Introduzione oncologia

Meccanismi di trasduzione del segnale e attivazione di citochine

citochine, ROS, TAT, TAX, LPS, TNFUna serie di attivano tramite meccanismi di trasduzione del segnalecon recettori TNFR, recettori TRAF, TRAD, recettori delle cellule B alcune chinasi (AKT, NIK oalfa, beta,MAPKKK), le quali a loro volta agiscono su IKK. Il complesso IKK è costituito da 3 subunità: gamma.IKK agisce su NF-KB che solitamente si trova in forma inattiva nel citoplasma, legato ad una proteinaIKβainibitoria . In realtà esistono diverse subunità che possono andare a formare NF-KB associandosicome dimero. Alcuni di questi dimeri possono essere costituiti da p52-p65 oppure p52-p50, con diverserelfunzioni. Altre subunità sono p100, p105. Tutte queste subunità presentano un dominio detto "homology domain" in quanto presentano similitudini con una proteina non umanaseparazione di NK-Kb da IKβaQuando viene attivato NK-KB per fosforilazione avviene la che vienetrasloca nel nucleodegradata e l’attivazione delle

componenti rimanenti. Questo dimero dove si lega aspecifiche sequenze del DNA e promuove l'espressione di geni che codificano per:

• proteine anti-apoptotiche Bcl-XL, Bcl-2
• c-IAPs, FLIPs
• citochine pro-infiammatorie
• molecole di adesione
• enzimi di risposta allo stress
• molecole direttamente coinvolte nel ciclo cellulare (cicline).

Il risultato finale è la proliferazione cellulare, l'adesione, l'angiogenesi, la metastasi, il processoinfiammatorio, i meccanismi di sopravvivenza cellulare.

NF-KB ha una forte associazione con i linfomi. Nei modelli animali si è osservato un danno mediatodall'onco-proteina virale v-Rel. Nell'uomo sono stati osservati invece amplificazioni e riarrangiamentic-Rel.del geneTraslocazioni e delezioni di NF-KB2 sono frequenti nei linfomi a cellule B e T. In conseguenza di unforma tronca della proteina inibitoria p100alterazione genetica vi è la produzione di una incapacedi svolgere la sua funzione e che determina

quindi un'attivazione costitutiva di NF-KB. ²⁸Mutazioni inattivanti di IkBα e di IkBє sono state riscontrate nel linfoma di Hodking (LH) con il risultato di una de-regolazione funzionale del complesso NF-kB/IkB e conseguente iper-attivazione di NF-kB. Bcl-3 In concomitanza ai membri della famiglia NF-kB opera anche la proteina Bcl-3. Essa è presente nel nucleo dove interagisce con omodimeri di p50 e p52 alterandone la loro attività DNA-legante e modulando così l'espressione genica. Bcl-3 favorisce la trascrizione mediata da NF-kB rimuovendo dal DNA omodimeri di p50 inattivi. La traslocazione (14;19) leucemia linfoide cronica aIl gene Bcl-3 è coinvolto in una traslocazione riscontrata nelle cellule B. Questa traslocazione determina un'iper-espressione di Bcl-3, passaggio critico nel processo multi-step della trasformazione cellulare. TNFR vie pro-apoptotiche (via estrinseca) e quindi Il TNF receptor entra solitamente a fare parte delle vie pro-apoptotiche (via estrinseca) e quindi dell'attivazione delle

caspasi.Quando il TNF si lega al recettore avviene il legame, nel suo "dominio della morte" con TRADD. In realtà la stessa azione può essere svolta anche da FAS che si lega a FAS receptors, andando a legare poi FADD. FAS + recettori di FAS + FADD o TNF + TNFR I + TRADD.

A questi complessi si può legare anche TRAF, che si presenta in due forme:

• TRAF1
• TRAF2

Le due forme trasducono un segnale diverso che può essere pro o anti apoptotico. In particolare, nel caso in cui TRAF promuova lo stimolo anti-apoptotico, esso attiva delle chinasi tra cui una in grado di attivare NF-KB, che attiva la trascrizione del gene GADD-45β.

Questo gene è in grado di regolare un meccanismo di attivazione di una chinasi MMKK7, che attiva la proteina JACK, che regola negativamente il processo apoptotico. A seconda del tipo cellulare il TNF può attivare questo segnale, ad esempio nei fibroblasti murini in coltura.

Bcl-3 regolatori IKB. nucleoBcl-3 opera insieme a

NF-KB è presente nel nucleo dove interagisce con omodimeri p50 inattivi, omodimeri p50 e p52 alterandone la loro attività: favorendo l'attività di NF-KB traslocazione 14-19 quindi a livello nucleare. In alcuni casi è coinvolto in una traslocazione riscontrata nella leucemia linfoide cronica a cellule B. La traslocazione determina una iper-espressione di Bcl-3, passaggio critico nel processo multistep della trasformazione cellulare.

IKβaMutazioni inattivanti di sono state riscontrate nel linfoma di Hodking con il risultato di una de-regolazione funzionale del complesso NF-kB/Ikb con conseguente iper-attivazione di NF-kB.

Altri tumori NF-KB dipendenti:

• Glioblastoma
• Epatocarcinoma
• Cancro del colon retto
• Cancro prostatico
• Mieloma multiplo

Ci sono farmaci che hanno come target: IAPs, Bcl-2, p53, caspasi.

INSTABILITÀ GENETICA e MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA

Il genoma delle cellule neoplastiche è completamente differente.

risposta apoptotica, per evitare la proliferazione di cellule danneggiate geneticamente.- Se la riparazione del DNA è parziale o inefficace, possono verificarsi mutazioni che possono portare alla formazione di cellule neoplastiche. Le cellule neoplastiche, a differenza delle cellule normali, sono in grado di tollerare meglio le mutazioni e le aberrazioni cromosomiche. Questo permette loro di sopravvivere e proliferare nonostante i danni al DNA. Le aberrazioni cromosomiche sono comuni nelle neoplasie e possono includere alterazioni nel numero di cromosomi o di parti di cromosomi, rotture e ricongiunzioni, e traslocazioni. Ogni tipo di cancro può presentare pattern diversi di aberrazioni cromosomiche, ma le aneuploidie (variazioni nel numero di cromosomi) sono spesso comuni. Alcune neoplasie possono anche presentare variazioni puntiformi nel corredo cromosomico, senza troppe traslocazioni. Nelle cellule normali, esistono sistemi biochimici di riparazione del DNA che sono necessari per mantenere l'integrità del genoma. Quando il DNA subisce danni, questi sistemi entrano in azione per riparare i danni. Se la riparazione del DNA è inefficace, la cellula normale attiva la risposta apoptotica e muore per evitare la proliferazione di cellule danneggiate geneticamente. Nelle cellule neoplastiche, la riparazione del DNA può essere parziale o inefficace, permettendo la sopravvivenza delle cellule danneggiate. Questo può portare alla formazione di mutazioni e alla proliferazione delle cellule neoplastiche.

Risposta biologica chiamata DNA Damage Response, una barriera anticancro. Fisiologicamente tutte le nostre cellule sono resistenti alla trasformazione quando si presenta un oncogene i processi di riparazione sono alterati- La cellula incorpora le mutazioni. Se, per via di altre mutazioni, la cellula impara a non morire e solo in questo caso l'agente oncogene aumenta la mutagenesi che facilita il processo di cancerogenesi. I meccanismi di riparo in cellule sane hanno natura oncosoppressiva. Riparazione del danno al DNA nelle cellule tumorali. Anche le stesse cellule tumorali, se il loro DNA viene danneggiato oltre un valore soglia, andranno incontro a necrosi o apoptosi. In qualche modo quindi anche le cellule tumorali cercano di mantenere certa integrità genomica con meccanismi di riparazione superstiti dei geni "take care", che servono per la sopravvivenza della cellula tumorale.

stessa.Questo è il meccanismo utilizzato da alcuni farmaci chemioterapici: essi inducono un danno totalmente grave da determinare necrosi delle cellule con più attiva proliferazione (cellule tumorali ma, purtroppo anche cellule sane), nelle quali il DNA è più facilmente attaccabile.Esisteranno anche all'interno della cellula tumorale meccanismi di riparo contro i danni che la portano ai meccanismi di riparo in cellule tumorali hanno natura oncogenamorte: in questa ottica, ovvero preservano la sopravvivenza delle cellule tumorali.Stabilità e instabilità genomicaLa stabilità genomica, caratteristica delle cellule normali, ammette la possibilità di cambiamenti che anch'essi vengono poi replicati stabilmente, e tramandati stabilmente. Quando parliamo di questi mutamenti che si sono stabilizzati non per forza ci riferiamo a fenomeni negativi: alla base dell'evoluzione di sono proprio tali mutazioni.Questo si collega al tema

della "selezione": una mutazione che entra nel nostro DNA: - se conferisce un fenotipo positivo, favorevole all'evoluzione, rimane e diviene stabile - se conferisce un fenotipo negativo e sfavorevole essa non viene perpetuata Rispetto a questa stabilità parziale si definisce l'instabilità genomica come la presenza di modificazioni qualitative e quantitative del genoma che continuano a cambiare nel tempo. Questa capacità di cambiamento è alla base dell'evoluzione tumorale e della capacità delle neoplasie di progredire. Mutagenesi endogena esogeno Non esiste solamente la mutagenesi di tipo (sostanze chimiche, fisiche, biologiche) ma la replicazione del DNA stessa è il momento della vita della cellula in cui si incorporano una grandissima quantità di mutazioni, circa 1 mutazione ogni 50 milioni di nucleotidi (il nostro DNA ha lunghezza all'incirca di 3,2 miliardi di nucleotidi, per cui ci sono ad ogni replicazione

cellulare almeno120 nuove mutazioni).La mutagenesi endogena è dovuta quindi ad errori compiuti dalla DNA polimerasi, sia nella cellulanormale che nella cellula cancerosa.

Nella cellula normale questi eventi sono molteplici ma non costituiscono un reale rischio in quanto:

1. Riguardano sequenze non codificanti- : avvengono soprattutto a livello di sequenza ripetute,che sono principalmente sequenze introniche.
2. Vi agisce la selezione naturale che decide quali mutazioni mantenere in modo stabile.

Ad esempio, circa il 30% degli oociti e almeno il 10% degli spermatozoi hanno aberrazioni cromosomiche; circa il 50% degli zigoti e il 25% degli embrioni pre-impianto hanno aberrazioni cromosomiche. Quindi 1 embrione su 2 non sopravvive per selezione. Il 15-18% delle gravidanze finisce spontaneamente in aborto. Il 50% degli aborti spontanei sono dovuti ad aberrazioni cromosomiche.

Nella cellula tumorale gli eventi di mutagenesi sono ancora più numerosi per l'alto tasso

replicativo.genoma è plastico, cambia in continuazione. Ci sono dei tumori in cui il DNA muta e con questo cambia anche il fenotipo. Possibili spiegazioni per tale fenomeno sono: - Mutazione delle polimerasi: le polimerasi che replicano il DNA possono commettere errori durante la sintesi del nuovo filamento, portando a mutazioni. - Inattivazione dei meccanismi di riparazione: i meccanismi di riparazione del DNA, come il base excision repair (BER), il nucleotide excision repair (NER), il mismatch repair e la ricombinazione omologa, possono essere inattivati, permettendo l'accumulo di mutazioni. Le patologie da instabilità genetica e difetti della riparazione sono associate a questi errori nei sistemi di riparazione. Queste malattie possono essere causate da difetti genetici che compromettono la corretta funzione dei meccanismi di riparazione del DNA.