Carcinoma colon rettale e apoptosi

L

della sopravvivenza, come p-AkT, c-Raf e Survivina (138,139).

E’ stato osservato che il SAHA induce iperacetilazione degli istoni H3

WAF1/CIP1

e H4 a livello della cromatina associata al promotore di p21 in

linee cellulari di linfoma, aumentando i livelli di espressione di

quest’ultimo e favorendo così l’arresto del ciclo cellulare (140). Anche

altri inibitori delle Cdks, come p15 e p16, presentano un incremento

della loro espressione dopo trattamento con il SAHA. Inoltre, è stata

osservata una diminuzione dell’espressione delle cicline D1 e D2,

fondamentali per la progressione del ciclo cellulare.

Il SAHA è anche in grado di esercitare un’azione citotossica attraverso

l’induzione di stress ossidativo e produzione di ROS (specie reattive

dell’ossigeno) (141). Studi sperimentali hanno dimostrato che il SAHA

è in grado di indurre un incremento dei livelli di p53 (142).

Dagli acidi idrossammici deriva un composto metabolicamente stabile

in vivo, l’ITF2357 (Fig.6), che determina, in linee cellulari di

carcinoma del colon, riduzione della proliferazione cellulare e apoptosi.

E’ stato osservato infatti che questo composto determina l’incremento

WAF1/CIP1

di p21 e dei fattori pro-apoptotici Bax e Bid e la riduzione dei

fattori antiapoptotici, come Bcl-X

L .

L’ITF2357 sembra essere il più potente HDACI della famiglia degli

acidi idrossamici essendo capace di agire ad una concentrazione 10

volte inferiore a quella di SAHA. Questo composto è in grado di

ripristinare l’acetilazione degli istoni H3 e H4 e indurre apoptosi

riducendo la percentuale delle cellule vitali in cellule di tumore colon

rettale. La somministrazione ripetuta del farmaco è risultata capace di

determinare un effetto apoptogeno marcato.

dell’ ITF2357

Fig.6: Struttura

L’oxamflatina l’attività delle

e la benzamide MS-27-275 inibiscono

L’apicidina

HDAC a concentrazioni micromolari (27). è un metabolita

fungino che esibisce una potente attività anti-protozoale ad ampio

l’attività delle HDAC a

spettro e inibisce concentrazioni nanomolari

(31). Il tetrapeptide ciclico depsipeptide isolato da Chromobacterium

inibisce l’attività delle

violaceum HDACs a concentrazioni

micromolari (28). La trapoxina e la depudecina si legano

irreversibilmente alle HDACs e inibiscono la sua attività

rispettivamente a concentrazioni nanomolari e micromolari (32;33). Le

caratteristiche essenziali degli acidi idrossamici sono un sito polare, un

gruppo idrossamico, uno spaziatore etilenico idrofobico a sei atomi di

carbonio, un secondo sito polare ed un gruppo terminale idrofobico. La

sostituzione di un acido idrossamico con un acido carbossilico o un

gruppo ammidico rende i composti inattivi (34;35;36;37).

Fig.7: struttura degli inibitori delle deacetilasi istoniche

TRAIL e i suoi recettori

Gli organismi multicellulari normalmente eliminano le cellule

attraverso l’apoptosi.

danneggiate Una delle caratteristiche delle cellule

l’annullamento dell’apoptosi al fine di consentire la loro

cancerose è conseguenza i metodi dell’apoptosi indotta sono

sopravvivenza (39). Di

stati un importante approccio nello sviluppo delle nuove terapie del

cancro. Le cellule possono andare incontro ad apoptosi attraverso il

pathway intrinseco ed estrinseco. Il pathway intrinseco è

preferenzialmente scatenato da proteine intracellulari come p53 in

risposta a molti differenti stimoli dannosi quali per esempio radiazioni

e trattamenti chemioterapici. Invece il pathway estrinseco è scatenato

dall’attivazione dei recettori di morte che appartengono alla

superfamiglia dei recettori per il TNF (fattore di necrosi tumorale).

Questi recettori si attivano quando legano i loro ligandi. In seguito al

legame si ha una trasduzione del segnale all’interno della cellula che

porta ad apoptosi. TRAIL che fa parte della superfamiglia del TNF

induce apoptosi nei tumori in vivo senza causare tossicità nelle cellule

normali. La maggior parte delle cellule tumorali umane nei primi stadi

sono resistenti all’apoptosi indotta da TRAIL. In alcuni casi è stato

osservato che il trattamento con inibitori di deacetilasi istoniche può

sensibilizzare le cellule tumorali resistenti (40).

I geni membri della superfamiglia del Tumor-Necrosis Factor (TNF)

codificano proteine multifunzionali che esercitano il loro effetto

all’interno del

primariamente sistema immunitario, modulando

l’immunità innata e adattativa, ma sono coinvolte anche nella

regolazione di tessuti o di organi, in particolare controllando la

proliferazione, il differenziamento, la sopravvivenza e la morte

cellulare (41).

TRAIL è stato per la prima volta identificato da Wiley et al. e Pitti et

al. nel 1995 e 1996 (42;43), come il terzo membro della superfamiglia

del TNF (Tumor Necrosis Factor) capace di indurre apoptosi. Questa

proteina nota anche come Apo2L, consiste in una sequenza

amminoacidica di 281 aa nella forma umana e 291 aa nella forma

murina (le quali condividono un grado di omologia del 65%), ed ha un

peso molecolare pari a 32.5 kDa. TRAIL (Fig.8) è una proteina di

membrana di tipo II (48) caratterizzata da un dominio transmembrana,

un dominio C-terminale extracellulare ricco di cisteine conservato tra i

membri della stessa famiglia, e un dominio N-terminale citoplasmatico

che presenta invece delle caratteristiche uniche. Il dominio C-terminale

di TRAIL è caratterizzato da un grado di omologia con i membri più

TNF come FasL, TNFα, LTα e LTβ del 28%,

stretti della famiglia del

23%, 23% e 22% rispettivamente, dove in particolare l’omologia è

Tuttavia

legata alla regione che presumibilmente forma un foglietto-β.

TRAIL non è solo presente in forma di molecola di superficie, ma può

anche essere rilasciato in seguito a proteolisi ad opera di proteasi

cisteiniche. Il dominio extracellulare (amminoacidi 114-281) infatti,

in seguito a taglio

così come è stato osservato per FasL e per il TNF-α,

proteolitico forma una struttura omotrimerica solubile oppure associata

in vescicola necessaria per creare legami crociati con i propri recettori e

quindi trasdurre il segnale alle cellule bersaglio (42;43). TRAIL è

codificato da un gene della lunghezza di circa 20 Kb, che mappa sul

cromosoma 3, in posizione 3q26, ed è costituito da 5 esoni e 4 introni

(42;43). Come la maggior parte degli altri membri della famiglia del

TNF, TRAIL forma degli omotrimeri che legano tre molecole di

recettore (44;45). Studi funzionali hanno dimostrato che questo ligando

capacità di innescare apoptosi in un’ampia varietà di

ha una potente

linee cellulari tumorali, ma non nella maggior parte delle cellule

normali, evidenziando la sua potenziale applicazione terapeutica nel

trattamento del cancro (46;47). Al contrario di altri membri della

famiglia del TNF, la cui espressione è strettamente regolata e sono

cellule attivate, l’mRNA di

spesso solo transitoriamente espressi in

TRAIL è costitutivamente espresso in un’ampia gamma di tessuti. Ciò

suggerisce che TRAIL non è citotossico per la maggior parte dei tessuti

(42;43). Fig.8 : Struttura di TRAIL

Ci sono cinque recettori per TRAIL (Fig.9) (78), comunque solo due di

loro TRAIL-R1 o DR4 e TRAIL-R2 o DR5 sono capaci di trasmettere

un segnale apoptotico (49-53). Altri due recettori TRAIL-R3 o DcR1 e

noti come “recettori decoy”

TRAIL-R4 o DcR2 sono incapaci di

trasmettere il segnale apoptotico (54;55). I recettori DR4 e DR5

contengono un dominio di morte (DD) nella loro porzione

intracellulare, che presenta un motivo a 6-7 eliche che può legare altri

domini DD (56). DcR1noto anche come TRAIL-R3 invece manca del

dominio DD ed al suo posto ha un’ancora di glicosilfosfatidilinositolo

(GPI). Esso agisce da recettore trappola e la sua over-espressione

induce resistenza a TRAIL, mentre la sua rimozione dalla superficie

cellulare aumenta la sensibilità delle cellule all’effetto apoptotico di

inibisce l’apoptosi

TRAIL (76). DcR2 noto anche come TRAIL-R4

attraverso l’inibizione della formazione del

indotta da TRAIL,

complesso DISC e dell’attivazione della pro-caspasi-8 (77) poiché

l’attivazione

contiene un dominio DD tronco ed induce, inoltre, del

fattore nucleare Kb (NF-Kb), che viene iperespresso. Dati consistenti

possa avere un’importanza maggiore

sembrano indicare che TRAIL-R4

rispetto a TRAIL-R3 nella fisiologia del sistema TRAIL/TRAIL-Rs, in

quanto risulta maggiormente espresso nei tessuti normali (54;76).

Quando TRAIL si lega ai recettori decoy, non si può legare agli altri e

quindi non si ha apoptosi (57). Il topo ha un solo recettore di morte per

TRAIL (mTRAIL-R) che è altamente omologo a quelli umani DR4 e

DR5 (58). Invece i recettori decoy murini presentano una ridotta

omologia rispetto a quelli umani e sono mDcTRAIL-R1 ed

mDcTRAIL-R2. La loro funzione è però simile a quelli umani e

mancano della regione citoplasmatica (59). TRAIL-R1 (noto anche

come DR4) possiede una struttura altamente comparabile a quella di

TRAIL-R2, così come il pattern di espressione e la regolazione.

Sebbene TRAIL-R1, al pari di TRAIL-R2, sia in grado di indurre

attivamente il segnale di morte, recenti studi, condotti su mutanti di

TRAIL, suggeriscono un maggiore ruolo di TRAIL-R2, rispetto a

TRAIL-R1, nel partecipare al programma di morte cellulare indotto da

TRAIL (75). TRAIL-R2 (noto anche come DR5) è una proteina

transmembrana di tipo I altamente espressa in numerosi tessuti umani e

presente in due differenti isoforme proteiche. A causa di eventi di

splicing alternativo dell’RNA, si generano due differenti isoforme di

TRAIL-R2: una lunga e una corta, che differiscono per 23 amminoacidi

localizzati nel dominio extracellulare della proteina. Entrambe le forme

sono ugualmente attive nel mediare il processo di morte cellulare (76).

TRAIL lega anche un recettore solubile chiamato osteoprotegerina

(OPG) o TRAIL-R5 che è coinvolto nella regolazione della formazione

dell’osso e normalmente funziona come un recettore decoy per

RANKL (receptor activator of nuclear factor Kappa B ligand). Quando

RANKL si lega al suo recettore RANK, si attiva NF-KB e si ha il

riassorbimento dell’osso (60). In realtà è stato visto che TRAIL blocca

l’osteoclastogenesi indotta da RANKL nelle cellule mononucleari di

sangue periferico (61). Il ruolo fisiologico di TRAIL è ancora poco

chiaro. TRAIL, inoltre, può qualche volta promuovere la

la migrazione e l’invasione

sopravvivenza,