patologia generale, fisopatologia, medicina, corso c, uniroma1

1. Ormonodipendenza dei
tumori prostatici
Prof.ssa Elisa Petrangeli
28 marzo 2011

2. MECCANISMI MOLECOLARI E CELLULARI
DELLO SVILUPPO DEL CANCRO PROSTATICO
ANDROGENO-INDIPENDENTE

3. Carcinoma della prostata
• Più frequente causa di morte dopo i
tumori del polmone e del colon.
• Eziologia multifattoriale: fattori genetici,
familiari, fattori ambientali, stile di vita,
età e stato ormonale.
• Tumore inizialmente androgeno
dipendente,
• Terapia standard: blocco androgenico.
• L’eterogenità cellulare: selezione di cloni
cellulari androgeno-indipendenti.
• Nuovi protocolli terapeutici: terapie
combinate, intervenendo sulla
molteplicità dei cloni cellulari.
• Analisi di meccanismi, che
intervengono nella trasformazione e
progressione neoplastica in maniera
complementare o indipendente
dall’azione androgenica.

4. Fattori di rischio del carcinoma della
prostata
• Avanzare dell’età;
• Fattori ormonali: Studi nell’animale e nell’uomo indicano
un ruolo dell’azione androgenica sbilanciata ( nella
carcinogenesi prostatica; e ruolo sinergico di composti
simil-estrogenici (EDC);
• Fattori razziali: più frequente nella popolazione afro-
africana e più bassa nelle popolazioni asiatiche
(polimorfismo di AR e dietetici);
• Fattori dietetici: sovrappeso come fattore di rischio,
azione protettiva da alimenti ricchi di fitoestrogeni, vit D,
licopeni, acido retinoico)

5. Secrezione ed azione degli androgeni

6. Schematic illustration of the location,
exon structure and protein domain
structure of the AR gene

7. Molecular events of androgen-AR action in
a target cell, and the 5α-reductase
action.

8. Meccanismo d’azione degli androgeni

9. Localizzazione di recettori androgenici
nelle cellule prostatiche
L’epitelio ghiandolare
prostatico da cui origina il
cancro della prostata ha tre
tipi di cellule:
• Cellule basali: Secernono i
componenti della membrana
basale, non sono
androgeno-dipendenti,
possono differenziare nelle
cellule luminali;
• Cellule luminali-secretorie:
androgeno-dipendenti,
vanno in apoptosi se
deprivate da androgeni;
• Cellule neuro-endocrine:
androgeno-indipendenti.
Alcune cellule stromali sono
androgeno-responsive.

10. A graphic illustration of ligand-AR and
ER cross-talk in the prostate cells.

11. Distribuzione delle isoforme del recettore
estrogenico nella prostata umana.
• Ambedue le isofome di
recettore estrogenico sono
espresse nella prostata
umana.
• Nella componente stromale
sembra essere più espressa
l’isoforma α.
• Nella componente epiteliale
sembrano espressi livelli
comparabili delle due
isoforme.
• Nel cancro della prostata
sembra esserci una
progressiva diminuzione di
espressione dell’isoforma del
recettore estrogenico β.

12. Progressiva diminuzione dell’espressione dell’isoforma beta
del recettore estrogenico nella progressione di:
•Ca. della mammella
•Ca. ovarico
•Ca. prostatico
•Ca. colon

13. Cancro della prostata:
Progressione verso la perdita
della dipendenza androgenica:
Alterazioni del signalling
androgenico nel cancro della
prostata

14. Pathway dell’ipersensibilità agli
androgeni
Aumentata sensibilità a concentrazioni di androgeni
molto basse: le cellule tumorali non sono
androgeno indipendenti, ma presentano una soglia
più bassa per gli androgeni
•amplificazione del gene del recettore
androgenico
•aumentata sensibilità del recettore
androgenico
alti livelli di espressione
aumentata stabilità
aumentata localizzazione nucleare
•aumentato livello locale di androgeni
aumentata attività 5 α reduttasica

15. Pathway “promiscuo” del recettore
androgenico
Acquisizione di cambiamenti genetici che
portano ad una attivazione aberrante del
recettore androgenico
•Mutazioni del recettore androgenico
mutazioni per sostituzione di base nel gene di AR che aumentano il
numero di ligandi in grado di legare e attivare il recettore (estrogeni,
progestinici, antiandrogeni) o ne variano l’affinità per coregolatori
della trascrizione
•Alterazione nell’espressione di coregolatori della trascrizione
coattivatori (ARA70)
corepressori

17. Recettori promiscui

18. Pathway “fuori legge”
Attivazione del recettore androgenico da
meccanismi indipendenti dalla presenza del
ligando
•Attivazione da parte di fattori di crescita con
recettori ad attività tirosin-chinasica (KGF,
EGF, IGF). Necessario il LBD di AR
•Attivazione da parte di recettori ad attività
tirosin-chinasica (HER-2/neu) tramite MAPK.
Indipendente dal LBD di AR.
•Pathway di AKT (proteina chinasi B) ad
attività antiapoptotica.

19. Recettori “fuori legge”

20. Pathway alternativo
Modificazioni metaboliche
che facilitano la proliferazione e inibiscono
l’apoptosi
delle cellule tumorali
indipendentemente dalle vie di segnale
del recettore androgenico
Aumentata espressione del gene antiapoptotico BCL2

21. Meccanismi di sviluppo del cancro
prostatico androgeno indipendente

22. Pathway delle cellule latenti
Presenza di una sottopopolazione
di cellule androgeno indipendenti
prima dell’inizio della terapia antiandrogenica
Le cellule staminali basali androgeno indipendenti presenti tra
le .cellule basali della prostata trasformandosi danno origine al
cancro prostatico.
Possibilità di differenziare sia in cellule epiteliali che
neuroendocrine
I tumori prostatici contengono una miscela di cellule con diversa
sensibilità agli androgeni come fattori di sopravvivenza e di
crescita.
La terapia antiandrogenica fornisce un vantaggio selettivo alle
cellule androgeno indipendenti.

23. Selezione clonale
di cellule androgeno indipendenti

24. Interazioni nel microambiente
prostatico

25. Inter-relazioni del microambiente prostatico
La progressione del cancro alla prostata è una cascata di eventi
cellulari e molecolari che seguono una perturbazione iniziale in
una complessa omeostasi bilanciata tra le cellule epiteliali, le
cellule stromali, la matrice extracellulare, gli ormoni steroidei, il
danno ossidativo e la presenza di sostanze cancerogene del
microambiente prostatico.
Lo studio dei meccanismi genetici e molecolari va quindi
inquadrato nel complesso equilibrio dell’ambiente in cui si
sviluppa il tumore

26. DIFFERENZIAMENTO
DELL’EPITELIO PROSTATICO
Cellule staminali prostatiche (AR-
)
differenziano in
• cellule intermedie “transit-amplifying”
(AR-
) che successivamente maturano in
cellule basali (AR-
) e cellule luminali
secretorie (AR(AR++
)) ,, o in
• Cellule Neuro-Endocrine (NE)
differenziate quiescenti (AR-
),
riconoscibili per marcatori specifici:
cromogranina A, CD56, sinaptofisina,
enolasi neurone-specifica,
Sun Y et al. Am J Transl Res 2009

27. Cellule NE nella prostata normale
COMPLESSA INTERAZIONE
ESOCRINA/LUMINOCRINA,
PARACRINA, NEUROCRINA,
ENDOCRINA
• Compartimento stromale
(cellule nervose, fibroblasti,
cellule endoteliali, cellule
muscolari lisce, macrofagi etc);
• Acini ghiandolari:
epitelio secretorio luminale,
epitelio basale;
• Cellule NE presenti come cellule
individuali disperse
singolarmente nel
compartimento epiteliale.

28. Prodotti di secrezione delle
cellule NE
• Serotonina
• Calcitonina
• Somatostatina
• Catacalcina
• Peptidi correlati con la
cromogranina A
• PTHrP (parathyroid hormone-
related peptide)
• Peptidi simili alla tireotropina
e alla bombesina e gastrina
• Neuropeptide Y
• Vasoactive intestinal peptide
(VIP)
• aHCG
• Colecistochinina
• Survivina
• VEGF
• Fattori di crescita vari
La secrezione include
una varietà di molecole
con funzione di ormoni,
citochine, neuropeptidi,
fattori di crescita e di
sopravvivenza

29. Cellule NE sono presenti nel carcinoma
della prostata.
• Molto raramente i tumori prostatici sono composti
prevalentemente da cellule NE (carcinomi neuroendocrini
come il tumore a piccole cellule, o il tumore carcinoide).
• Più comunemente, si ritrovano cellule NEPiù comunemente, si ritrovano cellule NE
singole o in piccoli raggruppamenti nel contestosingole o in piccoli raggruppamenti nel contesto
dell’adenocarcinoma prostatico convenzionale.dell’adenocarcinoma prostatico convenzionale.

30. Secrezione delle cellule NE tumorali.
• Prodotti comuni al citotipo neuro-endocrino prostatico
normale;
• Prodotti ectopici: ACTH, ADH, encefaline, endorfine,
progastrina, inteleuchina-8, ecc.
• Produzione di isoenzimi 1 e 2 della 5alfa-riduttasi
(possibilità che queste possano generare metaboliti
steroidei più attivi, quali il DHT e il di-idrossi-
progesterone, che a loro volta possono agire sulle cellule
epiteliali tumorali vicine);

31. Effetti dei prodotti di secrezione delle
cellule NE tumorali.
• Bombesina:Bombesina: attiva il recettore dell’EGF, myc, fos;attiva il recettore dell’EGF, myc, fos;
attiva NF-kB con aumento di Il-8 e VEGF;attiva NF-kB con aumento di Il-8 e VEGF;
• Serotonina:Serotonina: agisce come fattore di crescita;agisce come fattore di crescita;
• VEGF:VEGF: stimolo dell’angiogenesi;stimolo dell’angiogenesi;
• Serotonina, calcitonina:Serotonina, calcitonina:
amplificano l’azione di EGF, KGF,amplificano l’azione di EGF, KGF,
IGF, VEGF;IGF, VEGF;
• Survivina:Survivina: induce l’espressione del fattore anti-induce l’espressione del fattore anti-
apoptotico bcl-2 ;apoptotico bcl-2 ;
• Interleuchina-8:Interleuchina-8: stimola proliferazione androgeno-stimola proliferazione androgeno-
indipendente del carcinoma e delle cellule NE;indipendente del carcinoma e delle cellule NE;
• Somatostatina:Somatostatina: modulazione della secrezione delle cellulemodulazione della secrezione delle cellule
NE; inibisce la proliferazione;NE; inibisce la proliferazione;

32. Le cellule NE influenzano le cellule
cancerose circostanti
Le cellule NE interagiscono
con cellule secretorie
epiteliali e con lo stroma,
stimolando:
• Proliferazione ed invasione,
• Angiogenesi;
• Resistenza ad apoptosi;
• Androgeno-indipendenza
(aumento dei fattori di
crescita, azione di IL-8,
resistenza all’apoptosi);
• Pathway molecolari del
differenziamento NE.

33. Il differenziamento NE è dipendente
da vari stimoli
Le cellule di PCa in coltura possono acquisire il fenotipo NE
in seguito a vari trattamenti.
In seguito a trattamento con epinefrina e forskolina che
determinano l’aumento dei livelli intracellulari di cAMP,
cellule LNCaP and PC-3 acquisiscono il fenotipo NE ed
esprimono markers neuronali (Bang et al. 1994, Cox et al.
1999).
Citochine, come interleuchina-6 (Qiu et al. 1998, Mori et al.
1999) ed interleuchina-1β (Diaz et al. 1998), ed alcuni
fattori di crescita (Kim et al. 2002), possono indurre
analoghi cambiamenti in cellule LNCaP in coltura
In assenza di androgeni (medium di coltura deprivato di
androgeni) cellule androgeno-dipendenti acquisiscono
fenotipo NE (Zelivianski et al. 2001)

34. Yuan et al., 2006
In assenza di androgeni,
cellule androgeno-sensibili di CaP
esprimono alti livelli di recettore
tirosin fosfatasi alfa (RTPα) che
attivano c-Src portando a cascata
di segnali con conseguente
upregolazione di fattori di
trascrizione specifici che
inducono la trascrizioni di geni
che portano all’acquisizine del
fenotipo NE.
Anche altri trattamenti con
citochine, come Il-6, possono
indurre il differenziamento nel
fenotipo NE
Pathway attivato della
androgeno-deprivazione
(Receptor protein
tyrosine phosphatase α)

35. Deprivazione androgenica e
fenotipo NE
• L’acquisizione del fenotipo NE dipende dal microambiente
tumorale: la deplezione androgenica è uno dei fattori che
stimolano la via differenziativa,
• Il trattamento androgeno-ablativo intermittente
causa un minore differenziamento nel fenotipo
NE rispetto a quello ininterrotto.
Variation in chromogranin-A serum levels during
intermittent versus continous androgen deprivation therapy
for prostate adenocarcinoma.
A Sciarra, S Monti, V Gentile, G Mariotti, A Cardi, G Voria, Lucera R and Di
Silverio F. Prostate 2003: 55: 168-79

36. Microambiente citochinico e
fenotipo NE
Alcune citochine, come Interleuchina-6 ,
Interleuchina-1β, fattori di crescita ed altre
molecole che fanno aumentare la concentrazione
di AMPc intracellulare attivano cascate di segnali
intracellulari che portano all’acquisizione del
fenotipo NE.
Importanza della risposta infiammatoria
riparativa nel condizionare il microambiente
tumorale, la progressione verso l’androgeno-
dipendenza ed acquisizione del fenotipo NE

37. Up-Regulation of the Inflammatory-Reparative Phenotype in
Human ProstateCarcinoma
L Ravenna, P Sale, M Di Vito, A Russo, L Salvatori, M Tafani, E Mari, S
Sentinelli, E Petrangeli, M Gallucci, F Di Silverio, and MA Russo
Prostate 2009; 69 (11):1245-1255
Il fenotipo della risposta infiammatoria-riparativa
è iperespresso nel cancro della prostata ed
appare strettamente correlato con l’espressione
dell’isoforma alfa del recettore estrogenico

38. L’attivazione di NF-κB favorisce la progressione
neoplastica e l’acquisizione del fenotipo NE
Il microambiente citochinico influenza il differenziamento in cellule NE

39. Ruolo del microambiente tumorale
nella progressione neoplastica.
Il microambiente tumorale determina la
differenziazione in cellule NE
che con la loro secrezione possono condizionare:
• l’evoluzione delle altre cellule cancerose;
• il comportamento delle cellule staminali stesse;
• l’amplificazione di pathways alternativi (fattori di
crescita, fattori anti-apoptotici, amplificazione
della risposta infiammatoria da parte delle cellule
tumorali);
• ulteriore differenziamento in senso NE.

40. DIFFERENZIAMENTO NEUROENDOCRINO NEL
CARCINOMA DELLA PROSTATA –
ASPETTI PROGNOSTICI
• Frequenza (10-100%)
• Distribuzione sparsa nel contesto del tessuto tumorale epiteliale
• Markers istochimici (Cromogranina A, NSE, CD56)
• Differenziamento NE correlato con alto grado, alto stadio del tumore
ed ormono-refrattarietà.
• E’ stata descritta una prognosi peggiore per i pazienti con tumori con
elevata presenza di cellule NE.
• Dosaggio di marcatori plasmatici (Cromogranina A, NSE,
ProGastrin-releasing Peptide)

41. Protocolli di terapia per il cancro della prostata.

42. Terapie combinate
Somastatin analogues and estrogens in the treatment of androgen
ablation refractory prostate adenocarcinoma.
Sciarra A., Bosman C, Monti G, Gentile V, Gomez AM, Ciccariello
M, Pastore A, Salvatori G, Fattore F and Di Silverio F.
J Urol. 2004 Nov; 172:1775-83.
The use of somatostatin
analogues in combination therapy for D3 prostate cancer sus

43. Altre terapie: inibitori di NF-kB?
Naturali
• Curcumina
• Flavonoidi
• Genisteina
• Resveratrolo
Sintetici
• Andographolide
• Partenolide
Inibitori del proteasoma
• Disulfiram
• Salinosporamide A
• Bortezomib (PS-341)
• etc

44. Multiterapie combinate?
• Terapia ormonale (discontinua, estrogeni e
SERMs….) ;
• Inibitori di tirosin-chinasi;
• Analoghi della somatostatina;
• Inibitori di HIF-1a ed Nf-KB;