Oncologia, Patologia generale

RB

La proteina RB ha un ruolo fondamentale nella regolazione del ciclo cellulare. RB esiste in uno

stato attivo ipo-fosforilato che lega E2F e uno stato inattivo fosforilato che perde il legame con E2F.

L'azione di RB mantiene la cellula in fase G1 (compresa tra la mitosi e la sintesi del DNA). Il

check-point G1 è importantissimo perchè una volta superato questo check-point, la cellula dovrà per

forza andare incontro a mitosi, restando invece in G1, la cellula potrà andare o in quiescenza

(fuoriuscita temporanea dal ciclo) o in senescenza ( fuoriuscita totale dal ciclo).

Nella cellula, la replicazione del DNA avviene quando si forma il complesso ciclina E-CDK2,

l'espressione della ciclina E dipende dal fattore di trascrizione E2F, quando RB è ipofosforilato e

quindi attivo, lega E2F, trattenendo E2F, non permette l'espressione di ciclina E, quindi non

potendosi formare il complesso ciclina E-CDK2, la cellula resta bloccata nel check-point G1.

Affinchè avvenga la mitosi, devono formarsi i complessi ciclina D-CDK4/6, questi complessi

fosforilano RB inattivandola, rendendo quindi disponibile E2F e quindi grazie ad esso ciclina E per

la replicazione del DNA.

RB controlla anche la stabilità di p27 che è uno degli inibitori del ciclo cellulare, p27 agisce

inibendo l'espressione di ciclina E.

P53 il guardiano del genoma

Più del 50% dei tumori contiene mutazioni in questo gene (calcinoma del polmone, cancro e

mammella, sono le tre principali cause di morte per tumore). Nella maggior parte dei casi le

mutazioni di p53 interessano entrambi gli alleli e si acquisiscono per via somatica (cioè non si

ereditano per via germinale). Alcuni individui ereditano un allele di p53 mutato e ciò causa la

sindrome di Li Fraumeni che causa una probabilità 25 volte maggiore di sviluppare tumori maligni

(entro i 50 anni) come sarcomi, carcinoma alla mammella, leucemie, tumori cerebrali.

P53 è un fattore di trascrizione che agisce come "poliziotto molecolare" prevenendo infatti la

replicazione di cellule danneggiate, agisce in caso di stress cellulare, accorciamento dei telomeri,

danno al DNA, ipossia ecc...

Oltre che dalle mutazioni somatiche (mutazioni puntiformi in questo caso) p53 può essere inattivata

da altri meccanismi, per esempio la proteina E6 dell'HPV si lega a p53 degradandola.

Le proteine MDM2 e MDMX degradano la p53 e infatti nei tumori maligni c'è un'alta percentuale

di iperespressione di queste proteine. In una cellula non sottoposta a stress, p53 resta legata ai fattori

MDM, nelle cellule sottoposte a stress invece p53 va incontro a delle modificazioni post-

trascrizionali che la liberano dai fattori MDM e così può attivare la trascrizione di numerosi geni

che causano arresto del ciclo o che inducono all'apoptosi;

l'arresto del ciclo è possibile perchè p53 induce la trascrizione di p21 che inibisce i complessi

ciclina D-CDK4/6 che fosforilano RB inattivandola. Inibendo i complessi ciclina D-CDK4/6, RB si

attiva bloccando il ciclo. Se il danno al DNA è riparato, o viene meno la fonte di stress cellulare,

allora p53 stimola la trascrizione dei fattori MDM che portano alla sua stessa degradazione.

P53 induce all'apoptosi attivando la trascrizione di geni apoptotici come BAX e PUMA.

Nella cellula, chi rileva il danno al DNA? Le proteine ATM e ATR che fosforilano diversi fattori, tra

cui p53 attivandoli.

Altro ruolo di p53 è l'attivazione di vari tipi di microRNA tra cui mir34 che inibisce la traduzione di

geni promotori della crescita e traduzione di geni antiapoptotici.

Radiazioni e chemioterapia inducono danno al genoma e quindi apoptosi, per cui questo trattamento

è più efficace in tumori con p53 normale.

In sintesi: in caso di perdita funzionale di p53 i danni al DNA non possono essere riparati, le

mutazioni si accumulano e si va quindi verso la trasformazione maligna.

APC e via dell'APC-β-catenina

È un gene oncosoppressore del tipo gate-keeper, nei soggetti con mutazione germinale causa la FAP

cioè la poliposi adenomatosa familiare del colon che causa la comparsa di migliaia di polipi nel

colon durante l'adolescenza e comunque entro i 30 anni. Quasi certamente uno di questi polipi andrà

incontro ad una trasformazione maligna causando tumore del colon.

Nel 70/80% dei tumori al colon non familiari, sporadici quindi, si trova comunque un'alterazione

del gene APC.

APC è un fattore della via WNT che ha un ruolo nel controllo del destino cellulare, adesione

cellulare e polarità.

Quando la via WNT non è stimolata, APC lega la β-catenina che viene fosforilata e degradata.

Quando la via WNT è stimolata, blocca la formazione del complesso APC-β-catenina cosiccè la

β-catenina può traslocare nel nucleo dove forma dei complessi con fattori di trascrizione che

attivano la proliferazione cellulare.

Mutazioni di APC rendono sempre disponibile β-catenina che entra nel nucleo (la mutazione può

comunque trovarsi anche a livello di β-catenina che, mutata, non viene degradata).

Mutazioni di APC (o di β-catenina) sono presenti oltre che nel cancro al colon, anche in

epatoblastomi e carcinomi epatocellulari).

La β-catenina svolge un ruolo molto importante nell'inibizione da contatto: si lega infatti

all'estremita citoplasmatica della E-caderina, che è una proteina di adesione cellula-cellula. Nel caso

di una ferita o di una lesione epiteliale, viene alterato il legame tra E-caderina e β-catenina, così

quest'ultima può migrare nel nucleo e far proliferare la cellula. Quando la ferita si cicatrizza la β-

catenina è di nuovo intrappolata a livello citoplasmatico perchè legata di nuovo alla E-caderina. La

perdita dell'inibizione da contatto è una caratteristica chiave dei carcinomi. La perdita delle caderine

favorisce il fenotipo maligno per diversi motivi: rende più disponibile β-catenina nel nucleo, inoltre

se non c'è una buona adesione cellula-cellula si favorisce l'invasione locale e la metastatizzazione.

Altri geni che funzionano come oncosoppressori:

INK4a/ARF: INK4a inibisce la CDK4 mantenedo RB defosforilata quindi attiva. ARF inibisce

MDM2 che quindi non degraderà p53. Mutazione di INK4a/ARF si trovano in tumori della vescica

testa e collo.

TGFβ: inibisce la proliferazone cellulare. I recettori attivati del TGFβ attivano delle chinasi che

fosforilano il fattore SMAD che attiva la trascrizione di p21 e INK4a.

PTEN: è un gene oncosoppressore che frena la via di PI3K/AKT (fosfatidil inositolo 3 kinasi-

AKT), questa via stimola invece la sopravvivenza e la crescita cellulare.

NF1: nei neurofribomi e gliomi benigni del nervo ottico. La neurofibromina converte RAS da uno

stato inattivo ad uno permanentemente attivo.

NF2: mutazioni di questo gene causa neurofibromatosi di tipo 2, causano Schwannoni benigni al n.

Acustico

VHL: in presenza di ossigeno, lega HIF1α (fattore ipossico) degradandola. Negli ambienti ipossici

VHL non degrada questo fattore che migra nel nucleo e attiva la trascrizione di VEGF. Nei tumori

con VHL mutato il fattore ipossico non viene degradato. VHL mutato si trova in tumori renali

ereditari, feocromocitomi ed emangioblastomi.

Evasione all'opoptosi

L'apoptosi è un forte ostacolo da superare affinchè si possa sviluppare il cancro. Come sappiamo

l'apoptosi è indotta dalla cascata di caspasi, queste possono essere inibite da una famiglia di

proteine chiamate IAP (proteine inibitrici dell'apoptosi). Alcuni tumori sfuggono all'apoptosi

aumentando la produzione di queste proteine IAP.

BLC2 mutato con traslocazione 18-14 protegge in maniera anomala i linfociti dall'apoptosi,

causando linfoadenopatie e infiltrazione midollare.

L'apoptosi può essere contrastata anche da mutazioni che colpiscono direttamente le proteine che la

arrestano o dalla perdita di rilevatori dell'integrità genomica come p53.

Potenziale replicativo illimitato: telomerasi

La maggior parte delle cellule si divide da 60 a 70 volte, successivamente perdono questa capacità e

vanno in senescenza. La perdita della capacità proliferativa è da ricondurre all'accorciamento dei

telomeri, infatti i meccanismi di riparazione riconoscono i telomeri corti come un'interruzione della

doppia elica e questo porta all'interruzione del ciclo mediato da RB e p53.

Nelle cellule in cui sono mutazioni di RB e p53 e quindi i punti di regolazione delle mitosi sono

disattivati, viene attivata una via di congiungimento di estremità non omologhe cioè nel tentativo di

salvare la cellula, si uniscono le estemità accorciate di due cromosomi, ma ciò porta alla formazione

di cromosomi dicentrici e quindi altre interruzioni della doppia elica. Si ha quindi una instabilità

genomica che porterebbe a massiva morte cellulare, per evitare ciò vengono riattivate le telomerasi

ma durante tutto il periodo di instabilità che precede questa attivazione, potrebbero essersi

accumulate mutazioni. Il mantenimento dei telomeri è osservato in tutti i tumori maligni.

Angiogenesi

I tumori solidi non possono crescere oltre un diametro di 1-2 mm senza essere vascolarizzati. Le

cellule tumorali riescono a stimolare l'angiogenesi, ma in ogni caso la vascolarizzazione tumorale è

anormale: i vasi sanguigni risultano infatti porosi e dilatati, il sistema di connessione vasale è

casuale. La neovascolarizzazione garantisce la perfusione delle cellule tumorali fornendo loro

nutrienti e ossigeno, inoltre le cellule tumorali producono IGF che è un fattore di crescita cellulare

insulino-simile che agisce sulle cellule adiacenti.

L'angiogenesi è favorita da diversi fattori:

Affinchè possa avviarsi l'angiogenesi, bisogna che ci sia o un'aumentata produzione di

• fattori angiogenetici o una diminuita produzione di fattori che inibiscono l'angiogenesi.

Questi fattori possono essere prodotti direttamente dalle cellule tumorali o da cellule

infiammatorie

l'ipossia stimola HIF1α che attiva la trascrizione di VEGF.

• Normalmente la p53 funzionante regola fattori antiangiogenetici. La perdita di p53 nelle

• cellule tumorali non solo non regola più il ciclo cellulare, ma fornisce un ambiente più

favorevole per l'angiogenesi.

RAS e MAP mutate, aumentano la produzione di VEGF

•

Invasione e metastasi

Sebbene molte cellule tumorali vengono immesse in circolo, si producono relativamente poche

metastasi, ciò perchè ogni fase del processo di metastatizzazione è soggetta a dei controlli che

mettono a repentaglio la sopravvivenza di queste cellule. La cascata metastatica viene divisa in due

fasi: invasione della matrice extracellulare e disseminazione vascolare e impia