non evidenziano queste lesioni) c) papillomi ⇓ d) spinaliomi1) sospensione del trattamento prima di d) ⇒regressione2) sospensione del trattamento dopo di d) ⇒ no regressione3) sospensione poi ripresa trattamento ⇒ evoluzione fino a d)4) sia b) che c), apparentemente regrediti dopo sospensione ricompaionodopo stimolazione aspecifica (ferite, ulcerazioni, agenti irritanti) ⇒evoluzionefino a d)Peyton Rous: i focolai di cellule tumorali, non più evidenti a occhio nudo, permangonolatenti (“cellule neoplastiche dormienti”) e possono essere “risvegliati dalcompletamento della Ds o da agenti irritanti aspecifici (non cancerogeni)
  107. 107. Iniziazione (dosi subliminali di cancerogeno) + Promozione (vari trattamenti aspecifici) CANCEROGENESI (processo difasico)Agente promuovente generalmente OLIO di CROTON (Croton Tilium)L’iniziazione deve avvenire sempre prima della promozione(l’inversione dell’ordine temporale non ha effetto fino alraggiungimento della Ds)Gli agenti promuoventi sono detti COCANCEROGENI
  108. 108. (A) INIZIAZIONE- Processo cellulare provocato da agenti fisici, chimici o biologici che inducono dannipeculiari nel genoma (non sempre accertato) conferendo la potenzialità ditrasformazione neoplastica (a seguito di ulteriori stimoli anche aspecifici)- La fase di massima suscettibilità è la fase S- Processo virtualmente istantaneo ed irreversibile (il danno genomico tuttavia puòessere riparato se avviene sufficientemente prima della replicazione cellulare)- L’unico iniziante puro (non ha Ds) è l’etiluretano (cancerogeno incompleto, gli altrisono tutti completi)-Cancerogeno diretto = molecola di per se oncogena-Cancerogeno indiretto = molecola che necessita di attivazione metabolica
  109. 109. I cancerogeni diretti, e quelli indiretti dopo attivazione metabolica, sono agenti reattivielettrofilici in grado di legarsi covalentemente al DNA ed ad altre molecole (coniugiMiller)- Le cellule “iniziate” possono sopravvivere per molto tempo dopo la sospensione deltrattamento con il cancerogeno in dose subliminale (tramandando talvolta il danno allaprogenie)EVENTI MOLECOLARI DELL’INIZIAZIONECancerogeno con ====Addotto covalente==== Atomi nucleofilicigruppo elettrofilico del DNASe la cellula non sequestra il cancerogeno prima di tale interazione o non ripara i danni,si determina una mutazione (delezioni, mutaz. puntiformi, traslocazioni, riarrangiamenticromosomici, amplificazione genica, aneuploidia) con attivazione di protoncogeni e/omodificata attività di geni oncosoppressori.(p. es. codoni 12 o 61 di ras - molto frequente)
  110. 110. (B) PROMOZIONE- Indotta su cellule già “iniziate” dalla dose residua di cancerogeno o dai cocancerogeni(detti anche promuoventi)- Gli agenti promuoventi non sono cancerogeni di per sé e provocano alterazionireversibili con stimolo alla proliferazione ed espansione clonale della(e) cellula(e) già“iniziata(e)”- La promozione è un processo lento e reversibile- Cancerogenesi diretta da cocancerogeni si attua presumibilmente su cellule iniziate dacancerogeni ambientali- Al posto dell’olio di croton si usano gli esteri del forbolo (TPA) i cui recettori dimembrana hanno attività proteinchinasica C (forse tali recettori non sono specifici)- Ogni agente promuovente sembra agire preferenzialemente su alcuni tipi cellulari(TPA su epidermide, saccarina su epitelio vescicale, etc.) Recettori specifici?
  111. 111. Promotori completi = sufficienti da soliPromotori incompleti = agiscono solo in associazione e frequentemente con specificasequenzialità (trementina, mezereina, etc.) (Boutwell⇒la fase di promozione può esseredivisa in conversione e propagazione)INIZIAZIONE PROMOZIONE TUMORE C CCCCCC SI C OC OC OC OC OC OC SI C OC OC OC T T T SI C TTTTT NO C T T T OC OC OC NO
  112. 112. Diamond: il promuovente è attivo entro un certo lasso di tempo e solo se somministratocon una certa continuità (altrimenti persino regressione di neoplasie benigne già indotte)-La mortalità per Cr. del polmone è 10X nei lavoratori dell’asbestoed il rischio cala con gli anni dall’interruzione dal fumo-Queste considerazioni possono valere quindi per l’uomo a contatto con dosi subliminalidi cancerogeni-I promuoventi noti sono: ac. Iodacetico, cloracetofenone, fenolo, idrocarburi linearicome n-dodecano, alcuni alcani, cantaridina, olio di cedro, detergenti come tween,diversi ormoniI Assenza tumorePPPPPPPPPPPPPPPPPP Assenza tumoreI PPPPPPPPP Comparsa tumoreI PPPPPPPPPPPPPP Assenza tumorePPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP I Assenza tumoreI P P P P P P P P Assenza tumore
  113. 113. COME AGISCONO I PROMOTORI?⇑ INDICE MITOTICO⇒avvio processo su cellule iniziate- Aflatossina B1 al topo adulto ⇒noduli iperplastici epatici (cellule ricche in glicogeno escarso ferro) + cellule che muoiono per la tossicità (l’escissione chirurgica accelera lacomparsa di epatocarcinomi)- Aflatossina B1 al topo neonato (fegato in accrescimento)⇒ epatocarcinomi precoci- Rosso scarlatto per la guarigione delle ferite (ortoaminoazotoluolo) ⇒rischio oncogeno
  114. 114. PROMOZIONE: MODIFICAZIONI DEL FENOTIPO CELLULARE-Alcuni agenti promuoventi determinano la comparsa negli stratibasali dell’epidermide delle “Dark Basal Cells” simili a cellulestaminaliESTERI DEL FORBOLO1) Reazione flogistica ed iperplastica2) Comparsa di cellule scure (indice di sdifferenziamento cellulare)3) Modificazioni morfologiche cutanee di aspetto papillomatoso4) Incremento iniziale e successiva diminuzione dei processi di cheratinizzazione5) Inibizione dei meccanismi di riparazione del DNA6) Incremento della sintesi di DNA, di RNA e di proteine7) Incremento della sintesi di fosfolipidi e varie alterazioni a livello della membrana cellulare8) Incremento della sintesi di istoni9) Incremento dei processi di fosforílazione10) Incremento della sintesi di proteinchinasi, CAMP e CGMP indipendenti11) Incremento dellattività dellornitindercarbossilasi con aumento della sintesi di poliamine12) Diminuzione dellattività istidasica13) Comparsa di proteine embrionali nei tessuti cutanei adulti14) Incremento dell’attività proteasica15) Decremento della risposta del calone GI nella cute adulta16) Diminuzione della stimolazione del CAMP da isoproterenolo17) Incremento della sintesi di prostaglandine18) Incremento dei processi di perossidazione19) Incremento della formazione di radicali liberi e di superossidazioni20) Stimolazione di oncogeni cellulari e virali
  115. 115. - L’azione dei promuoventi si esplica su numerosi bersagli cellulari ed è pleomorfa-Il TPA conferisce a cellule immortalizzate in coltura alcune caratteristiche delle celluletrasformate (perdita dipendenza dall’ancoraggio, attivazione mitogenica, induzionedell’ornitina decarbossilasi, etc.), mentre induce arresto della differenziazione a celluleembrionali in coltura.-Pur senza interagire direttamente con il DNA determinano alcune alterazioni
  116. 116. - La promozione è un momento cruciale nella trasformazione (cellule trasfettate conras non assumo fenotipo trasformato fino ad adeguata stimolazione) e negli organiormonosensibili tale azione può essere espletata dagli ormoni-Mancano alcune informazioni, ma la promozione agisce con meccanismi diretti e conmeccanismi indiretti:1) BLOCCO COMUNICAZIONI CELLULARI (con azione sulle “gap junction”(fibroblasti in coltura mista ed attecchimento noduli iperplastici solo nellamammella con pannicola adiposo “purificato” dalla componente ghiandolare)2) ALTERAZIONI INDIRETTE (metaboliti reattivi dell’ossigeno speciesuperossidi⇒ruolo antiossidanti come profilassi)3) ATTIVAZIONE GENICA (TPA attiva sequenzialmente myc e fos ed altri,che hanno azione promuovente se trasfettati)4) STIMOLAZIONE DI MEMBRANA SU SPECIFICI RECETTORI (esteri delforbolo analoghi al DAG ⇒ ⇑PKC)
  117. 117. 1) INDUZIONE + 2) PROMOZIONE 2.a) Conversione 2.b) PropagazioneCANCEROGENESI DIFASICA O MULTIFASICA?-Multifasica: non soltanto la trasformazione progressiva delle celllule, ma anche tutti glieventi cellulari (molecolari) che si verificano a partire dalla cellula normale fino alla mortedell’individuo (PROGRESSIONE NEOPLASTICA) ⇒ Nuove caratteristiche fenotipichedurante tutto il periodo
  118. 118. SINCANCEROGENESI- L’uso di due composti non è limitato alle prove di cocancerogenesi-Dimetilazobenzene e dietilnitrosamina ⇒ ⇓ Ds (=60%)-Analogamente:3:4-benzopirene + dimetilbenzoantracenemetilcolantrene + benzopireneraggi X o 90Sr + 4-nitrochinolina- ininfluente la cronologia di somministrazione (≠promozione)⇒ Il sito d’attacco è lo stessoCocancerogenesi ≠sincancerogenesi che indica l’azione sinergica tra due cancerogeniprobabilmente a livello della fase di promozione
  119. 119. ANTICANCEROGENESI-raramente due cancerogeni si annullano- uno dei due attiva i sistemi enzimatici che inattivano l’altro (il 3-metilcolantrene versail 4-dimetilazobenzene)TRASFORMAZIONE CELLULARE IN VITRO-Insieme di modificazioni che portano all’acquisizione di un fenotipo simil-tumorale(perdita inibizione da contatto e dipendenza dall’ancoraggio)-raramente spontanea in vivo nelle cellule umane (più frequente in quelle dei roditori)
  120. 120. ATTIVAZIONE METABOLICA- Alcuni composti diventano cancerogeni solo dopo la trasformazione metabolicanell’organismo (quindi non sono di per sé attivi in vitro)1) Cancerogeni diretti (senza essere metabolizzati)2) Procancerogeni (attivazione enzimatica)⇓3) Cancerogeni intermedi (trasformazione metabolica⇒attività cancerogena discreta)⇓4) Cancerogeni definitivi o terminali (ulteriore trasformazione ⇒ massima attività)- Trasformazioni simili, ma di minor estensione, avvengono anche per gli agentipromuoventi- L’attivazione può anche essere solo chimica (e non biochimica) (per es. reazione conacqua o altre molecole)- Le trasformazioni possono anche inattivare un composto cancerogeno
  121. 121. - Generalmente la trasformazione avviene nel citoplasma delle cellulebersaglio⇒ la molecola deve attraversare la membrana- Molte trasformazioni avvengono nel fegato [acetilaminofluorene (AAF) ⇒N-idrossi-AAF⇒solfoesterificazione] grazie a corredi enzimatici trasmessigeneticamente (≠suscettibilità tra le specie)(la cavia è immune al AAF)- Gli enzimi attivanti si trovano sulle membrane ergastoplasmiche chesedimentano dopo omogenizzazione delle cellule nella frazione microsomiale(Drug Metabolizing Enzyme System = sistema enzimatico microsomale=Cytochrome P450 associated Mixed Function Oxidases)- I cancerogeni diretti possono anche essere inattivati per via enzimatica ochimica e possono reagire con sostanze nucleofiliche prima di raggiungere ilDNA (p. es. alchilanti veloci) ⇒inattivazione- Anche i procancerogeni possono subire un destino duplice- Il metabolita attivato può espletare la sua azione su organi diversi da quellodove è avvenuta la trasformazione- La suscettibilità è specie-specifica e individuo-specifica
  122. 122. PROVE DI CANCEROGENICITA’- Obbligatorie per ogni nuovo composto chimico- Estrapolazione dei dati sugli animali:* tutti i composti cancerogeni per l’uomo lo sono per l’animale (esclusol’arsenico)* la selettività specie-specifica è superata utilizzando diverse specie* la selettività individuale è superata con il numero di individui* va ponderata la via di somministrazione* importante valutare le cinetiche d’esposizioneSI TENDE COMUNQUE A SOPRAVVALUTARE IL RISCHIO ( anche peripotetiche potenzialità di sinergia)-PROTOCOLLI STANDARD*gruppi omogenei (controlli, diverse dosi)*periodi d’osservazione (a seconda dell’arco vitale dell’animale)*autopsie-Gli studi in vitro di mutagenesi, più rapidi ed economici, per ora non sonoaccettati è valgono solo come test preliminari (un agente mutageno è solosospetto di essere anche cancerogeno) ⇒ verifiche sugli animali.
  123. 123. PROVE DI MUTAGENESITest di Ames-induzione di “revese mutation” in ceppi batterici (E. coli, S. typhimurium) con deficitenzimatici (p. es. sintesi istidina )⇒colonie in terreno privo del fattore limitante⇒mutagenesi ( il numero di colonie è quantitativo)- per i procancerogeni si aggiunge al terreno, oltre al cancerogeno, anche una frazionemicrosomiale-90% cancerogeni è anche mutageno e il 90% dei composti innocui non è mutageno- Si usano anche cellule eucariotiche (S. cerevisiae e fibroblasti di criceto con deficit diipoxantinafosforibosiltransferasi o di timidinokinasi, o cellule di Drosophila)- Verifica danni cromosomici (meglio in vivo)- Si usano anche cellule emopoietiche valutando i danni e la possibilità didifferenziazione
  124. 124. I CANCEROGENI CHIMICI- molte molecole cancerogene su base sperimentale ed epidemiologicaCLASSIFICAZIONE (empirica):1) Idrocarburi aromatici policiclici2) Amine aromatiche3) Composti azoici4) Sostanze alchilanti5) Idrocarburi alogenati6) Sostanze naturali7) Composti organici naturali e prodotti batterici8) Composti inorganiciSolo gli alchilanti spontanei e i composti inorganici sono cancerogeni diretti, gli altrisono tutti procancerogeni
  125. 125. IDROCARBURI AROMATICI POLICICLICI- Derivabili da combustione di materiali organici tra 600 e 900°C- Loschmidt (1861): quasi tutti derivabili dal benzene- 1939: aromatici anche alcuni non benzenoidi ciclobutadiene (4 C) e ciclooctatetraene(8 C)- I policiclici possono essere:a) omociclici (generalmente più potenti cancerogeni e più facilmente derivabili dapirosintesi)b) eterociclicic) sostituiti (metili, etili, etc.)⇒diverso potere oncogenod) non sostituiti- I policiclici cancerogeni hanno da 3 a 6 anelli, oltre perdono potenzialità oncogena- I sostituenti espletano la loro azione a seconda della posizione
  126. 126. Delocalizzazione elettronicaNUCLEI DI BASEAntracene Fenantrene Pirene Crisene
  127. 127. + ++++ +++++ ++++++ +++DMBA
  128. 128. REATTIVITA’ MOLECOLARE E CANCEROGENESI DEGLI IDROCARBURI AROMATICI POLICICLICI- Quale è il nesso tra struttura e oncogenicità?* Coniugi Miller: il cancerogeno lega una proteina nell’epatocita normale che scomparenella cellula trasformata (IPOTESI DELLA DELEZIONE)* In realtà il meccanismo è l’addotto con il DNA-Nel Benzene gli elettroni della IV valenza (numero d’ossidazione ) sono delocalizzatisimmetricamente. Nei policiclici e nelle zone i sostituzione si ha un’alterazione delladensità elettronica⇒reattività-Coniugi Pullman: un cancerogeno ha una regione K (elevata densità elettronicadelocalizzata, mesofenantrenica) e una regione L (bassa densità, mesoantracenica)
  129. 129. FenantreneAntracene L K
  130. 130. -In realtà l’attivazione metabolica converte il procancerogeno (la maggior parte) in uncomposto elettrofilico in grado di legarsi a molecole nucleofiliche (DNA, RNA ,proteine)- Epossidi, diolo-epossidi e regioni K sono le zone cruciali-In realtà le epossidazioni e le diolizzazioni avvengono in varie regioni⇒alta reattività.-Tali regioni sono dette “baia” (dove avvengono anche reazioni di ossidazione edossigenazione) delimitate da regioni “angolari” R. angolare Regione baia R. angolare Regione baia
  131. 131. ATTIVAZIONE METABOLICA DEGLI IDROCARBURI POLICICLICI- L’attività metabolica può essere attivante o detossificante (basegenetica⇒suscettibilità della specie e dell’individuo)- La sede prevalente di metabolizzazione è la frazione microsomiale (negli epatociti edin altre cellule con diversa estensione e caratteristiche) detta anche DMES- L’attivazione conferisce idrofilia alla molecola e quindi maggiore assorbibilità
  132. 132. ProK ProK ProK Fe3+ Fe3+ Fe2+ P-450 reduttasiP-450 P-450 P-450 O2 NADPH NADP K K ProK Fe3+ Fe3+ Fe2+ MonossigenasiP-450 P-450 Ossidazione del Fe e P-450 del procancerogeno H2O ⇒ cancerogeno
  133. 133. OSSIDAZIONE/OSSIGENAZIONE ⇓RATTIVITA’ CON MACROMOLECOLE ⇓ ATTIVITA’ MUTAGENA
  134. 134. RIDUZIONE ENZIMATICA(esistono anche le epossido-idrasi, etc.) ⇓ DETOSSIFICAZIONE
  135. 135. N.B.- Le ossidazioni (idrossicarbomonossigenasi, idrossicarbossilasi, prossidasi) sonocruciali quando avvengono sugli atomi di C (della regione angolare) che delimitano laregione baia (che viene occupata dalla molecola ossigenata)- La suscettibilità delle diverse specie è connessa alla disponibilità di enzimi ossidanti edi enzimi detossificanti (i roditori sono più suscettibili dei primati perché hanno altopotenziale epossidoformativo e bassa capacità detossificante a causa di scarsa attivitàdi GST ed epossidoidrolasi)- L’attivazione però può risultare anche dalla riduzione, dall’idrolisi e dalla coniugazione
  136. 136. - Durante l’attivazione si formano anche radicali liberi (con un elettrone spaiato) chederivano dalla molecola attivata e da altre molecole come ac. Grassi poliinsaturi chevengono ossidati contemporaneamente.- I radicali liberi possono condurre alla formazione di radicali dell’ossigeno -O2 (eccoperché gli antiossidanti sono oncoprotettivi)- Gli idrocarburi aromatici possono subire anche un’attivazione per fotoconversione(⇒radicali liberi)N.B. In ogni caso il momento cruciale è l’addotto con le macromolecole (il legame con ilDNA è il più stabile e tale stabilità è diversa tra i diversi tipi cellulari e le diverse specie⇒diversa suscettibilità di tessuti e specie)(p.es etilnitrosurea causa tumori del SNC enon del fegato nel ratto neonato)
  137. 137. - L’oncogenicità deriva anche dall’inibizione della Dnmt1 (DNA-S-adenosinmetionimetiltrasferasi) che catalizza le reazioni di silenziamento genicotramite metilazione.- Il controllo genetico (espressione di enzimi) condiziona la suscettibilità. Nel topoesiste un locus genico detto Ah che controlla l’inducibilità e l’attività delle aril-idrossicarbomonossigenasi e delle aril-idrossicarbossilasi, nonché l’espressione delle10 diverse isoforme di P-450 che portano alla formazione di epossidi diversi (condiverso potere) ⇒ Kellerman: studio espressione enzimatica tra soggetti fumatori conCr. E soggetti fumatori sani, ma risultati contrastanti (solo un trend)
  138. 138. Delocalizzazione elettronicaAntracene Fenantrene Pirene Crisene
  139. 139. AMINE AROMATICHE - Coloranti adoperati come intermedi nella sintesi di colori, esplosivi, etc. anilina NH2 4-aminodifenile NH2 difenildiamina benzidina 2-naftilaminaH2N NH2 NH2
  140. 140. 1) β-naftilamina e similari- cancerogeno professionale, induce tumori vescicali (anche nel cane, scimmia ecriceto)- Procancerogeno attivo solo dopo metabolizzazione epatica ed esercita la sua attivitàa livello del trigono vescicale (ristagno urine) OH OG NH2 NH2 NH2 Ossidazione Coniugazione nel fegato nel fegato con ac. glucuronico 2-naftilamina 1-idrossi-2-aminonaftolo 2-amino-1-naftilglucuronide (introdotto in vescica induce tumori) Idrolisi ad opera della glucuronidasi vescicale OH NH2 1-idrossi-2-aminonaftolo
  141. 141. - L’ α-aminonaftolo non è cancerogeno (posizione occupata?)- L’idrossilazione può avvenire anche sul gruppo aminico-Nei topi e nei ratti non origina tumori vescicali, ma epatici (coniugazione con ac.acetico⇒estere acetico localmente attivo e mancanza di β-glucuronidasi vescicale)- Il tempo di latenza è lunghissimo e gli operai addetti sono sottoposti a controllirigorosissimi- IPOTESI: anche i Cr. vescicali spontanei originano da idrossi-derivati endogena(metabolismo del triptofano)
  142. 142. NH2 NH2 I I CH2-CH-COOH - CO-CH2-CH-COOH - NH2 N ossidazione H Triptofano Chinurenina NH2 IPrice: tutte le amine aromatiche urinarie non - CO-CH2-CH-COOHprofessionali derivano da questo metabolismo e - NH2sarebbero la causa dei Cr. vescicali sporadici I OH 3-idrossi-(esperimenti contrastanti e induzione di Cr. solo con Chinureninaveicoli a rilascio molto lento) - COCH2 - COOH - NH2 - NH2 I I OH OH Coniugazione a livello 3-amino-3-idrossi- Ac. 3-idrossi- epatico acetofenone antralico con ac. glucuronico
  143. 143. 2) Diamino-difenil-metano e derivati- cancerogeno professionale (coloranti) H2N - -CH2- -NH2 diamino-difenil-metano H3C CH3 Cl Cl H2N - -CH2- -NH2 H2N - -CH2- -NH2 3-3’- dimetilaminodifenilmetano 3-3’-diclorodiaminodifenilmetano (verde magenta) (moca) CH3 CH3 I I N - -C- -N auramina I II I CH3 CH3 NH
  144. 144. 3) 2-acetaminofluorene (AAF)- insetticida molto potente (mai entrato in produzione) causa Cr. in vari organi⇒metabolizzato- 1960 Cramer e Miller: isolato nelle urine dei ratti il 2-idrossi AAF (molto più potenteed attivo anche su animali insensibili al AAF)- Quindi l’ossidazione dell’aminogruppo (stereospecifico) è cruciale nell’attivazione,tuttavia i composti elettrofilici sono gli esteri del 2-idrossi-AAF (specie il solforico -solfoesterasi) O O II II C - CH3 C - CH3 N N ossidazione C H C OH H2 H2 AAF N-idrossi-AAF O II C - CH3 esterificazione N-idrossi-estere di AAF N C O-SO3H H2
  145. 145. COMPOSTI AZOICI-Anelli benzenici con almeno un gruppo aminico uniti da due atomi di azoto adoppio legame-Coloranti alimentari (giallo di burro, etc)-I coniugi Miller dimostrarono che il dimetilaminobenzene (DAB) si legava negliepatociti a determinate proteine (con migrazione tipo h 2) che sparivano nellecellule trasformate (delezione enzimatica) (In realtà tali proteine non vengonopiù sintetizzate e il DAB si lega al DNA) CH3 = ⇑⇑⇑ potere cancerogeno (altrove ⇓⇓) CH3 2 metili o 1 metile ed 1 etile -N=N- -N (gruppi più complessi ⇓⇓) CH3 DAB- Destino: idrossidralazione e solfoesterificazione dell’azoto aminico- Vitamine gruppo B (riboflavina)⇒protezione (anche DMES)
  146. 146. AGENTI ALCHILANTI- ALCHILAZIONE= cessione di gruppi metilici od etilici ad un composto-Tali gruppi carichi positivamente si legano a gruppi ricchi di elettroni(nucleofilici)-Alchilanti spontanei-Alchilanti non spontanei (dopo attivazione metabolica=cancerogeni indiretti)Alchilazione:a) monofunzionale (SN1)= cessione ad un solo sito (al DNA=mutazione)b) bifunzionale (SN2)= cessione a due siti (al DNA= doppia mutazione a pontecon rischio di rottura per delezione)Siti nucleofilici delle basi azotate:Guanina: N-7, 0-6, N-3, 2-NH2, C-8Adenina: 6-NH2, N-1, N-3, N-7 RISULTATI:Citosina: N-1, N-3, N-7 1) sostituzione di una baseTimina: 0-4, C-6 2) depurinazione 3) rottura filamento singolo 4) rottura due filamenti 5) legami crociati (inter- ed intracatenari) 6) esterificazione del gruppo fosforico
  147. 147. - Tra gli alchilanti ci sono sostanze in grado di compiere lentamente lacessione (usati in terapia) e sostanze rapidissime (che agiscono talvolta insede extracellulare)- Molti alchilanti sono inizianti a dosi bassissime (TPA come promuoventi)- Effetto localizzazione: l’applicazione topica (vescica) in dosi minime inconcomitanza alla somministrazione di altri cancerogeni (AAF) determinal’insorgenza di neoplasie prima locali, poi quelle caratteristiche delcancerogeno (fegato)- Classe molto eterogeneaSPONTANEI A) MOSTARDE CH3CH2Cl S dicloroetilsolfuro (iprite) CH3CH2Cl CH3CH2Cl HN azatoiprite CH3CH2Cl- Per sostituzione del H del gruppo aminico con gruppi alchilici e aromatici siottengono composti (spesso poco tossici), con esaltata attività antimitotica,immunosoppressiva e cancerogena (Cr. polmone)
  148. 148. B) EPOSSIDI- Attività oncogena varia in sedi diverse (alcuni locali, altri a distanza, polmone,fegato, intestino) CH2 CH2 CH2 CH CH CH2 Ossido di etilene Epossibutano Monomero O resine per O O epossidiche (leucemie, stomaco) CH2 CH2 H -N H -N CH2 CH2 Etilenimina Polietilenimina Monomero per fibre (varie neoplasie)
  149. 149. C) LATTONI- mutageni e cancerogeni locali (epiteliomi da spennellature) O C=O H2C CH2NON SPONTANEI A) NITROSOCOMPOSTIA.1) NITROSAMINE- Gruppo N-NO legato direttamente a due radicali alchilici- La dimetilnitrosamina può formarsi spontaneamente nello stomaco per azionedei nitriti su una amina secondaria- Alcuni si formano per combustione del tabacco-Metabolizzazione (DMES) ⇒N-idrossilazine ⇒(dealchilazione)diazometano(Cr.)CH3 CH3 CH2 N N - NO N - NO II CH3CH3 CH3 CH2 N
  150. 150. A.2) NITROSAMIDI- Metabolizzazione⇒ azoalcani(senza intervento enzimatico)- Rapida inattivazione enzimatica- Tumori per inoculazione locali e a distanzaB) AZOALCANI- Comprendono:1) azoalcani (alchile-N=N-alchile)2) idroazoalcani (alchile-NH-NH-alchile)3) azossialcani (alchile-N=NO=-alchile)-Molti utilizzati in oncologia sperimentale hanno fornito indicazioni interessantiriguardo la loro metabolizzazione- Da ricordare: l’isoniazide (idrazide dell’ac. Isonicotinico)C) CARBAMATI- Da ricordare: etilcarbamato (C2H5-O-CO-NH2; uretano) Poco tossico, usatoper anni come anestetico, analgesico e sedativo, si comporta da cancerogenocompletoa carico di polmone, mammella e fegato ed è facilitante per leucemie(Anticipa ed aumenta l’incidenza di neoplasie “spontanee”)- Richiede attivazione metabolica (⇒N-idrossiuretano ceh interagisce con ilDNA)D) ETIONINA (analogo della metionina ⇒noduli iperplastici epatici chedegenerano; metabolizzazione ⇒S-adenosiletionina che alchila il DNA
  151. 151. IDROCARBURI ALOGENATI- Una serie di composti con varie applicazioni (plastche, insetticidi, etc.)MOLTO UTILI- Pericolo reale (contaminazione ambientale)- Più tossici che oncogeni- Dicloro-difenil-tricloroetano (DDT)- Si accumula nel plancton ⇒pesci ⇒acumulo nel tessuto adiposo- Cancerogenicità dubbia (più potente il derivato 2,2 bis (p-clorofenil)etilene) CCl3 I - CH- Cl3 Cl3 DDT- Clorofenoli-Insetticidi, defolianti, erbicidi tuti pochissimo bodegradabili- 2,3,7,8 tetracloro-dibenzodiossina (TCDD) (potentissimo cancerogeno neiratti per dosi minime inducendo attività DMES)
  152. 152. -Clorobifenili- Sostanze oleose con moltissime applicazioni (epatomi)-Cloruro di vinile (CH2=CHCl)- Monomero di materie plastiche, viene rilasciato dai polimeri(DMES⇒epossido)-Tetracloruro di carbonio (CCl4)-Più epatotossico che cancerogeno-Raggiunge elevatissime concentrazioni nell’atmosferaSOSTANZE NATURALI-Sostanze vegetali ad azione cancerogena negli animali- Cicasina (Cycas) Cancerogena solo per os (conversione ad opera della florabatterica intestinale in azossimetanolo per β-glucosidazione) β-glucosidasi batterica ⇓β-glucosil--------O-CH2-N=N-CH3 ⇒ HO-CH2-N=N-CH3 +glucosio I I O O-Safrolo (Cosmetici ed alimenti)-Idrossilazione + esterificazione (zolfo o ac. Acetico) ⇒ alto poterecancerogeno)
  153. 153. COMPOSTI ORGANICI VARI- Una serie di composti molto eterogenei con varie applicazioni (plastche,insetticidi, etc.) MOLTO UTILI- Cloramfenicolo (antibatterico)- Fenacetina (analgesico)- 4-chinolina ossido (battericida)- nitrofurani (nitrofurantoina) (battericida)- aminotriazolo (erbicida)COMPOSTI INORGANICI- Da ricordare:Arsenico- Causa tumori polmonari e cutanei (anche professionali)- Non attivo sugli animali-Asbesto- Cadmio-Cobalto-Cromo-Nickel-Piombo
  154. 154. CANCEROGENESI DA CORPI ESTRANEI-Fattori meccanici protratti⇒stimolazione connettivo⇒cancerogenesi *protesi dentarie difettose *denti scheggiati *corpi estranei (schegge, proiettili, etc.) *cicatrici (specie ustioni, tubercolari, etc.)(scaldino kangri ecarcinoma regione addominale) *calcoli di ossalato di calcio nella vescica dei ratti sottoposti a dieta al 4%didietilenglicol (l’immissione dei calcoli negli animali a dieta normale induce lacomparsa dei tumori) *sarcomi da lamina d’oro o di plastica nei roditori -no se triturato (granulomi) -inversamente proporzionale al numero e diametro dei fori -proporzionali alle dimensioni -le lamine a bottone sono le più attive - reazione fibrosa⇒sequestramento(⇓fattori di controllo, NK) -la sostanza chimica è ininfluente
  155. 155. ASBESTO- 4.000 -6.000 Cr. Polmonari e 4.000 mesoteliomi negli USA-cruciale lunghezza e diametro delle fibre -fibre sottili e corte sulla superficie cellulare -fibre lunghe e sottili intorno al nucleo -fibre lunghe e rigide incompletamente fagocitate-aberrazioni cromosomi in cellule con asbesto intracitoplasmatico-sinergia con il fumo di sigaretta (10X)-Anche altre fibre naturali e sintetiche
  156. 156. CANCEROGENSI DA RADIAZIONI RA E GG IL I IN IB FR VIS AR OS CE SI LU UV RA GGI Sorgenti naturali RAGGI X cosmiche terrestri Sorgenti artificiali I IC I SM LAT RAD RAD I CO CO ON ON G US A G RP R O C
  157. 157. RADIAZIONIa) corpuscolate (raggi alfa, beta, etc.)b) quanti di oscillazioni elettromagnetiche (raggi gamma, onde radio, onde elettriche,luce visibile, UV, infrarossi, raggi X)-Quando in un organismo cellulato si ha trasferimento di energia, scaturiscono effettibiologicia) fisiologici (fotosintesi, visione, etc.)b) patologici (con quantità eccessive o tipologie specifiche) b.1) a breve termine b.2) a lungo termine- effetti a livello cellulere:a) raggi infrarossi e visibili (poca energia)⇒non penetrano, assorbitib) radiazioni eccitanti (UV, micro e radioonde)(non hanno sufficiente energia perionizzare)⇒trasferimento ad elettroni ⇒salti di orbita ⇒atomo reattivoc) Radiazioni ionizzanti (X, gamma, neutroni, alfa, etc.) alta energia ⇒ grandetrasferimento ad elettroni ⇒salto di tutte le orbite ⇒ionizzazione (trasferimento energiaad altri elettroni ed atomi con reazioni a catena e ionizzazioni secondarie)
  158. 158. 80% H2O ⇓ grande bersaglio di ionizzazioneradicali idrossilici ioni superossido radicali idrogeno perossido di idrogeno Alterazioni strutturali e DANNI GENOMICI TRASMISSIBILI (se non riparati)
  159. 159. Radiazioni eccitanti⇒assorbimento ⇒eccitazione basi pirimidiniche ⇓idrati e dimeri (citosina-citosina, timina-timina, citosina-timina) + dimeri con altremacromolecole- gli idrati tendono ad essere instabili ⇒deidratazione- i dimeri devono essere sostituitiRadiazioni ionizzanti ⇒dimerizzazioni, alterazioni basi azotate, rotturemono- e bicatenarie, cross-linking, degradazione- Il danno genomico iniziante può riguardare oncogeni (Ki-ras, myc, put-I) e tende adifferenziarsi a seconda dello stipite cellulare colpito (le neoplasie derivanti mostranospecifiche alterazioni)RIPARAZIONE (deficit genetici):1) riconoscimento (generalmente non specifico per specifici danni)2) incisione (endonucleasi)3) rimozione (esonucleasi)4) replicazione (DNA-polimerasi)5) ricongiungimento (polinucleotide-ligasi)
  160. 160. CANCEROGENESI DA UV- Raggiungono la superficie terrestre solo quelle di λ>290nm- Le più pericolose 280<λ<315 nm.- Esposizione professionale (contadini, marinai)- Spinaliomi e basaliomi- Dati contrastanti per melanomi (solo alcune popolazioni, ma con cofattori, v. Svedesi)- Lesioni precancerose (cheratosi attinica)- Suscettibilità specie-specifica (cavie>topi)- Evidente anche in vitro (fino all’apoptosi)- Generalmente lesioni superficiali (sarcomi nei topi perché hanno cute molto sottile)- Patogenesi: dimerizzazione delle pirimidine- Possibile ruolo dell’epossido di colesterolo (si forma dopo irraggiamento intenso)-Ruolo dell’ozono
  161. 161. CANCEROGENESI DA RADIAZIONI IONIZZANTI- Scoperta a proprio rischio da parte dei primi pionieri della diagnostica eterapia a raggi X- Attualmente grandi misure di protezione- Riaschi di esposizione a radiazioni ionizzanti:a) professionaleb) diagnostico e terapeuticoc) accidentaled) scoppio ordigni atomiciEsempi:- Cr delle montagne (Cr. polmonare dei minatori esposti al radon)- Cr. della tiroide in soggetti trattati con raggi X per dermatofizie- Cr. tiroide soggetti trattati con raggi X per iperplasia timica(80X)- Cr. organi pelvici e leucemie in donne trattate per metrorragie- Bambini nati da madri sottoposte a diagnostica radiologica nelle prime fasidella gravidanza- Vari Cr. ad Hiroshima(ove in più furono emessi neutroni veloci) e Nagasaki,in zone con piogge radioattive, Chernobyl, etc. (Diverse dosi minime attive)- A grandi esposizioni fanno seguito aberrazioni cromosomiche rilevanti chepossono coinvolgere geni regolatori cruciali...

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