Patologia molecolare - Appunti

TGF-β

Conferisce fenotipo trasformato (proliferazione in agar) a fibroblasti normali, ma inibisce

proliferazione di cellule epiteliali normali, di molte linee tumorali epiteliali, di cellule endoteliali,

neuronali, emopoietiche.

A volte effetti opposti sullo stesso tipo cellulare ( es. fibroblasti in diverse condizioni di coltura)

forse tramite induzione di altri fattori

Osteoblasti in coltura sono indotti a proliferare

In linee di glioma è autocrino (stimola la proliferazione). Oligonucleotidi anti-senso inibiscono la

proliferazione (più degli anticorpi, quindi probabilmente circuito interno)

TGF-β coinvolto nel differenziamento (di adipociti, mioblasti)

− Potente fattore chemiotattico e attivatore di macrofagi

− Stimola la produzione di componenti della matrice extracellulare (collagene, fibronectina)

− Riduce la produzione di enzimi proteolitici

− Up-regola produzione di inibitori di proteasi

− Up-regola espressione di integrine aumentando adesione a proteine della matrice.

Frequenti mutazioni in cellule di carcinoma le rendono non più suscettibili alla sua azione.

La perdita del recettore per TGF- β o alterazioni nella sua via di segnalazione possono rendere le

cellule insensibili all'azione inibitoria e favorire lo sviluppo tumorale anche rendendo le cellule

tumorali più competitive rispetto alle cellule normali inibite dal TGFβ .

IFNs 65

Modulano proliferazione e differenziamento di molti tipi cellulari

Viene attivata la sintesi di decine di proteine in risposta al trattamento con IFNs .

Inibiscono proliferazione di ampia varietà di cellule

Spesso citostatici piuttosto che citotossici

A volte stimolano la proliferazione

Up-regolano espressione MHC e altre molecole di membrana

CSFs

Molecole che regolano proliferazione e differenziamento delle cellule emopoietiche.

Numerosi tumori (oltre a quelli ematologici) e linee cellulari producono

CSFs in vitro e in vivo e reazioni leucemoidi nell'ospite

Producono G-CSF

• carcinomi della vescica

• epatomi

• mesoteliomi

• carcinomi squamo-cellulari

• glioblastomi

• sarcomi

Producono GM-CSF

• carcinomi polmonari

• carcinomi mammari

• epatocarcinoma

Producono M-CSF

• tumori ovaio

• tumori endometrio

• carcinomi mammari

Tumori umani che in vitro producono CSF, se inoculati in topi nude

inducono alterazioni ematologiche

La produzione di CSF può indurre la formazione di cellule mieloidi soppressive della risposta

immunitaria.

Suscettibilità ai CSF

Recettori per CSFs presenti anche su cellule non emopoietiche

es. G-CSF-R presente nella placenta, trofoblasto,cellule endoteliali, cellule di small cell lung cancer,

carcinoma della vescica, osteosarcoma

Nel carcinoma della vescica vi è simultanea presenza di G-CSF e di G-CSF-R: autocrinia

Linee da tumori ovaio producono CSF-1 (M-CSF) ed alcune hanno il recettore (c-fms). La

produzione di M-CSF è fattore di cattiva prognosi. CSF-1 esogeno stimola invasività.

Invasione

I meccanismi con cui le cellule tumorali riescono ad insinuarsi tra cellule normali e ad oltrepassare

barriere acellulari come le membrane basali sono:

• proliferazione/compressione

• minore coesione cellulare (alterazione sistemi adesione)

• minore adesione cellula-matrice

• alterata deposizione della matrice extracellulare

• degradazione della matrice extracellulare

Microambiente

Differenze tra microambiente tumorale e microambiente normale

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Nel microambiente tumorale si ha:

• Ipossia (bassi livelli di ossigeno)

• Basso pH (condizioni acide)

• Massiva morte cellulare con rilascio di proteine

Microambiente tumorale

Ipossia:

• genera radicali liberi dell’ossigeno che portano a danni nel DNA

• causa minore efficienza dei sistemi di riparazione

Ne segue:

• aumento delle mutazioni e grande variabilità nella popolazione tumorale

• selezione delle cellule in grado di sopravvivere in condizioni critiche

Influenze del microambiente sulle cellule normali

Anche le cellule normali circostanti il tumore sono influenzate dal microambiente tumorale

• Ipossia (bassi livelli di ossigeno)

• Basso pH (condizioni acide)

• Fattori di crescita, Causano:

Mutazioni

◦ Disorganizzazione

◦

Danno cellulare ed ipossia attraggono macrofagi.

La polarizzazione di TAM a M2 è dovuta principalmente all’assenza di segnali che portano a M1

come

• IFN-gamma

• componenti batterici

alla presenza di fattori di polarizzazione M2 come

• IL-4 e IL-13 (prodotte da Th2),

• TGF-beta e IL-10 (prodotti da cellule neoplastiche, fibroblasti o Treg)

TAM

Favoriscono la proliferazione di cellule neoplastiche: producono fattori di crescita come EGF

Favoriscono l’angiogenesi e la linfoangiogenesi: produzione di VEGF, PDGF, TGF-beta, FGF,

MMP2, MMP7, MMP9, MMP12, cicloossigenasi 2. modulano la risposta infiammatoria e

l’immunità adattiva.

Causano modifiche nella matrice extracellulare: producono

• proteine della matrice,

• TNF-alfa che induce MMP,

• IL-1 beta che aumenta la metastatizzazione.

• proteasi (serin-proteasi, MMP, catepsine)

Si localizzano nelle zone ipossiche del tumore : ipossia induce espressione di molecole dipendenti

da HIF1 come VEGF, CXCL12 e CXCR4 che inducono la migrazione di TAM nelle zone poco

vascolarizzate ipossiche.

Livelli elevati di TAM correlano con cattiva prognosi

TAM si attaccano alle cellule tumorali e possono trasportarle in circolo

Le cellule tumorali producono fattori che inibiscono azioni positive di TAM

Alcuni macrofagi favoriscono la crescita tumorale promuovendo:

• la proliferazione

• la migrazione

• l’alterazione della MEC

• l’angiogenesi 67

• rilasciando radicali liberi e altri mutageni

MDSC (myeloid derived suppressor cells) lungo la via M2? Condividono alcuni marcatori.

Fenotipo di membrana CD11b+, CD11c+, Gr1+, IL-4Ra+.

MDSC sono attratte al sito tumorale da proteine S100 (proteine proinfiammatorie, prodotte anche

da MDSC stesse), sono attratte da GM-CSF agli organi linfoidi

Sopprimono la proliferazione di CD8 antigene specifici.

La loro attività è modulata da M-CSF, IL-6, VEGF, IL-10.

Interazione con i fibroblasti

Cellule stromali sono importanti nella proliferazione e nel differenziamento delle cellule epiteliali

durante il normale sviluppo mammario

Le interazioni cellule epiteliali-cellule mesenchimali sembrano importanti anche nella

cancerogenesi. I fibroblasti appartengono, come i linfociti, a diverse sottopopolazioni, con fenotipo

e funzioni peculiari (marker di superficie, sintesi di collageni, produzione di citochine)

Cellule stromali nei tumori o immediatamente adiacenti hanno caratteristiche diverse dalle altre

cellule stromali.

L'impianto simultaneo di MCF7 e fibroblasti mammari umani in topi nudi aumenta incidenza e

dimensioni tumore.

Fibroblasti infiltranti il cancro mammario facilitano la crescita delle cellule tumorali, inoculate nei

topi nudi, con maggiore efficienza rispetto ai corrispettivi fibroblasti della mammella sana

Terreni condizionati da fibroblasti ottenuti dal tumore o da cute sono più efficaci in vitro nel

promuovere la crescita di cellule di carcinoma mammario rispetto ai terreni condizionati da

fibroblasti provenienti da tumori benigni o da mammelle normali.

IGF-I solo parzialmente responsabile della proliferazione, non sembrano coinvolti EGF.TGFα,

bFGF.

Fibroblasti associati al cancro (CAF) hanno varie funzioni critiche:

• Deposito di matrice extracellulare,

• Regolazione del differenziamento delle cellule epiteliali

• Regolazione dell’infiammazione

Molecole prodotte dai fibroblasti:

MMP, HGF, IGF, NGF, EGF, WNT1, IL-1, MCP1(chemochina, monocyte chemotactic protein 1),

TGFbeta, FAP (fibroblast activation protein).

Cellule senescenti accumulano e secernono enzimi degradativi, citochine infiammatorie e growth

factor che rompono la struttura tissutale che così permette a cellule iniziate di esprimere il fenotipo

neoplastico.

Interazioni con cellule endoteliali

• Attivatore del plasminogeno

• collagenasi

• TIMP-1

• TIMP-2

• IL-6

• IL-8

• GCSF

• GMCSF

• SCF stem cell factor

• HGF

• MCP1 monocyte chemotactic protein 1

Stato di attivazione e diversi distretti 68

Infiammazione e cancro

L’infiammazione facilita l’insorgenza di certi tumori: carcinoma gastrico, del colon, del fegato,

della cervice uterina.

Infiammazione cronica dovuta a infezione:

• Carcinoma epatocellulare come evoluzione di epatite virale B e C.

• Carcinoma cervice uterina come evoluzione di infezione da Papilloma virus.

• Carcinoma gastrico come evoluzione di Helicobacter pylori

Altre infiammazioni:

• Carcinoma del colon come evoluzione della colite ulcerosa o morbo di Crohn

• Tumore all’esofago come evoluzione di reflusso esofageo

L’infiammazione facilita l’insorgenza di certi tumori: carcinoma gastrico, del

colon, del fegato, della cervice uterina.

Due legami tra infiammazione e cancro:

• alterazioni geniche che portano a infiammazione e cancerogenesi,

• infezioni virali/batteriche o patologie autoimmuni che innescano infiammazioni croniche

associate con lo sviluppo del cancro.

• Entrambe le vie attivano fattori trascrizionali di mediatori dell’infiammazione (ad esempio

NF-kB, STAT3, HIF-1) e leucociti dell’infiammazione.

Infiammazione

Cellule necrotiche (non apoptotiche o autofagiche) rilasciano nel microambiente segnali

proinfiammatori che possono reclutare cellule infiammatorie del sistema immunitario.

Sensibilità alle terapie

Il microambiente condiziona anche la risposta alle terapie:

• Diffusione del farmaco

• Metabolismo del farmaco

• Insorgenza di resistenza 69

Prof. Grilli

Programma/Contenuti

Cancerogenesi chimica: Generalità. Cancerogeni diretti e indiretti. Attivazione metabolica e

polimorfismo genico. Plurifasicità del processo di cancerogenesi. Iniziazione e promozione. Esempi

selezionati di cancerogeni chimici sintetici e naturali, organici e inorganici appartenenti alle classi

chimiche principali (benzo(a)pirene, aminodifenile, benzene, dimetilnitrosamina, aflatossine,

asbesto). Livelli di informazione necessari per la classificazione della pericolosità cancerogena per

l'uomo.

Cancerogenesi da agenti fisici: Radiazioni ionizzanti; tumori indotti nell'uomo e stima di potenza

di tale effetto e del rischio cancerogeno per esposizione definite.

Radiazioni eccitanti (UV); tumori cutanei indotti (epiteliali e melanocitari). Pericolo