Patologia Generale

precancerosa. CANCEROGENESI: BASI MOLECOLARI DEL CANCRO

Alcuni principi fondamentali:

• Il danno genetico non letale (mutazione) rappresenta il fulcro della cancerogenesi;

• Un tumore è il risultato dell’espansione clonale di un singolo precursore cellulare che ha subìto lesioni genetiche

(cioè i tumori sono monoclonali);

• Tre classi di geni sono i principali bersagli dei danni genetici: proto-oncogèni, oncosoppressori, geni che regolano

l’apoptosi e geni coinvolti nella riparazione del DNA.

→

Protoncogeni hanno un’attività pro-proliferativa, in condizioni normali.

→

Oncosoppressori inibiscono la capacità proliferativa.

Il protoncogene, per favorire la proliferazione della cellula cancerosa devono aumentare la loro attività (in seguito

ad una mutazione).

L’oncosoppressore, il cui obbiettivo è quello di “sopprimere” lo sviluppo tumorale, per favorire la crescita del

tumore deve perdere parte del suo potere.

• La cancerogenesi è un processo multifasico e progressivo a livello fenotipico e genetico che deriva dall’accumulo di

successive mutazioni. Caratteri distintivi dei tumori

→

Mascheramento del tumore eludere l’attacco del sistema immunitario.

I geni associati al fenotipo maligno, si ritrovano in sette alterazioni fondamentali nella fisiologia cellulare:

1. Autosufficienza dei segnali di crescita (capacità di proliferare senza stimoli esterni);

2. Insensibilità ai segnali di inibizione della crescita;

3. Evasione dall’apoptosi;

4. Potenziale replicativo illimitato;

5. Angiogenesi protratta;

6. Capacità di invasione e di formare metastasi;

7. Difetti nella riparazione del DNA. ----------------

1. Autosufficienza dei segnali di crescita (oncogèni);

In condizioni normali, la crescita è regolata da fattori di crescita, rilasciati nel circolo ematico da opportune cellule.

Questi fattori si legano al corrispettivo recettore determinando la via di trasduzione della cellula che culmina al livello

del nucleo dove si attiva la trascrizione genica.

L’oncogene sarebbe il protoncogene in versione mutata.

In seguito alla loro aumentata attività si favorisce lo sviluppo neoplastico.

→

Esistono anche oncogeni virali alcuni virus possono portare lo sviluppo di tumori.

Esistono virus che contengono anche geni umani in diverse copie “rubate” all’uomo una volta replicatisi. Questi,

talvolta, possono essere protoncogeni. Una volta ricolonizzata la cellula, il virus può determinare un aumento

dell’espressione genica di quel protoncogene, determinando lo sviluppo di una neoplasia.

Oncogèni virali: v-onc (viral oncogene).

La comparsa di mutazioni nei geni che regolano queste alterazioni cellulari è osservata in ogni tumore.

In generale, tali alterazioni riguardano l’efficienza dell’apparato di riparazione del DNA e dei meccanismi protettivi

come l’apoptosi e l’invecchiamento, che inibiscono la proliferazione delle cellule con DNA danneggiato.

Se un tumore cresce più di 1 o 2 mm, devono svilupparsi meccanismi di angiogenesi che consentono l’apporto di

nutrimento e l’eliminazione dei prodotti di scarto.

Come si formano gli oncogèni dai protooncogèni? Gli oncogèni hanno potere trasformante e sono derivati da

protooncogèni alterati nelle loro sequenze regolatorie o in quelle codificanti. Guadagno di funzione per effetto dose o

per mutazione esonica.

Effetto dose: codificano per un certo prodotto con struttura normale (alterazione delle sequenze regolatorie).

Amplificazione genica (aumento del numero di copie del protooncogène, iperdiploidia) o alterazione della sua

regolazione trascrizionale.

Meccanismi responsabili dell’effetto dose: Traslocazioni cromosomiche (traslocazione di un protooncogène tramite gli

enzimi recombinasi). Recombinasi espressi nelle cellule mesenchimali (tumori mesenchimali e non epiteliali).

Le mutazioni trasformano i proto-oncogèni in oncogèni cellulari attivi coinvolti nello sviluppo del tumore. Le

oncoproteine garantiscono alla cellula l’autosufficienza per la crescita.

Durante la cancerogenesi vengono alterati i processi di proliferazione cellulare:

• Legame di un fattore di crescita al suo recettore;

• Trasduzione del segnale;

• Intervento dei secondi messaggeri o attivazione di una cascata di molecole di trasduzione;

• Attivazioni di fattori nucleari che iniziano la trascrizione del DNA;

• Ingresso della cellula nel ciclo cellulare.

• Legame di un fattore di crescita al suo recettore:

Fattori di crescita:

In condizioni normali il fattore di crescita si lega al recettore e si attua la proliferazione.

La cellula tumorale acquisisce la capacità di sintetizzare lei stessa il fattore di crescita al quale risulta responsiva

(autopromozione autocrina).

In alcuni casi invece le cellule tumorali inviano segnali per attivare le cellule normali nello stroma di supporto e queste,

a loro volta, producono fattori di crescita che stimolano la crescita del tumore.

La proliferazione mediata dai fattori di crescita contribuisce al fenotipo maligno, aumentando il rischio di mutazioni

spontanee o indotte nella popolazione di cellule proliferanti.

Recettori per fattori di crescita:

Il recettore è una proteina transmembrana con dominio esterno per il legame con il ligando e quello citoplasmatico

con attività tirosin-chinasica.

In condizioni normali quando il ligando si lega al recettore, questo può dimerizzare o trimerizzare ed attivare la

cascata. Nelle cellule tumorali la dimerizzazione e l’attivazione avvengono anche senza il fattore di crescita. I recettori

mutati quindi inviano continuamente segnali mitogeni anche senza l’uso di fattori di crescita. L’attivazione dei

recettori avviene tramite:

- mutazione del recettore;

- riarrangiamento del recettore;

- iperespressione del recettore.

In condizioni normali: le cellule proliferano tramite stimolazione da parte di fattori di crescita.

Le cellule tumorali: acquisiscono la capacità di sintetizzare lo stesso fattore di crescita al quale sono responsive

(autopromozione autocrina).

Nella maggior parte dei casi, il gene del fattore di crescita non è alterato, né mutato ma oncogèni delle vie di

trasduzione del segnale (RAS) causano la sua iperespressione.

La proliferazione mediata dai fattori di crescita contribuisce al fenotipo maligno, aumentando il rischio di mutazioni

spontanee o indotte nella popolazione di cellule proliferanti.

Recettori di fattori di crescita:

In condizioni normali: proteine transmembrana con dominio esterno per il legame con il ligando e quello

citoplasmatico con attività tirosin-chinasica (attivazione transitoria attraverso il legame ligando-recettore).

Le cellule tumorali: dimerizzazione e attivazione costitutiva senza il legame ligando-recettore. I recettori mutati

inviano continuamente segnali mitogeni alla cellula anche in assenza di fattore di crescita.

Attivazione dei recettori tramite: mutazioni (protoncogèni), riarrangiamenti e iperespressione (ERBB2, famiglia dei

recettori dell’EGF).

Terapia a bersaglio: inibizione, in modo specifico, della tirosin-chinasi (imatinib mesilato) o anticorpi monoclonali

specifici per ERBB2.

• Trasduzione del segnale;

Proteine di trasduzione del segnale:

L’autonomia nella crescita può essere rappresentata anche da mutazioni a carico di geni che codificano per proteine di

trasduzione:

___RAS

→ è il proto-oncogene più comunemente mutato nei tumori umani.

→ è un membro di una famiglia di piccole proteine G, che lega i nucleotidi guanosinici (GTP o GDP).

→ Sono proteine attaccate nel versante citoplasmatico della membrana plasmatica, al reticolo endoplasmatico e alle

membrane del Golgi e sono attivate dal legame del fattore di crescita al recettore.

→ Da inattive legano il GDP, ma successivamente all’attivazione, cambiano conformazione e legano GTP.

→ RAS stimola i regolatori della proliferazione a valle (cascata delle MAP) che si riversano nel nucleo attivando

segnali di proliferazione cellulare.

I cicli di attivazione e inattivazione di RAS dipendono da:

1. Scambio di nucleotidi (GDP per GTP) che attiva la proteina RAS;

2. Idrolisi di GTP che converte la forma attiva in quella inattiva (attività GTPasica intrinseca di RAS).

Per terminare la proliferazione, un enzima GAP (GTPase-Activating Protein) si lega alla forma attiva di RAS, porta

all’interruzione del segnale proliferativo e permette il legame di GDP, conducendo la proteina allo stato quiescente.

Nelle cellule tumorali, mutazioni puntiformi di RAS nella sede di legame al GTP o nella regione enzimatica deputata

all’idrolisi del GTP riducono notevolmente l’attività GTPasica di RAS.

Le proteine RAS mutate quindi rimangono intrappolate nella loro forma attiva legata al GTP e la cellula è costretta a

una continua proliferazione.

__ABL

Oltre a RAS, molte tirosin chinasi non associate a recettori agiscono da molecole di trasduzione del segnale, come ABL.

Il proto-oncogene ABL ha attività tirosin-chinasica attenuata da domini regolatori negativi interni.

Nella leucemia mieloide cronica, una parte del gene ABL è traslocata dalla sua sede normale sul cromosoma 9 al 22,

dove si fonde con una parte del gene BCR.

Il dominio BCR quindi si autoattiva, rendendo così l’attività tirosin-chinasica costitutiva. Il segnale BCR-ABL infatti serve

per far sopravvivere il tumore.

Le mutazioni quindi possono anche assumere la forma di traslocazioni cromosomiche o riarrangiamenti che danno

origine a geni di fusione codificanti tirosin-chinasi costitutivamente attive.

• Attivazioni di fattori nucleari che iniziano la trascrizione del DNA;

Tutte le vie di trasduzione del segnale convergono sul nucleo per attivare geni responsabili di regolare l’avanzamento

ordinato della cellula attraverso il ciclo mitotico. Una crescita autonoma di un tumore può anche essere il risultato di

mutazioni a livello del nucleo a carico dei geni che regolano la trascrizione.

Molte oncoproteine, come il prodotto dell’oncogène MYC, fungono da fattori di trascrizione deputati a regolare

l’espressione di geni promotori della crescita.

MYC può infatti attivare la trascrizione di molti geni che promuovono la crescita, tra cui le CDK, e reprimere la

trascrizione di altri, tra cui gli inibitori di CDK (CDKI).

Le attività modulate da MYC comunque sono molteplici:

• Acetilazione degli istoni;

• Riduzione dell’adesione cellulare;

• Aumento della motilità cellulare;

• Aumento dell’attività telomerasica;

• Aumento del numero di divisioni cellulari.

Pertanto, la disregolazione di MYC induce la cancerogenesi aumentando l’espressione di geni che pr