Che materia stai cercando?

Patologia molecolare - Appunti

Appunti completi del corso di Patologia molecolare di tutto l'anno 2012-2013 (università di Bologna, Medicina e Chirurgia).
Programma:
Generalità, definizioni e classificazioni
Oncologia di base ed Oncologia medica
Dimensione del problema tumori
Tumori benigni e tumori maligni

Il tumore come malattia genica
Oncogèni e geni oncosoppressori... Vedi di più

Esame di Patologia molecolare docente Prof. P. Nanni

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

_______________________________________________________

cellula normale/ lesioni lesioni lesioni lesioni

microambiente normale preneoplastiche benigne invasive metastatiche

↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

_______________________________________________________

EVENTI GENETICI ED EPIGENETICI

La progressione è il passaggio da un tessuto normale ad un tumore maligno.

In una cellula si accumulano attivazione di oncogèni, inattivazione di geni oncosoppressori, e

alterazioni di geni coinvolti nella malignità. La progressione è quindi un succedersi di alterazioni

che conferiscono vantaggio di crescita e/o metastatizzazione. Si origina una progenie di cellule a

sempre maggiore malignità. Di male in peggio. Anche le terapie esercitano pressione selettiva e vi

sono implicazioni importanti per la terapia. È importante intervenire il prima possibile (combinare

terapie appropriate per ridurre lo sviluppo di farmaco resistenza)

Modello colon-retto (Modello di Vogelstein e Kinzler) –

progressione tumorale

Epitelio normale

↓ ← Inattivazione APC (cr 5)

Epitelio iperproliferativo

↓ ← Ipometilazione del DNA

Adenoma lievemente atipico

↓ ← Attivazione K-RAS (cr12)

Aden. moderatamente atipico

↓ ← Inattivazione di

DCC/SMAD4 (cr 18)

Adenoma fortemente atipico

↓ ← Inattivazione TP53 (cr 17)

Carcinoma

↓ ← Altre alterazioni ?

Metastasi Monoclonalità Eterogeneità Dominanza clonale

Per esempio le lesioni preneoplastiche possono essere:

• iperplasia atipica della mammella

• certe atrofie gastriche

• nervi displastici

• cirrosi epatica

• cheratosi attinica

Ma qual è il numero di eventi (hits) necessari perchè si manifesti la progressione? Dipende dal

tumore: retinoblastoma 2?, colon > 7, ca polmone 10-20?

Alcuni tipi di tumori presentano però una evoluzione favorevole: per esempio l'emangioma infantile

regredisce nel 80-90% dei casi; rari casi, ma ben documentati, di guarigioni spontanee in melanomi

e ca renali; infine il neuroblastoma infantile da maligno può evolvere a benigno differenziando

(comprese metastasi).

Vi è una combinazione di alterazioni genetiche a carico di oncogeni e oncosoppressori, fenomeni

epigenetici anche nello stesso tipo di tumore.

STORIA NATURALE DEI TUMORI

LA CANCEROGENESI E’ UN PROCESSO MULTIFASICO

Più eventi sono necessari per la transizione da tessuto normale a tumore maligno

40

Eterogeneità: fra i tipi di tumore dipendente dalle cellule di origine che hanno dato il k. Parliamo

prevalentemente di eterogeneità intratumorale, cioè riferito al singolo paziente. Il tumore non è

qualcosa di omogeneo ma vi sono differenti tipi tumorali anche all'interno dello stesso ospite.

Si ritiene che la maggiorparte dei tumori abbia origine monoclonale

(da una singola cellula) e un intervento terapeutico può essere mirato

al blocco di una cellula e lasciare che si sviluppino le insensibili a

quel farmaco.

Si ha la dominanza clonale della specie che replica più velocemente.

Abbiamo detto che la gran parte dei tumori ha un’origine

monoclonale, cioè da una sola cellula. Degli esempi sono il mieloma

multiplo (dato da alterazione della glucoso-6-fosfato deidrogenasi).

Ogni mieloma, neoplasia maligna costituita da plasmacellule,

produce un solo tipo di anticorpo con una sola specificità dimostrando

che tutte le cellule derivano da un solo precursore con quella

specificità.

Anche i linfomi B o T esprimono immunoglobuline di membrana o Tcell receptor di identica

specificità idiotipica, cioè sono di origine monoclonale.

Per quanto riguarda la glucoso-6-fosfato deidrogenasi essa può essere studiata mediante le donne.

Nella donna durante la vita embrionale in ciascuna cellula viene inattivato uno dei due cromosomi

X quindi le donne adulte sono dei mosaici per quanto riguarda i geni presenti sul cromosoma X.

L’inattivazione (lyonizzazione) colpisce casualmente o il cromosoma X di origine materna o quello

di origine paterna. Se prendiamo le donne eterozigoti (variante materna e paterna differenti) si è

visto che è presente una forma sola l'anomalia della 6glucosio fosfato deidrogenasi → ha avuto un

origine cellulare unica. Sappiamo anche questo non è un'isoforma che favorisce l'insorgenza perchè

anche nei tumori vi è una sola isoforma rappresentata.

La glucoso-6-fosfato deidrogenasi, codificata da un gene del cromosoma X , esiste in forme diverse

alcune donne hanno cellule con una variante ed altre cellule con l’altra variante, una di origine

paterna e l’altra di origine materna. La gran parte dei tumori di queste donne presenta una sola

variante della glucoso-6-fosfato deidrogenasi. Se l’origine della neoplasia non fosse monoclonale

dovrebbero essere presenti nel tumore sia cellule con una variante sia cellule con l’altra variante.

Se capiamo com'è l'evoluzione del tumore possiamo anche sapere come fermarlo. È importante

intervenire precocemente, combinare delle strategie terapeutiche per evitare la resistenza ad una

singola terapia.

Quindi durante la storia naturale dei tumori insorge una eterogeneità cellulare, nonostante l’origine

monoclonale.

L'eterogeneità intratumorale nell'espressione di molte caratteristiche: cariotipo, caratteristiche

morfologiche, sensibilità agli ormoni, caratteristiche differenziative, recettori, sensibilità ai farmaci,

(possono colpire una parte delle cellule e non le altre), immunogenicità, sensibilità a difese

dell'ospite e capacità metastatica. Tutte queste hanno implicazioni importanti in vivo, in vitro.

La generazione di eterogeneità

Eterogeneità nell'espressione di molte caratteristiche è stata dimostrata nelle cellule normali. Cellule

normali sono relativamente uniformi quando organizzate in tessuto, ma diventano eterogenee per

molte caratteristiche quando vengono disperse in colture monostrato:

es. fibroblasti embrionali dispersi in coltura

dopo 2 ore >> uguali dimensioni

dopo 24 ore >> diverse dimensioni

es. contenuto di albumina in epatociti normali è distribuito uniformemente nel fegato

intatto,mentre è eterogeneo 24 ore dopo l'espianto e la messa in vitro

Questo effetto delle colture cellulari indica che la morfologia e il comportamento delle cellule

normali è ordinato dalle loro relazioni topologiche nel tessuto e da altre influenze omeostatiche

dell'organismo. L'indebolimento di queste relazioni (minore presenza di controlli, minore

41

suscettibilità..) potrebbe contribuire alla trasformazione maligna

Eterogeneità nell'espressione di molte caratteristiche è stata dimostrata nelle cellule tumorali

nell'organismo e in coltura. GENERAZIONE DI ETEROGENEITÀ

È data principalmente da instabilità genomica, fenomeni epigenetici (es metilazione) e dalla

presenza di cancer stem cell (cellule a diversa capacità differenziativa e di rinnovamento).

Cancer Steam Cell (CSC)

Sono cellule presenti nel tumore e danno origine a cellule tumorali che differenziano, sono poche

(<1%), hanno una duplicazione più lenta e limitata e sono le più lente ad avere una capacità

tumorigenica. Possono autorinnovarsi e hanno un'alta capacità di riparazione del DNA e maggiore

resistenza ai farmaci convenzionali. Avrebbero anche una combinazione di marcatori che

permetterebbero di individuarli.

Ciò è stato evidenziato in origine nelle leucemie.

La combinazione di marcatori specifici positivi e negativi (ad esempio nel carcinoma della

mammella CD24-/low/CD44+)

Implicazioni terapeutiche:

• Vera popolazione bersaglio

• Elevata resistenza ai farmaci

Il modello stocastico (utilizzato fino a qualche anno fa) affermava che c'erano differenti

sottopopolazioni che potevano dare tumori eterogenei, anche se quantitativamente differente. Il

modello gerarchico (più in voga ai giorni nostri) dice che nell'eterogeneità del tumore ci sono

poche cellule che riescono a ridare eterogeneo e si autorinnova e che a sua volta permette il

rinnovamento del tumore; tutte proliferano per un po' e poi si fermano se non ci sono queste steam

cell.

Quindi basterebbe/è necessario colpire quelle cellule per avere un risultato clinico efficace. Queste

però hanno anche elevata resistenza ai farmaci. Quindi se prendo come bersaglio tutte le cellule

salvo le staminali ho una iniziale remissione del tumore perchè colpisco le cellule che sono la

maggioranza ma poi il tumore recidiva; se invece colpisco le staminali all'inizio non ho un grande

effetto e la massa rimane ma alla fine avrei comunque una cura. L'ideale sarebbe prendere entrambe

per avere un effetto più rapido.

Vi sono ancora delle critiche sulle cellule staminali del tumore perchè non si sa quali siano i

rapporti con le cellule staminali normali. Non si sa neanche qual è la cellula alla base degli eventi.

Non si sa neanche quale sia il livello di staminalità colpita (totipotente, pluripotente, ecc). La sua

entità inoltre dipende dal modello che utilizzo per valutarlo; i marcatori per esempio sono spesso

diversi nei vari casi esaminati e quindi il rilevamento pratico delle CSC può essere molto variabile

es: [marcatori diversi – capacità tumorigenica relativa]

Anche se il discorso dei marcatori non torna e non è chiaro noi sappiamo comunque che nei tumori

ci sono cellule a differente grado di differenziamento e con differenti set di alterazioni e che

esistono cellule con differenti capacità e abilità replicativa e tumorigenica e ci sono popolazioni più

o meno resistenti ai farmaci, maligne. Sembra che ci siano anche popolazioni di cellule

estremamente tumorigeniche (bastano anche 1, 100 cellule per creare un tumore in un topo in vivo).

Inoltre aggiungiamo che anche nel tumore una piccola percentuale di cellule raggiunge un

differenziamento che impedisce alla cellula stessa di differenziarsi ulteriormente (→ si possono

applicare delle terapie differenziative che stimolano il raggiungimento di questi stadi).

42 Patologia molecolare, Lollini 7 aprile 2011

Ipercolesterolemia famigliare

In fisiologia sappiamo che l'epatocita sintetizza dei complessi lipidici (ovvero colesterolo e

trigliceridi) alcune delle quali sono chiamate VLDL.

Queste contengono ApoC, B-100 e ApoE e servono per

trasportare al muscolo i trigliceridi. Nell'endotelio si

verifica la lipolisi delle VLDL ovvero la dissociazione

dei trigliceridi che possono essere diretti al muscolo in

caso di necessità di energia o all'adipocita per

immagazzinare l'energia. Ovviamente la densità cambia

e la VLDL si trasformerà in IDL e rimane attaccato a

questa molecola solo B-100 e ApoE. IDL può eseguire

un ulteriore passaggio che comporta la perdita di

trigliceridi (e perdita di ApoE) e si arriva a LDL che

rimane solo con una apoproteina (B-100). LDL viene

ricaptato dal fegato (anche IDL subisce il medesimo

processo) e il colesterolo che rientra nel fegato agisce da

feedback negativo (tramite la HMGCoA reduttasi)

sulla sintesi di nuovo colesterolo. Ovviamente tutto il

procedimento funziona se funziona il recettore delle

LDL. → Se IDL e LDL rimangono

nel sangue si manifesta ipercolesterolemia. Nella stessa maniera se il

fegato non riceve il feedback del colesterolo (se non funziona il

recettore delle LDL) aumenta produzione di colesterolo.

← Ovviamente questa mutazione riguarda due alleli e avremo forme

differenti a seconda del numero di alleli mutati. Chi non ha entrambi

gli alleli funzionanti arriva ad avere nel sangue una concentrazione di

colesterolo pari a 800 mg/dl (altrimenti se è solo un allele si va intorno

ai 400).

Si possono formare degli xantomi e arcus cornae, ovvero dei depositi

di grasso sotto l'epidermide o all'interno dell'occhio.

In realtà però è pericolosa la sindrome metabolica in quanto in

presenza di ipercolesterolemia si hanno delle alterazioni dei vasi → i

formano delle placche aterosclerotiche (tra intima e media dei vasi)

con presenza di colesterolo, fagociti (cellule schiumose perchè sono

infarciti di colesterolo) cellule stromali, muscolatura liscia, ecc. Il tutto assume anche una

connotazione infiammatoria in quanto vi sono i fagociti che rilasciano dei fattori infiammatori. Vi

saranno quindi problemi di flusso all'interno del vaso (flusso che diventa turbolento) e si possono

avere fenomeni coagulativi e trombotici. Si possono avere infarti del miocardio e infarti muscolari.

Le conseguenze letali di questa patologia ereditaria sono quindi ictus e infarto.

Questa malattia è autosomica dominante. Come si manifesta negli eterozigoti e negli omozigoti:

Eterozigoti

Prevalenza 1/500, 5% degli ipercolesterolemici, 5% degli infarti del miocardio <60 anni

Colesterolemia 200-400 mg/dl

Xantomi: depositi di colesterolo nei tendini e nella cute

Arcus corneae: deposito alla periferia della cornea

43

Aterosclerosi, coronaropatia, infarto miocardico, ictus

Omozigoti

Prevalenza 1/1.000.000

Colesterolemia >600 mg/dl

Infarto miocardico <20 anni

Modificatori genetici ed ambientali che influiscono

sulla patologia

• Sesso (femmina < maschio)

• Gruppo etnico

• Dieta, estremamente importante questo aspetto

• Attività fisica

• Farmaci ipocolesterolemizzanti

È una patologia ereditaria dovuta ad una alterazione del recettore del colesterolo. Funzionano quindi

i farmaci che riducono il colesterolo. I modificatori sono indicativi anche della sindrome metabolica

del soggetto (cioè per quanto riguarda l'aterosclerosi).

Recettore delle LDL

Ha una costituzione modulare e lo

spettro mutazionale è molto vario.

È rilevante che mutazioni in punti

differenti causano mutazioni

differenti ma possono quasi tutte

portare ad una proteina anomala e

quindi non funzionante.

A seconda del punto di mutazione

si hanno alterazioni molecolari

differenti. Per esempio accanto a

mutazioni con scomparsa della

proteina in altri casi abbiamo delle

alterazioni nel sito di legame con le

LDL. Altre proteine possono essere

alterate nel sito di sgancio

all'interno del fegato, per cui

funziona bene il processo di

endocitosi nel fegato mentre una

volta all'interno del fegato il recettore non rilascia la molecola di colesterolo. Inoltre dobbiamo

sapere che i recettori non sono distribuiti a caso sulla membrana ma la loro distribuzione segue un

ragionamento logico. Il recettore per le LDL è localizzato nelle fossette rivestite (si chiamano in

questo modo perchè sono rivestite di clatrina tramite interazioni latero-laterali tra gli epatociti). Può

quindi essere alterata anche la localizzazione che invece di essere sulle fossette rivestite è disperso e

quindi tutto il processo funziona poco e male.

Tumori ereditari

Il rischio relativo di parenti di primo grado di pazienti oncologici hanno rischio maggiore rispetto

alla popolazione generale di sviluppare lo stesso tumore. Ciò si evidenzia in tutti i tumori (in misura

differente come possiamo notare dalla tabella alla pagina seguente) quindi cerchiamo di capire qual

è la componente genetica di queste alterazioni.

I tumori ereditari sono una minoranza; nel tumore della mammella e del colon in cui la componente

ereditaria è maggiore rispetto tutti gli altri tipi di tumori dobbiamo sapere che solo 1/20 è di origine

44

ereditaria.

Ovviamente vi sono delle alterazioni di geni che controllano la

crescita cellulare e la stabilità del genoma. Questi sono:

Oncogèni, le cui caratteristiche sono:

• Controllo positivo della proliferazione

• Mutazioni gain-of-function

• Dominanti a livello cellulare

• Ereditarietà rara

Oncosoppressori, le cui caratteristiche sono:

• Geni gatekeeper: controllo negativo della

• proliferazione

• Geni caretaker: controllo della stabilità del genoma,

• riparazione dei danni al DNA

• Mutazioni loss-of-function

• Recessive a livello cellulare

• Ereditarietà frequente

Caratteristiche dei tumori ereditari

La caratteristica più importante nei tumori ereditari è il cluster familiare dello stesso tipo tumorale

nelle famiglie che presentano tumori ereditari di k frequenti nella popolazione. Per tumori ad alta

incidenza (es. colon o mammella) si posso avere casualmente più casi sporadici nella stessa

famiglia. Sono necessari algoritmi per definire la probabilità di un cluster ereditario. Quindi l'albero

genealogico deve essere solo un indice e si deve approfondire con indagini genetiche. Cioè avere

più casi di un tumore come colon o mammella nella stessa famiglia non ci permette di affermare

con certezza che lo stesso è di origine ereditaria ma il tutto deve essere approfondito. Ciò però

dipende dall'incidenza del tumore che consideriamo. Per esempio il RB (retinoblastoma) è un k raro

ma se nella stessa famiglia abbiamo 2-3 casi allora è più probabile che vi sia una componente

genetica. Questo è un algoritmo molto importante da tenere in considerazione quando facciamo

diagnosi genetica.

Un altra caratteristica importante è l'età di comparsa precoce rispetto ai tumori sporadici (es. <30

anni per carcinomi della mammella o del colon): se abbiamo un danno nel genoma il tempo

richiesto dal tumore per manifestarsi è minore. Tutti i tumori ereditari tendono a comparire prima

dei corrispondenti tumori nei casi sporadici. Il picco di incidenza del RB è per esempio a 3 anni di

età mentre nella forma genetica esso è presente già a 6 mesi. Ma non sempre l'insorgenza è in

relazione all'età; per esempio la comparsa del k della mammella è in relazione alla vita fertile della

donna: è solitamente post menopausale nei casi sporadici mentre si sviluppa a 30 anni nelle forme

ereditarie. Il k del colon tende ad aumentare dopo i 50 mentre nella forma ereditaria a 25-30.

Altra caratteristica è che i tumori primitivi bilaterali o multipli sono dello stesso tipo mentre nelle

forme sporadiche c'è una forma singola. Ciò si verifica perchè c'è già un danno presente in tutte le

cellule. Nel RB possono comparire foci multipli di cellule tumorali nello stesso occhio, oppure nella

mammella possono essere bilaterali. Anche nel colon possono esserci centinaia di tumori. Di fatto la

probabilità di sviluppare un k sporadico nella vita è del 20% circa mentre la probabilità di

svilupparne due sporadici è praticamente nulla. Nei casi ereditari non è affatto così. Vi è una elevata

probabilità di svilupparne uno singolo e la possibilità di svilupparne anche più di uno.

Inoltre possono essere sviluppati più tumori di diverso istotipo nello stesso individuo, ovvero delle

vere e proprie sindromi con tumori ricorrenti. Come nel k della mammella si può avere

frequentemente il k dell'ovaio. Nel RB (retinoblastoma) possono comparire k differenti ovvero degli

osteosarcomi (in quanto la mutazione del gene implicato nel RB controlla anche lo sviluppo osseo)

durante la pubertà.

Infine si può assistere alla comparsa di tumori anche nel sesso normalmente non affetto (es.

mammella maschile). 45

I k ereditari sono in alcuni casi legati ad oncogeni: sono pochi

perchè gli oncogèni sono ereditari e si ha letalità intrauterina. →

Differentemente i k ereditari legati a geni oncosoppressori sono

recessivi (devono essere alterati entrambi). Di fatto quindi sono

presenti un numero maggiore di mutazioni e sono più

frequenti. →

Ereditarietà di Knudson (a doppio meno – “two hits”) nel

RB: viene ereditato 1 allele mutato, eterozigoti. Vi è una

mutazione in via verticale perchè ha colpito la via germinale

e uno sviluppo a livello somatico. Il K è -/-. In rari casi

abbiamo aploinsufficienza.

Questi sono alcuni esempi di tumori ereditari dati da geni gatekeeper. Il RB è quello su cui è stata

formulata l'ipotesi di Knudson, quindi è un po' come il padre di tutte le classificazioni.

Sindromi neoplastiche ereditarie – alterazioni dei geni gatekeeper

Retinoblastoma (RB)

Vi sono tumori multipli nell'occhio della bambina (uno è

quello grande e poi ce ne sono altri piccoli a dx). Potrà

avere rischio di osteosarcomi dopo anni con

l'accrescimento. I tumori

ereditari sono dominanti o

recessivi in relazione al

fenotipo che osserviamo.

In questo caso abbiamo due fenotipi: dominante e recessivo.

Nell'albero genealogico è dominante la predisposizione al tumore. La

penetranza è elevata. Il k si sviluppa quando si perde anche il secondo

allele. Il fenotipo è recessivo nelle cellule tumorali (vedi modello a

doppio meno).

RB è un k raro. Ipotesi di Knudson “two hits”:

Prima mutazione: ereditaria - Rb

Seconda mutazione: somatica, solo in cellule tumorali - Rb

Fenotipo “predisposizione al tumore”: dominante

Fenotipo “trasformazione neoplastica”: recessivo

I k intestinali sono i più frequenti e sono di quattro tipi. Faremo i primi due:

46

Poliposi familiare (FAP)

Alterazione APC e predispone alla formazione di un adenoma, tumore benigno, ma possono

progredire verso la malignità. Il numero delle

lesioni benigne è indice di probabilità di

progressione. Il fenotipo primitivo è quindi

benigno (non metastatizza) mentre si può

avere letalità perchè gli adenomi possono

evolvere a carcinomi.

Questi adenomi originano sul villo e, come

ben sappiamo all'interno del villo c'è un

capillare; possono esserci quindi dei

sanguinamenti e i pz possono diventare

anemici.

Prevalenza 1:800

Ereditarietà: 2-hit classica, autosomica

Penetranza completa, espressività variabile

(quantitativa da qualche a tantissimi). Fa la

differenza:

• le mutazioni che possono essere in

punti differenti del gene e possono

portare a funzionalità differente del gene.

• Background genico: famiglie che hanno la stessa mutazione o soggetti che hanno differenti

mutazioni nella stessa famiglia → gravità del fenotipo.

Adenomi (polipi) multipli (anche migliaia) nel tratto colorettale. Il rischio di carcinoma è

proporzionale al numero di adenomi. Altri tumori che si accompagnano a questo tipo di tumori:

polipi duodenali, carcinomi tiroidei, adenocarcinomi pancreatici.

Vi sono inoltre anche delle sindromi correlate:

• Gardner: poliposi + osteomi + fibromi

• Turcot: poliposi + tumori SNC

In alcuni casi i geni sono gli stessi. APC (5q21-22) è spesso alterato nei tumori sporadici (80-90%).

Le mutazioni possono essere in comune 1309 o non legate. Codifica un componente del complesso

molecolare APC-GSK3β-Axin che fosforila β-catenina e la avvia alla degradazione.

La β-catenina ha un doppio ruolo:

• Collega E-caderina ad α-catenina e citoscheletro

• Trasduce al nucleo segnali della via Wnt- Frizzled

Mutazioni di APC sono presenti in ~80% dei carcinomi

colorettali sporadici.

Mutazioni di β-catenina sono state documentate in carcinomi

del colon, ma solo in casi rari (1- 2%). Quindi β-catenina è un

oncogene. Inoltre APC deve avere altre funzioni di

oncosoppressore

Interagisce con i microtubuli, partecipa all’organizzazione del

cinetocore → instabilità cromosomica

Associato alla membrana plasmatica → migrazione e adesione

cellulare 47

Sindrome di von Hippel-Lindau (VHL)

Sindrome neoplastica ereditaria molto rara (prevalenza 1/30000-40000 nati).

Ereditarietà: 2-hit classica, autosomica.

Penetranza completa, espressività variabile

Presentazione:

• Emangioblastomi retina, cervelletto, midollo spinale

• Carcinomi renali

• Feocromocitoma (=tumore endocrino della surrenale)

• Altri tumori

• Cisti viscerali (pancreas, rene)

Ve ne sono 4 tipi (1, 2A, 2B, 2C) caratterizzati da proporzioni diverse dei vari tumori.

Il nostro gene VHL si è visto come agisce lo S.Cerevisiae (comune lievito di birra); in questo lievito

il VHL lega l'ubiquitina a proteine bersaglio. Viene colpito da questa mutazione il meccanismo

dell'ipossia; VHL evita che partano i meccanismi dell'ipossia perchè HIF-alfa viene distrutta da

VHL. Se manca l'ossigeno si stabilizza HIF alfa e si lega a HIF beta e inizia la trascrizione di geni

della risposta ipossica e aumenta

EPO e VEGF per avere più vasi

e più eritrociti. Ciò normalmente

è controllato. Se VHL scompare

HIFalfa non è degradato e

vengono prodotti i fattori di

crescita con proliferazione della

cellula endoteliale →

meccanismo paracrino di trasformazione neoplastica (una cellula produce il fattore di crescita e

un'altra è sensibile → il fenotipo nel quale si manifesta l'alterazione non è sulla stessa cellula nella

quale l'alterazione genetica è presente!)

VHL è importante anche nei carcinomi renali sporadici.

renale sporadico. Le delezioni spesso comprendono anche il gene FHIT (3p14).

pVHL ha funzioni multiple

• Degradazione di HIF- α

• Degradazione di altri target proteici

• Controllo assemblaggio fibronectina in matrice extracellulare

• Legame e stabilizzazione microtubuli

L’espressività variabile dei tumori nella sindrome è connessa a mutazioni che alterano

selettivamente le diverse funzioni di pVHL. L'espressione di pVHL è ubiquitaria. Perché si formano

tumori solo in un insieme ristretto di tessuti? (stesso problema di RB1 e retinoblastoma)

Sindromi neoplastiche ereditarie – alterazioni dei geni caretaker

Geni caretaker e tumori ereditari

Sindrome di Li-Fraumeni → possono avere tutti i tipi

di tumori perchè vi è una alterazione di p53. Si ha

Blocco proliferazione e induzione apoptosi dopo

danno al DNA.

Sindrome di Lynch (HNPCC, hereditary non-

polyposis colorectal carcinoma) e Carcinoma

mammario familiare i tratteremo.

48

I caretaker controllano l'instabilità del genoma.

Un danno deve essere riparato. Vi sono dei

sensori molecolari che percepiscono il danno. In

presenza di danno si ferma il ciclo cellulare

(checkpoint) e quindi vi sono dei geni adibiti a

fare ciò; poi sono attivati i sistemi di riparazione.

Nel corso dell'evoluzione sono aumentati i sistemi

per riparare il DNA. Poi alla fine bisogna

controllare se il danno è stato riparato. Se il danno

è riparato si continua mentre se no apoptosi. Nei k

le cellule proseguono anche se hanno delle

alterazioni fino a quando non si colpiscono gli

oncogeni.

Conseguenze di alterazioni nella risposta al

danno al DNA

Replicazione della cellula in presenza di danni al DNA, quando notiamo eterogeneità tra le cellule

di uno stesso tessuto.

Si può avere instabilità genomica e sensibilità aumentata ai cancerogeni/mutageni ambientali (es.

fumo di tabacco, dieta)

Infine si può avere resistenza a terapie antitumorali che tendenzialmente inducono morte cellulare

dipendente dal danno al DNA (es. radioterapia, chemioterapia). Il gene in questo caso mi può

portare resistenza alle terapie. A seconda del tipo di danno al DNA

abbiamo differenti meccanismi di

riparazione. [tabella]

L'unico sistema che rimuove il danno è

l'achiltrasferasi (un po' come un

vecchio artigiano). Tutti gli altri

tagliano e risintetizzano parti più o

meno lunghe di DNA. NER è contro i

danni da UVA UVB.

Il danno a doppio filamento è il più

grave delle lesioni (spaghetti da

riunire). Il cross-link repair si rifà al

DSBR.

Ogni alterazione corrisponde ad un

incremento dei k.

49

Carcinoma mammario familiare

BRCA1 e BRCA2: ereditarietà 2-hit, penetranza (probabilità di esprimere il fenotipo dato il

genotipo) 40-80%. ciò è un problema a livello di counseling. i geni sono stati scoperti 20 anni fa e

prendono il nome dalla malattia. La penetranza è variabile in funzione dell'età, del gene e del K.

Anche la probabilità di sviluppare altri tumori è differente da BRCA1 e BRCA2.

Se il backgound genico è più favorevole la

penetranza è minore. →

BRCA1/2: ereditarietà 2-hit, penetranza 40-80%

ma non esauriscono la totalità dei k della

mammella.

Mutazione di BRCA1 (~50% delle famiglie)

comporta ca. mammella, esordio precoce, ER,

aggressivi e ca. ovaio

Mutazione di BRCA2 (~35% delle famiglie)

Ca. mammella femminile e maschile

Altri carcinomi, ma ovaio più raro che in BRCA1

“BRCA-X” - non esiste il gene X ma è un nome

di comodo per dire che esiste un 15% delle

famiglie nelle quali non si sa quale sia il gene. È

probabile che non esista perchè se esistesse un

terzo gene lo avremmo già scoperto. Quindi non

dovrebbe essere un gene singolo ad alta

penetranza ma geni multipli a bassa penetranza.

~15% delle famiglie non ha mutazioni BRCA1/2

Altre sindromi con rischio di ca. mammario

• Li-Fraumeni (p53)

• Atassia-telangectasia (ATM)

• Cowden (PTEN)

Solo il 5% di tutti i carcinomi ha mutazioni BRCA1/2

50

BRCA1 porta all'accumularsi di errori che possono portare al K della mammella. In questo caso il

rapporto tra k ereditario e sporadico ci fa vedere geni differenti. Nei casi sporadici non è mutato

BRCA. Xeroderma pigmentosum

Autosomica recessiva

5 6

Prevalenza 1/10 -10

Lesioni cutanee ed oculari da UV

Tumori cutanei (~50% dei pazienti)

Degenerazione neuronale (~20%)

10 gruppi di complementazione

(eterogeneità di locus)

Vi è una alterazione dei geni della

riparazione del DNA con escissione di nucleotidi (NER) e quindi possiamo avere

eterogeneità di locus perchè vi è una cascata enzimatica. Questi geni non

controllano la proliferazione delle cellule cutanee ma quando siamo colpiti da UV-

A si formano nel DNA dei dimeri di timina ma questa cascata enzimatica (sn)

sistema il tutto. Se vi è una alterazione di questi enzimi ogni volta si ha una

alterazione della cute con k cutanei multipli. Non è l'alterazione genetica che causa

alterazioni epidermiche ma la radiazione solare. Se non si espongono al sole si

abbassa la prevalenza della patologia.

Sindrome di Lynch - Carcinoma ereditario del colon senza poliposi (HNPCC)

È differente dalla FAP.

La più comune forma ereditaria di carcinoma del colon (~6% di tutti i casi)

Ereditarietà: 2-hit classica

Penetranza 85-90%, quasi completa con espressività variabile perchè il numero di k varia da una

forma all'altra.

Adenocarcinomi del colon scarsamente differenziati, non preceduti da poliposi, età ~45 anni, cosa

che normalmente accade dopo i 60 anni.

Altri tumori, soprattutto carcinomi (eccetto polmone)

Sindromi collegate (geni che controllano la riparazione in altri tipi di tessuti):

• Muir-Torre: adenomi sebacei

• Turcot: poliposi + tumori SNC

I geni alterati nell'HNPCC sono i geni del mismatch repair

Eterogeneità di locus

• MLH1 (nomi da batteri per la semplicità) ~50% delle mutazioni in HNPCC

• MSH2 ~35% → questi due sono i maggiori responsabili

• MSH6 ~10%

• Altri: PMS1, PMS2, MLH3

Principale conseguenza: instabilità genomica

• Fenotipo “mutator” - RER+ (replication error)

• Instabilità dei microsatelliti, le sequenze ripetute di DNA non codificante. In queste

sequenze si accumulano le mutazioni perchè non sono codificanti. Questi individui hanno

una grande variabilità di questa parte → instabilità dei microsatelliti.

Alterazioni di geni del mismatch repair sono state oseervate in tumori umani sporadici, ad es.

metilazione del promotore MLH1 e MSH2 in carcinoma del polmone non a piccole cellule.

51

Patologia molecolare 8 aprile 2011, Prof.ssa Nanni

RAPPORTI TUMORE-OSPITE

In questa sezione parleremo di:

• Interazioni delle cellule tumorali con il microambiente di insorgenza del tumore

• Interazioni con altri microambienti (metastasi)

• Interazioni sistemiche

Angiogenesi

La vascolarizzazione nell'adulto è relativamente quiescente; il turnover delle cellule endoteliali è di

anni mentre quello dell'intestino è di giorni (ed è quello che si ricambia con maggiore velocità

all'interno delle cellule epiteliali).

La nuova vascolarizzazione fisiologica si ha nell'adulto nei processi inerenti la riproduzione nella

femmina (ovulazione, mestruazioni, impianto, gravidanza) oppure quando c’è un aumento di massa

muscolare (con esercizio fisico). La neovascolarizzazione è inoltre importante nei processi riparativi

delle ferite e nei processi riparativi di danni da occlusione vascolare.

Durante la vita embrionale i vasi ematici si formano da elementi cellulari precursori dell’endotelio

(processo chiamato vasculogenesi) ed in seguito anche da vasi già formati (processo di

angiogenesi). La neovascolarizzazione è, sostanzialmente, la risposta ad una maggiore richiesta di

ossigeno e nutrienti dovuta generalmente ad incremento fisiologico o patologico della massa

tissutale.

Nell’adulto quando si verifica necessità di nuovi vasi si attiva soprattutto l’angiogenesi. Il

contributo dei precursori è molto limitato. Si è evidenziata anche la partecipazione a questi processi

di neovascolarizzazione di precursori dell’endotelio midollari e circolanti.

Processo di angiogenesi fisiologica

L’angiogenesi è un processo complesso che include

come primo passaggio lo stimolo angiogenico

(ipossia-HIF) dal quale parte tutto il processo e

molecole angiogeniche con conseguente

• attivazione dell’endotelio esistente in cui

aumentano le proteasi che rimodellano la

matrice extracellulare,

• rottura della membrana basale vascolare,

• migrazione delle cellule endoteliali,

• proliferazione delle cellule endoteliali,

• formazione di strutture tubulari

• deposizione di membrana basale

• reclutamento di periciti e cellule muscolari

lisce

• collegamento alla rete vascolare esistente

Le molecole angiogeniche avranno quindi un ruolo prevalentemente come fattori di crescita per

l'endotelio e vi saranno poi enzimi che degradano la matrice. Questi fattori angiogenici sono VEGF,

EGF (fattore crescita fibroblasti), MMps, PDGF che recluta i periciti.

Il reclutamento dei precursori delle cellule endoteliali circolanti è eseguito da VEGF che può essere

prodotto dalle cellule dello stroma (interazione con il microambiente); anche le cellule stromali

possono produrre fattori angiogenici.

L'angiogenesi avviene in presenza di molecole inficenti che agiscono tramite recettori specifici e

sono controbilanciate da molecole che inibiscono l'angiogenesi. L'entità dell'angiogenesi è

determinata dalla risultate delle attività delle molecole induttrici e quelle inibitorie.

Questi segnali di stimolo ed inibizione sono prodotti da:

• dalle cellule tumorali stesse 52

• da fibroblasti

• da cellule endoteliali

• da cellule dell’infiltrato infiammatorio che a volte arriva anche ad essere il 50% del k stesso.

Induttori

• VEGF - Vascular endothelial growth factor . Induce proliferazione delle cellule endoteliali e

formazione di strutture tubulari, aumenta la permeabilità dei vasi. Molti tumori solidi

sovraesprimono il gene VEGF. È il principale induttore di angiogenesi. Viene anche

chiamato VEGF-A (è stato il primo ad essere scoperto) e agisce tramite recettori specifici

presenti su cellule endoteliali. Si parla di famiglia che agisce sia sull'endotelio ematico ma

anche su quello linfatico.

• bFGF- basic fibroblast growth factor . Ampio spettro di azione; induce migrazione,

proliferazione, chemiotassi e produzione di collagenasi nelle cellule endoteliali. È prodotto

in molti tipi di tumori.

Inibitori

• TSP-1 Trombospondina 1 : inibisce la proliferazione delle cellule endoteliali

Diminuisce anche l’attività proteasica e il riparo delle ferite

• PF-4 Platelet Factor 4 : Inibisce attività collagenasica, inibisce proliferazione delle cellule

endoteliali

• Angiostatina : Viene clivata dall’elastasi a partire dal plasminogeno. Inibisce la

proliferazione e migrazione delle cellule endoteliali.

• Endostatina : Clivata enzimaticamente a partire dal collagene XVIII. Inibisce la

proliferazione e la migrazione delle cellule endoteliali.

Ci vuole un controllo rapido sull'angiogenesi.

Angiogenesi e tumori

I tumori solidi per sostenere la propria crescita oltre 1-2 mmc hanno bisogno di nuova

vascolarizzazione. Sotto questa dimensione non è necessaria l'angiogenesi.

L’apporto vascolare fornisce:

• ossigeno e nutrienti,

• fattori di crescita, prodotti anche dalle cellule endoteliali,

• via di disseminazione metastatica

La formazione di nuova vascolarizzazione si origina soprattutto da vasi preesistenti tramite

angiogenesi.

Ciò è dato dall'evidenza dei tumori che sono

stati fatti in passato; si è verificato

sperimentalmente per esempio tramite

l'impianto di k nella camera anteriore

dell'occhio del coniglio: si inserisce un k nella

camera anteriore del coniglio; se veniva messo

solo nella camera anteriore (dove on vi era

vascolarizzazione) il k non cresceva mentre

sull'iride, riccamente vascolarizzato, cresceva.

Ciò ci spiega quale sia la grande importanza

della presenza della vascolarizzazione nei k.

I vasi tumorali però non sono proprio identici

a quelli fisiologici; sono infatti scarsamente

organizzati, malformati: non maturi, tortuosi,

dilatati, fenestrati, pochi periciti, poco presente la membrana basale perchè nel tempo e nello spazio

non vi sono rapporti ottimali tra i mediatori. La vascolarizzazione del k non sarà uniforme quindi

neanche all'interno del k; i k benigni sono vascolarizzati così come i k maligni (quindi la presenza o

53

meno di vascolarizzazione non è indice di malignità del k). L'angiogenesi tumorale però è

leggermente differente da quella dei vasi normali ma purtroppo i vasi del tumore non sono

distinguibili da quelli normali (avremmo in questo caso potuto colpire solo questi vasi

selettivamente per bloccare la vascolarizzazione del k). Per capire quali sono questi vasi si sfrutta il

fatto che nell'adulto di nuova angiogenesi ce n'è poca e quindi si una questa caratteristica come

bersaglio. Il talidomide era un farmaco antiangiogenico e quindi si aveva focomelia. Oggi viene

impiegato come farmaco antiagiogenico.

Gli inibitori dell'angiogenesi non agiscono sulle cellule tumorali (in vitro) ma inibivano la crescita

in vivo. Di fatto invece gli induttori dell'angiogenesi aumentano la crescita tumorale in vivo perchè

stimolano la formazioni di nuovi vasi che nutrono le cellule tumorali.

Il numero e la densità dei microvasi dà però un significato di malignità ed è quindi un significato

prognostico. Anche qui però una intensa vascolarizzazione in un tumore non è sempre indice di

malignità (condizione necessaria ma non sufficiente), anche tumori benigni possono essere molto

ricchi di vascolarizzazione come ad esempio l’adenoma delle surrenali.

Anche gli oncogèni e oncosoppressori possono influenzare l’angiogenesi.

Per esempio Ras mutato induce VEGF quindi favorisce la formazione dei vasi dei tumori.

Anche HER-2/ErbB2/neu se attivato induce VEGF.

Invece gli oncosoppressori fanno l'opposto. L’attività di p53 inibisce la produzione di VEGF e

induce trombospondina (inibitore dell'angiogenesi) e agisce su entrambi i fronti. Quindi se manca

l'attività di p53 l'angiogenesi è favorita.

L’attività del gene oncosoppressore VHL porta alla degradazione di HIF (fattore trascrizionale,

inducibile da ipossia, che induce produzione di VEGF).

Vi sono ancora dei punti da chiarire (nei futuri anni) nel fenomeno dell'angiogenesi. Il principale di

questi è quello del mimetismo vascolare: in alcuni tipi di k sembra infatti che siano le stesse cellule

tumorali che facciano i vasi che permettono la vascolarizzazione del k. Ciò complica le cose perchè

nei vantaggi che si individuavano nella terapia angiogenica perchè si pensava che i bersagli fossero

cellule endoteliali che non avevano possibilità di modificarsi mentre in questo caso c'è questa

complicazione.

Implicazioni terapeutiche dell'angiogenesi

L'obiettivo terapeutico è ridurre l’apporto vascolare per inibire la crescita e la metastatizzazione dei

tumori. Vi sono quindi strategie contro formazione di nuovi vasi e strategie contro vasi già formati.

Quindi nella formazione di nuovi vasi vi sono essenzialmente di due tipi:

1) Modalità terapeutiche che vogliono sopprimere i segnali pro-angiogenici

2) Modalità terapeutiche che vogliono aumentare i segnali di inibizione dell’angiogenesi

Vantaggi e limiti

Vantaggi

• Facilità di accesso se il bersaglio è l’endotelio;

• Assenza di fenomeni di resistenza se il bersaglio è l’endotelio per assenza di instabilità

genomica;

• Effetto bystander.

Limiti

• Interazioni con i processi fisiologici (ferite, gravidanza, mestruzioni);

• Ridondanza dei fattori angiogenici prodotti dalle cellule tumorali perchè si è visto che nella

progressione le cellule k producono fattori che cambiano nel tempo quindi non ho un unico

bersaglio ma più di uno; 54

• Complessità del processo.

Dati preclinici anche recenti suggeriscono cautela nell'applicazione clinica delle terapie

angiogeniche. Con una vascolarizzazione più omogenea posso infatti raggiungere tutta la superficie

del k, posso evitare delle zone di ipossia (che sono fattori di nascita di ulteriori mutazioni). Ad una

ridotta crescita tumorale potrebbe accompagnarsi una maggiore metastatizzazione dovuta a:

• ridondanza di fattori : la downmodulazione di uno porta ad upmodulazione di un altro;

• l'ipossia upregola l'espressione di molecole come HGF e MET che favoriscono invasione e

metastasi.

L'ipossia inoltre recluta cellule staminali. Un altro approccio era quello di impedire la degradazione

della matrice (uno dei primi approcci) per impedire anche la formazione delle metastasi.

Ha senso fare della terapia antiangiogenica in seguito all'asportazione chirurgica, periodo durante il

quale si possono sviluppare delle metastasi che necessitano di neovascolarizzazione per svilupparsi.

Su un tumore locale la prima scelta è l'asportazione chirurgica perchè è la terapia maggiormente

efficace.

Quindi vi sono risultati preclinici discreti o buoni mentre i risultati clinici sono complessivamente

mediocri.

I migliori risultati sono stati ottenuti nel carcinoma del colon metastatico (autorizzazione FDA): in

pazienti con carcinoma del colon metastatico l’anticorpo anti VEGF associato a chemioterapia

aumenta la sopravvivenza di 5 mesi rispetto alla sola chemioterapia.

Effetti collaterali: anticorpo antiVEGF associato a chemioterapia raddoppia la morte per infarto o

ictus, rispetto alla sola chemioterapia, a causa di coaguli in arterie importanti (oltre a vene).

Risultati negativi di studi su k mammario. Preliminari positivi associato a chemio in NSCLC, ca

renale. Le terapie sperimentali devono essere inizialmente eseguiti su pazienti che non sono stati

responsivi alle terapie. Rapporti tumore-ospite

Fenomeni coinvolti:

• adesione

• comunicazione

• angiogenesi

• produzione di fattori autocrini/paracrini

• suscettibilità a fattori autocrini/paracrini

• stimolazione di risposte immunitarie

• suscettibilità a risposte immunitarie

• invasività

• diffusione ad altri ambienti

• suscettibilità alle terapie

Quindi vi sono tanti fenomeni di interazioni tra cellule e microambiente extratumorale.

Nelle cellule tumorali vi può essere una minore espressione di molecole normalmente espresse dalle

cellule tessuto d'origine. Vi può essere l'espressione di molecole normalmente non espresse dalle

cellule del tessuto d'origine.

Vi è una mancanza di comunicazione tra cellule tumorali. Mancano le Gap-Juction che sembrano

importanti per il mantenimento del fenotipo trasformato.

Sono prodotti fattori di crescita; il TGFα/EGF famiglia sono fattori e/o recettori prodotti in molte

linee tumorali (soprattutto epiteli): polmone, glioblastoma, mammella, vescica.

Nel glioblastoma EGF-R è mutato. Probabile è l'autocrinia nel carcinoma gastrico. Nel 25% dei k

gastrici abbiamo EGF+. La positività ad EGF è correlata a cattiva prognosi.

Anticorpi anti EGF-R inibiscono la crescita di xenotrapianti. TGFα è prodotto dal k mammario

primario e dalle metastasi. Circa 2/3 dei tumori è TGFα+. Il 30% esprime il recettore per TGFα.

PDGF è prodotto da varie linee tumorali ed agisce sui fibroblasti. È quindi un fattore paracrino che

55

causa fibrosi nel k della mammella.

TGF-β ha un'azione di inibitore mentre in altri casi pare che sia autocrino. La sua produzione da

parte di cellule normali può ridurre la produzione di enzimi litici, aumentare gli inibitori di proteasi

(tutto contrario al cuore), blocco di angiogenesi.

I CSFs sono molecole che regolano proliferazione e differenziamento delle cellule emopoietiche.

Numerosi k oltre a quelli ematologici producono CSFs in vivo e in vitro e reazioni leucemoidi

nell'ospite. L'infiltrato leucocitario non sempre significa prognosi favorevole e poi vedremo il

motivo. Questi fattori possono indurre la formazione di cellule mieloidi soppressive della risposta

immunitaria.

Metalloproteasi

Sono un altro tipo di molecole che possono favorire o sfavorire la crescita del k.

Metalloproteasi (MMP) prodotte da cellule tumorali, cellule endoteliali, fibroblasti e miofibroblasti,

cellule dell’infiltrato immunitario promuovono: iniziazione, proliferazione, sopravvivenza,

migrazione, angiogenesi, invasività, transizione epitelio-mesenchima, infiammazione, metastasi.

Anche inibizione degli stessi fenomeni.

Crescita tumorale

• Promozione tramite il clivaggio di IGF da IGFBP, e lo shedding di TGFalpha

• Inibizione rendendo disponibile TGFbeta

Sopravvivenza

• Promozione rendendo disponibile IGF e clivaggio di FASL dal suo recettore.

• Promuove l’apoptosi modificando la segnalazione di integrine

Angiogenesi

• Promozione tramite aumentata disponibilità di VEGF e FGF e degradazione della matrice

• Inibizione tramite disponibilità di endostatina e angiostatina per clivaggio da collageno

XVIII e plasminogeno

Rapporto complesso tra Metalloproteasi e loro inibitori (TIMP1,TIMP2 ..).

Nell’angiogenesi eccesso od assenza di MMP possono avere effetti negativi per l’ospite.

MMP possono causare il rilascio di inibitori dell’angiogenesi come angiostatina e endostatina

Livelli elevati di TIMP2 in alcuni tumori sono associati a cattiva prognosi

Nel microambiente tumorale abbiamo ipossia (si generano radicali liberi dell'ossigeno che portano a

un danno del DNA ed instabilità genomica → evoluzione verso la malignità e contemporaneamente

vengono selezionate le cellule che sopravvivono a condizioni critiche, magari non proliferanti ma

che sopravvivono ad un ambiente sfavorevole e quindi più probabilmente anche alla terapia

farmacologica), basso pH e massiva morte cellulare; quindi non tutte le cellule presenti dentro il k

sono vive e proliferanti. Tutto ciò porta a mutazioni e disorganizzazione. Anche le cellule normali

presenti all'interno del k sono soggette a questi fattori e allora non sono proprio normali.

Interazione con macrofagi

Si pensava inizialmente che l'infiltrato macrofagico fosse indice prognostico favorevole. In realtà si

è visto che non è sempre così. Possiamo distinguere due sottopopolazioni di macrofagi:

• M1 : attivazione del sistema immunitario e attività antitumorale.

• M2 : è maggiormente rappresentato nei tumori, favorisce la riparazione tissutale e

l'angiogenesi e quindi anche il k. Downregolano l'immunità adattativa.

A seconda degli stimoli che il macrofago riceve si crea l'uno o l'altro tipo.

Autofagia (già fatta prima nel testo ma la prof l'ha ripetuto)

In caso di stress cellulare (ad esempio scarsità di nutrienti) si assiste alla distruzione di organelli

come ribosomi e mitocondri per ricavare energia consentendo la sopravvivenza della cellula. Questa

è spesso presente nelle cellule neoplastiche. Sono coinvolti PI3K, AKT. Radioterapia,

56

chemioterapici possono indurre alti livelli di autofagia.

Lezione di giovedì 14 aprile 2011 – Prof.ssa Nanni

Metastasi e sindormi praneoplastiche

Interazioni con i fibroblasti

Sono cellule stromali e sono importanti nella proliferazione e nel differenziamento delle cellule

epiteliali durante il normale sviluppo mammario. Le interazioni tra queste cellule e le cellule

tumorali sono importanti anche nella cancerogenesi. I fibroblasti appartengono a diverse sotto-

popolazioni 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.

La presenza dei fibroblasti, infatti, migliora l'aderenza del k al tessuti. Si è visto per esempio che

l'impianto simultaneo di MCF7 e fibroblasti mammari aumenta incidenza e dimensioni del tumore.

Terreni condizionati da fibroblasti ottenuti del tumore sono più efficaci in vitro nel promuovere la

crescita di cellule del carcinoma mammario rispetto a terreni condizionati da fibroblasti provenienti

da tumori benigni o da mammelle normali. IGF-1 solo parzialmente responsabile della

proliferazione, non sembrano coinvolti EGF, TGFα, bFGF.

Tra queste molecole rilasciate dai terreni condizionati vi sono MMP, HGF, IGF, EGF, IL1, TGFbeta,

ovvero fattori che possono aumentare la crescita tumorale.

Le 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

[figura slide 56 file 11-microambiente] Se prendiamo un epitelio possiamo avere una cellula iniziata

che ha delle alterazioni che la portano ad essere tumorale ma in un ambiente normale può anche che

il fenotipo non si manifesti. Con l'invecchiamento del soggetto invecchiano anche i fibroblasti che

possono produrre più fattori di crescita e viene così a mancare il controllo e la cellula iniziata

prolifera e dà origine al tumore. Quindi anche uno stroma più vecchio può contribuire al fatto che

anche l'invecchiamento può contribuire alla nascita del k.

Interazioni con cellule endoteliali

Possono produrre:

• attivatore del plasminogeno

• collagenasi

• TIMP-1

• TIMP-2

• IL-6

• IL-8

• GCSF

• GMCSF

• SCF stem cell factor

• HGF

• MCP1 monocyte chemotactic protein 1

Interazioni

3 esempi:

Cellule tumorali producono fattori che agiscono sui fibroblasti inducendoli a produrre la

chemochina CCL5/RANTES che agisce sulle cellule tumorali aumentandone l’invasività.

Cellule tumorali producono IL-4 che agisce su macrofagi e li induce a produrre proteasi che

favoriscono l’invasività

Macrofagi associati al tumore (TAM) producono EGF che induce proliferazione delle cellule

57

tumorali (carcinoma mammario) le quali producono CSF-1 che stimola i macrofagi.

Infiammazione e cancro

Sappiamo che comunque l'infiammazione può costituire una condizione che facilita la nascita del k

a causa della presenza delle molecole: soprattutto carcinoma gastrico, colon fegato e cervice

uterina.

Anche le cellule necrotiche del k possono reclutare delle cellule infiammatorie del SI.

Il microambiente può contribuire all'insorgenza del k sia positivamente ma può altrettanto

contribuire anche alla minore o maggiore risposta del tumore alla terapia somministrata. Le

metastasi sono in differenti microambienti e in questi microambienti le metastasi potranno essere

sensibili a differenti tipologie di farmaci. Uno dei fattori è anche la distribuzione del farmaco nei

diversi distretti dell'organismo che può essere differente; inoltre abbiamo una differenza nel

metabolismo del farmaco e la possibilità di insorgenza di resistenza: alcune molecole di resistenza

possono essere più presenti in determinati ambienti.

Il k è un organo costituito da vari tipi cellulari in una matrice extracellulare in uno spazio

tridimensionale. Vi è quindi la necessità di mettere a punto modelli in vitro che sempre di più

ricostruiscano la complessità e la tridimensionalità del k. Per migliorare ulteriormente le colture è

possibile coltivare più tipi cellulari (cellule tumorali e cellule dei tessuti → colture 3D). Le colture

3d sono differenti da quelle coltivate in monostrato perchè si modifica l'architettura del k,

l'espressione di molecole tumorali, vi è una polarizzazione delle cellule e la sensibilità ai farmaci è

quindi differente.

Macroambiente e interazione tumore – ospite

Il macroambiente è l'ospite nel complesso e vi saranno quindi dei parametri propri dell'ospite che

potranno influenzare positivamente o negativamente l'evoluzione del tumore. Un esempio è

l'influenza dell'età: maggiore è l'età maggiore è l'incidenza dei tumori in genere per vari fattori che

poi elencheremo. Negli USA l'età media dei pz con k è 70 anni. 60% dei casi e 69% delle morti per

cancro è nelle persone > 65 anni, che rappresentano solo il 13% della popolazione.

Il modello di cancerogenesi a più tappe è sufficiente per spiegare l'aumentata incidenza dei tumori

con l'età ? Questo modello coinvolge:

- Maggiore esposizione

- Maggiore tempo per accumulare eventi multipli

L'invecchiamento sembra influenzare anche alcuni parametri che rendono un individuo più

suscettibile ( o più resistente) al cancro:

− Immunità (declino di certe risposte T e diminuita o aumentata produzione di citochine

(es. IL-2 o IL-6) (IL-6 può essere GF per alcune cellule tumorali)

- Riparazione DNA meno efficiente

- Microambiente nel quale controllo meno stringente a causa della presenza di cellule

senescenti

- Declino risposta p53

- Angiogenesi (minori stimoli angiogenici o minore risposta a tali stimoli)

C'è maggiore periodo di esposizione e maggiore tempo per accumulare degli eventi multipli.

L'invecchiamento sembra influenzare anche alcuni parametri:

• immunità

• riparazione del DNA

Microambiente

nell'anziano c'è maggiore incidenza ma la crescita dei k è meno veloce perchè l'angiogenesi è

inibita. 58

Nell'anziano vi è anche un metabolismo più lento e quindi l'assorbimento è più lento e si può avere

maggiore tossicità e maggiori effetti collaterali. Negli anziani vi sono anche più frequentemente k

immunogenici.

Sperimentalmente animali giovani o vecchi differiscono nella suscettibilità ai cancerogeni.

Con l’aumentare dell'età si può avere più rapida induzione di tumori da cancerogeni una minore

crescita. In genere insorgono più rapidamente nei vecchi i tumori indotti da cancerogeni chimici o

virali, altamente immunogenici: in questi un deficit immunitario può avere più rilievo

IL PROCESSO METASTATICO

La metastasi è definita come la diffusione di cellule dal tumore primitivo e formazione di un tumore

secondario in altra sede. È la principale causa di morte del paziente oncologico (90%).

Circa 1/3 dei pazienti con tumore ha metastasi alla diagnosi mentre un altro 33% lo svilupperà in

seguito. Obiettivo è la diagnosi prima che si sviluppino metastasi mentre negli altri casi l'obiettivo è

che non si sviluppino. Notare che il 33% dei soggetto con k maligno non sviluppa metastasi.

Sequenze del processo metastatico

Sono necessarie certe tappe e solo quelle cellule che arrivano alla fine hanno possibilità di diventare

metastatiche. Ciò è importante clinicamente perchè ho più possibilità di impedire lo sviluppo di

queste metastasi.

La prima cosa che deve fare una cellula tumorale per diventare metastatica è l'invasione primaria,

poi c'è la diffusione per via ematica o linfatica (vi saranno quindi anche delle interazioni con le

cellule ematiche). Poi la cellula tumorale si deve fermare da qualche parte. Poi c'è l'invasione

secondaria e l'interazione con il nuovo microambiente che deve dare la possibilità alla metastasi di

svilupparsi.

Alcune i queste caratteristiche sono proprie anche di altre cellule:

• Leucociti (spostamento nel sangue e nei tessuti)

• Osteoclasti

• Fibroblasti

• Melanociti

• Cellule endoteliali

• Trofoblasto

• Numerosi tessuti embrionali

Lesione primaria

Vi sono delle alterazioni delle caderine e delle molecole di legame cellula-cellula che permette il

distacco della cellula tumorale (fenomeni adesivi che vengono a mancare all'interno della massa

tumorale stessa).

I meccanismi per permettere la mobilità della cellula nella matrice e la sua migrazione verso un

vaso sono quindi:

• proliferazione/compressione

• minore coesione cellulare (alterazione sistemi adesione)

• minore adesione cellula-matrice

• alterata deposizione della matrice extracellulare

• degradazione della matrice extracellulare è fatta dalle proteasi ed è un bilancio tra enzimi

litici e loro inibitori fisologici e migrazione in risposta a fattori chemiotattici o di movimento

Fattori che permettono il distacco dal tumore primario:

• Attacco a componenti della matrice extracellulare (recettore per laminina diffuso su tutta la

superficie)

• Degradazione della matrice (metalloproteasi)

59

• Migrazione (fattori di motilità autocrini prodotti da cellule tumorali e fattori paracrini –

HGF, SCF- prodotti dallo stroma) perchè possno produrre dei fattori autocrini di motilità

come HGF.

Però non sempre invasività e metastatizzazione vanno di pari passo. Alcuni tipi di tumore sono

invasivi, ma non metastatici es. carcinoma basocellulare della cute, molti tumori del sistema

nervoso centrale

Altri sono molto metastatici, es. osteosarcoma metastatizza rapidamente, e già alla diagnosi il 50%

dei pazienti ha metastasi (polmonari).

Diffusione per via linfatica ed ematica

Disseminazione tramite differenti vie, quali:

• Linfatica → soprattutto per carcinomi es: metastasi linfonodali

• Ematica → sarcomi e carcinomi

• In cavità → carcinoma ovarico in peritoneo

• Altre → Per contatto, per esempio il k della lingua che dà metastasi al palato

Metastasi linfonodali

Invasione dei linfonodi come fattore prognostico. Ingrossamento dei linfonodi non vuol dire sempre

che sono invasi, a volte sono reattivi. Linfonodo sentinella: identificare il primo linfonodo che

riceve linfa dal tumore iniettando un tracciante radioattivo. A questo punto si esaminava solo quel

linfonodo. Se quello era negativo era ok mentre se quello era positivo vi è maggiore probabilità di

metastasi a distanza. La pratica chirurgica si è spostata da fare trattamenti molto mutilanti. Ora gli

interventi chirurgici sono molto più limitati; per esempio un tempo si eseguiva una mastectomia

radicale si rimuoveva anche il piccolo pettorale e tutti i linfonodi accessori fino a quelli del cavo

ascellare ma vi erano delle problematiche di circolo linfatico con formazione di edema che

comprometteva anche i movimenti dell'arto superiore; ora non viene svuotato il cavo ascellare della

pz con migliori esiti funzionali.

Vi è una buona correlazione tra positività del linfonodo sentinella (presenza di cellule tumorali) e

metastatizzazione a distanza (25% con linfonodi negativi non sviluppa metastasi mentre chi non ce

l'ha il 75% non li sviluppa).

Importanti sono anche i recettori per chemochine (homing dei leucociti) (es. CXCR4 e CCR7 nel

ca mammario): alti livelli guidano a siti metastatici ricchi della relativa chemochina (linfonodi,

polmone, fegato, midollo osseo).

Cellule tumorali circolanti

Possono essere singole o a gruppi. Se ne staccano molte di cellule neoplastiche dal k primario (a

milioni) e queste però non sopravvivono tutte in circolo. Le interazioni che avvengono in circolo

possono portare infatti a:

• Distruzione delle cellule tumorali per mancato ancoraggio, per fattori fisici (vasi stretti), per

lisi immune dalle cellule NK.

• Possono esserci delle interazioni che proteggono le cellule tumorali e nasconderle da

attacchi immunitari tramite la formazione di emboli di cellule tumorali, emboli di leucociti

e cellule tumorali o trombi.

Arresto ed uscita dai vasi

Un arresto efficiente è favorito dalla circolazione in aggregati e dove vi è una estesa rete capillare.

Devono aderire all'edotelio, adesione all'endotelio (tramite interazioni delle cellule tumorali con

fibrina piastrine e fattori di coagulazione; deve inoltre esserci un'adesione a recettori), retrazione

dell'endotelio (nelle venule e capillari) adesione alla membrana basale dei vasi, dissoluzione della

membrana basale e di locomozione (Fattori autocrini di motilità, Fattori chemiotattici).

60

Arresto, invasione secondaria, interazione col nuovo microambiente

I tumori colonizzano di preferenza organi o distretti caratteristici (preferenza d’organo). Per

esempio:

Tumore Siti comuni di metastasi

Carcinoma del colon Fegato, polmone

Carcinoma della mammella Ossa, cervello

Melanoma cutaneo Cute, cervello, fegato, intestino

Microcitoma polmonare Cervello, fegato, ossa

Le sedi di metastasi sono spesso i primi filtri capillari incontrati dalle cellule tumorali. Quindi sono

questioni emodinamiche che spiegano la scelta d'organo del tumore. Le ossa sono una sede

frequente ed è una localizzazione molto dolorosa. Anche le metastasi cerebrali sono frequenti.

Le metastasi sono numericamente molte e a volte, per esempio nel colon, ma si può avere anche

solo una metastasi per esempio al fegato → in questo caso asportazione. Se le metastasi sono molte

invece si deve optare per un trattamento con chemioterapici sistemici che ne diminuiscono il

numero e la gravità.

Fattori emodinamici, sede e quantità di sangue/flusso definiscono la preferenza del k.

Sedi metastatiche prevalenti

Tumori del colon: al fegato tramite linfatici mesenterici e il sistema venoso portale dal fegato al

polmone tramite la cava inferiore, il ventricolo destro e l’arteria polmonare

Tumori della mammella: ai polmoni tramite il sistema linfatico e la vena cava superiore, o allo

scheletro tramite il sistema del plesso di Batson delle vene paravertebrali

Tumori del polmone: al cervello, fegato, ossa e altro, tramite vena polmonare e ventricolo sinistro

ha accesso al circolo arterioso

Metastasi sincrone o metacrone NEOPLASIA

----------------------------------------------------------------------

↓ ↓ ↓ ↓

FEGATO FEGATO POLMONE ALTRI SITI

POLMONE

ALTRI SITI

------------------- -----------------------------------------------

Disseminazione Disseminazione sincrona

metacrona

È possibile che da una metastasi si formi un'altra metastasi. Semplici considerazioni emodinamiche

non sono però sufficienti a spiegare il pattern metastatico di parecchi tumori umani, ad es. metastasi

cerebrali da carcinoma della mammella o da melanoma.

La teoria del seed and soil (seme e terreno) di Paget (1889) si ipotizza che la metastasi sia il

risultato dell’incontro di una cellula tumorale (il seme) con un organo o distretto che fornisca

l’ambiente appropriato (terreno) per la presenza di fattori di crescita in un determinato terreno,

oppure per fattore di morte. Può essere anche una questione di arresto ovvero di adesione a

molecole endoteliali organo-specifiche o inducibili (es. Vascular Cell Adehsion Molecule, VCAM,

controreccettore dell’integrina α4β1). Anche l'invasività è importante e vi deve essere uno

sbilanciamento tra fattori inducenti prevalgono su quelli inibenti.

Crescita/morte cellulare – Fattori di crescita e di sopravvivenza organo-specifici

61

Reattività immunitaria – Difese immunitarie organo-specifiche che impedisce lo sviluppo della

metastasi. Vi può essere anche la resistenza alla terapia con diversa espressione di farmaco-

resistenza (es. MDR1) a seconda del sito metastatico. È importante per il tumore anche

l'angiogenesi che gli sono utili per ottenere nutrimento e ossigeno.

Clinicamente non tutte le metastasi danno delle metastasi clinicamente evidenti e la maggior parte

di queste rimangono quindi dormienti.

Dormienza

Metastasi di carcinoma della mammella o di melanoma possono diventare evidenti oltre venti anni

dopo la rimozione del tumore primario. Si pensa che un po' di cellule proliferino mentre altre

muoiano. Quindi cellule metastatiche possono rimanere per lungo tempo allo stato di

micrometastasi.

Possibili meccanismi alla base della dormienza:

• Bilanciamento di proliferazione e perdita cellulare

• Mancata vascolarizzazione

• Dipendenza da fattori di crescita o di inibizione della crescita

• Contenimento immunologico

Riguarda circa il 10% dei casi.

Si evidenza anche cambio dell'ospite (invecchiamento) e anche della cellula cancerogena (dopo

anni produce un fattore di crescita o un fattore angiogenico. Anche la presenza di una ferito poteva

dare luogo a metastasi in un tessuto già colpito da k.

Inefficienza della metastatizzazione

è legata a:

• Vita in circolo limitata

• Risposte immunitarie

• Incompatibilità tra seed e soil

• Molte rimangono dormienti

• Condizioni fisiche critiche con i vasi

GENI E METASTASI

Il processo metastatico è determinato da geni multipli con attività prometastatica e antimetastatica.

Un piccolo numero di geni è stato scoperto e clonato dal confronto di cellule a diversa capacità

metastatica, ad esempio Nm23 e Kai1 (soppressori di metastasi).

Molti geni sono già noti e ben caratterizzati: ad es. fra gli induttori di metastasi vi sono alcuni

oncogeni (MET, RAS), i geni di fattori proangiogencici e i geni di enzimi che idrolizzano la matrice

Tra i geni antimetastatici vi sono ad esempio i geni che codificano gli inibitori dell’angiogenesi o

gli inibitori di metalloproteasi.

Terapia antimetastatica

Il modello sequenziale offre numerosi bersagli per nuove terapie selettive antimetastatiche.

C'è chi affermava in passato che nel tumore primario ci fossero solo alcune cellule che potessero

dare metastasi. Poi si è visto che in realtà l'aspetto molecolare è differente tra i tumori che danno

metastasi e tumori che non ne danno, ovvero che vi sono geni specifici nei tumori che

tendenzialmente danno metastasi mentre questi mancano in tumori che ne danno. Però anche questa

teoria è superata ed ora si afferma che di fatto ci sono molte cellule che hanno la possibilità di dare

metastasi all'interno di un tumore ma che ognuna ha un pattern per un homing (un tessuto)

specifico.

Dal punto di vista clinico – terapeutico possiamo intervenire con dei farmaci per impedire

l'evoluzione da micrometastasi a macrometastasi con terapia adiuvante per impedire lo sviluppo di

metastasi. Può anche essere però che il pz non sviluppi mai metastasi (sono quindi importanti i

fattori prognostici di sviluppo di metastasi per valutare il rischio del pz e i fattori predittivi di

62

efficacia di una terapia per avere un'idea dell'efficacia e appropriatezza della terapia che

somministriamo). Nel cervello i farmaci che non passano la barriera emato-encefalica

(tendenzialmente quelli con Ig) non impediscono lo sviluppo delle metastasi cerebrali, tant'è che

spesso non vengono scelte. 63 Lollini integrazione da slide

Atassia-telangectasia (A-T)

Autosomica recessiva

Prevalenza 1/40000 nati

Atassia cerebellare progressiva (degenerazione postnatale delle cellule di Purkinje). Incapacità di

movimento a partire da 1 anno di età

Telangectasie (dilatazioni dei piccoli vasi) della congiuntiva, naso, padiglione auricolare

Radiosensibilità

Aberrazioni cromosomiche

Immunodeficienza combinata T e B

Tumori nel 40% degli omozigoti A-T, soprattutto leucemie e linfomi

Aumentata incidenza di tumori anche negli eterozigoti (carcinomi, melanoma)  aploinsufficienza

ATM

ATM = A-T mutated

Serina-treonina cinasi nucleare attivata da rotture a doppio filamento

Fosforila e attiva numerosi substrati che si accumulano nei “foci” di riparo (quindi associati alla

riparazione del danno) o bloccano il ciclo cellulare: p53, BRCA1, FANC D2, NBS1, istone H2AX

Anemia di Fanconi

Autosomica recessiva

Prevalenza 1/100000 nati

Progressiva insuffcienza dell’emopoiesi con anemia, trombocitopenia, neutropenia

Aberrazioni cromosomiche

Mielodisplasia e leucemia mieloide acuta

Alterazioni non neoplastiche in molti organi e sistemi: scheltro, cute, cuore, reni, intestino

8 gruppi di complementazione basati su ibridi cellulari e sensibilità al crosslinking del DNA da

diepossibutano o mitomicina C.

Geni FA (o FANC) A, C, D2, E, F, G. “FANC B” e “FANC D1” identificati con BRCA2

Gruppi di complementazione

Il test di Complementazione viene effettuato incrociando fra loro individui che presentano

mutazioni le quali danno luogo allo stesso fenotipo. I geni, infatti, regolano singoli eventi di una

catena metabolica, per cui la presenza di un fenotipo mutato può essere causata da una mutazione su

uno qualsiasi dei geni che appartengono alla catena metabolica che risulta essere mutata.

Il test della complementazione permette di evidenziare se due individui o due cellule che presentano

la stessa mutazione fenotipica abbiano subito una mutazione sullo stesso gene o su geni diversi.

Nell'incrocio, infatti, se le mutazioni sono su geni differenti si ottiene un fenotipo non mutato e le

due mutazioni si dice che "complementano"; viceversa se esse sono sullo stesso gene, il fenotipo

rimane mutato e le mutazioni "non complementano" proprio perché riguardano il medesimo gene e

di conseguenza il medesimo enzima.

Complementazione: la combinazione di due alleli mutanti ripristina il fenotipo normale

Elicasi RecQ

Geni omologhi a RecQ di E. coli, presenti in tutti gli eucarioti. Srotolamento (unwinding) del DNA,

sia integro che danneggiato

Nel genoma umano 5 geni

BLM - Sindrome di Bloom

Autosomica recessiva

Bassa statura, sensibilità al sole

Predisposizione a tumori di tutti i tipi cellulari

Aberrazioni cromosomiche 64

WRN - Sindrome di Werner

Autosomica recessiva

Progeria (invecchiamento precoce): aterosclerosi, cataratta, osteoporosi, diabete

Instabilità genomica

RTS (RecQ4) - Sindrome di Rothmund-Thomson

Autosomica recessiva

Atrofia cutanea, cataratta, difetti ossei

Osteosarcoma

Aberrazioni cromosomiche

RecQ1, RecQ5 - Non associati a patologie ereditarie Nanni integrazione da slide

Fattori di crescita

TGFα/EGF famiglia

Fattore e/o recettore prodotto in molte linee tumorali (soprattutto epiteliali): polmone, glioblastoma,

mammella, head and neck, vescica. Nel glioblastoma EGF-R mutato.

Probabile autocrinia nel carcinoma gastrico. 25% dei tumori gastrici è EGF+. EGF positività correla

con cattiva prognosi

• Anticorpi anti EGF-R inibiscono la crescita di xenotrapianti.

TGFα prodotto da cancro mammario primario e da metastasi. Circa 2/3 dei tumori è TGF  +. 30%

esprime recettore per TGF

 (EGF-R). Meno del 30% contemporanea presenza di fattore e

recettore, possibile autocrinia. EGF-R correla con cattiva prognosi. Maggior parte di EGF-R+ è ER

negativo.

PDGF

Prodotto da varie linee tumorali.

Il ca mammario produce PDGF, ma non ha PDGF-R.

Probabilmente agisce in modo paracrino sui fibroblasti concorrendo alla fibrosi. I fibroblasti, che

assieme a miofibroblasti, istiociti e cellule infiammatorie costituiscono il compartimento cellulare

dello stroma tumorale, necessitano di IGFI e PDGF per proliferare.

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

66

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). Pericolosità in senso

mutageno e cancerogeno della luce solare e di UV-A, UV-B, UV-C.

Radiazioni non ionizzanti. Principio di cautela per i campi magnetici indotti dalla corrente elettrica,

limiti di esposizioni al campo elettrico prodotto dalle radiazioni a frequenza molto alta.

Cancerogenesi virale: Differenze di infezione, produttività virale, trasformabilità cellulare tra

virus a DNA e a RNA, acuti e lenti. I virus oncogeni più rilevanti per la specie umana (HBV, HCV,

HPV, EBV, HHS-8, HTLV-I. HTLV-II, HIV) e i tumori ad essi associati. Altri agenti biologici.

Epidemiologia e prevenzione: Andamento della mortalità per cancro nel tempo. Relazione tumori

ed età. Dati standardizzati e indicatori per l'epidemiologia analitica dei tumori. Incidenza,

prevalenza, mortalità. Studi caso controllo e a coorte e rischi relativi e assoluti. Le principali cause

di morte per cancro nei Paesi più sviluppati: fumo e dieta. Distribuzione geografica, fattori di

rischio e prevenzione relativamente ai tumori più diffusi

Curve di crescita dei tumori: Curve di crescita: modello teorico. Curve di crescita di colture

cellulari in vitro. Andamento della crescita in vivo: fattori limitanti. Frazione proliferante, frazione

non proliferante e perdita cellulare. Tempi di raddoppiamento. Modificatori della curve di crescita.

Basi biologiche delle terapie E CHEMIOPREVENZIONE: Radioterapia: basi biologiche e

meccanismo di azione. Chemioterapia: basi biologiche; meccanismo di azione delle principali classi

di farmaci antiblastici. Meccanismi di resistenza a livello cellulare e molecolare. Ormonoterapia:

basi biologiche. Cenni su terapie innovative. Chemioprevenzione. Grilli 5 maggio 2011

Cancerogenesi Chimica

Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)

I cancerogeni indiretti, noti anche come cancerogeni secondari o procancerogeni (ammine

aromatiche, IPA), devono essere prima attivati da metabolizzazioni per esplicare la loro attività

cancerogena.

Il glutatione è uno spazzino perchè ha lo zolfo che riesce a catturare della cisteina.

Cancerogeni diretti non hanno bisogno di nulla mentre i cancerogeni indiretti hanno bisogno dei

citocromi p450 (superfamiglia di circa 100 geni in cui alcuni sono importanti per manipolare queste

sostanze che vi sto presentando e modificarli e renderle più solubili e meno tossiche). Ci sono dei

casi in cui questa modificazione non porta alla detossificazione ma alla tossificazione (nel 2% dei

casi) ovvero a seguito del metabolismo viene prodotto un prodotto che è tossico per l'organismo.

La molecola iniziale la chiamiamo pre-cancerogena mentre la molecola finale la chiamiamo come

ovvero il cancerogeno finale. Può anche essere il prodotto minore del metabolismo però c'è ed è il

risultato del fatto che la terapia è efficace (se non fosse efficace non avremmo la tossigenicità). Non

possiamo modificare i citocromi p450 perchè sono conservati filogenicamente e sono importanti

nella sintesi degli ormoni steroidei (funzione primaria). La sottofunzione più importante è la

detossificazione mentre la sottofunzione ulteriore è la tossificazione presente però solo in alcuni

casi.

Dobbiamo ricordarci di non dire mai che una classe di composti comprende composti tutti

cancerogeni ma abbiamo solo dei singoli composti che sono cancerogeni. La classe più importante

da questo punto di vista come numero di composti appartenenti ad una singola classe sono le

70

idrazine ma sono poco presenti in natura e sono prodotte da alcuni funghi, propellenti per missili e

sono bruciate e diventano nitrosammine. Nell'ambito delle idrazine la probabilità che una molecola

sia cancerogena è del 90% mentre nelle nitrosoammine è pari a 80%. In altri casi la percentuale è

molto più bassa.

Le sostanze sono trasformate seguendo un indice di potenza. Negli idrocarburi policiclici

aromatici (IPA) presentano 7 molecole che hanno un potenzialità cancerogena. Il meccanismo di

azione è l'assorbimento; in seguito devo essere modificati tramite il metabolismo soprattutto nella

regione VAIA (?) ed ottenere quindi un epossido. Vengono inseriti 2 gruppi OH in relazione

all'azione ossidasica del citocromo p450 e si viene a creare un ossigeno caricato positivamente ed è

un epossido e quindi un alchilante a può attaccare qualsiasi cosa che sia idrofilo e nel DNA si

appaia alla guanina in posizione 2 (anello a cui è attaccato il gruppo aminico con legame covalente).

A quel punto si forma una guanina con legame stabile e si possono avere 2 conseguenze:

1. il danno viene riparato;

2. la cellula riesce ad andare in duplicazione e fissa l'errore → iniziazione del processo.

Tutti si convertono in benzoapirene equivalenti a seconda della potenza (il benzoapirene ha

potenza pari a 1). La concentrazione di ciascuno moltiplicato per il fattore di potenza inferiore al

benzoapirene li trasforma in benzoapirene-equivalente e alla fine si somma il contributo dei singoli

3

composti (7). 1 ng/m di benzoapirene equivalente è il limite massimo di esposizione.

Gli idrocarburi policiclici aromatici danno differenti tipologie di k. Se inalati danno k polmonare

(esempio tipico dei lavoratori in siderurgia come i lavoratori della fusione del ferro e dell'acciaio

che non c'entrano nulla ma il carbon coke viene impiegato per potare la temperatura a livello

elevatissimo – i lavoratori inalano i vapori e quindi devono portare delle maschere per ridurre il

rischio di contrarre k polmonare), se applicati sulla cute danno epiteliomi nel punto di applicazione

o sarcomi locali se iniettati sotto-cute. Si è visto che se si iniettava intramuscolo uno di questi IPA,

il ipolartrene (?), si sviluppava nei ratti femmine il k della mammella, ciò significa che la molecola

è entrata in circolo e ha esplicato la sua azione cancerogena a distanza.

Per ingestione non abbiamo dei bersagli mirati ma possono andare in circolo, nel fegato sono

metabolizzati e possono dare degli effetti a livello epatico. Anche coloro che lavorano con asfalti e

bitumi sono esposti a rischio perchè gli IPA si producono per combustione e gli IPA sono presenti

anche nel petrolio. Se distilliamo termicamente il petrolio ottengo la pece che è piena di IPA.

Occorre quindi proteggere i lavoratori esposti.

Ammine Aromatiche e Azotici

Sono insieme perchè il meccanismo di azione è lo stesso. Ci sono gruppi NH : possono essere uno

2

come nel caso della aminoadifenile oppure due come nella benzidina. In realtà ci sono 3 molecole

note perchè è certo che determinano nell'uomo il k della vescica. Queste molecole non sono solubili

in acqua ma il metabolismo che ci interessa è quello che riguarda il gruppo amminico.

Il gruppo amminico viene idrossilato sempre dal citocromo p450 e si forma il gruppo NH-OH e il

gruppo idrossile viene sostituito poi dal O-SO e si coniuga con l'acido solforico e l'N-

3

idrossiderivato solfarato è il cancerogeno mutageno. L'unica via che porta alla cancerogenesi è

quindi il gruppo aminico. Le tre amine responsabili del k alla vescica nell'uomo e nel cane sono (da

ricordare):

• benzidina;

• aminodifenile;

• beta-naftin-amina

Nel ratto non dà il k. Tutto arriva al fegato dove avvengono le reazioni del metabolismo. Nel

roditore di forma il gruppo N-H-OH e il suo solfato derivato è un alchilante che si lega con la

guanina come abbiamo visto prima. Nell'uomo e nel cane questo invece si lega all'acido glucuronico

e quindi si impedisce all'epossido di agire come tale. Dalla bile viene riassorbito dal sistema

digestivo e viene portato per essere escreto sotto forma liquida tramite il rene e arriva alla vescica

dove si libera il derivato modificato caricato positivamente in quanto l'acido glucuronico si spacca.

Allora il bersaglio della vescica si spiega in quanto l'acido glucuronico protegge il fegato ma non la

71

vescica. L'urina ristagna nella vescica per qualche ora e per questo motivo si avrà una maggiore

incidenza di k nel trigono vescicale. Le amine aromatiche sono tante, 3 cancerogene per l'uomo,

alcune forse ma altre no. Molte amine aromatiche sono coloranti, o alimentari o tinture per capelli.

Le tre ammine tossiche sono state impiegate nelle aziende di pneumatici (fino agli anni 50) ma non

si usano più perchè sono state sostituite da molecole che non vengono poi metabolizzate e

trasformate in N-idrossiderivati solfatati e quant'altro. La benzidina si usava anche per trovare

tracce di sangue ma è un colorante ancora impiegato in anatomia patologica ma con esposizioni

limitate.

Gli azotici sono meno tossici e non ce n'è uno cancerogeno ma alla fine il meccanismo di

attivazione è lo stesso e questi sono utilizzati come coloranti alimentari per avere effetti cromatici

particolari.

Altri cancerogeni indiretti

Il cloruro di vinile monomero è un composto organico clorurato. I composti clorurati o alogenati

(Br, I) sono tantissimi. Il cloruro di vinile monomero è un gas ed è un cancerogeno per l'uomo e dà

il PVC, una delle plastiche impiegate. Il PVC non è cancerogeno ma è cancerogeno il monomero.

Sappiamo che ha bisogno di attivazione metabolica e dà lo stesso k (caso raro) sia nell'uomo che

nell'animale ovvero l'angiosarcoma del fegato, un k raro non epatocellulare.

Il DDT era un insetticida che in Italia è vietato dal 1973 (siamo stati i primi a vietarlo) ma nei paesi

in via di sviluppo è impiegato ancora in agricoltura. Il DDT appartiene al cui gruppo delle

organoclorurati (?) appartengono anche le diossine, i più potenti cancerogeno conosciuti. Sono una

famiglia quindi ci saranno alcune diossine più cancerogene (diossina di seveso) che altre. Questi

composti necessitano l'attivazione metabolica con citocromo p450. La diossina dà k epatico

(epatocarcinoma) ed è stato osservato per la prima volta nel Vietnam quando c'era la guerra.

Altri composti sono clorurati; il Cl viene impiegato come disinfettante per l'acqua.

Poi ci sono le nitroso-ammine (appartengono alla classe dei nitroso-comporti). La più semplice da

ricordare è anche la più potente, ovvero la di-metil-nitrosammina. Hanno un gruppo NO e due

gruppi metilici dei quali uno viene staccato e demetilato in maniera ossidativa e se ne va via con il

gruppo acido e rimane la monometilnitrosammina che essendo un composto instabile si rompe e

libera N e O e si può attaccare anche in posizione nucleofila in proteine e nel DNA nella 7-

metilguanina. Queste nitrosammine si formano spesso nel nostro organismo perchè a pH acido

nitrito e ammine secondarie che sono in tutti i cibi si coniugano e formano le nitroso-ammine. Sono

cancerogeni per l'animale, per l'uomo probabilmente per tutte le vie aereo-digestive superiori fino al

fegato. Possiamo limitare la coniugazione del sodio-nitrito (presente nella carne in scatola per

evitare che si formi la tossina botulinica, nell'insalata in quanto sono impiegati come fertilizzanti). I

nitrati assorbiti entrano in circolo e sono ridotti dagli enzimi a nitriti e poi vanno nello stomaco per

essere secreti. Possiamo aumentare la quantità di vit C con la dieta che impedisce la coniugazione e

la formazione di nitroso-ammine.

La cicasina e la floxina-b1 sono prodotte in natura; la cicasina è nei semi e nelle foglie di alcuni

vegetali (noi non ne facciamo uso) ma non c'è prova di cancerogenesi epatica nell'uomo mentre

nell'animale si. La cicasina ha una porzione di molecola legata al glucosio che fintanto che è legata

al glucosio è inattiva. Se un animale ha una flora batterica in grado di rompere il legame e attivare

quindi la cicasina che dà carcinoma epatico. Se nell'animale togliamo la flora batterica non avremo

l'azione alchilante dell'altra parte della molecola e non svilupperà malattia. Nell'uomo si vede solo

un po' di cirrosi ma nulla di più.

La floxina(?) fa parte delle aplotossine(?) alla quale appartengono altre molecole naturali. Molte

sono metaboliti e varianti che si formano come intermedi del metabolismo. La più importante è la

fluoruxina b1(?) prodotta dall'aspergillus claurus (muffa) che attacca le granaglie nei climi caldo

umidi tropicali. Il prodotto del metabolismo della muffa è la tossina b1 (potenza elevata con potenza

simile a quella della diossina di Seveso e della tossina botulinica per tossicità). Importando

granaglie dall'Africa morivano dei pesci che venivano nutriti con il grano importato. Il limite fissato

per questa molecola è di 50 parti per miliardo. Gli americani hanno provato con un fungicida a

72

togliere la muffa ma ad oggi non c'è un fungicida che possa essere vantaggioso, ovvero la cui azione

contro la tossina sia maggiore rispetto la tossicità per l'uomo del fungicida stesso.

Anche l'alcool ha degli effetti cancerogeni ma per dosaggi molto alti e cronici.

Alchilanti – cancerogeni diretti

Si chiamano così perchè attaccano a qualche cosa e sono cancerogeni diretti. Sono mostarde ed

epossidi. Sono tutti caricati positivamente. Le mostarde possono essere o solforate o azotate su due

bracci. Sono nate come gas bellici nella prima guerra mondiale quindi sono gas nervini.

L'esposizione causa tumore del polmone per inalazione. La stessa cosa si era vista nei lavoratori

giapponesi in fabbriche per ordigni per la produzione di mostarde.

Le mostarde azotate presentano un H che può essere sostituito; con la sostituzione di questi sono

nati farmaci per il trattamento di tumori (e anche fitofarmaci e pesticidi) come ciclofosfamide

(attivo in molti tumori), bifosfamide, ecc. Tutti derivano dalla mostarda azotata. Sono somministrate

per via sistemica. La ciclofosfamide causa leucemia acuta linfoide e tumore della vescica. Quindi il

k alla vescica fa pensare sia all'esposizione alle amine aromatiche ma anche che sia stato fatto un

ciclo di chemioterapia con ciclofosfamide.

Ormoni steroidei

Siamo di fronte a molecole fisiologiche. È chiaro che diventano cancerogene quando sono a dosi

molto più elevati di quelle fisiologiche. Non sono mutageni ma nel lungo periodo causa la

promozione del k. Gli estrogeni sono cancerogeni ad alta quantità. I k da estrogeni sono alla

mammella e all'endometrio (dove ci sono anche recettori progestinici). Prevalentemente nelle

persone obese di sesso femminile.

Ci sono k della prostata trattati con estrogeni fisiologici ma c'era la femminilizzazione del maschio,

ora non si tratta così.

Per quanto riguarda la classificazione dei progestinici dobbiamo pensare al fatto che sono

antagonisti degli estrogeni e sono più protettivi.

Gli androgeni riguardano entrambi i sessi; k del fegato sono stati osservati in chi ha fatto abuso di

androgeni. Sono tumori silenti benigni ma facilmente emorragici. Questo vale per entrambi i sessi.

Nel sesso maschile gli androgeni promuovono il k della prostata. A valori non fisiologici quindi gli

ormoni possono dare problemi.

Si possono somministrare degli anti-ormoni oppure estrogeni sostitutivi a seconda della patologia.

Questi sono cancerogeni organici. Cancerogeni inorganici

Sono differenti:

• Arsenico: è un veleno ma a dosi molto piccole compatibili con la vita quindi senza effetto

tossico letale dà effetti dimostrati di tossicità. Si usava come fungicida per la vite e davano k

del polmone e dello stomaco perchè i contadini bevevano il vino che producevano.

• Asbesto: si chiama anche amianto in Italia ed è un silicato. Sono microaghi del diametro

inferiore di 0,25 micrometri e lunghi tra 5 e 100 micrometri e passano tutti gli epiteli ciliati.

I macrofagi non riescono a eliminare la fibra e quindi richiamano fibroblasti e si crea una

difficoltà di ventilazione e minore funzionalità respiratoria e si ha una pneumoconiosi. In ¼

di coloro che sviluppano l'asbestosi si sviluppa anche il k del polmone o il mesotelioma

pleurico. L'amianto dal 1992 non è più commercializzato. Se l'amianto è friabile allora perde

3

fibre e va demolito in sicurezza. Quindi si misurano quante fibre ci sono ogni m di aria. Al

suo posto sono state utilizzate delle fibre di lana di vetro ma non abbiamo prova che sia del

tutto sicuro ma lo avremo tra 20 anni (perchè la latenza di questi tumori è fino a 50 anni). Al

momento non ci sono eccessi di k, quindi è necessario aspettare. I danni che si conoscono

per amianto sono solo per inalazione. Nelle fibre di lana di vetro la via inalatoria è inefficace

per cancerogenesi ma le fibre di lana di vetro sono classificati come possibili cancerogeni

perchè negli animali per insillazione intratracheale c'è un eccesso di k al polmone. Ma è una

73

metodica alla quale non è esposto l'uomo quindi non è valida.

• Cromo esavalente;

• Cadmio berilio;

• Silice cristallina: abbiamo prova nei lavoratori che causa k del polmone. La silice della

sabbia è amorfa e non è cancerogena.

• Nichel: è cancerogeno

• Piombo: non è cancerogeno per l'uomo ma ha una tossicità sullo sviluppo cognitivo ma non

è cancerogeno. Questo effetto si associa anche ad altre molecole quali la diossina di Seveso.

Molte molecole possono interferire anche con la fertilità, maggiormente nel maschio che nella

femmina. Grilli 6 maggio 2011

Radiazioni Ionizzanti

Le radiazioni ionizzanti possono essere suddivise in due categorie:

• HIGH LET: tutte le altre (α, positroni, neutroni)

• LOW LET: radiazioni X e γ

Solo nelle radiazioni Low Let se la dose non è data istantaneamente ma è frazionata nel tempo con

somministrazione di energia inferiore che però sommata per tutte le somministrazioni sarebbe pari

ad una dose mutagena o cancerogena ma con le somministrazioni ripetute l'effetto è minore. Questo

ragionamento funziona solo per le low let. La giustificazione è che frazionando la dose l'esposizione

non è continua e si dà tempo ai sistemi di riparazione e c'è tempo per poter riparare parte dei danni

alla cellula compreso il DNA. Le radiazioni High Let che sono ad alta efficienza biologica questo

ragionamento non è valido. Questo si vede per esempio perchè in radioterapia la cobalto-terapia con

cobalto-60 che emette radiazioni γ mentre in radiodiagnostica sono X.

Effetti quantitativi delle radiazioni ionizzanti. Sono facilmente misurabili a livello di 1

disintegrazione per secondo (= Bequerel) e i dati nella tabella derivano dagli studi dei giapponesi su

Hiroshima perchè è necessario un follow-up di 50 per studiare gli effetti delle radiazioni in quanto

l'incidenza di chi in Giappone non ha subito una quantità elevata di radiazioni direttamente; queste

persone hanno subito un incidenza statisticamente significativa aumentata di tumori quali leucemie

mieloidi specialmente nei bambini che sono più sensibili a parità di esposizione alla cancerogenesi.

Dopo le leucemie si sono sviluppati eccessi di k alla tiroide, alla mammella, polmone, osteosarcomi,

tratto gastroenterico e così via. Tutti questi sono bersagli provati che possono sviluppare k con le

radiazioni.

A parità di esposizione vi sono dei tessuti che sono più sensibili alle radiazioni. Questi tessuti sono

per esempio midollo rosso che dà origine ai linfociti (leucemia mieloide nella cancerogenesi).

Mediamente sensibile è in tratto gastrointestinale. Lieve suscettibilità invece per quanto riguarda le

ossa.

In qualunque specie animale con radiazioni ionizzanti si ha un eccesso di tumori. a

Dopo 45 anni si è visto che non ci sono più k correlabili con l'esposizione alle radiazioni (della II

Guerra Mondiale). Si è visto per la stima quantitativa (misurata con % · Sievert, il Sievert è la

misura dell'effetto biologico provocato dalle radiazioni sull'organismo ed è il Gray moltiplicato per

un fattore di qualità (pari ad 1 per X e γ). Per X e γ Sievert e Gray sono identici mentre per le

radiazioni α il fattore di qualità è 20, ovvero 1 Gy dà 20 Sievert e quindi un effetto biologico sui

nostri tessuti molto amplificato). Nei lavoratori adulti è 4 % · Sievert mentre la popolazione

generale è pari a 5. La potenza è diversa fra i lavoratori e la popolazione generale perchè questo

numero deve essere moltiplicato per l'esposizione e i lavoratori sono esposti a maggiori dosi (1000-

10000 volte di più) rispetto la popolazione generale. La potenza intrinseca è differente perchè i

lavoratori adulti vanno da 20 anni a 65 anni mentre la popolazione generale va da 0 a 85 anni e la

fascia 0-20 anni è la fase di maggiore suscettibilità alle radiazioni che viene esclusa quando

parliamo di lavoratori. Il feto è il massimo della suscettibilità. Il motivo quindi della differenza di 4

e 5 tra i due gruppi perchè la popolazione generale dobbiamo coprirla per tutta la vita compresa la

fase di maggiore suscettibilità. 74

Quindi nella popolazione generale 5 % · Sievert sono i morti per tumori fatali, poi ci sono tumori

non fatali quali k dell'epitelio e della cute e molti k della tiroide, poi ci sono anche effetti mutageni

severi ed ereditari. Il 4 o il 5% · Sievert devono sempre essere moltiplicati per l'esposizione che

deve essere sempre stimata in quanto quella è l'unità di rischio.

Chernobil, disastro nucleare, ha avuto nella zona dell'Ucraina (Kiev compresa) effetti delle

radiazioni che dovranno essere stimati tra 20 anni.

Se si volesse fare una previsione per bersagli per singolo organo si utilizzerà questa tabella. Fatta

esclusione per le gonadi che non riportano effetti neoplastici ma effetti mutageni trasmissibili severi

ed ereditari, l'unità di rischio deve essere moltiplicata per un fattore di peso proprio del tessuto (0,12

o 0,05 o 0,01 a seconda dei tessuti). Per esempio per lo stomaco – colon - midollo rosso avremo

0,12 · 5% · Sievert; se invece consideriamo il k di vescica, mammella, fegato, esofago dobbiamo

moltiplicare per 0,05; oppure per 0,01 per la pelle, superficie dell'osso. Il risultato ci dà la

possibilità di prevedere il numero di soggetti che andranno incontro a decesso per le radiazioni in un

determinato k.

Per quanto riguarda la nostra attuale esposizione se ci sottoponiamo ad una RX diagnostica dipende

dal tipo di indagine. Per esempio RX torace: è quello che da la minor quantità di dose. Il rischio è

pari a 1/1.000.000. Quindi una donna gestante non deve essere irradiata perchè la suscettibilità è

elevata e si può avere leucemia. Dovremmo avere un tesserino che dice quante radiazioni ci sono

state somministrate. Coloro che sono addetti alla preparazione del pasto sono controllati per non

avere la TBC e viene detto loro di fare ogni anno un RX torace. Non è codificato da nessuna legge e

andrebbe benissimo fare l'Amantoux. L'effetto della radiazione è differente in ogni fase della vita.

L'effetto è amplificato tanto è precoce la somministrazione di radiazioni e si vede nella curva

esponenziale della relazione ètà-k. Altri esami come TAC danno rischi di 95-100 volte superiori

rispetto l'RX torace in quanto la dose di radiazioni è maggiore e il rischio diventa 1/10.000. È

necessario evitare indagini inutili. Radon

Anche sul radon abbiamo delle conoscenze. Il radon decade a Pb 210 ed emette radiazioni α che

non passano un foglio di carta ma se vengono inalate e arrivano agli alveoli danno un effetto. I

lavoratori delle miniere di uranio e ferro inalano quantità elevate di questo gas che decade nei

polmoni e hanno un rischio maggiore di k al polmone rispetto la popolazione normale. La stima di

rischio viene da questi minatori facendo delle estrapolazioni con le dosi a partire da quelli dei

lavoratori in miniera fino ad arrivare a noi. Anche noi siamo esposti al radon perchè è presente

ovunque così come l'uranio. L'uranio 238 va a finire a radio 226 che arriva a radon 222 che arriva a

piombo 210 stabile. È stata misurata quindi la radiazione α emessa. L'unità di rischio è pari: 1

3 -4

Bequerel/m di aria inalata per tutta la vita (le stime di rischio sono per tutta la vita) è pari a 1·10

ovvero 1 morte in più su 10000 persone che per tutta la vita inalano un'aria in cui la concentrazione

3

di radon gas o di uno delle sue sostanze di decadimento di 1 Bequerel/m . Questa è la potenza

unitaria. Nelle nostre case abbiamo il legno che spara meno radon gas ma la casa non è fatta solo di

legno quindi bisogna vedere con quali sostanze è fatta la casa. Quindi la legge dice che per le nuove

3 3

case dobbiamo stare sui 100 Bequerel/m mentre per le vecchie case sui 200 Bequerel/m e per

concentrazioni maggiori dobbiamo bonificare. 3

In Italia la media geometrica è di 78 Bequerel/m di radon, nei paesi nordici è bassa mentre a sud è

-4

più bassa. Se moltiplichiamo l'esposizione di 78 (che possiamo arrotondare a 100) 1·10 diventa

1/100 ovvero 1%: quindi l'1% delle morti per k è da radon il cui bersaglio è il polmone che

rappresenta in mortalità 1/5 di tutte le morti per k, allora lo possiamo moltiplicare per 5 =

1%·5=5%. Quindi le morti per tumore polmonare in Italia sono ogni anno 35000 e ogni anno il 5%

di queste è attribuibile al radon gas e non possiamo fare nulla per modificarlo. Il radon rappresenta

la metà del fondo ambiente al quale noi siamo esposti. In Italia 2 millesimi di Sievert/anno derivano

fondo ambiente. Le nostre normative dicono che in aggiunta al fono ambiente per la popolazione

generale può essere aggiunti 1 milliSievert/anno mentre per i lavoratori possono essere aggiunti 20

milliSievert/anno. La differenza tra i due gruppi è di 20 volte ed è la più piccola quindi i tecnici di

75

radiologia sono più tutelati rispetto quelli che lavorano con cancerogeni chimici (dove il rischio non

è di 20 volte ma di 1000-10000 volte in più).

Radiazioni UV

L'UV da 200 a 400 nm. Sono onde elettromagnetiche e sono suddivisibili in 3 bande:

• UV-A: 400-315 nm;

• UV-B: 315-280 nm;

• UV-C: 280-100 nm.

L'UV-C non arriva sul suolo terrestre perchè viene fermato prima mentre arrivano gli A e i B. le

lampade solari hanno UV-A ma queste sono mutagene. C'è una scala di suscettibilità (albini) così

come per la radiazione solare (gli albini e gli scozzesi sono più sensibili mentre i neri sono più

protetti dalla melanina nei confronti dell'epitelioma cutaneo). In Australia c'è una zona dove c'è una

forte radiazione UV-B e lì venivano portati i prigionieri inglesi (e anche scozzesi) che sono

suscettibili all'UV-B. Si è visto che sviluppavano molti k cutanei ma non morivano; è elevata

l'incidenza ma solo il 5% di questi diventa aggressivo e porta al decesso. Inoltre la cute è

osservabile e può essere fatta una prevenzione secondaria.

In genere i marinai e i contadini si espongono alla radiazione UV e in età tardiva può determinare la

possibilità di incremento di questo k. I dati più recenti dicono che gli UV-B danno anche il

melanoma cutaneo che porta a morte. L'esposizione in questo caso però non è cronica ma acuta con

(talmente forte da creare ustione) in bambini; ciò può aumentare la probabilità di melanoma.

Sono mutagene e cancerogene e i più sensibili sono gli albini, sia umani che animali. Poi ci sono

anche i soggetti affetti da Xeroderma Pigmentoso che non hanno capacità di riparazione della cute.

Il danno in questi soggetti porta alla formazione di dimeri di timina che porta alla cancerogenesi.

Non si ha un'unità di rischio in quanto non è stato possibile ancora calcolarla.

(vedi tabella con due gruppi di pazienti) 2A vuol dire che c'è una probabile cancerogeno.

Le lampade a fluorescenza non si sa nulla mentre i lettini solari (UV-A) sono probabili cancerogeni

per l'uomo. L'abbronzatura determina un invecchiamento precoce della pelle.

Campi elettromagnetici

Comprendono le onde radio, le onde televisive, i forni microonde, i radar e i cellulari (da 3000000 a

3000000000 Hz). Fanno parte della radiazione non ionizzante.

La corrente elettrica crea dei campi magnetici ed elettrici. L'importanza ce l'ha più il campo

magnetico che l'elettrico per l'effetto sulla salute. L'induzione magnetica si misura in Tesla (in

sottomultipli). Una Risonanza Magnetica da 2 Tesla ma sono statici (non oscillanti) e non crea

nessun problema. Non sappiamo classificarla. C'è un tentativo di classificazione della corrente

elettrica per quelle abitazioni in cui vivono bambini vicino a linee aeree ad alte tensione. È

importante che queste non passino vicino ad asili ovvero dove ci sono bambini per molto tempo al

giorno. C'è un eccesso di rischio di leucemia linfoide acuta secondo alcuni studi mentre secondo

altri no. Lione l'ha classificato nel gruppo 2B (possibile rischio). Probabilmente ci sono altri fattori

cancerogeni che possono causare in questi studi l'aumento delle leucemie. Nelle nostre case invece

non è nota la media geometrica di micro-Tesla del campo magnetico. I valori però non dovrebbero

essere piccoli perchè non c'è solo l'illuminazione ma ci sono anche gli elettrodomestici. (www.lilt.it

→ valutazione disponibile per capire la valutazione della corrente elettrica e per radiofrequenza).

I limiti espositivi per gli effetti a lungo termine sono stati varati il 29 agosto 2003. I limiti sono 100

micro-Tesla da non superare mai (oltre i quali si hanno problemi di salute). 10 micro-Tesla è il

limite per le linee ad alta tensione (sono i valori più bassi al mondo). Inoltre 3 micro-Tesla sono per

le linee future ad alta tensione (entro un centinaio di metri dalla linea elettrica stessa). Questi limiti

non sono per le abitazioni ma per le linee elettriche.

In casa dobbiamo spegnere tutti gli elettrodomestici senza tenerli in stand-by perchè il campo

magnetico in questo caso viene lo stesso prodotto. I campi magnetici non sono mutageni (quindi

sono differenti dagli UV). Non possiamo dire nulla della cancerogenesi verso l'uomo ma il fatto che

non sia mutageno rassicura. 76

Qualora cambiasse la classificazione e venisse considerato come mutageno se anche lo sarà questo

sarà molto debole e molto più bassa di quella del radon.

Per quanto riguarda le radiofrequenze abbiamo ancora meno dati ma considerato che non sono

mutageni quello che è importante è il campo elettrico che si misura in Volt/metro. Nel 1998 è stato

posto il limite a 20 volt/metro e si scende a 6 volt/metro negli ambienti in cui i giovani sono

esposti per più di 4 ore al giorno. Gli effetti sono poco conosciuti.

I ripetitori televisivi e radiofonici devono essere tenuti sotto controllo.

Per quanto riguarda i cellulari si è cercato di ridurre i watt riducendo la potenza e quindi il campo

elettrico che viene prodotto. Molti dicono che le stazioni radio-base dei cellulari siano pericolosi ma

in realtà il fascio delle onde viene orientato longitudinalmente per disperdersi all'orizzonte.

Lateralmente nelle due direzioni il campo elettrico viene abbattuto già a distanza di 1m. Quelle che

sono sul tetto non danno problemi perchè il tetto scherma tutto. La Danimarca ha dal 1968 un

registro tumori e sta studiando i casi di k in chi usa il cellulare ma sono necessari ancora 15 anni. Al

momento non c'è nulla di certo. Ci sono altri studi multicentrici e multinazionali (per es uno si

chiama Interphone) che cercano di vedere se c'è correlazione tra tumori della mammella, tumori del

SNC e neurinomi del nervo acustico e l'uso di cellulare ma non c'è nulla di chiaro ad oggi. Non

abbiamo neanche dati sugli animali. Oggi se dobbiamo classificare le radiofrequenze sono non

classificabili per assenza di dati.

È buona norma non stare davanti ai forni microonde quando scaldano.

Ca ncerogenesi virale

Ci sono tanti virus che inducono k nei roditori ma per l'uomo la rilevanza è differente.

Non è stimabile quantitativamente il numero di morti per questi agenti e quindi la rilevanza per

l'uomo è molto bassa. Dal punto di vista dell'esposizione per k maligni che portano al decesso.

Quali sono questi virus:

• Herpes simplex: non è responsabile del carcinoma del collo dell'utero.

• Hepstein Barr virus: dà il linfoma di Burkitt nei bambini dell'Africa equatoriale e dà nei

cinesi adulti della Cina meridionale dà il carcinoma rinofaringeo. Quindi è importante

l'ambiente. Da noi dà la mononucleosi infettiva quindi non crea problemi.

• HBV e HCV: carcinoma epatico, è in crescita ma la mortalità da noi è ancora molto bassa a

differenza dell'Africa (flotossina b1).

• HPV: cancro della cervice uterina con ceppi particolari quali 16, 18, 5, 11, 32, 35, 37 (sono

8 ceppi). Ci sono dei ceppi (1, 3, 5, 7) che danno k benigni che escono dalla valutazione che

stiamo facendo. Questi sono 3:

• polipo faringeo;

• verruca volgare;

• condiloma.

Di queste patologie non si muore. Questi sono virus a DNA.

Poi c'è l'HIV (RNA) che causa, oltre all'AIDS, il sarcoma di Kaposi, linfoma non Hodking ma non

c'è una prova provata. Le persone che sviluppano l'AIDS c'è un aumento di linfoma non Hodking

ma c'è il dubbio che sia dovuto o all'immunosoppressione o alla presenza del virus stesso. Non

sappiamo se l'HIV è cancerogeno o no.

Altri due virus a RNA sono HTLV1 e HTLV2 (l'HIV si chiamava in passato HTLV3) che sono

cancerogeni in Giamaica e in Giappone. Sono delle nicchie modeste in certe regioni. In Italia non ci

sono. Grilli 12 maggio 2011

Evidenza epidemiologica

Livello 1 - epidemiologico

Il primo punto quando andiamo ad osservare uno studio è definire il rischio relativo, ovvero la

probabilità che un soggetto, appartenente ad un gruppo esposto a determinati fattori, sviluppi la

malattia, rispetto alla probabilità che un soggetto appartenente ad un gruppo non esposto sviluppi la

stessa malattia. Il secondo punto da tenere in considerazione è cosa dicono studi diversi che hanno

77

indagato il medesimo aspetto. Se tutti concordano vuol dire che c'è consistenza (nel tempo e nello

spazio) ma se non vi è consistenza allora è un po' un problema. La relazione causa-effetto si ha

quando si confrontano i dati epidemiologici. Sono rari i casi in cui vi sia specificità tra cancerogeno

e tipo di k (per esempio l'amianto con i mesotelioma pleurico) quindi non consideriamo questo

punto (che c'è nelle fotocopie).

Per il terzo punto è la temporalità: prima l'esposizione e poi la malattia. Se facciamo uno studio di

coorte entrano persone che si espongono ad un certo agente e se sviluppano un k dopo 2 anni

dobbiamo pensare che l'esposizione sia stata precedente al nostro studio (in inglese logged, sono

tagliati via quei pz che sviluppano un k troppo presto). Se si valuta un'esposizione questa deve

essere iniziata molto tempo prima. La latenza media di un k è 16 anni con un range da 10 a 50.

Il quarto punto è la relazione dose-risposta con una proporzionalità diretta tra l'aumento della dose

e la presenza della patologia. Questo dovrebbe aumentare l'incidenza (nuovi casi/anno) della

patologia.

Ci si può basare solo su dati umani e non animali.

Livello 2 – studi di cancerogenesi

Ogni prova che facciamo ha la possibilità che si fa può essere falsamente positivo o falsamente

negativo. Si possono avere errori di tipo 1 (falsamente positivo) o errore di tipo 2 (falsamente

negativo). Nel caso di tipo 1 ci si accontenta di stare tra l'1-5% di probabilità di errore, per il tipo 2

in genere si sta sul 10-20%. L'errore dipende anche dalla dimensione del campione

(tendenzialmente un campione più grande riduce entrambi gli errori). Se abbiamo un campione fisso

possiamo diminuire il tipo 1 ma di conseguenza aumenta il tipo 2 e viceversa quindi non si possono

influenzare entrambi se non ampliando il campione (cosa difficile da fare). C'è quindi il problema

del falso positivo e falso negativo.

Ci sono inoltre due limiti tecnici ovvero che debbano esserci 2 anni di esposizione ad un agente e 4

anni per avere un risultato. Inoltre il costo è molto elevato (1 milione di € per una singola

molecola). Inoltre i laboratori che possono fare questa procedura nel mondo sono poche e quindi

dobbiamo selezionare le molecole che vogliamo analizzare.

I soldi se il prodotto è nuovo sono forniti dall'azienda farmaceutica che ha prodotto la molecola.

La potenza dello studio è abbastanza bassa: si fanno dei gruppi di 100 animali (50M, 50F): 100 che

non sono trattati (gruppo di controllo), 100 per la dose bassa, 100 per la dose media e 100 per la

dose alta. Quindi ci sono molti animali che sono impiegati.

Il limite di questi studi è che prendendo 50 animali per gruppo il controllo spontaneo può

controllare un'incidenza pari a 0 (non lo vedo nei 50 animali maschi) e ho che fino al 15,4% di

incidenza negli animali trattati è come se fosse 0, ovvero non c'è differenza statisticamente

significativa. All'aumentare dell'incidenza nei controlli si alzano i valori nel gruppo di trattamento.

Si parla sempre di significatività statistica. I rischi piccoli non sono individuati in questo studio.

Questo studio è simile al caso-controllo. La differenza è che nell'animale posso aumentare la dose

ma se la molecola è un cancerogeno indiretto devo fare attenzione che non vi sia una via di

salvataggio che nell'uomo non si verifica in quanto le dosi sono inferiori. Non è possibile quindi un

confronto acritico.

Per interpretare questi studi possiamo prendere lo studio C6C3F1 (incrocio di prima generazione

(F1) tra due ceppi differenti di topi) e se incrociamo per 20 volte questi topi (fratello e sorella) per

20 volte portano ad animali singenici e sono gli unici studiati per la cancerogenesi. Questi topi

hanno una dozzina di geni chiamati HCS che controllano l'epatocancerogenesi suscettibilità.

Qualsiasi cosa somministro quindi avrò un aumento dell'incidenza dei k epatica; nell'uomo questi

geni non ci sono e quindi questi tumori non hanno valenza per l'uomo. Fino al 1991 si

consideravano poi le classificazioni sono cambiate. Questi topi vanno bene per tutti gli altri k

escluso quello epatico.

Il ratto è più robusto del topo ma ha la tiroide fragile.

Tossicocinetica 78

Penetrare nell'organismo e subire il metabolismo ed infine capacità di escrezione (feci, urine o

respiro). Nel contesto del metabolismo dobbiamo sapere se le cellule coltivate in vitro della specie

nella quale abbiamo assistito un aumento di k in vivo e di tante specie che si avvicinano all'uomo

noi capiamo qual è la dose e i tempi. Il topo è l'animale che ha il metabolismo più veloce di tutti e

quindi negli studi dobbiamo considerare ciò. Quindi la cancerogenesi nell'uomo sarà anche più lenta

di 100 volte. Quindi si può ridurre la dose nel topo per dimostrare la minore efficienza metabolica e

quindi la potenza viene ridotta. Se nell'uomo la via non c'è il dato non è trasferibile all'uomo. Più

spesso nell'uomo la via c'è ma è più lenta. La sostanza nell'uomo può essere metabolizzato

diversamente rispetto all'animale.

Saggi a breve termine – saggi di mutagenesi

Questi saggi sono utili perchè ci dicono se una sostanza è mutagena. Servono sia per i rischio

genetico nella progenie sia per dire se il cancerogeno è completo o è un promotore. Sono richiesti

per una nuova sostanza 2 saggi di mutazione genica in vitro (e non per forza in vivo), 2 saggi a

livello di mutazioni cromosomiche (uno dei quali in vivo) e un saggio di effetti sul DNA (possibile

farlo in vitro). Si testa sulla salmonella che passa dalla dipendenza di istidina; se torna indietro

allora è positivo. Nel secondo saggio dobbiamo utilizzare cellule eucariotiche e si usa il

Saccaromyces Ceremisie. In genere però si usano cellule umane. Poi a livello cromosomico si fa

un'analisi citogenetica in vivo e in vitro. Si valutano se c'è stata un'attività clastogenica della

sostanza, ovvero se la sostanza ha spezzato il cromosoma.

Il micronucleo (punto 9) è una palla adesa al nucleo di ¼ di diametro del nucleo che può contenere

o un cromosoma o un frammento di cromosoma. Se contiene un cromosoma intero significa che c'è

stato un errore nella divisione del fuso mitotico dopo replicazione. Allora si ha un disturbo del fuso

mitotico ma non è detto che la sostanza impiegata sia per forza mutagena. Invece se c'è solo un

frammento di cromosoma è chiaramente il prodotto di un'azione clastogenica mutagena di un

agente. Gli studi più moderni vanno a vedere il numero di micronuclei e se è presente il centromero.

Ciò si fa con il CREST test tramite fluorescenza con anticorpi. Se c'è la fluorescenza e quindi è

presente il centromero vuol dire che il cromosoma non è spezzato mentre se non si fissa significa

che la molecola studiata ha un'attività clastogenica. Lo studio dei micronuclei oggi viene accettata

solo se implementata da questa studio.

Il danno e la riparazione del danno sul DNA sono studiati in modo differente. Si fanno solitamente 5

saggi. Se sono tutti negativi il discorso è finito e si dice che non è mutageno. Se sono positivi alcuni

di questi 5 si possono prendere due posizioni: o si chiedono ulteriori saggi o si escludono. Questi

sono meno costosi e fanno da pre-screening della cancerogenesi. Non c'è una buona corrispondenza

tra mutagenesi e cancerogenesi (anche se in realtà si pensava che fosse così anni fa perchè i

composti che si studiavano erano sia mutageni che cancerogeni).

Da quando ci sono i filtri ovvero i pre-screening basati sulla mutagenesi le molecole mutagene sono

state fermate. Facendo ciò facciamo passare i promotori del cancro che sono aumentati in

proporzione. Ci consola il fatto che i promotori hanno una dose soglia e un'intensità di

somministrazione elevata. È sufficiente andare quindi sottosoglia.

Ci sono cellule di topi che nel 1978 sono state immortalizzate; sono fibroblasti che in vitro si

orientano e poi di duplicano fino a riempire tutto il vetrino e poi si fermano. Se mettiamo queste

cellule in coltura con un agente in differenti dosi (anche il gruppo controllo) dopo 5 settimane si

possono osservare dei foci di trasformazione cellulare in vitro ovvero fibroblasti disorganizzati che

se presi ed inoculati in un topo immunosoppresso producono k. Sono quindi k ottenuti in vitro che è

l'analogo della cancerogenesi in vivo. La correlazione tra la trasformazione in vitro e la

cancerogenesi nel topo è nell'ordine dell'85%. È quindi un metodo alternativo alla cancerogenesi in

vivo nel piccolo roditore (non ancora ma tra poco sarà così). Si potrà pensare allora se fare un

saggio del genere. C'è quindi un'evoluzione in atto per test alternativi. Questo permette anche di

scomporre l'iniziazione dalla promozione. 79

Potenziale quantitavo alla valutazione dei cancerogeni

Ci sono modelli matematici: moltiplicare l'unità di rischio per l'esposizione. L'esposizione può

essere lavorativo o per tutta la vita. Si ragiona per ordini di grandezza.

La stima del rischio è un giudizio scientifico basato sui dati. La gestione del rischio è un processo

politico e le due cose devono rimanere scisse (lo scienziato dal politico). Le norme sono

determinate dai meccanismi legislativi mentre gli esperti dicono la loro.

La potenza cancerogena o unità di rischio è indicata nel grafico. La dose è in ascissa e in ordinata la

risposta, ovvero il k. I triangolini sono punti sperimentali. Più alta è la dose tollerabile e maggiore è

la possibilità che la curva vada a plateau con metabolismo sovraccarico perchè il citocromo p450 è

saturabile. Il rettangolo con “?!” serve per essere prudenti; occorre estrapolare con modelli

matematici che hanno una soglia o che vanno linearmente a 0 in modo che l'eccesso di una quantità

di dose dia una risposta?! In questa zona non abbiamo la sensibilità per misurare gli effetti e

dobbiamo essere prudenti. I modelli lineari in questo tratto con basse dosi sono cautelativi e

ammettiamo che non ci sia una dose soglia per l'effetto 0 se non una dose pari a 0. A dire ciò ci

aiutano degli studi sperimentali sugli animali e si vede che la formazione di addotti (prerequisito per

la cancerogenesi) è lineare. Quindi il cancerogeno mutageno si comporta in maniera lineare. Il

modello matematico lineare è corretto; la pendenza della retta corrisponde alla potenza quindi è

l'unità di rischio.

I modelli matematici che ci possono aiutare sono vecchi (1960) chiamati “multistage” ovvero

“attacchi multipli”. Dice che la probabilità di sviluppare il tumore “p” in funzione della dose

(ovvero in funzione dell'incidenza) e i dati sperimentali devono essere adattati alla formula fino a

che non si trova da questo polinomio l'adattamento della curva ai dati sperimentali interpolati.

Bisogna vedere a quale dose si riesce ad avere l'adattamento. I dati sperimentali sono a dosi alte e

quindi noi dobbiamo usare questo modello per valutare i bassi dosaggi a modello lineare. Mettiamo

i dati in un software della NCEA-multistage-cancer che è la linearizzazione del multistage nelle

basse dosi e si eliminano tutti i dati con esponente > 2. In questo modo definisco una retta e il

multistage è linearizzato. K1 mi indica l'unità di rischio (pendenza della curva) ed è un intervallo;

prendiamo il maggiore livello di confidenza nell'intervallo calcolato. Il limite in Italia è la dose di

1/1000000 sotto la quale c'è la trascurabilità dell'effetto (penso rispetto la potenza cancerogena).

Manca la latenza, periodo di tempo necessario per lo sviluppo del k. Non si riesce ad inserire nel

modello matematico.

Manca un'espressione biologica perchè nelle cellule colpite ci sono cellule che si replicano e altre

che muoiono. Mancano questi due parametri biologici. Ci sono altri modelli che necessitano di tutti

i parametri che però devono essere validati.

Dal punto di vista quantitativo il problema è nato con il tricolometano: si è deciso di fare una stima

del rischio e la molecola come decaffeinante era accettabile (1/1.000.000 di k). Nella lacca per

capelli (dove era un propellente) erano sufficienti invece 5 minuti di applicazione per inalare una

quantità di triclorometano che portava il rischio individuale compreso tra 1/1000 e 1/10000. si bandì

l'uso di questa molecola nella lacca per capelli. Se uno era un parrucchiere il rischio era 10-100

volte superiore perchè l'esposizione era maggiore.

Ora si utilizza la CO per decaffeinare il caffè e quindi non si usano alogeni. Il gusto del caffè era

2

uguale. Negli anni 90 sono stati fatti studi di tossicocinetica sui k epatici e k mammari. Il glutatione

del fegato ci difende da molti tessuti tossici. Il triclorometano si coniuga con il glutatione e forma

una specie elettrofila e diventa lui il cavallo di troia. Una volta scoperto ciò il problema è stato

comparare il topo con le altre specie. Si è visto che il rischio di 4/10.000.000 delle 3 tazzine al

giorno va abbattuto di 100 volte diventando 4/1.000.000.000 e il rischio è molto minore in quarto

l'uomo è meno suscettibile al metabolismo di questo tipo considerando il metabolismo del

glutatione. L'uomo solitamente ha un metabolismo maggiormente protettivo rispetto gli animali ma

non è sempre così. Per esempio l'uomo è più sensibile alle radiazioni ionizzanti e i raggi X e γ

hanno effetto tramite l'acqua attraverso le quali produce le specie radicaliche dell'ossigeno. Noi

siamo i più suscettibili perchè abbiamo una maggiore concentrazione di acqua.

Qui ci interessa il valore più basso del limite di confidenza inferiore perchè stiamo ragionando in

80

maniera opposta a prima perchè vogliamo vedere qual è la dose minore che può dare un effetto

osservabile.

Si possono osservare delle unità di rischio che vanno moltiplicate per l'esposizione. Nella tabella

abbiamo alcune sostanze come radon, asbesto, benzene, radiazioni ionizzanti, diossine per esempio

e si può leggere in verticale per diminuzione progressiva del rischio (i lavoratori rischiano di più).

Grilli, venerdì 13 maggio 2011

Benzene ed IPA

Il benzene è stato scoperto nel 1825 dopo essere stato isolato dal petrolio. È un mutageno e

cancerogeno ed ha evidenza di categoria 1. È facilmente volatile e i dati sullo studio sulla sua

tossicità risalgono al 1929 ma a metà del 900 c'era già la convinzione della cancerogenità sull'uomo.

In seguito sono stati effettuati differenti esperimenti sugli animali che hanno dimostrato che non c'è

corrispondenza di bersaglio tra uomo ed animale. Nell'uomo il benzene causa la leucemia mieloide

cronica (bersaglio oncologico) preceduta da ipoplasia (o aplasia) del midollo osseo rosso che

rappresenta l'organo bersaglio. Negli animali si sono visti vari k ma non la leucemia. Il bersaglio

può dipendere da vari percorsi metabolici all'interno dell'organismo e quindi la non-corrispondenza

è motivata. La stima di rischio che si può fare nell'animale differisce di un fattore 2 da quello

umano, quindi c'è un'ottima concordanza tra la stima della potenza cancerogena nell'uomo e negli

animali. 8/1.000.000 sono i soggetti che si ammalano di k in soggetti che si espongono a 1

3

microgrammo di benzene per m di aria (USA). L'OMS parla di 6/1.000.000 morti per k in più che

per tutta la vita sono esposti a benzene. Poi è stata misurata l'esposizione: i lavoratori che lavorano e

producono il benzene ogni giorno assorbono 10.000 microgrammi di benzene (stima USA 1988, le

cose ora possono essere migliorate) mentre i fumatori attivi assorbono 1800 milligrammi di

benzene. L'esposizione in ambienti non confinati (ovvero nelle città dove è presente molto traffico

veicolare in quanto il benzene è presente nelle benzine e deriva anche dalla combustione incompleta

della benzina) comporta l'assorbimento di (vedi fotocopie), i fumatori passivi assorbono 50

microgrammi, gli autisti 40 microgrammi al giorno, i benzinai 10 microgrammi al giorno e quindi

-6

hanno stimato l'esposizione. Hanno poi moltiplicato l'unità di rischio (k = 8 x 10 ) per la quantità

1

di microgrammi al giorno, poi hanno stimato qual è l'entità della popolazione esposta. I fumatori

all'epoca (1988) erano 53 milioni su 240 milioni di statunitensi; l'esposizione in ambienti non

confinati riguardava la totalità degli statunitensi (240 milioni), i fumatori passivi erano 190 milioni

(240 – 53), i lavoratori esposti erano 250.000; il rischio individuale di queste persone era molto

maggiore della popolazione ma dal punto di vista della considerazione di tutte le esposizione la loro

propria esposizione viene diluita nella popolazione generale – ciò perchè facendo poi il prodotto

dell'unità di rischio moltiplicata per la singola esposizione moltiplicata per la dimensione del

campione e dividendo il tutto per 80 che rappresenta l'aspettativa di vita media di ogni persona,

otteniamo i casi di morti da benzene per k stimati negli USA per ogni anno. In totale sono circa

1000 e di questi la metà sono ascrivibili al fumo attivo di sigaretta, 350 all'esposizione in ambienti

aperti, i lavoratori sono 10 casi per anno. Quindi rispetto la popolazione il numero dei lavoratori che

si ammalano sono molto minori ma se consideriamo invece solo i lavoratori esposti allora il rischio

è chiaramente maggiore. I benzinai sono 5 casi per anno. Il problema del benzene quindi non è un

problema riferito solo all'ambiente lavorativo ma anche ad altri ambienti, come la strada o gli spazi

aperti.

Il benzene viene modificato all'interno del corpo in tanti modi ma in tutte queste trasformazioni

mantiene l'anello aromatico. Recentemente è stato definito che la spaccatura dell'anello forma una

dialdeide (OHC-CH...-CH-CHO) chiamata muconaldeide o mucondialdeide. Gli aldeidi hanno una

vita breve e può interagire con i siti nucleofili e quindi anche con il DNA. Il muconaldeide è il

mutageno cancerogeno terminale. La quota che non interagisce con un nucleofilo viene ossidato

ulteriormente ad acido mucolico (2CHO → 2COH) che è stabile e si può misurare nelle urine. Per

misurare quindi l'assorbimento non vado a ricercare il fenolo (che veniva ricercato in passato) ma

l'acido mucolico che è quello che ci da delle indicazioni rispetto la dose effice in prospettiva degli

effetti mutageni o cancerogeni. 81

Siamo partiti dal benzene per parlare degli IPA; ne abbiamo già parlato quando abbiamo affrontato

il discorso qualitativo mentre qui facciamo solo un discorso quantitativo, ovvero fare una stima del

rischio. Oltre al benzoapirene ve ne sono altri 8 (benzoantracene, ecc). Questi sono quelli che

ricerchiamo in aria e cerchiamo poi di convertirli in benzoapirene tramite dei fattori che sono pari a

1 per il benzoapirene e sono minori di 1 (dato che sono fattori di potenza) per le altre sostanze

elencate. Non verrà chiesta la lista delle 8 sostanze ma dobbiamo sapere che sono 8 idrocarburi

policiclici aromatici rappresentati da un solo composto che è il beanzoapirene e che tutti gli altri in

funzione della loro concentrazione misurata e moltiplicata per il fattore specifico di ciascuna

sostanza vengono trasformati in equivalenti del benzoapirene. Questi dati devo essere sommati e

otteniamo il benzoapirene equivalente e su questo facciamo la stima del rischio, ovvero quanti k ci

aspettiamo per una esposizione inalatoria (più efficace) o alimentare (maggiormente frequente). È

necessario rispettare la normativa e non fare sforamenti. Anche se rispettiamo la normativa

dobbiamo sapere che ogni anno muore 1 persona in più su 10.000 persone che ogni giorno per tutta

3

la vita hanno respirato benzoapirene equivalenti 1ng o 1 miliardesimo di g per m di aria. Dobbiamo

tendere quindi al nanogrammo che è il valore minore rilevabile. Se parliamo di particolato, ovvero

3

le polveri sottili, cerchiamo di diminuire i PM10 da 40 microgrammi/m aria a 20 per l'anno 2015

(normativa europea). Oggi siamo a 40 con tanti sforamenti. Non è facile ridurre questi valori. Il

contributo del traffico veicolare è molto basso in quanto ci sono anche le caldaie domestiche. Solo il

3

metano con la combustione non produce IPA. Il limite è di 1 ng/m di aria posta in Italia nel 1994.

Per quanto riguarda l'assorbimento mediamente in Italia si assorbono per via inalatoria il 6,5% del

totale e per via orale il 93,5% soprattutto tramite alimenti grassi (latte e derivati perchè gli IPA sono

solubili nel grasso e lì si concentrano). Anche tutto ciò che è affumicato, bruciato contiene IPA.

Tutto dipende da quanto ne viene mangiato.

L'unità di rischio è maggiore per la via inalatoria che rispetto a quello orale. Un eccesso di 1 morto

in più ogni milione di persone che per tutta la via assumono da 6 a 50 ng di benzoapirene al giorno.

Nell'intervallo da 6 a 50 prendo il più basso, 6, perchè voglio essere protettivo (non è chiaro perchè

prima aveva detto 1 ng e non 6). Diossine e policlorobifenili

Sono composti clorurati e sono cancerogeni indiretti in quanto necessitano di un'attivazione

metabolica e, a differenza degli IPA, hanno un tempo di dimezzamento nell'ambiente molto elevato

(anni). La via principale non è quella inalatoria ma quella alimentare.

La struttura di base delle diossine è differente e la più nota e pericolosa di esse è la 2,3,7,8-

tetraclorodibenzo-p-diossina, ovvero la diossina che è legata a 4 Cl, la diossina di Seveso, la più

potente sia dal punto di vista tossico che cancerogeno. Le diossine sono tante (210) e non tutte sono

cancerogene e le dobbiamo misurare tutte. La potenza della diossina di Seveso è pari a 1 e poi ce ne

sono altre 17 che hanno una potenza tossica più bassa di quella della diossina di Seveso. Queste

vengono trasformate in benzoapirene equivalente tramite il fattore di potenza. Anche qui misuriamo

le concentrazioni delle 18 diossine, si moltiplicano questi per il fattore di potenza specifico; poi si

trasforma in diossina di Seveso equivalente (tramite sommatoria). L'unità di rischio cancerogena è

1 picogrammo di diossina di Seveso per Kg di peso corporeo al giorno dà un eccesso di rischio di

2/1.000.000. Questa è la stima cancerogena. Questi interferiscono sullo sviluppo della vita e quindi

è presente nei siti non l'unità di rischio ma la quantità assumibile giornalmente tollerabile ed è di

2 picogrammi per Kg di peso corporeo. Se moltiplichiamo questo per 60 (peso medio) abbiamo 120

picogrammi. La stima delle diossine presenti negli alimenti (stima anni 80-90), soprattutto alimenti

grassi, era 180-420 picrogrammi/persona/giorno. Il limite di 120 è stato applicato nel 2002. Oggi

siamo sui 100 picogrammi/persona/giorno di diossina equivalenti negli alimenti. C'è stata una

modificazione positiva e siamo in una condizione di sicurezza anche quando osserviamo la tossicità

per lo sviluppo. Si aspetta che gli effetti di interferenza endocrina siano minori rispetto il passato.

Le diossine erano presenti negli inceneritori vecchi; negli inceneritori di nuova generazione (terza)

si arriva con una camera aggiuntiva (camera di post combustione primaria) nella quale ad una

temperatura elevata viene distrutta la diossina. 82

I primi problemi sono quelli di tossicità dello sviluppo prima dei problemi

di cancerogenesi.

Assieme alle diossine dobbiamo considerare anche un'altra classe di

composti chiamati policlorobifenili (PCB). Sono 209 composti e ci sono 2

anelli esagonali ai quali si possono attaccare 5 atomi e ci possono essere da

1 a 10 sostituenti. I PCB sono suddivisi in due categorie:

• Simili alle diossine: che sono la maggiorparte;

• Non simili alle diossine: sono molto meno potenti delle diossine (di 6 ordini di grandezza,

un milione di volte in meno).

I PCB sono contaminanti ambientali come le diossine e gli IPA. Le diossine sono molto più affini al

recettore APO rispetto agli IPA (di circa 30.000 volte). Ciò spiega la maggiore potenza della

molecola.

Il PCB sono presenti nei cibi (parti grasse) a livelli di concentrazione pari a 8 ordini di grandezza in

più delle diossine. Dato che per calcolare il rischio devo fare una moltiplicazione il rischio più alto è

di circa due ordini di grandezza per il PCB che per le diossine.

Composti inorganici 3

Asbesto: l'OMS afferma che l'unità di rischio debba essere 500 fibre/m di aria misurate al

microscopio ottico; in realtà il microscopio ottico dà solo la metà delle fibre (solitamente si usa il

3

microscopio a scansione) e quindi l'unità di rischio è di 1000 fibre/m di aria. Vi sono due unità di

rischio (uno per il polmone e l'altro per la pleura). C'è un intervallo da 1/1.000.000 ad 1/100.000 per

il k al polmone, di u ordine di grandezza maggiore per il k della pleura. Questi sono dati che

3

riguardano l'inalazione ogni giorno per tutta la vita di 1000 fibre di asbesto/m di aria. Ogni giorno

inaliamo circa 30 m3 di aria, beviamo 2 litri d'acqua, mangiamo 400g al giorno di frutta e verdura

(pesticidi), 500g al giorno di carne – questi sono i valori medi.

Questi dati sono stati impiegati quando sono state fatte delle stime del rischio per le fibre di lana di

vetro, le sostitute dell'amianto. Mancando il potere della cancerogenicità delle fibre di vetro (unità

di rischio) per fare una stima è stato impiegato quello dell'asbesto, immaginando che fossero

identici. Le fibre erano impiegate come isolanti. Non è stato ottenuto un eccesso di rischio e il

rischio era di 1/1.000.000 utilizzando un unità di rischio probabilmente molto maggiore della realtà

e quindi il rischio era trascurabile.

Cloro: oggi si usa l'ossido di cloro per potabilizzare l'acqua. In passato era stato usato gas cloro e la

varechina. I composti clorurati hanno una possibile/probabile tossicità. I composti che si formano

per clorazione sono quelli del gruppo A (classificazione USA) e sono quattro molecole. Uno di

questi è il cloroformio. La concentrazione di microgrammi per litro di acqua a cui è associato il

rischio di 1/100.000 (vedi fotocopie per i valori) ovvero il massimo che noi accettiamo come rischio

per rendere l'acqua potabile. Nell'acqua ci sono residui di acidi organici (acidi urici) che per

reazione con il Cl formano quei 4 composti. L'insieme di quei 4 composti non deve superare i 30

microgrammi/litro di acqua potabile. Questo limite è rispettato. L'acqua di falda protetta ci aiuta

ad evitare che ci sia la contaminazione dell'acqua stessa. Se l'acqua contiene uno di questi

contaminanti significa che qualcuno sta contaminando l'ambiente.

Epidemiologia

Nel 1981 è stato fatto uno studio che ha cercato di valutare tutti i parametri che influenzano

l'andamento dei k.

Di tutte le morti per k negli USA del 1981 l'età media era di 35 anni con un intervallo da 10 a 70

anni. Ciò perchè ci sono k molto differenti. Noi abbiamo un intervallo che va da 25 a 50. Il fumo

attivo negli USA era a 30 anni con un intervallo da 20 a 45-50 anni e da noi la situazione è simile.

Negli USA la curva della mortalità al k si sta riducendo perchè sono meno i soggetti che fumano

(vedi fotocopie per percentuali).

Rispetto al passato si fanno più indagini diagnostiche ma si irradia di meno. I due fattori che

aumentano la possibilità di soffrire di k sono il fumo e la dieta. Non esiste una dieta ottimale ma

83

solo dei sani principi (percentuale dei lipidi e dei carboidrati, attività fisica, ecc).

In Svezia è stato fatto un altro studio. In Svezia le campagne antifumo sono state efficaci e c'è

minor abitudine al fumo e quindi meno k.

Fumo di sigaretta e tumori

I tumori associati causalmente al fumo di sigaretta sono 14, di cui il primo quello al polmone ed è

quello per cui il rischio relativo è il più alto. Inoltre ci sono tutti gli apparati delle vie aeree digestive

superiori come l'esofago, fegato, leucemia mieloide, la vescica (via aerea digestiva superiore?).

Ogni anno 40-45.000 persone muoiono per l'insieme di questi 14 k. Altrettanti morti ogni anno

muoiono per patologie non neoplastiche quali cardiovascolari (nei 2/3) e per 1/3 sono polmonari

non neoplastiche (croniche). Il totale è di 90.000 morti ogni anno → importante la prevenzione

primaria.

Un fumatore che decide di smettere, passati i primi 2-3 anni dove il rischio è maggiore, il rischio

tende ad avvicinarsi a quello di chi non ha mai fumato che sta salendo (perchè gli anni vanno

avanti). Queste due curve non si uniranno mai. Ciò significa che le sostanze presenti all'interno

della sigaretta hanno funzione di promozione del cancro e non sono quelle stesse sostanze le

cancerogene e mutagene; ciò lo possiamo affermare perchè se fossero prevalenti le azioni dei

mutageni le due linee non dovrebbero tendere ad unirsi.

Decalogo del cancro:

• Non fumare;

• Ridurre alcolici in quanto promotori (250 g al giorno);

• Aumento verdura e frutta fresca;

• Aumentare fibre perchè aumentano la velocità del transito intestinale di sostanze che

possono essere tossiche oppure di sostanze che diventano tossiche con l'azione della flora

batterica intestinale. Se si esagera si ha malassorbimento intestinale.

• Evitare il consumo di cibi grassi;

• Protezione dalle sostanze cancerogene;

• eseguire test di screening (pap-test dai 25 ai 65 anni ogni 3 anni, mammografia dopo

menopausa);

• Abitudini sessuali. 84 Lezione prof Grilli, giovedì 19 maggio 2011

Riprendendo il discorso che abbiamo fatto l'ultima volta abbiamo detto che uno studio descrittivo

fotografa una situazione e non permette quindi di indagare una causa-effetto ma genera solamente

delle ipotesi che devono essere saggiate in un momento successivo da studi analitici; se queste

dovessero essere confermate ci daranno quindi delle associazioni di tipo causale.

Facciamo un esempio di studio descrittivo: per esempio possiamo descrivere i migranti giapponesi

che nella seconda metà del '900 si sono spostati nel west-USA comparare l'incidenza di patologie

neoplastiche nei gruppi che sono emigrati con quelli che sono rimasti in Giappone. Sappiamo infatti

che vi sono dei tumori che colpiscono con un'elevata incidenza i giapponesi ed uno di questi è il k

allo stomaco mentre nella popolazione americana l'incidenza non è così elevata. Viceversa invece

per quanto riguarda il k della mammella che colpisce più le americane che le giapponesi. Se

andiamo a vedere dopo 2 generazioni qual è l'andamento dell'incidenza del k si è visto che

l'incidenza del k della mammella si alza e diventa pari a quello della costa west mentre il k dello

stomaco si abbassa e diventa pari a quello della California. Ciò deve essere dovuto probabilmente a

caratteristiche ambientali (abitudini alimentari, sessuali, ecc – magari aggiungerei io non mangiare

il pesciaccio crudo).

Un altro esempio può essere l'incidenza dell'epatocarcinoma nei Bantu (razza dell'Africa nera) e in

coloro che sono stati deportati negli USA come schiavi. Si è visto che i Bantu tendenzialmente

soffrono maggiormente di epatocarcinoma (probabilmente a causa della presenza maggiore di virus

epatitici) ma nei soggetti che sono stati deportati come schiavi ciò non si verifica più. Dobbiamo

ricordare che è necessario attendere qualche generazione per poter fare dei confronti, non è

possibile farlo con chi si è appena traferito.

C'è quindi una ciclicità nei processi epidemiologici. Questi sono:

1. studi descrittivi – raccolta e analisi dei dati che una volta raccolti permettono di formulare

un →

2. modello di ipotesi; è necessario quindi applicare degli →

3. studi analitici per saggiare ipotesi, e una volta compiuti →

4. l'analisi suggerisce ulteriori studi descrittivi.

Quando si parla di studi di correlazione dobbiamo ricordare che questi ci danno i dati medi

cumulativi senza però indagare l'esposizione e quindi sono scarsamente indicativi.

Possiamo poi indagare l'effetto dell'età in relazione ai numeri di k per età. Un dato ormai abbastanza

certo è che dai 60 anni aumenta esponenzialmente l'incidenza dei k. Questo è uno studio descrittivo.

I K pediatrici sono pochi e la loro incidenza è bassa. Questa curva si applica alla maggiorparte dei

k.

Ci sono altri k che hanno un andamento differente, come il neuroblastoma, la leucemia linfatica

acuta e l'osteosarcoma che seguono 3 andamenti differenti. Con l'avanzare dell'età gli ultimi due

seguono l'andamento della curva precedente (k generali). L'osteosarcoma ha un picco qualche anno

dopo la conformazione completa dell'osso.

Un'altra eccezione è il k della mammella in quanto a circa 50 anni si manifesta un flesso di

pendenza (così come nel k dell'utero) e poi sale con esponenzialità più bassa (ricordiamoci però

che nei giapponesi non cresce ma rimane una linea parallela all'asse x) a causa della menopausa

(ovvero a causa della mancanza di estrogeni) in quanto manca il fattore che causa la proliferazione

del k. In principio era solo un'ipotesi che poi è stata dimostrata con studi analitici.

Metodologie analitiche

Queste possono essere di due tipi:

• Studio caso controllo

• Studio di coorte 85

L'Odd ratio (rapporto dei pronostici) dobbiamo in realtà trattarlo come rischio relativo. (2x2 tabella)

→ è uno studio caso controllo proprio perchè presenta l'OR.

2

x = (numero osservato – numero atteso)/?

Rischio relativo = per esempio uno studio che indaga il rischio relativo è quello che va a vedere nei

fumatori la relazione dose-morte. Si è visto negli anni che chi usa il filtro muore meno in quanto

arriva meno catrame nei polmoni e co esso quindi meno idrocarburi e robaccia varia. Ovviamente

però se uno che fuma le sigarette light ne fuma il doppio di uno che fuma quelle senza filtro allora il

gioco non vale più e il rischio è lo stesso. Lo studio caso controllo ci dice che il filtro qualcosa fa

nel ridurre il rischio relativo e che una relazione dose-risposta nel k del polmone.

Un altro studio ha indagato l'esposizione a pesticidi negli agricoltori e ha studiato l'incidenza di tre

patologie importanti (osteosarcoma, linfoma di Hodking e linfomi non Hodking) in relazione all'uso

di pesticidi. Si studia la free malattie studiate. Dobbiamo considerare però che c'è anche un

intervallo di confidenza: questo deve serguire completamente lo stesso andamento dell'OR per poter

affermare che il risultato ottenuto sia statisticamente significativo (ovvero i due intervalli devono

essere entrambi o < o > di 1 per poter dare la significatività statistica).

Anche il concetto di tail (coda) è importante. Dobbiamo infatti esplicitare se abbiamo un modello a

doppia coda o a coda singola, ovvero se guardiamo solo verso l'alto (se sappiamo che la sostanza

che studiamo ha un effetto avverso alla salute) oppure verso il basso (se sappiamo che la sostanza

ha un effetto protettivo per la salute). Se ovviamente non sappiamo qual è l'effetto sulla salute

dobbiamo applicare il modello a doppia coda. In questo caso c'è un eccesso di rischio e la

probabilità p=0.004 sta a significare che si sbaglia meno di 4 volte su 1000 nel dire che c'è un

affetto avverso del pesticida sulla salute. Dobbiamo però osservare che c'è solo qualche conferma

nel linfoma non Hodking per dosi molto elevate di pesticida.

Uno studio retrospettivo è solitamente caso-controllo. Partendo dall'esposizione in persone sane

faccio uno studio longitudinale o prospettico. Gli studi trasversali (cross sectional o studio di

prevalenza) sono quantitativi ma non ci danno associazione perchè non possiamo dire cosa causa la

malattia ma ci dà solo quanti sono i malati. Per esempio ci dice quanti sono i malati di un

determinato tipo di k ma non ci dicono da quanto tempo, per quale motivo, a quale stadio, ecc.

Uno studio fatto bene può essere quello di coorte: selezioniamo i casi esposti ad un fattore (ce in

questo momento sono quindi sani) e dobbiamo poi confrontarli (almeno per 15 anni) con l'incidenza

e la mortalità di tutta la popolazione nazionale. Quindi non si fa il braccio di destra mentre si quello

di sinistra.

Le tossine

Ci sono tossine prodotte dalle alghe che sono classificate in DST (intossicazione con diarrea acuta

→ molluschi) acido cadarico che a lungo termine da k pelle. Questo viene filtrato dalle spugne e se

non si rispettano i termine di decantazione questo rimane nella sostanza. Dato che dà una diarrea

acuta il medico pensa che la diarrea sia causata da batteri ma l'acido cadarico non è sensibile

all'antibiotico e neanche al calore (quindi anche se cuoci i molluschi, ciccia).

L'altra classe di tossine sono quelle paralizzanti (dipende dalle concentrazioni) a breve termine. La

paleotissina prodotta dalle alghe dà irritazione cutanea. Ha una tossicità simile a quello della

tossina botulinica e si forma perchè certe alghe si sviluppano con alta temperaura dell'acqua. Un

paio di anni fa quando era caldo d'estate questa era particolarmente presente nell'acqua del mar

ligure.

Replicazione cellulare

Se analizziamo una curva di crescita batterica (tropismo) la teoria dice che se tutte le cellule si

13

duplicano e nessuna viene persa arriviamo al numero di 10 cellule incompatibile con la vita dopo

42 replicazioni. Non sono però verificate le due condizioni, ovvero che un certo numero di cellule

86 9

non si riproduce e che una seconda parte muore per apoptosi. Quando abbiamo 10 cellule,esse

3 8

misurano 1 cm ed è di dimensioni palpabili (questa è la fase fase resecabile), mentre con 10

cellule ancora non siamo in grado di individuarla con PET, TAC e quant'altro (fase preclinica)

12

mentre con 10 cellule abbiamo 1 kg di cellule tumorali.

Il tempo di raddoppiamento delle cellule può essere variabile in quanto solo una percentuale di

cellule si duplica e una parte delle cellule viene persa per apoptosi. Queste due percentuali possono

essere proporzionali per un certo periodo di tempo (solitamente all'inizio c'è proporzionalità tra la

componente che duplica e quella che viene persa e per questo si rimane in una condizione stabile)

anche se con il tempo se un k deve evolvere verso la malignità evolverà e queste perentuali

perderanno di proporzionalità.

Se prendiamo un k embrionale abbiamo una perdita cellulare del 93% e c'è una sensibilità a 25-30

Gray, ovvero il k è sensibile alle radiazioni. Tanto più dobbiamo alzaci con i Gray, tanto più il k non

è sensibile. (+++ sensibile a radio e chemio). Il simbolo + indica che il k è sensibile a radiazioni

gamma.

Le curve di crescita sono influenzate da vari fattori.

Le cellule tumorali (leucemia linfoide cronica) hanno una velocità di ciclo cellulare, in relazione a

quelle del midollo osseo sane, minore ma c'è un'insensibilità ai fattori di stop che dà il problema del

k. Quindi il problema non è in realtà la velocità di replicazione ma l'insensibilità agli stimoli

limitanti esterni.

In scala semi-log abbiamo delle rette per la curva esponenziale: se abbiamo una linea poco verticale

il k non è aggressivo mentre se è pendente il k è rapido nell'accrescimento e quindi più aggressivo e

più invasivo.

Nelle leucemia mieloide con scala semilog e si fa diagnosi quando le cellule k sono il 0.5 – 5%. Se

dopo la diagnosi non faccio niente dopo un po' di tempo la curva piega perchè manca la

12

proporzionalità di trofismo (10 cellule → morte perchè incompatibilità con la vita).

Può accadere che la terapia sia efficace e ci può essere una remissione parziale oppure si arriva alla

guarigione. La chemioterapia A non ha avuto un efficacia terapeutica perchè non ho un guadagno di

anni e il pz muore ugualmente nello stesso momento. La chemioterapia B invece è efficace in

quanto ha portato alla guarigione del paziente.

Chemioprevenzione

Le sostanze chemiopreventive devono avere alcune caratteristiche:

• meccanismo d'azione conosciuto;

• tossicità nulla o comunque bassa (a seconda delle dosi)

• elevata efficacia contro siti multipli (possibilmente)

• basso costo

• facilmente somministrabile per via orale (unica via di somministrazione)

• benaccetto

L'anticancerogenesi si può fare in vari momenti della cancerogenesi.

Distinguiamo in 3 tipologie differenti la chemioprevenzione:

• Chemioprevenzione primaria: sulla popolazione che sta bene asintomatica

• Chemioprevenzione secondaria: su persone che sono a rischio (esempio forti fumatori)

• Chemioprevenzione terziaria: coincide sulla terapia (esempio retinoidi nei k testa-collo)

La maggior parte degli studi sono di chemioprevenzione secondaria, quindi su soggetti a rischio.

Questi studi durano 5 anni almeno con osservazione di almeno altri 10 anni per la convalida

nell'uomo. Sono impiegati gruppi a maggiore rischio perchè così si riduce il numero di soggetti da

includere nello studio e ho bisogno di meno tempo (perchè sono soggetti a rischio). I risultati di

questo studio non posso però trasferirlo alla popolazione generale sana ma solo ad altre persone che

87


PAGINE

108

PESO

2.40 MB

AUTORE

edofauno

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti completi del corso di Patologia molecolare di tutto l'anno 2012-2013 (università di Bologna, Medicina e Chirurgia).
Programma:
Generalità, definizioni e classificazioni
Oncologia di base ed Oncologia medica
Dimensione del problema tumori
Tumori benigni e tumori maligni

Il tumore come malattia genica
Oncogèni e geni oncosoppressori “gatekeeper” e “caretaker”
Meccanismi di attivazione di oncogèni o inattivazione di geni oncosoppressori- Effetti
Implicazioni terapeutiche di oncogèni e geni oncosoppressori
Predisposizione genetica

Il fenotipo tumorale
Crescita – Differenziamento – Morte cellulare
Instabilità genomica
Caratteristiche morfologiche e metaboliche

Storia naturale
Monoclonalità – Eterogeneità
Lesioni preneoplastiche
Progressione

*Le cause del cancro
Cancerogeni esogeni ed endogeni
Meccanismi biologici e molecolari della cancerogenesi fisica, chimica e da agenti biologici
Epidemiologia dei tumori
*Prevenzione primaria, secondaria e terziaria dei tumori. Chemioterapia. Immunoprevenzione

Interazioni tumore-ospite
Angiogenesi
Il processo metastatico
Sindromi paraneoplastiche
Immunologia dei tumori

*Basi della terapia dei tumori. Fondamenti e meccanismi molecolari e biologici delle terapie radianti, farmacologiche, biologiche, immunologiche e geniche dei tumori.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - a ciclo unico) (magistrale europea)
SSD:
Università: Bologna - Unibo
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher edofauno di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Patologia molecolare e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Bologna - Unibo o del prof Nanni Patrizia.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Patologia molecolare

Patologia molecolare - Neoplasia, tumore e cancro
Appunto
Neuroradiologia terapeutica ed interventistica
Dispensa
Aneurismi endocranici - Trattamento chirurgico
Dispensa
Neuroradiologia - Evoluzione
Dispensa