basi molecolari del cancro - med.unipg.it didattico/patologia e fisiopatologia... · fgf hst-1...

BASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCRO

1) Danni genetici non letaliMutazioni indotte da fattori ambientali (chimici, r adiazioni virus) o a carico della linea germinale

⇓

Il tumore deriva dall’espansione clonale di una cel lula alterata (tumori monoclonali)(isoenzimi X -legati)

2) Geni bersaglio coinvolti nell’oncogenesi

2.1) Meccanismi di riparazione

Il tumore deriva dall’espansione clonale di una cel lula alterata (tumori monoclonali)(isoenzimi X -legati)

a) Oncogeni � � proliferazione (espressione dominante)b) Geni oncosoppressori � � proliferazione (espressione recessiva)c) Geni regolatori la morte cellulare (espressione dominante o recessiva)

Capacità di riparare danni genetici non letali a ca rico di a), b) e c) (espressione recessiva)

4) Processo “multistep” – PROGRESSIONE TUMORALE

Capacità di riparare danni genetici non letali a ca rico di a), b) e c) (espressione recessiva)

Progressivo accumularsi di lesioni genetiche � Attributi fenotipici di un cancro:crescita eccessiva, invasività locale, metastatizzazion e.

Trasformazione tumorale di una cellula normale:

BASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROPRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORIPRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORI

• almeno 6 mutazioni specifiche su classi di geni diverse

Trasformazione tumorale di una cellula normale:

• almeno 6 mutazioni specifiche

• normale tasso di mutazione di una cellula è di 10-7 per

PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORI

• normale tasso di mutazione di una cellula è di 10-7 per

gene

• numero totale di geni per cellula: 106

• numero di cellule per persona 1013

La probabilità che una persona sviluppi tumore è 1013 x 10-42,

cioè 1:1029

Nonostante ciò il cancro si sviluppa a causa della

combinazione di due meccanismi:

PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORI

• mutazioni che aumentano la proliferazione cellulare:

popolazione espansa di cellule in cui può verificarsi la

successiva mutazione

• mutazioni che diminuiscono la stabilità del genoma: • mutazioni che diminuiscono la stabilità del genoma:

aumento del tasso di mutazione complessivo


Riparazioneefficace

Cellula normale

D Inefficienza nellaDanno al DNA

Agenti ambientali

Fattori genetici

Mutazione nel genomadi cellule somatiche

A Attivazione di oncogeni

(� crescita)

B Inattivazione di geni oncosoppressori

(�crescita)

C Alterazioni di geni cheregolano l’apoptosi

D Inefficienza nellariparazione

Neoplasia maligna

Espressione di prodotti genici alteratie perdita di proteine regolatorie

(� crescita) (�crescita)

Espansione clonaleMutazioni aggiuntiveEterogeneità

progressione neoplastica

ONCOGENI VIRALIONCOGENI VIRALIONCOGENI VIRALIONCOGENI VIRALI


SCOPERTA DEGLI ONCOGENISCOPERTA DEGLI ONCOGENI

DEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENIDEREGOLAZIONE DEGLI ONCOGENI

FUNZIONE DEGLI ONCOGENIFUNZIONE DEGLI ONCOGENI

FAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTIFAMIGLIE DI ONCOGENI E LORO PRODOTTI

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVECONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

BASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCRO

Altra modalità classificativa:Altra modalità classificativa:1)1) Geni immortalizzantiGeni immortalizzanti2)2) Geni della morte cellulare programmataGeni della morte cellulare programmata2)2) Geni della morte cellulare programmataGeni della morte cellulare programmata3)3) Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…)Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…)4)4) Geni per l’invasivitàGeni per l’invasività5)5) Geni per le metastasiGeni per le metastasi6)6) Geni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioniGeni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioni

ONCOGENI VIRALI ONCOGENI VIRALI -- vv--onconc

La scoperta risale a 30 anni fa’ quando La scoperta risale a 30 anni fa’ quando si scoprì che alcuni virus erano in grado si scoprì che alcuni virus erano in grado di indurre tumori negli animali di indurre tumori negli animali veicolando sequenze…...veicolando sequenze…...veicolando sequenze…...veicolando sequenze…...

ONCOGENI VIRALI ONCOGENI VIRALI –– ELEMENTI DI CLASSIFICAZIONEELEMENTI DI CLASSIFICAZIONE

ProtoProto--oncogenioncogeni Fisiologicamente: Fisiologicamente: ��proliferazioneproliferazione

Oncogeni cellulariOncogeni cellulari

Oncogeni viraliOncogeni virali

ProtoProto--oncogeni mutati: no regolazioneoncogeni mutati: no regolazione�� proliferazioneproliferazione

vv--onc onc simili a simili a cc--onconc, con vari gradi di mutazioni, con vari gradi di mutazioni

ONCOGENI VIRALI ONCOGENI VIRALI -- vv--onconc

Retrovirus trasformanti lentiRetrovirus trasformanti lenti

Retrovirus trasformanti acutiRetrovirus trasformanti acuti

ONCOGENI VIRALI - v-oncDerivazione di un virus trasformante acuto a partire da

un precursore trasformante lento

(alcuni eventi mutazionali)(alcuni eventi mutazionali)

ONCOGENI VIRALI ONCOGENI VIRALI -- vv--onconcELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALEELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALE

retrovirusretrovirus

tumoretumoretumoretumore

Infezione in cellule permissiveInfezione in cellule permissive-- proteine precociproteine precoci

Infezione in cellule non permissiveInfezione in cellule non permissive-- proteine precoci (oncoproteine)proteine precoci (oncoproteine)

oncoonco--DNAvirusDNAvirus

ONCOGENI VIRALI ONCOGENI VIRALI -- vv--onconcELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALEELEMENTI ESSENZIALI DI CANCEROGENESI VIRALE

-- proteine precociproteine precoci-- proteine tardiveproteine tardive

-- proteine precoci (oncoproteine)proteine precoci (oncoproteine)

RbRbX

p53p53X

ONCOGENI CELLULARI ONCOGENI CELLULARI -- cc--onconc

Alcuni dei più conosciuti oncogeni e classificazioneAlcuni dei più conosciuti oncogeni e classificazione

N.B. N.B. -- Taluni oncogeni cellulari NON hanno controparti viraliTaluni oncogeni cellulari NON hanno controparti viraliN.M.B.N.M.B.-- “Nuovi oncogeni” tra proteasi e fosfatasi citosoliche“Nuovi oncogeni” tra proteasi e fosfatasi citosoliche

ONCOGENI: DEREGOLAZIONEONCOGENI: DEREGOLAZIONE

• Mutazione puntiforme• Amplificazione• Traslocazione• Inversione• Inversione• Mutagenesi inserzionale• Alterazione stato di metilazione• Meccanismi Epigenetici

ONCOGENI: PRODOTTI PROTEICI FISIOLOGICIONCOGENI: PRODOTTI PROTEICI FISIOLOGICI

Fattori di trascrizione

Tyr-K*


Mitosi

ONCOGENI CODIFICANTICODIFICANTI PER FATTORI DI CRESCITA

Categoria Protooncogene Meccanismo Tumore associato

Fattori diCrescita

PDGF-catena B sis (riparazione, embriogenesi) Overespressione AstrocitomaPDGF-catena B sis (riparazione, embriogenesi) Overespressione Astrocitoma(dimero BB) Osteosarcoma

FGF hst-1 Overespressione Cr. stomacoint-2 Amplificazione Cr. vescica

Cr. mammellaMelanoma

EGF numerosi

TGF-β ??

- Spesso il fattore di crescita od il suo recettore non sono mutati- Altri oncogeni (ras) spesso ne forzano l’iperespressione- Non è di per se sufficiente per il fenotipo tumorale

⇑ indice proliferativo⇒ ⇑ rischio mutazioni


Tyr-K*

ONCOGENI CODIFICANTICODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORIDI CRESCITA

Mutazioni:Mutazioni:1) 1) �� numero recettorinumero recettori2) alterazioni2) alterazioni�� funzionefunzione2) alterazioni2) alterazioni�� funzionefunzione

Tipologie:Tipologie:1)1) RTK (tirosinoRTK (tirosino--kinasici)kinasici)2)2) RSK (serinRSK (serin--treonintreonin--kinasici)kinasici)

Caratteri comuni:Caratteri comuni:Caratteri comuni:Caratteri comuni:1)1) Affinità/specificità ligandoAffinità/specificità ligando2)2) ModulabilitàModulabilità3)3) SaturabilitàSaturabilità4)4) RiclabilitàRiclabilità5)5) Espressione selettiva nelle cellule bersaglioEspressione selettiva nelle cellule bersaglio6)6) Specificità della risposta avviataSpecificità della risposta avviata


ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITADI CRESCITA

--meccanismi di attivazione fisiologicameccanismi di attivazione fisiologica--

RTK (tirosinoRTK (tirosino--kinasici)kinasici) RSK (serinoRSK (serino--kinasici)kinasici)

ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITADI CRESCITA-- RTKRTK

Sottofamiglie Sottofamiglie (porz. extracitoplasmatica)(porz. extracitoplasmatica)::a)a) domini ricchi in cisteina [1) EGFdomini ricchi in cisteina [1) EGF--R; 2) InsR; 2) Ins--R]R]b)b) motivi immunoglobulinici [3)PDGFmotivi immunoglobulinici [3)PDGF--R; 4) FGFR; 4) FGF--R; 5) VEGFR; 5) VEGF--R)R)b)b) motivi immunoglobulinici [3)PDGFmotivi immunoglobulinici [3)PDGF--R; 4) FGFR; 4) FGF--R; 5) VEGFR; 5) VEGF--R)R)c)c) sequenze di fibronectina [efrina Asequenze di fibronectina [efrina A--R; efrina BR; efrina B--R angiotensina 1R angiotensina 1--R]R]d)d) Motivi che interagiscono con le caderineMotivi che interagiscono con le caderine


Recettori perfattori di crescita

ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI ONCOGENI CODIFICANTI PER RECETTORI DI FATTORI DI CRESCITA: RTKDI CRESCITA: RTK

Famiglia di EGF-R erb-B1 Overespressione Cr. squamoso polmoneerb-B2 (c-neu) Amplificazione Mamm., ovaio, polm., stomacoerb-B3 Overespressione Mammella

CSF-1 receptor fms Mutazione puntif. Leucemia

c-KIT (SCF-R) kit Mutazione

RET ret(Rec. Glial derived neurotropic factor) Mutazione puntif. MEN2A e 2B, medullare tiroide(famil.)(famil.)

Riarrangiamento Papillare tiroide (sporadico)

TGFTGF--RR


Poco espressi dalle cellule quiescenti


EGFEGF--RR


retret (e talune sindromi cancerose ereditarie)(e talune sindromi cancerose ereditarie)

ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALENELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE

Categoria Protooncogene Meccanismo Tumore associatoProteine coinvolte nelle coinvolte nelle vie di traduzionedel segnale

GTP-binding ras Mutazioni puntiformi Polmone, colon, pancreas, leuc.(10-20% di tutte le neoplasie)

Tirosino kinasi abl Traslocazione(9;22) LMC, LLAnon recettoriali src

FAKSerino-kinasinon recettoriali raf-1

Ibrido c-abl-bcr

Potente attività tirosino-chinasica


Tyr-K*

ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALEELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE

--PROTEINE CHE LEGANO IL GTPPROTEINE CHE LEGANO IL GTP --

Come procede il segnale?Come procede il segnale?

GFGFGFRGFR

GFRGFRTyr-K*

Proteine G eterotrimericheProteine G eterotrimeriche

Proteine GTPProteine GTP--asi monomericheasi monomeriche



--PROTEINE GPROTEINE G--


--PROTEINE CHE INTERAGISCONO SPECIFICAMENTE PROTEINE CHE INTERAGISCONO SPECIFICAMENTE CON LE PORZIONI FOSFORILATE DEI RECETTORICON LE PORZIONI FOSFORILATE DEI RECETTORI--


Domini caratteristici:Domini caratteristici:

--SH2SH2 (src homolgous) (src homolgous) [PLC[PLCγγ, PI3K, GAP], PI3K, GAP]

--PTBPTB (simile a SH2, talvolta vi si associa (simile a SH2, talvolta vi si associa

TyrPTyrP

---- ----

----

++++

++++

++++++++--

Come procede il segnale?Come procede il segnale?TirosinoTirosino--kinasi non recettorialikinasi non recettoriali

--PTBPTB (simile a SH2, talvolta vi si associa (simile a SH2, talvolta vi si associa per interazioni molecolari successive)per interazioni molecolari successive)

--SH3SH3

-- ++++++--

Guanine Nucleotide Releasing Proteinsinibitori

ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALENELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE -- rasras

GTPase Activating Proteins(non si attivano in proporzione)

Controllo su CDKs

(12,13, 59, 61)


Proteine Proteine rasras::

--KK--rasras--A A ee KK--rasras--BB--HH--rasras

N.B. N.B. HaHa--rasras e e KiKi--rasras sono:sono:--quasi identiciquasi identici--su cromosomi distintisu cromosomi distinti--KiKi--rasras pseudogene?pseudogene?

La famiglia di La famiglia di rasras

--HH--rasras--NN--rasras

--KiKi--rasras pseudogene?pseudogene?

Regolatori di Regolatori di rasras

Oncogene. 2003 Mar 6;22(9):1349-57.


Tutto qui?Tutto qui?

Oncogene. 2003 Mar 6;22(9):1349-57.

Chuang JI , Chang TY , Liu HS .

Glutathione depletion-induced apoptosis of Ha-ras-transformed NIH3T3 cells can be prevented by melato nin.

ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE

TirosinoTirosino --kinasi non recettorialikinasi non recettoriali–– pp60pp60 srcsrc

TirosinoTirosino--kinasikinasiCellule normali: Cellule normali: �� bassabassa --Enzimi glicolisi (Enzimi glicolisi (��lattato)lattato)

Attività:Attività:Cellule normali: Cellule normali: �� bassabassa

Cellule tumorali: Cellule tumorali: �� altaalta

TirosinTirosin--fosfatasi fosfatasi (se mutate si comportano da oncogeni)(se mutate si comportano da oncogeni)

src src –– regolazione funzionaleregolazione funzionale

CsKCsK

Bersagli:Bersagli:--Enzimi glicolisi (Enzimi glicolisi (��lattato)lattato)--TrasportoTrasporto--Citoscheletro (FAK)Citoscheletro (FAK)--Fattori di trascrizioneFattori di trascrizione

CsKCsK

Alterazioni:Alterazioni:

--Mutazioni in 527Mutazioni in 527

--Complessazione con proteine virali che Complessazione con proteine virali che

impediscono la fosforilazione in 527impediscono la fosforilazione in 527

ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE ONCOGENI CODIFICANTI PER PROTEINE COINVOLTE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE NELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE

TirosinoTirosino --kinasi non recettorialikinasi non recettoriali–– pp60pp60 srcsrc

Src è legato ai segnali delle integrine via FAK (focal adhesion kinase)

FAK è una proteina tirosina chinasi non-recettore

ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONETRASCRIZIONE


Proteine Proteine regolatorie nucleari

Attivatori myc Traslocazione Linf. Burkitttrascrizionali N-myc Amplificazione Neuroblastoma

MicrocitomaL-myc Amplificazione Microcitomafosjun


Tyr-K*

Fattori di trascrizioneFattori di trascrizione

myc

+ fattori di crescita ⇒ proliferazione (c-myc2)-� cicline-� CdK-�ODC��DNA-�CdKI

ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONE TRASCRIZIONE --mycmyc

myc

myc- fattori di crescita ⇒ apoptosi (c-myc1)

-�CdKI

max mad MXI-1

(�p53��bax�� rilascio citocromorilascio citocromo--C)C)

trascrizione

myc

myc maxE-box

max

max max

inattivo

mad

max mad

repressori dellatrascrizione

MXI-1

MXI-1max

ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI ONCOGENI CODIFICANTI PER FATTORI DI TRASCRIZIONE TRASCRIZIONE --mycmyc

Tutto qui?Tutto qui?

http://www.myccancergene.org/http://www.myccancergene.org/

CONCLUSIONICONCLUSIONI

CONCLUSIONICONCLUSIONI

“guardiani”“curatori”

ONCOGENI CHE SI GEENRANO CON TRASLOCAZIONI: PML -RAR

Proteina di fusione PMLProteina di fusione PML--RAR:RAR:1)1) Lega ancora l’ac. retinoicoLega ancora l’ac. retinoico2)2) Transattivazione altri geniTransattivazione altri geni3)3) Incapacità maturativaIncapacità maturativa

Altre traslocazioni in APL:Altre traslocazioni in APL:1)1) Coinvolgono tutte RARCoinvolgono tutte RAR--αα (PLZF,…)(PLZF,…)2)2) Residua legame con ac. retinoicoResidua legame con ac. retinoico3)3) Transattivazione altri geniTransattivazione altri geni4)4) Incapacità maturativaIncapacità maturativa

ONCOGENI CHE CODIFICANO PER REGOLATORI DEL CICLO CELLULARE


Regolatori delciclo cellulareciclo cellulare

Cicline ciclina D Traslocazione Linfoma B (mantle cell)Amplificazione Mammella, fegato, esofago

Chinasi dipendenti CDK4 Amplificazione odalle cicline mutazione puntiforme Glioblastoma, melanoma,

sarcoma

ONCOGENI CHE CODIFICANO PER REGOLATORI DEL CICLO CELLULARE

ONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORIONCOSOPPRESSORIBASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCRO

INTRODUZIONE AGLI ONCOSOPPRESSORIINTRODUZIONE AGLI ONCOSOPPRESSORI

SCOPERTA DEGLI ONCOSOPPRESSORISCOPERTA DEGLI ONCOSOPPRESSORI

RbRb

WT1WT1

p53p53

BRCABRCA--1 e BRCA1 e BRCA--22

NFNF--1 e NF1 e NF--22

APCAPC

DCCDCC

Delezione del locus FHITDelezione del locus FHIT--FRA3B in molti tumori umaniFRA3B in molti tumori umani

Altri oncosoppressoriAltri oncosoppressori

ConclusioniConclusioni

Fattori genetici

BASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROBASI MOLECOLARI DEL CANCROAgenti ambientali

Cellula normale

Danno al DNA

Riparazioneefficace

D Inefficienza nella

Mutazione nel genomadi cellule somatiche

A Attivazione di oncogeni

(� crescita)

B Inattivazione di geni oncosoppressori

(�crescita)

C Alterazioni di geni cheregolano l’apoptosi

D Inefficienza nellariparazione

Espressione di prodotti genici alteratie perdita di proteine regolatorie

Neoplasia maligna

Espansione clonaleMutazioni aggiuntiveEterogeneità

(� crescita) (�crescita)

progressione neoplastica

PRINICIPI DI BASE DI GENETICA DEI TUMORI: ONCOSOPPRESSORI

OncosoppressoriOncosoppressori

Oncosoppressori mutatiOncosoppressori mutati

Fisiologicamente: Fisiologicamente: ��proliferazioneproliferazione

��No regolazioneNo regolazione�� proliferazioneproliferazioneOncosoppressori mutatiOncosoppressori mutati ��No regolazioneNo regolazione�� proliferazioneproliferazione

Non hanno una controparte viraleNon hanno una controparte virale

Altra modalità classificativa:Altra modalità classificativa:1)1) Geni immortalizzantiGeni immortalizzanti

In condizioni normali il ciclo cellulare dipende dall’equilibrio tra prodotti dei protoncogèni e degli oncosoprressori.

1)1) Geni immortalizzantiGeni immortalizzanti2)2) Geni della morte cellulare programmataGeni della morte cellulare programmata3)3) Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…)Geni per l’organizzazione della massa tumorale (neoangiogenesi,…)4)4) Geni per l’invasivitàGeni per l’invasività5)5) Geni per le metastasiGeni per le metastasi6)6) Geni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioniGeni che favoriscono l’accumulo stocastico di mutazioni

ONCOSOPPRESSORI

Azione:Azione: 1) Induzione di arresto replicativo 1) Induzione di arresto replicativo �� proliferazioneproliferazione

2) Avvio di meccanismi riparativi del DNA, differenziazione e di 2) Avvio di meccanismi riparativi del DNA, differenziazione e di 2) Avvio di meccanismi riparativi del DNA, differenziazione e di 2) Avvio di meccanismi riparativi del DNA, differenziazione e di morte cellularemorte cellulare

Mutazioni:Mutazioni: 1) Delezione1) Delezione

2) Alterazioni/inattivazione2) Alterazioni/inattivazione

3) Costitutivamente repressi per ipermetilazione3) Costitutivamente repressi per ipermetilazione

Particolarità:Particolarità: Nel retinoblastoma e nel tumore renale di Wilms, la reintroduzione Nel retinoblastoma e nel tumore renale di Wilms, la reintroduzione del gene wilddel gene wild--tipe (trasfezione o microiniezione dell’intero tipe (trasfezione o microiniezione dell’intero cromosoma) reverta la tumorigenicità cellulare.cromosoma) reverta la tumorigenicità cellulare.�� SONO NECESSARI ALLA TRASFORMAZIONE ED AL SONO NECESSARI ALLA TRASFORMAZIONE ED AL MANTENIMENTO DEL FENOTIPO NEOPLASTICOMANTENIMENTO DEL FENOTIPO NEOPLASTICO

ONCOSOPPRESSORI

Espressione delEspressione delfenotipo patologico:fenotipo patologico:

1) Generalmente in omozigosi1) Generalmente in omozigosi

2) Eccezioni in caso di molecole che omopolimerizzano2) Eccezioni in caso di molecole che omopolimerizzanofenotipo patologico:fenotipo patologico:

2) Eccezioni in caso di molecole che omopolimerizzano2) Eccezioni in caso di molecole che omopolimerizzano(anche gradi di ipofunzione)(anche gradi di ipofunzione)

p53p53

SCOPERTA DEGLI ONCOSOPPRESSORI

Fusione cellulareFusione cellulare MicronucleazioneMicronucleazione BandeggioBandeggioFusione cellulareFusione cellulare MicronucleazioneMicronucleazione BandeggioBandeggiocromosomicromosomi

ONCOSOPPRESSORI

Alcune proteine virali, complessandosi con oncosoppressori ne Alcune proteine virali, complessandosi con oncosoppressori ne impediscono la funzione (oncogenesi da oncoimpediscono la funzione (oncogenesi da onco--DNAvirus)DNAvirus)

OncosoppresoreOncosoppresore AdenovirusAdenovirus HPVHPV SV40SV40

RBRB E1AE1A E7E7 Antigene T grandeAntigene T grande

p53p53 E1BE1B E6E6 Antigene T grandeAntigene T grande

ONCOSOPPRESSORI

PROTEINE PRODOTTE DAGLI ONCOSOPPRESSORI

- Si conoscono meno dettagli- Come per gli oncogeni, anche per questi, spesso il segnale nasce fuori dalla membrana cellulare

1) Molecole che regolano la trascrizione nucleare ed il ciclo2) Molecole che regolano il segnale3) Recettori di membrana4) Altri

ONCOSOPPRESSORI - Rb

Paradigma degli oncosoppressori-gene Rb1 (retinoblastoma)-alterazioni 13q14 (dalla linea germinale)-alterazioni 13q14 (dalla linea germinale)-solo se su entrambi gli alleli (mutazioni somatiche)-familiarità per aumentato rischio (anche per sarcomi)-circa 200kb, 27 esoni-Esistono anche Rb2 e Rb3, funzione parzialmente simile

ONCOSOPPRESSORI – Rb-inattivazione

mutazionimutazioni inattivazione viraleinattivazione virale

DifferenziamentoDifferenziamento

ONCOSOPPRESSORI – Rb

NFNF--IL6IL6

transattivazionetransattivazione

Blocco sterico +repressione attiva

Rb pocket

Proliferazione

Apoptosi �p53 �

Fattore di Fattore di trascrizione esso trascrizione esso

stesso ?stesso ?

ARF

ONCOSOPPRESSORI – Rb- esiste in tutte le cellule e gioca un ruolo cruciale nella re golazione del ciclo cellulare

- controlla il checkpoint G1/S (dopo l’entrata in S non servo no più i fattori di crescita)

-le mutazioni sono localizzate nella “ Rb pocket”

1) Se è così cruciale nel ciclo, perché solo retinoblastomi n elle forme ereditarie?

-Rb-/- muoiono in utero ⇒ induce anche apoptosi (p53) ⇒ retinoblasti più resistenti di altre-Rb-/- muoiono in utero ⇒ induce anche apoptosi (p53) ⇒ retinoblasti più resistenti di altrecellule all’indizione della morte programmata?


1) Se è così cruciale nel ciclo, perché solo retinoblastomi n elle formeereditarie?

-Rb-/- muoiono in utero ⇒ induce anche apoptosi ( p53) ⇒ retinoblasti piùresistenti di altre cellule all’indizione della morte prog rammata?

2) Perché solo poche neoplasie evidenziano alterazioni a ca rico di Rb?

-Virtualmente tutte le neoplasie recano deregolazioni del checkpoint G1 →S peralterazioni a carico di Rb, CDK4, ciclinaD o p16 (il più frequentemente soggetto amutazioni) . Quindi un Rb normale può non essere fisiologicamente controllato .


mutazioni) . Quindi un Rb normale può non essere fisiologicamente controllato .

- Altre vie di controllo della crescita cellulare convergon o su Rb

-TGF-β⇒ ⇑ inibitori p27 e p15 ⇒ ⇓ proliferazione cellulare

- Proteine di virus oncogeni (Large T Ag di SV40, E1A di adenovirus, E7di HPV, …) legano la Rb pocket ⇒ incapacità a legare E2F che è libero

- p53 ⇒ ⇑ sintesi di p21 ⇒ blocco replicativo

Ruolo nell’apoptosi:


-Controverso

-Topi knock-out muoiono in utero per apoptosi diffusa

-Iperattività di Rb�Arf��p53�bax�apoptosi

-Repressione�trascrizione�proliferazione/apoptosi

-p130Rb3 �� Bcl-2�apoptosi-p130Rb3 �� Bcl-2�apoptosi

ONCOSOPPRESSORI – WT1

Elementi rilevanti-gene correlato al tumore renale infantile di Wilms-alterazioni 11p13 (dalla linea germinale)-splicing alternativo�prodotti tar 46 e 49 kDa-fattore di trascrizione della famiglia delle leucine-zipper (zinc-finger)-analogie con la famiglia degli early growth responses (fattori di trascrizione)�blocco trascrizionale: fattori di crescita, recettori, myc, bcl-2-Espresso solo su pochi tessuti (rene embrionale, mesotelio, gonadi)-WT2: 11p15-Wt3: 16qPatologia (tutte con alterazioni in omozigosi sul cromosoma11 – S. dei geni contigui):-S. WAGR (wilms, aniiridia, genitorunary, mental retardation)-S. Becwitt-Wiedermann-S. Deny-Dash

ONCOSOPPRESSORI – p53

Elementi rilevanti

GUARDIANO DEL GENOMA

-Cromosoma 17p13 – 53kDa

-Si comporta in modo parzialmente dominante perché funziona in forma omotetramerica

- esiste in tutte le cellule e gioca un ruolo cruciale nella re golazione dell’espressione digeni di controllo (funziona da freno attivato alla necessità e con una emivita breve ( ≠da Rb) di circa 20’ (forme mutate molto più stabili)

- alterazioni nel 50-75% di tutti i tumori e ritrovate in qual siasi tipo di neoplasia

-rare forme ereditarie di mutazione di un allele (sindrome di Li-Fraumeni) con aumentodel rischio di sviluppo di Cr. (ad esordio giovanile e talora multipli) di circa 30% primadei 30 anni e del 90% dopo i 65 anni

- Animali knock-out �� entroentro ii 66 mesimesi (non(non essenzialeessenziale nell’ontogenesi)nell’ontogenesi)


FosforilazioneFosforilazione��

Disponibilità sito DNA bindingDisponibilità sito DNA bindingModulazione Modulazione Disponibilità sito DNA bindingDisponibilità sito DNA bindingModulazione Modulazione tramite fosforilazionitramite fosforilazioni

IGF-R IGF-RX

IGF


(-)

IGF-BP3

ATMATM

bcl-2X

- Le mutazioni più comuni che inattivano p53 interessano il suo dominio DNA-binding edi transattivazione ⇒ impossibile controllo della trascrizione

- Ipossia e danno genetico attivano p53⇓


⇓

Le cellule neoplastiche con p53 mutato tollerano meglio l’ipossia ed accumulanomutazioni anche a seguito di chemioterapia e radioterapia (resistenza di Cr. polmone,colon, altri)

-Oltre alle mutazioni ereditarie o somatiche anche proteine virali (E6 di papillomavirus)possono legare p53 e determinarne degradazione. Inoltre mdm2 può agire da oncogenein quanto accelera la degradazione di p53

- p73 ha molte azioni in comune con p53

Elementi rilevanti- BRCA-1 (1863aa) 17q; BRCA-2 13q

- Cr. Mammella, ovaio, prostata, altri

ONCOSOPPRESSORI – BRCA-1 E -2

- Mutazioni ereditarie (⇑ rischio per Cr. mammella, ovaio, colon, ...), espressionedominante

-80% dei Cr. della mammella familiari (5-10% totale), raro nelle forme sporadiche-- Esistono numerosissime(>200) mutazioni tanto da far parlare di polimorfismo. Quelleche determinano la formazione di peptidi brevi (specie 185delAG) si associano a rischiomaggiore (popolazioni ebree)maggiore (popolazioni ebree)

- Proteine nucleari: possono avere attività trascrizionale e ruolo nella riparazione delDNA (interazione con Rad 51 coinvolto nella riparazione del DNA) quindi non sonodirettamente trasformanti

- Regolano: proliferazione cellulare ed apoptosi

- Attività su p21

Partner molecolari di BRCAPartner molecolari di BRCA

Elementi rilevanti

- 17q11

ONCOSOPPRESSORI – NF1 e NF2

- Gene della neurofibromatosi tipo 1� codifica per la neurofibromina⇓

- Neurofibromi alcuni dei quali possono evolvere in neurosarcomi

-> rischio per LMA

-attiva l’attività GTPasica di ras come le GAP⇒ prolungamento attivazione ras

- NF2: codiifca per la schwannomina che collega membrana con citoscheletro

ONCOSOPPRESSORI – APCElementi rilevanti

- Cromosoma 5q15- Gene della poliposi adenomatosa del colon- 2843aa⇓

- Centinaia di polipi del colon alcuni dei quali (anche molti) possono degenerare- Centinaia di polipi del colon alcuni dei quali (anche molti) possono degenerare(entrambi gli alleli devono essere alterati) (polipi benigni anche in eterozigosi)

- mutazioni che troncano la proteina nel 70-80% dei Cr. e degli adenomi del colon

Interagiscono nel citoplasma con la β-catenina (E-caderina) causandone ladegradazione

⇓

<degradazione della β-catenina ⇒ ⇑ attività trascrizionale ( è sistematicamente altaanche nei Cr. del colon senza alterazioni di APC) ed alterazioni dei rapporti con E-caderina che coordina l’adesione intercellulare (metastasi?)

-Il sistema β-catenina e APC è alterato spesso anche nei melanomi

-Sindromi associate: Gardner, CHRPE, Turcot, APC

DCC (deleted in colon carcinoma)

-18q21

ONCOSOPPRESSORI – DCC

-18q21- recettore di membrana, ma forse implicato nella crescita assonale (altri geni vicini?)

ONCOSOPPRESSORI ONCOSOPPRESSORI –– DELEZIONE DEL DELEZIONE DEL LOCUS FHIT/FRA3B IN MOLTI TUMORI UMANILOCUS FHIT/FRA3B IN MOLTI TUMORI UMANI

Elementi rilevanti

-delezione biallelica o varie mutazioni (forme troncate) sul cromosoma 3p14 in cancro-delezione biallelica o varie mutazioni (forme troncate) sul cromosoma 3p14 in cancrodel:

- colon- stomaco- mammella- rene- esofago- nasofaringe- polmone- cervice- cervice- pancreas

-zona fragile del DNA che codifica per una proteina (FHIT) omologa si sequenzealtamente conservate in microrganismi e capaci di complessarsi con i nucleotidi

-presente in lesioni preneoplastiche � forse evento precoce

ALTRI ONCOSOPPRESSORI –RECETTORI DI SUPERFICIE

- Recettori per inibitori della crescita (TGF-β)⇓

inibizione del ciclo cellulare (per > sintesi di inibitori dei

TGFTGF--ββRR

complessi ciclina/CDK) (Alterazioni in molte neoplasie, anchesolo a carico delle vie del segnale del recettore)

- Recettori che regolano l’adesione intercellulare (caderine)⇓

vera colla intercellulareMutazioni od alterazioni in Cr. ovaio, esofago, mammella,prostata, etc. anche in forme familiari ed anche solo a caricodella β-catenina

CC GENI CHE REGOLANO L’APOPTOSIGENI CHE REGOLANO L’APOPTOSIMEMMEM

bclbcl--2, bcl2, bcl--xL, etc.xL, etc. bax, bad, bclbax, bad, bcl--xS, bad, bidxS, bad, bid

AntiapoptoticiAntiapoptotici ProapoptoticiProapoptotici

bclbcl--22-- traslocazione 14traslocazione 14(*)(*);18 85% linf. follicolari [;18 85% linf. follicolari [(*)(*) promoter IgH] promoter IgH] -- poiché non promuove la proliferazione, tali linfomi sono lentipoiché non promuove la proliferazione, tali linfomi sono lenti-- anche nei topi transgenicianche nei topi transgenici-- Si trova nella porzione esterna della membrana mitocondrialeSi trova nella porzione esterna della membrana mitocondriale

* rilascio di Citocromo C dal mitocondrio* rilascio di Citocromo C dal mitocondrio* rilascio di Citocromo C dal mitocondrio* rilascio di Citocromo C dal mitocondrio

⇑⇑ caspasi caspasi ⇒⇒apoptosiapoptosi

+ + ⇐⇐pori sulla membranapori sulla membrana⇐⇐ baxbaxbcl2bcl2⇒⇒blocco pori blocco pori ⇒⇒ --

-- Omodimerizzazioni ed eterodimerizzazioni tra i membri ad attività proOmodimerizzazioni ed eterodimerizzazioni tra i membri ad attività pro-- ed ed antiapoptotica determinano l’esitoantiapoptotica determinano l’esito-- cc--mycmyc ((⇑⇑ proliferazione) collabora con proliferazione) collabora con bclbcl--22 (no apoptosi) nella oncogenesi (in (no apoptosi) nella oncogenesi (in -- cc--mycmyc ((⇑⇑ proliferazione) collabora con proliferazione) collabora con bclbcl--22 (no apoptosi) nella oncogenesi (in (no apoptosi) nella oncogenesi (in presenza di fattori di crescita)presenza di fattori di crescita)

DD GENI CHE REGOLANO LA RIPARAZIONE DEL DNAGENI CHE REGOLANO LA RIPARAZIONE DEL DNA

MEMMEM

-- Danni genetici avvengono continuamente (radiazioni ionizzanti, Danni genetici avvengono continuamente (radiazioni ionizzanti, carcinogenicarcinogeni alimentari alimentari e fisici errori di replicazione del DNA)e fisici errori di replicazione del DNA)-- alterazioni ereditarie dei meccanismi di riparazione predispongono al cancro alterazioni ereditarie dei meccanismi di riparazione predispongono al cancro (1% della (1% della

popolazione è eterozigote per qualche mutazione nel sistema)popolazione è eterozigote per qualche mutazione nel sistema)⇒⇒FENOTIPO RER FENOTIPO RER ((replicationreplication errorerror))1) Carcinoma del colon non poliposo ereditario HNPCC (S. di Lynch)1) Carcinoma del colon non poliposo ereditario HNPCC (S. di Lynch)-- diagnosi: sequenze diagnosi: sequenze microsatellitimicrosatelliti (instabilità (instabilità microsatellitaremicrosatellitare))-- geni coinvolti: hMLH1, hMSH2, etc. (15% anche delle forme non ereditarie) geni coinvolti: hMLH1, hMSH2, etc. (15% anche delle forme non ereditarie) 2) Altre: xeroderma 2) Altre: xeroderma pigmentosumpigmentosum, , atassiaatassia--teleangectasiateleangectasia (il gene ATM informa p53 del (il gene ATM informa p53 del danno al genoma), anemia di danno al genoma), anemia di FanconiFanconi

EE TELOMERITELOMERI

*Le cellule si replicano fino ad un certo punto, oltre il quale, per “senescenza” si *Le cellule si replicano fino ad un certo punto, oltre il quale, per “senescenza” si arrestano e muoionoarrestano e muoiono-- QUALI SONO GLI OROLOGI BIOLOGICI?QUALI SONO GLI OROLOGI BIOLOGICI?

Probabilmente i TELOMERIProbabilmente i TELOMERI

--Sono strutture specializzate alla fine dei cromosomi. Ogni ciclo replicativo si accorciano Sono strutture specializzate alla fine dei cromosomi. Ogni ciclo replicativo si accorciano fino a quando, la loro perdita determina la fusione “endfino a quando, la loro perdita determina la fusione “end--toto--end” dei cromosomi e la end” dei cromosomi e la morte cellularemorte cellulare

-- Le telomerasi impediscono tale accorciamento (cellule germinali e staminali)Le telomerasi impediscono tale accorciamento (cellule germinali e staminali)-- Le telomerasi impediscono tale accorciamento (cellule germinali e staminali)Le telomerasi impediscono tale accorciamento (cellule germinali e staminali)

-- La grande parte delle neoplasie riesce a riattivare tali enzimi (o comunque riesce ad La grande parte delle neoplasie riesce a riattivare tali enzimi (o comunque riesce ad evitare l’accorciamento dei telomeri)evitare l’accorciamento dei telomeri)

CONCLUSIONI

CONCLUSIONI

“guardiani”“custodi”

Mutazione in un allele di un “custode”+inattivazione dell’allele normale+

mutazioni di entrambi gli alleli dei “guardiani”⇓

inizio tumore

Mutazione in un allele di un “guardiano”+inattivazione dell’allele normale

⇓

inizio tumore

BASI MOLECOLARI DELLA CARCINOGENESI A BASI MOLECOLARI DELLA CARCINOGENESI A STADI MULTIPLISTADI MULTIPLI

* Sono necessari più eventi per completare la trasformazione * Sono necessari più eventi per completare la trasformazione -- trasfezioni di trasfezioni di myc + ras, bclmyc + ras, bcl--2 + myc2 + myc, etc., etc.

-- ogni cancro ha più alterazioniogni cancro ha più alterazioni

La sequenza temporale è importanteLa sequenza temporale è importante-- APCAPC⇒⇒adenomi del colonadenomi del colon-- p53 p53 ⇒⇒vari tumori, non colonvari tumori, non colon

--Geni come APC sono detti Geni come APC sono detti --Geni come APC sono detti Geni come APC sono detti “guardiani” e sono responsabili “guardiani” e sono responsabili dell’avvio del processodell’avvio del processo

--Geni come p53 sono detti Geni come p53 sono detti “sorveglianti” e controllano la stabilità “sorveglianti” e controllano la stabilità genomicagenomica

VARIAZIONI CARIOTIPICHE NEI TUMORIVARIAZIONI CARIOTIPICHE NEI TUMORI

-- I danni genetici possono essere minimi (mutazioni puntiformi) o molto estesi I danni genetici possono essere minimi (mutazioni puntiformi) o molto estesi (evidenti nel cariotipo)(evidenti nel cariotipo)(evidenti nel cariotipo)(evidenti nel cariotipo)-- Non casualiNon casuali-- Più comuni anormalità strutturali:Più comuni anormalità strutturali:

a) traslocazioni bilanciatea) traslocazioni bilanciateb) delezionib) delezionic) manifestazioni citogenetiche dell’amplificazione genicac) manifestazioni citogenetiche dell’amplificazione genica

-- Lo studio delle alterazioni ha consentito:Lo studio delle alterazioni ha consentito:a) identificazione di geni implicati (vicino alle mutazioni)a) identificazione di geni implicati (vicino alle mutazioni)a) identificazione di geni implicati (vicino alle mutazioni)a) identificazione di geni implicati (vicino alle mutazioni)b) identificazione di genotipi a rischio (diagnosi e prognosi)b) identificazione di genotipi a rischio (diagnosi e prognosi)

BIOLOGIA DELLA CRESCITA TUMORALEBIOLOGIA DELLA CRESCITA TUMORALE

1) TRASFORMAZIONE1) TRASFORMAZIONE1) TRASFORMAZIONE1) TRASFORMAZIONE

a) cinetica di crescita tumoralea) cinetica di crescita tumorale2) CRESCITA2) CRESCITA b) angiogenesib) angiogenesi

c) progressione ed eterogeneitàc) progressione ed eterogeneità

3) INVASIONE LOCALE3) INVASIONE LOCALE

4) METASTASI4) METASTASI4) METASTASI4) METASTASI

2.a Cinetica di crescita della cellula tumorale2.a Cinetica di crescita della cellula tumorale

1 cellula 1 cellula ⇒⇒ (30 cicli) 10(30 cicli) 1099 cellule (1 gr.) cellule (1 gr.) ⇒⇒(+10 cicli) 10(+10 cicli) 101212 cellule (1kg) cellule (1kg) ⇒⇒††⇓⇓

Alla diagnosi la maggior parte dei tumori ha già fatto gran parte del suo ciclo biologicoAlla diagnosi la maggior parte dei tumori ha già fatto gran parte del suo ciclo biologico

Un tumore non è una dinamo patologicaUn tumore non è una dinamo patologicaa) tempo di duplicazionea) tempo di duplicazioneb) frazione replicanteb) frazione replicantec) frazione perdutac) frazione perduta

a) Il ciclo ha una durata uguale o maggiore a a) Il ciclo ha una durata uguale o maggiore a quello delle cellule normali (l’entrata in ciclo quello delle cellule normali (l’entrata in ciclo è mediamente più rapida)è mediamente più rapida)è mediamente più rapida)è mediamente più rapida)b) Con l’accrescimento della massa b) Con l’accrescimento della massa aumentano le cellule in Gaumentano le cellule in G00 od in God in G11 (per (per mancanza di nutrienti e per altri fattori) mancanza di nutrienti e per altri fattori) ⇒⇒maxmax 20% replica20% replicac) il rapporto tra frazione proliferante e c) il rapporto tra frazione proliferante e frazione perduta condiziona la rapidità frazione perduta condiziona la rapidità d’aumento della massad’aumento della massa

-- La frazione proliferante condiziona sia la velocità d’accrescimento sia la suscettibilità La frazione proliferante condiziona sia la velocità d’accrescimento sia la suscettibilità alla terapiaalla terapia

-- la maggior parte dei farmaci è attivo su cellule in ciclola maggior parte dei farmaci è attivo su cellule in ciclo⇓⇓

un tumore lento è anche meno sensibileun tumore lento è anche meno sensibileun tumore lento è anche meno sensibileun tumore lento è anche meno sensibile⇓⇓

è necessario talvolta mandare le cellule in G1 è necessario talvolta mandare le cellule in G1 ⇓⇓

escissione chirurgica + chemioterapia (terapie combinate)escissione chirurgica + chemioterapia (terapie combinate)

Quanto tempo è necessario perché da una cellula trasformata si origini un Quanto tempo è necessario perché da una cellula trasformata si origini un tumore?tumore?

-- Teoricamente 30 cicli = 90 ggTeoricamente 30 cicli = 90 gg

-- In realtà probabilmente anni (prima della manifestazione clinica avviene la maggior In realtà probabilmente anni (prima della manifestazione clinica avviene la maggior parte degli eventi)parte degli eventi)

-- Alla diagnosi il tempo di duplicazione della massa è estremamente variabileAlla diagnosi il tempo di duplicazione della massa è estremamente variabile

2.b) Angiogenesi tumorale2.b) Angiogenesi tumorale

-- Senza un apporto specifico di sangue Senza un apporto specifico di sangue ⇒⇒ max. 1max. 1--2 mm2 mm-- Neoangiogenesi indispensabile:Neoangiogenesi indispensabile:

a) ossigeno e nutrientia) ossigeno e nutrientia) ossigeno e nutrientia) ossigeno e nutrientib) polipeptidi da parte delle EC (PDGF, IGF, ILb) polipeptidi da parte delle EC (PDGF, IGF, IL--1, GM1, GM--CSF)CSF)

--VEGF e bFGF sono i fattori più importantiVEGF e bFGF sono i fattori più importanti-- vengono indotti anche endostatina, angiostatina, vasculostatina (da plasminogeno, vengono indotti anche endostatina, angiostatina, vasculostatina (da plasminogeno, collageno, etc.)collageno, etc.)

⇓⇓

bilanciobilancio

-- Probabilmente il fenotipo iniziale è nonProbabilmente il fenotipo iniziale è non--angiogenetico, l’accumulo delle mutazioni angiogenetico, l’accumulo delle mutazioni -- Probabilmente il fenotipo iniziale è nonProbabilmente il fenotipo iniziale è non--angiogenetico, l’accumulo delle mutazioni angiogenetico, l’accumulo delle mutazioni comporta la conversione in angiogeneticocomporta la conversione in angiogenetico-- p53p53 inibisce la neoangiogenesiinibisce la neoangiogenesi

-- I danni genetici possono accumularsi (alterazioni dei geni sorveglianti)I danni genetici possono accumularsi (alterazioni dei geni sorveglianti)

2.c) Progressione tumorale ed eterogeneità2.c) Progressione tumorale ed eterogeneità

-- I danni genetici possono accumularsi (alterazioni dei geni sorveglianti)I danni genetici possono accumularsi (alterazioni dei geni sorveglianti)⇓⇓

-- Emergenza di cloni diversi con mutazioni indipendenti e selezione di quelli meno Emergenza di cloni diversi con mutazioni indipendenti e selezione di quelli meno antigenici, con maggiore resistenza all’ipossia, con maggiore propensione alla antigenici, con maggiore resistenza all’ipossia, con maggiore propensione alla neoangiogenesi, etc.neoangiogenesi, etc.⇓⇓

-- Cloni più aggressiviCloni più aggressivi

-- NON TUTTI I TUMORI NON TUTTI I TUMORI ⇒⇒ PERCHE’? (Spunti terapeutici)PERCHE’? (Spunti terapeutici)-- NON TUTTI I TUMORI NON TUTTI I TUMORI ⇒⇒ PERCHE’? (Spunti terapeutici)PERCHE’? (Spunti terapeutici)

3+4) INVASIONE LOCALE E METASTASI3+4) INVASIONE LOCALE E METASTASI

Membrana basaleMembrana basale

Sebbene milioni di cellule raggiungano il circolo ogni giorno solo pochissime danno Sebbene milioni di cellule raggiungano il circolo ogni giorno solo pochissime danno metastasi metastasi ⇒⇒ processo poco efficiente perché solo pochi subcloni neoplastici possiedono processo poco efficiente perché solo pochi subcloni neoplastici possiedono le capacità necessariele capacità necessarie

Matrice extracellulareMatrice extracellulareConnettivo interstizialeConnettivo interstiziale

Costituenti: collageno, glicoproteine, proteoglicaniCostituenti: collageno, glicoproteine, proteoglicani

Fasi:Fasi:1) Distacco dalle cellule vicine1) Distacco dalle cellule vicine2) Attaccamento alla matrice extracellulare2) Attaccamento alla matrice extracellulare3) Degradazione della matrice extracellulare3) Degradazione della matrice extracellulare4) migrazione4) migrazione

EE--caderina caderina -- catenine (APC)catenine (APC)

Recettori per fibronectina e per Recettori per fibronectina e per laminina (integrine ed altri) [ laminina (integrine ed altri) [ ⇑⇑laminina (integrine ed altri) [ laminina (integrine ed altri) [ ⇑⇑in talune neoplasie e distribuiti in talune neoplasie e distribuiti su tutta la membrana cellulare, su tutta la membrana cellulare, non solo verso la basale]non solo verso la basale]

SerinaSerina--, cisteina, cisteina-- e matricee matrice--metalloproteasi (MMP)metalloproteasi (MMP)Il tumore produce MMP ed Il tumore produce MMP ed induce fibroblasti e macrofagi a induce fibroblasti e macrofagi a produrleprodurleprodurleprodurle

-- Integrine (sequenza ordinata Integrine (sequenza ordinata di attaccamentodi attaccamento--distacco che distacco che fornisce l’energia cinetica)fornisce l’energia cinetica)-- Fattori tumoraliFattori tumorali--Fattori risultanti dalla proteolisi Fattori risultanti dalla proteolisi della matricedella matrice

Ruolo della collagenasi tipo IVRuolo della collagenasi tipo IV

1) molti carcinomi invasivi (melanomi, sarcomi, etc.) producono alti livelli di tali enzimi1) molti carcinomi invasivi (melanomi, sarcomi, etc.) producono alti livelli di tali enzimi1) molti carcinomi invasivi (melanomi, sarcomi, etc.) producono alti livelli di tali enzimi1) molti carcinomi invasivi (melanomi, sarcomi, etc.) producono alti livelli di tali enzimi2) le lesioni in situ ne producono meno2) le lesioni in situ ne producono meno3) la trasfezione con TIMP (inibitore tissutale delle metalloproteasi) riduce fortemente 3) la trasfezione con TIMP (inibitore tissutale delle metalloproteasi) riduce fortemente la metastaticità (terapia?)la metastaticità (terapia?)

Altre MMPAltre MMP*Catepsina D (cisteina*Catepsina D (cisteina--proteasi)(prognostica in Cr. mammella?)proteasi)(prognostica in Cr. mammella?)*Attivatore del plasminogeno tipo*Attivatore del plasminogeno tipo--urokinasi (serinaurokinasi (serina--proteasi)proteasi)

MOTILITA’MOTILITA’

Fattori locomotori prodotti dal tumoreFattori locomotori prodotti dal tumoreFattori locomotori prodotti dal tumoreFattori locomotori prodotti dal tumore--Timosina Timosina ββ15 (Cr. prostata)15 (Cr. prostata)--Fattori autocriniFattori autocrini--Fattore di crescita epatocitario (il protoncogene Fattore di crescita epatocitario (il protoncogene metmet trascrive per il recettore che è trascrive per il recettore che è upup--regolato nelle neoplasie e che stimola la motilità cellulare)regolato nelle neoplasie e che stimola la motilità cellulare)

Fattori derivanti dalla degradazione della matriceFattori derivanti dalla degradazione della matrice--frammenti proteolitici ad attività promotrice sulla mobilità cellulare, sulla attività frammenti proteolitici ad attività promotrice sulla mobilità cellulare, sulla attività angiogenica e chemotattica.angiogenica e chemotattica.angiogenica e chemotattica.angiogenica e chemotattica.

DISSEMINAZIONE VASCOLARE ED HOMINGDISSEMINAZIONE VASCOLARE ED HOMING

Le cellule neoplastiche circolanti sono sottoposte alle risposte immunitarie (specie NK)Le cellule neoplastiche circolanti sono sottoposte alle risposte immunitarie (specie NK)--Nella circolazione tendono a formare trombi per adesione omotipica ed eterotipica Nella circolazione tendono a formare trombi per adesione omotipica ed eterotipica ((⇒⇒protezione dal sistema immune)protezione dal sistema immune)((⇒⇒protezione dal sistema immune)protezione dal sistema immune)--L’arresto e la colonizzazione dei siti distanti implica fenomeni di adesione e di L’arresto e la colonizzazione dei siti distanti implica fenomeni di adesione e di penetrazione simili a quelli per il raggiungimento del letto circolatorio (integrine, MMP, penetrazione simili a quelli per il raggiungimento del letto circolatorio (integrine, MMP, CD44 e ac.ialuronico, etc.)CD44 e ac.ialuronico, etc.)-- Metastasi:Metastasi:*Fattori anatomici (distretti drenanti)*Fattori anatomici (distretti drenanti)*Fattori emodinamici*Fattori emodinamici*Fattori tessutali (molecole d’adesione, inibitori proteasici, chemoattrattanti)*Fattori tessutali (molecole d’adesione, inibitori proteasici, chemoattrattanti)*Fattori del tumore (integrine, molecole d’adesione, MMP)*Fattori del tumore (integrine, molecole d’adesione, MMP)*Fattori del tumore (integrine, molecole d’adesione, MMP)*Fattori del tumore (integrine, molecole d’adesione, MMP)

GENETICA MOLECOLARE DELLE METASTASIGENETICA MOLECOLARE DELLE METASTASI

Ci sono oncogeni specifici del fenotipo metastatizzante?Ci sono oncogeni specifici del fenotipo metastatizzante?

1) Ipotetici (integrine, molecole d’adesione, MMP, E1) Ipotetici (integrine, molecole d’adesione, MMP, E--caderina)caderina)2) Probabili (librerie di sottrazione)2) Probabili (librerie di sottrazione)

* * nm23nm23 (molto ridotto in neoplasie sperimentali metastatizzanti)(molto ridotto in neoplasie sperimentali metastatizzanti)* * KAIKAI--11 (sopprime le metastasi sperimentali da Cr. prostata)(sopprime le metastasi sperimentali da Cr. prostata)* * KiSSKiSS--11 (simile a KAI(simile a KAI--1 nel melanoma)1 nel melanoma)

Cenni sulle cellule staminali tumoraliCenni sulle cellule staminali tumorali

CARCINOMA DELLA MAMMELLACARCINOMA DELLA MAMMELLAGeni coinvolti (aumento del rischio) Geni coinvolti (aumento del rischio) N.B: Frequente policlonalità citogenetica: origine policlonale?N.B: Frequente policlonalità citogenetica: origine policlonale?1)1) BRCABRCA--1 e 21 e 22)2) p53p533)3) ErbErb--B2 e 4B2 e 44)4) ATM (frequenti mutazioni in eterozigosiATM (frequenti mutazioni in eterozigosi⇒⇒rischio; nei K spesso omozigosi)rischio; nei K spesso omozigosi)5)5) p21p215)5) p21p216)6) p16p167)7) ESRESR--1 (non c’è associazione tra polimorfismo e K mammella)1 (non c’è associazione tra polimorfismo e K mammella)8)8) IGF I e II; IGFR I e II e IGFBP (1IGF I e II; IGFR I e II e IGFBP (1--6) (cross6) (cross--talk con ESRtalk con ESR--1; potenti mitogeni di 1; potenti mitogeni di

cellule di linee di K mammella, ruolo paracrino ed in parte autocrino)cellule di linee di K mammella, ruolo paracrino ed in parte autocrino)9)9) P450arom (conversione androgeni in estrogeni; ruolo postP450arom (conversione androgeni in estrogeni; ruolo post--menopausa)menopausa)10)10) Insulina e IRInsulina e IR11)11) NN--acetyltransferase (fenotipo rapid acetylator)acetyltransferase (fenotipo rapid acetylator)Markers diagnosticoMarkers diagnostico--prognosticiprognostici1)1) BRCABRCA--1 e 21 e 21)1) BRCABRCA--1 e 21 e 22)2) Anticorpi anti p53 (mutata)(in varie neoplasie)Anticorpi anti p53 (mutata)(in varie neoplasie)3)3) ErbBErbB--2 e 4 (suscettibilità alla chemioterapia e recettori ES)2 e 4 (suscettibilità alla chemioterapia e recettori ES)4)4) Cyclina D1(regolatore del ciclo; bassi livelli Cyclina D1(regolatore del ciclo; bassi livelli scarsa suscettibilità alla terapia)scarsa suscettibilità alla terapia)5)5) p65 (marker ematico invariabilmente elevato in varie neoplasie)p65 (marker ematico invariabilmente elevato in varie neoplasie)6)6) RAK (elevato nelle varie isoforme nel 100% delle neoplasie della mammella, RAK (elevato nelle varie isoforme nel 100% delle neoplasie della mammella,

simile gp120 HIV simile gp120 HIV ⇒⇒ forse un nuovo retrovirus?forse un nuovo retrovirus?))

CONCLUSIONI

DCC

TUMORI:TUMORI:Letture consigliateLetture consigliate

Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier Italia

Rubin “Patologia” Casa Editrice AmbrosianaRubin “Patologia” Casa Editrice Ambrosiana

www.pubmed.org

CANCEROGENESI CHIMICACANCEROGENESI CHIMICA

CANCEROGENESI CHIMICACANCEROGENESI CHIMICA

19151915 --Yamagiwa e Yachicava: epiteliomi cutanei nei conigli dopo ripetute Yamagiwa e Yachicava: epiteliomi cutanei nei conigli dopo ripetute pennellature con catrame disciolto in olio (nell’arco di mesi, prima verruche poi pennellature con catrame disciolto in olio (nell’arco di mesi, prima verruche poi insorgenza spinaliomi)insorgenza spinaliomi)

PrimaPrima -- Sir Percival Pott e Wolkmann: carcinoma dello scroto degli Sir Percival Pott e Wolkmann: carcinoma dello scroto degli spazzacamini e carcinomi cutanei delle mani ed avambracci dei lavoratori del spazzacamini e carcinomi cutanei delle mani ed avambracci dei lavoratori del catramecatrame

Poco dopoPoco dopo -- Cook, Hewitt e Hiegher riuscirono ad isolare dal catrame il 3:4Cook, Hewitt e Hiegher riuscirono ad isolare dal catrame il 3:4--Poco dopoPoco dopo -- Cook, Hewitt e Hiegher riuscirono ad isolare dal catrame il 3:4Cook, Hewitt e Hiegher riuscirono ad isolare dal catrame il 3:4--benzopirene che era in grado di indurre spinaliomi (già Cook aveva estratto il benzopirene che era in grado di indurre spinaliomi (già Cook aveva estratto il 1:2:5:61:2:5:6--dibenzantracene che si scoprirà oncogeno)dibenzantracene che si scoprirà oncogeno)

Mete fondamentali della ricerca sulla cancerogenesi chimicaMete fondamentali della ricerca sulla cancerogenesi chimica

1) Riconoscimento forme sicuramente occupazionali (causa1) Riconoscimento forme sicuramente occupazionali (causa--effetto)effetto)

2) Analisi con prove di cancerogenicità su animali2) Analisi con prove di cancerogenicità su animali

3) Valutazione rischio oncogeno ambientale3) Valutazione rischio oncogeno ambientale

4) Ricerca dei modelli sperimentali più idonei per dimostrare la 4) Ricerca dei modelli sperimentali più idonei per dimostrare la

cancerogenicitàcancerogenicità

5) Riconoscimento relazioni tra struttura molecolare ed oncogenicità5) Riconoscimento relazioni tra struttura molecolare ed oncogenicità

6) Studio interazioni macromolecole biologiche6) Studio interazioni macromolecole biologiche--cancerogenicancerogeni

7) studio destino metabolico del cancerogeno (metaboliti + o 7) studio destino metabolico del cancerogeno (metaboliti + o -- cancerogeni)cancerogeni)

8) Ricerca dei sistemi biologici più semplici per dimostrare la cancerogenicità8) Ricerca dei sistemi biologici più semplici per dimostrare la cancerogenicità

1) Dei tanti composti chimici testati una quarantina ha dimostrato 1) Dei tanti composti chimici testati una quarantina ha dimostrato

inequivocabile potenzialità oncogena per l’uomoinequivocabile potenzialità oncogena per l’uomo

2) Tutti questi sono oncogenici anche negli animali2) Tutti questi sono oncogenici anche negli animali

3) I composti oncogenici negli animali sono tantissimi3) I composti oncogenici negli animali sono tantissimi

4) 4) ⇒⇒ (sono almeno fattori di rischio da considerare anche secondo (sono almeno fattori di rischio da considerare anche secondo

l’ineluttabilità dell’esposizione)l’ineluttabilità dell’esposizione)

CANCEROGENI CHIMICI ED ASPETTI QUANTITATIVICANCEROGENI CHIMICI ED ASPETTI QUANTITATIVI

CancerogenoCancerogeno= qualunque sostanza che induca tumori negli animali altrimenti esenti da = qualunque sostanza che induca tumori negli animali altrimenti esenti da tale patologia o che ne incrementi incidenza e precocità in maniera significativatale patologia o che ne incrementi incidenza e precocità in maniera significativa

--Tipicamente si indica la specie animale, il ceppo e talvolta il sesso usati negli Tipicamente si indica la specie animale, il ceppo e talvolta il sesso usati negli esperimenti esperimenti

--DOSE SOGLIADOSE SOGLIA: quantità minima (riferita all’unità ponderale di peso corporeo) perché : quantità minima (riferita all’unità ponderale di peso corporeo) perché si verifichi la comparsa delle neoplasie.si verifichi la comparsa delle neoplasie.

In genere è letalmente tossicaIn genere è letalmente tossica⇒⇒dosi minime ripetutedosi minime ripetute⇓⇓⇓⇓

periodo di latenza periodo di latenza ((⇒⇒ quindi sono tossici da sommazione con accumulo progressivo dei danni)quindi sono tossici da sommazione con accumulo progressivo dei danni)

Indice di cancerogenicità (I Indice di cancerogenicità (I canccanc, Indice di Ball), Indice di Ball)

-- Rapporto tra incidenza del tumore negli animali trattati e la durata del periodo di latenzaRapporto tra incidenza del tumore negli animali trattati e la durata del periodo di latenza

Incidenza in %Incidenza in %I I canccanc. = . = x 100 (per avere n. intero)x 100 (per avere n. intero)

Latenza in giorniLatenza in giorni

Sostanza A: 60% animali in 80gg Sostanza B: 30% animali in 200ggSostanza A: 60% animali in 80gg Sostanza B: 30% animali in 200ggSostanza A: 60% animali in 80gg Sostanza B: 30% animali in 200ggSostanza A: 60% animali in 80gg Sostanza B: 30% animali in 200gg

I I canc=canc= 60 x10060 x100 =75=75 I I canc=canc= 30 x100 =1530 x100 =1580 80 200200

Limite: deve essere somministrata la stessa dose giornaliera di sostanze (non sempre è Limite: deve essere somministrata la stessa dose giornaliera di sostanze (non sempre è possibile)possibile)⇓⇓

proposto un indice che consideri i tumori a due anni implicando solo le variabili dose ed proposto un indice che consideri i tumori a due anni implicando solo le variabili dose ed incidenzaincidenza

Tossico da sommazioneTossico da sommazione: i danni si accumulano senza meccanismi di guarigione e se la : i danni si accumulano senza meccanismi di guarigione e se la dose viene ridotta di molto, allungando quindi il periodo di latenza, si riduce la dose dose viene ridotta di molto, allungando quindi il periodo di latenza, si riduce la dose sogliasoglia

NN--NN--dimetilaminobenzenedimetilaminobenzene DAB)DAB)⇒⇒epatomiepatomi nei ratti (D.S.=1g)nei ratti (D.S.=1g)

Dose giornalieraDose giornaliera Periodo di latenzaPeriodo di latenza Dose totale per la Dose totale per la comparsa del tumore(mg)comparsa del tumore(mg)

3030 3434 102010202020 5151 102010201010 9595 95095055 190190 95095033 350350 1050105011 700 700 700700

Ds=dgDs=dg x t x t ⇒⇒ dgxtdgxt = k= k

DimetilaminostilbenzeneDimetilaminostilbenzene (tumori del dotto uditivo)(tumori del dotto uditivo)

1mg/kg/1mg/kg/diedie 2mg/kg/2mg/kg/diedie ( a settimane alterne)( a settimane alterne)Ds=Ds= 375mg375mg±±75 75 Ds=Ds=348mg348mg±±7070

Tuttavia la somma non è aritmetica (specie per dosi piccole):Tuttavia la somma non è aritmetica (specie per dosi piccole):Tuttavia la somma non è aritmetica (specie per dosi piccole):Tuttavia la somma non è aritmetica (specie per dosi piccole):

1) invecchiamento dell’animale (1) invecchiamento dell’animale (⇑⇑mutazioni + mutazioni + ⇓⇓ immunità)immunità)

2) instabilità genetica sin dai primi contatti con il cancerogeno: 2) instabilità genetica sin dai primi contatti con il cancerogeno:

⇓⇓

⇑⇑ rischio mutazionirischio mutazioni

⇓⇓

fenomeno dell’accelerazionefenomeno dell’accelerazione

Ds=Ds= dgdg x tx t22

Isaac Berenblum: la cancerogenesi da 3:4Isaac Berenblum: la cancerogenesi da 3:4--benzopirene è l’evento terminale di benzopirene è l’evento terminale di processi sequenzialiprocessi sequenziali

a)Applicazione cancerogenoa)Applicazione cancerogeno⇓⇓

b) iperplasie (verruche)b) iperplasie (verruche)⇓⇓

Nei conigli (analoghi esperimenti sui roditori Nei conigli (analoghi esperimenti sui roditori non evidenziano queste lesioni)non evidenziano queste lesioni)⇓⇓

c) papillomic) papillomi⇓⇓

d) spinaliomid) spinaliomi

1) sospensione del trattamento prima di d) 1) sospensione del trattamento prima di d) ⇒⇒regressioneregressione2) 2) sospensione del trattamento dopo di d) sospensione del trattamento dopo di d) ⇒⇒ no regressioneno regressione3) sospensione poi ripresa trattamento 3) sospensione poi ripresa trattamento ⇒⇒ evoluzione fino a d)evoluzione fino a d)4) sia b) che c), apparentemente regrediti dopo sospensione ricompaiono 4) sia b) che c), apparentemente regrediti dopo sospensione ricompaiono

non evidenziano queste lesioni)non evidenziano queste lesioni)

4) sia b) che c), apparentemente regrediti dopo sospensione ricompaiono 4) sia b) che c), apparentemente regrediti dopo sospensione ricompaiono dopo stimolazione aspecifica (ferite, ulcerazioni, agenti irritanti)dopo stimolazione aspecifica (ferite, ulcerazioni, agenti irritanti)⇒⇒evoluzione evoluzione fino a d)fino a d)

Peyton Rous: i focolai di cellule tumorali, non più evidenti a occhio nudo, permangono Peyton Rous: i focolai di cellule tumorali, non più evidenti a occhio nudo, permangono latenti (“cellule neoplastiche dormienti”) e possono essere “risvegliati dal latenti (“cellule neoplastiche dormienti”) e possono essere “risvegliati dal completamento della Ds o da agenti irritanti aspecifici (non cancerogeni)completamento della Ds o da agenti irritanti aspecifici (non cancerogeni)

IniziazioneIniziazione (dosi subliminali di cancerogeno)(dosi subliminali di cancerogeno)++

PromozionePromozione (vari trattamenti aspecifici)(vari trattamenti aspecifici)

CANCEROGENESICANCEROGENESI(processo difasico)(processo difasico)

Agente promuovente generalmente Agente promuovente generalmente OLIO di CROTONOLIO di CROTON ((Croton TiliumCroton Tilium))

L’iniziazione deve avvenire sempre prima della promozione L’iniziazione deve avvenire sempre prima della promozione (l’inversione dell’ordine temporale non ha effetto fino al (l’inversione dell’ordine temporale non ha effetto fino al (l’inversione dell’ordine temporale non ha effetto fino al (l’inversione dell’ordine temporale non ha effetto fino al raggiungimento della Ds)raggiungimento della Ds)

Gli agenti promuoventi sono detti COCANCEROGENIGli agenti promuoventi sono detti COCANCEROGENI

(A) INIZIAZIONE(A) INIZIAZIONE

-- Processo cellulare provocato da agenti fisici, chimici o biologici che inducono danni Processo cellulare provocato da agenti fisici, chimici o biologici che inducono danni peculiari nel genoma (non sempre accertato) conferendo la peculiari nel genoma (non sempre accertato) conferendo la potenzialità di potenzialità di trasformazione neoplasticatrasformazione neoplastica (a seguito di ulteriori stimoli anche aspecifici)(a seguito di ulteriori stimoli anche aspecifici)

-- La fase di massima suscettibilità è la La fase di massima suscettibilità è la fase Sfase S

-- Processo virtualmente Processo virtualmente istantaneo ed irreversibileistantaneo ed irreversibile (il danno genomico tuttavia può (il danno genomico tuttavia può essere riparato se avviene sufficientemente prima della replicazione cellulare)essere riparato se avviene sufficientemente prima della replicazione cellulare)

-- L’unico iniziante puro (non ha Ds) è l’L’unico iniziante puro (non ha Ds) è l’etiluretano etiluretano ((cancerogeno incompletocancerogeno incompleto, gli altri , gli altri sono tutti sono tutti completicompleti))sono tutti sono tutti completicompleti))

--Cancerogeno diretto = molecola di per se oncogenaCancerogeno diretto = molecola di per se oncogena--Cancerogeno indiretto = molecola che necessita di attivazione Cancerogeno indiretto = molecola che necessita di attivazione

metabolica metabolica

I cancerogeni diretti, e quelli indiretti dopo attivazione metabolica, sono agenti reattivi I cancerogeni diretti, e quelli indiretti dopo attivazione metabolica, sono agenti reattivi elettrofilici in grado di legarsi covalentemente al DNA ed ad altre molecole (coniugi elettrofilici in grado di legarsi covalentemente al DNA ed ad altre molecole (coniugi Miller)Miller)

-- Le cellule “iniziate” possono sopravvivere per molto tempo dopo la sospensione del Le cellule “iniziate” possono sopravvivere per molto tempo dopo la sospensione del -- Le cellule “iniziate” possono sopravvivere per molto tempo dopo la sospensione del Le cellule “iniziate” possono sopravvivere per molto tempo dopo la sospensione del trattamento con il cancerogeno in dose subliminale (tramandando talvolta il danno alla trattamento con il cancerogeno in dose subliminale (tramandando talvolta il danno alla progenie)progenie)

EVENTI MOLECOLARI DELL’INIZIAZIONEEVENTI MOLECOLARI DELL’INIZIAZIONE

Cancerogeno con ====Addotto covalente==== Atomi nucleofiliciCancerogeno con ====Addotto covalente==== Atomi nucleofilicigruppo elettrofilico del DNAgruppo elettrofilico del DNA

Se la cellula non sequestra il cancerogeno prima di tale interazione o non ripara i danni, Se la cellula non sequestra il cancerogeno prima di tale interazione o non ripara i danni, si determina una mutazione (delezioni, mutaz. puntiformi, traslocazioni, riarrangiamenti si determina una mutazione (delezioni, mutaz. puntiformi, traslocazioni, riarrangiamenti si determina una mutazione (delezioni, mutaz. puntiformi, traslocazioni, riarrangiamenti si determina una mutazione (delezioni, mutaz. puntiformi, traslocazioni, riarrangiamenti cromosomici, amplificazione genica, aneuploidia) con attivazione di protoncogeni e/o cromosomici, amplificazione genica, aneuploidia) con attivazione di protoncogeni e/o modificata attività di geni oncosoppressori. modificata attività di geni oncosoppressori. (p. es. codoni 12 o 61 di (p. es. codoni 12 o 61 di ras ras -- molto frequente)molto frequente)

(B) PROMOZIONE(B) PROMOZIONE-- Indotta su cellule già “iniziate” dalla dose residua di cancerogeno o dai cocancerogeni Indotta su cellule già “iniziate” dalla dose residua di cancerogeno o dai cocancerogeni (detti anche promuoventi)(detti anche promuoventi)

-- Gli agenti promuoventi non sono cancerogeni di per sé e provocano alterazioni Gli agenti promuoventi non sono cancerogeni di per sé e provocano alterazioni -- Gli agenti promuoventi non sono cancerogeni di per sé e provocano alterazioni Gli agenti promuoventi non sono cancerogeni di per sé e provocano alterazioni reversibili con stimolo alla proliferazione ed espansione clonale della(e) cellula(e) già reversibili con stimolo alla proliferazione ed espansione clonale della(e) cellula(e) già “iniziata(e)”“iniziata(e)”

-- La promozione è un processo La promozione è un processo lento e reversibilelento e reversibile

-- Cancerogenesi diretta da cocancerogeni si attua presumibilmente su cellule iniziate da Cancerogenesi diretta da cocancerogeni si attua presumibilmente su cellule iniziate da cancerogeni ambientalicancerogeni ambientali

-- Al posto dell’olio di croton si usano gli esteri del forbolo (TPA) i cui recettori di Al posto dell’olio di croton si usano gli esteri del forbolo (TPA) i cui recettori di -- Al posto dell’olio di croton si usano gli esteri del forbolo (TPA) i cui recettori di Al posto dell’olio di croton si usano gli esteri del forbolo (TPA) i cui recettori di membrana hanno attività proteinchinasica C (forse tali recettori non sono specifici)membrana hanno attività proteinchinasica C (forse tali recettori non sono specifici)

-- Ogni agente promuovente sembra agire preferenzialemente su alcuni tipi cellulari Ogni agente promuovente sembra agire preferenzialemente su alcuni tipi cellulari (TPA su epidermide, saccarina su epitelio vescicale, etc.) Recettori specifici?(TPA su epidermide, saccarina su epitelio vescicale, etc.) Recettori specifici?

Promotori completi = sufficienti da soliPromotori completi = sufficienti da soliPromotori incompleti = agiscono solo in associazione e frequentemente con specifica Promotori incompleti = agiscono solo in associazione e frequentemente con specifica sequenzialità (trementina, sequenzialità (trementina, mezereinamezereina, etc.) (, etc.) (BoutwellBoutwell⇒⇒la fase di promozione può la fase di promozione può essere divisa in essere divisa in conversioneconversione e e propagazionepropagazione))

INIZIAZIONEINIZIAZIONE PROMOZIONEPROMOZIONE TUMORETUMORECC CC CC CC CC CC CC SISICC CC CC CC CC CC CC SISICC OC OC OCOC OCOC OCOC OCOC OCOC SISICC OC OC OCOC OCOC T T TT TT SISICC T T TT TT TT TT NONOCC T T TT TT OC OC OCOC OCOC NONO

DiamondDiamond: il promuovente è attivo entro un certo lasso di tempo e solo se somministrato : il promuovente è attivo entro un certo lasso di tempo e solo se somministrato con una certa continuità (altrimenti persino regressione di neoplasie benigne già con una certa continuità (altrimenti persino regressione di neoplasie benigne già indotte)indotte)

--La mortalità per Cr. del polmone è 10X nei lavoratori dell’asbestoLa mortalità per Cr. del polmone è 10X nei lavoratori dell’asbestoed il rischio cala con gli anni dall’interruzione dal fumoed il rischio cala con gli anni dall’interruzione dal fumo

--Queste considerazioni possono valere quindi per l’uomo a contatto con dosi subliminali Queste considerazioni possono valere quindi per l’uomo a contatto con dosi subliminali di cancerogenidi cancerogeni

--I promuoventi noti sono: ac. I promuoventi noti sono: ac. IodaceticoIodacetico, , cloracetofenonecloracetofenone, fenolo, idrocarburi lineari , fenolo, idrocarburi lineari come come nn--dodecanododecano, alcuni alcani, cantaridina, olio di cedro, detergenti come , alcuni alcani, cantaridina, olio di cedro, detergenti come tweentween, , diversi ormonidiversi ormoni

II Assenza tumoreAssenza tumoreII Assenza tumoreAssenza tumorePPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP Assenza tumoreAssenza tumoreI PPPPPPPPPI PPPPPPPPP Comparsa tumoreComparsa tumoreI PPPPPPPPPPPPPPI PPPPPPPPPPPPPP Assenza tumoreAssenza tumorePPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP IPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP I Assenza tumoreAssenza tumoreI P I P PP PP PP PP PP PP PP Assenza tumoreAssenza tumore

COME AGISCONO I PROMOTORI?COME AGISCONO I PROMOTORI?

⇑⇑ INDICE MITOTICOINDICE MITOTICO⇒⇒avvio processo su cellule iniziateavvio processo su cellule iniziate⇑⇑ INDICE MITOTICOINDICE MITOTICO⇒⇒avvio processo su cellule iniziateavvio processo su cellule iniziate

-- Aflatossina B1 al topo adulto Aflatossina B1 al topo adulto ⇒⇒noduli iperplastici epatici (cellule ricche in glicogeno e noduli iperplastici epatici (cellule ricche in glicogeno e scarso ferro) + cellule che muoiono per la tossicità (l’escissione chirurgica accelera la scarso ferro) + cellule che muoiono per la tossicità (l’escissione chirurgica accelera la comparsa di epatocarcinomi)comparsa di epatocarcinomi)

-- Aflatossina B1 al topo neonato (fegato in accrescimento)Aflatossina B1 al topo neonato (fegato in accrescimento)⇒⇒ epatocarcinomi precociepatocarcinomi precoci

-- Rosso scarlatto per la guarigione delle ferite (ortoaminoazotoluolo) Rosso scarlatto per la guarigione delle ferite (ortoaminoazotoluolo) ⇒⇒rischio oncogenorischio oncogeno

PROMOZIONE: MODIFICAZIONI DEL FENOTIPO CELLULAREPROMOZIONE: MODIFICAZIONI DEL FENOTIPO CELLULARE

--Alcuni agenti promuoventi determinano la comparsa negli strati Alcuni agenti promuoventi determinano la comparsa negli strati basali dell’epidermide delle “Dark Basal Cells” simili a cellule basali dell’epidermide delle “Dark Basal Cells” simili a cellule staminalistaminaliESTERI DEL FORBOLOESTERI DEL FORBOLO1)1) Reazione flogistica ed iperplasticaReazione flogistica ed iperplastica2)2) Comparsa di cellule scure (indice di sdifferenziamento cellulare)Comparsa di cellule scure (indice di sdifferenziamento cellulare)2)2) Comparsa di cellule scure (indice di sdifferenziamento cellulare)Comparsa di cellule scure (indice di sdifferenziamento cellulare)3)3) Modificazioni morfologiche cutanee di aspetto papillomatosoModificazioni morfologiche cutanee di aspetto papillomatoso4)4) Incremento iniziale e successiva diminuzione dei processi di cheratinizzazioneIncremento iniziale e successiva diminuzione dei processi di cheratinizzazione5)5) Inibizione dei meccanismi di riparazione del DNAInibizione dei meccanismi di riparazione del DNA6)6) Incremento della sintesi di DNA, di RNA e di proteineIncremento della sintesi di DNA, di RNA e di proteine7)7) Incremento della sintesi di fosfolipidi e varie alterazioni a livello della membrana cellulareIncremento della sintesi di fosfolipidi e varie alterazioni a livello della membrana cellulare8)8) Incremento della sintesi di istoniIncremento della sintesi di istoni9)9) Incremento dei processi di fosforílazioneIncremento dei processi di fosforílazione10)10) Incremento della sintesi di proteinchinasi, CAMP e CGMP indipendentiIncremento della sintesi di proteinchinasi, CAMP e CGMP indipendenti11)11) Incremento dell'attività dell'ornitindercarbossilasi con aumento della sintesi di poliamineIncremento dell'attività dell'ornitindercarbossilasi con aumento della sintesi di poliamine11)11) Incremento dell'attività dell'ornitindercarbossilasi con aumento della sintesi di poliamineIncremento dell'attività dell'ornitindercarbossilasi con aumento della sintesi di poliamine12)12) Diminuzione dell'attività istidasicaDiminuzione dell'attività istidasica13)13) Comparsa di proteine embrionali nei tessuti cutanei adultiComparsa di proteine embrionali nei tessuti cutanei adulti14)14) Incremento dell’attività proteasicaIncremento dell’attività proteasica15)15) Decremento della risposta del calone GI nella cute adultaDecremento della risposta del calone GI nella cute adulta16)16) Diminuzione della stimolazione del CAMP da isoproterenoloDiminuzione della stimolazione del CAMP da isoproterenolo17)17) Incremento della sintesi di prostaglandineIncremento della sintesi di prostaglandine18)18) Incremento dei processi di perossidazioneIncremento dei processi di perossidazione19)19) Incremento della formazione di radicali liberi e di superossidazioniIncremento della formazione di radicali liberi e di superossidazioni20)20) Stimolazione di oncogeni cellulari e viraliStimolazione di oncogeni cellulari e virali

-- L’azione dei promuoventi si esplica su numerosi bersagli cellulari ed è pleomorfaL’azione dei promuoventi si esplica su numerosi bersagli cellulari ed è pleomorfa--Il TPA conferisce a cellule immortalizzate in coltura alcune caratteristiche delle cellule Il TPA conferisce a cellule immortalizzate in coltura alcune caratteristiche delle cellule trasformate (perdita dipendenza dall’ancoraggio, attivazione mitogenica, induzione trasformate (perdita dipendenza dall’ancoraggio, attivazione mitogenica, induzione dell’ornitina decarbossilasi, etc.), mentre induce arresto della differenziazione a cellule dell’ornitina decarbossilasi, etc.), mentre induce arresto della differenziazione a cellule embrionali in coltura.embrionali in coltura.--Pur senza interagire direttamente con il DNA determinano alcune alterazioniPur senza interagire direttamente con il DNA determinano alcune alterazioni

-- La promozione è un momento cruciale nella trasformazione (cellule La promozione è un momento cruciale nella trasformazione (cellule trasfettatetrasfettate con con rasras non assumo fenotipo trasformato fino ad adeguata stimolazione) e negli organi non assumo fenotipo trasformato fino ad adeguata stimolazione) e negli organi ormonosensibiliormonosensibili tale azione può essere espletata dagli ormonitale azione può essere espletata dagli ormoni--Mancano alcune informazioni, ma la promozione agisce con meccanismi diretti e con Mancano alcune informazioni, ma la promozione agisce con meccanismi diretti e con meccanismi indiretti:meccanismi indiretti:

1) 1) BLOCCO COMUNICAZIONI CELLULARI BLOCCO COMUNICAZIONI CELLULARI (con azione sulle “gap (con azione sulle “gap junctionjunction” ” 1) 1) BLOCCO COMUNICAZIONI CELLULARI BLOCCO COMUNICAZIONI CELLULARI (con azione sulle “gap (con azione sulle “gap junctionjunction” ”

(fibroblasti in coltura mista ed attecchimento noduli (fibroblasti in coltura mista ed attecchimento noduli iperplasticiiperplastici solo nella solo nella

mammella con mammella con pannicolapannicola adiposo “purificato” dalla componente ghiandolare)adiposo “purificato” dalla componente ghiandolare)

2) 2) ALTERAZIONI INDIRETTE ALTERAZIONI INDIRETTE (metaboliti reattivi dell’ossigeno specie (metaboliti reattivi dell’ossigeno specie

superossidisuperossidi⇒⇒ruolo antiossidanti come profilassi)ruolo antiossidanti come profilassi)

3) 3) ATTIVAZIONE GENICA ATTIVAZIONE GENICA (TPA attiva sequenzialmente (TPA attiva sequenzialmente mycmyc e e fosfos ed altri, ed altri, 3) 3) ATTIVAZIONE GENICA ATTIVAZIONE GENICA (TPA attiva sequenzialmente (TPA attiva sequenzialmente mycmyc e e fosfos ed altri, ed altri,

che hanno azione promuovente se che hanno azione promuovente se trasfettatitrasfettati))

4) 4) STIMOLAZIONE STIMOLAZIONE DIDI MEMBRANA SU SPECIFICI RECETTORI MEMBRANA SU SPECIFICI RECETTORI (esteri del (esteri del

forboloforbolo analoghi al DAG analoghi al DAG ⇒⇒ ⇑⇑PKC)PKC)

1) INDUZIONE1) INDUZIONE++

2) PROMOZIONE 2) PROMOZIONE 2.a) Conversione2.a) Conversione2.b) Propagazione2.b) Propagazione

CANCEROGENESI DIFASICA O MULTIFASICA?CANCEROGENESI DIFASICA O MULTIFASICA?CANCEROGENESI DIFASICA O MULTIFASICA?CANCEROGENESI DIFASICA O MULTIFASICA?

--Multifasica: non soltanto la trasformazione progressiva delle celllule, ma anche tutti gli Multifasica: non soltanto la trasformazione progressiva delle celllule, ma anche tutti gli eventi cellulari (molecolari) che si verificano a partire dalla cellula normale fino alla morte eventi cellulari (molecolari) che si verificano a partire dalla cellula normale fino alla morte dell’individuo (PROGRESSIONE NEOPLASTICA) dell’individuo (PROGRESSIONE NEOPLASTICA) ⇒⇒ Nuove caratteristiche fenotipiche Nuove caratteristiche fenotipiche durante tutto il periododurante tutto il periodo

SINCANCEROGENESISINCANCEROGENESI

-- L’uso di due composti non è limitato alle prove di cocancerogenesiL’uso di due composti non è limitato alle prove di cocancerogenesi

--Dimetilazobenzene e dietilnitrosamina Dimetilazobenzene e dietilnitrosamina ⇒⇒ ⇓⇓ Ds (=60%)Ds (=60%)--Analogamente:Analogamente:3:43:4--benzopirene + dimetilbenzoantracenebenzopirene + dimetilbenzoantracenemetilcolantrene + benzopirenemetilcolantrene + benzopirenemetilcolantrene + benzopirenemetilcolantrene + benzopireneraggi X o raggi X o 9090Sr + 4Sr + 4--nitrochinolinanitrochinolina-- ininfluente la cronologia di somministrazione (ininfluente la cronologia di somministrazione (≠≠promozione)promozione)⇒⇒ Il sito d’attacco è lo stessoIl sito d’attacco è lo stesso

Cocancerogenesi Cocancerogenesi ≠≠sincancerogenesi che indica l’azione sinergica tra due cancerogeni sincancerogenesi che indica l’azione sinergica tra due cancerogeni probabilmente a livello della fase di promozioneprobabilmente a livello della fase di promozione

ANTICANCEROGENESIANTICANCEROGENESI

--raramente due cancerogeni si annullanoraramente due cancerogeni si annullano-- uno dei due attiva i sistemi enzimatici che inattivano l’altro (il 3uno dei due attiva i sistemi enzimatici che inattivano l’altro (il 3--metilcolantrene versa metilcolantrene versa il 4il 4--dimetilazobenzene)dimetilazobenzene)

TRASFORMAZIONE CELLULARE IN VITROTRASFORMAZIONE CELLULARE IN VITRO

--Insieme di modificazioni che portano all’acquisizione di un fenotipo similInsieme di modificazioni che portano all’acquisizione di un fenotipo simil--tumorale tumorale (perdita inibizione da contatto e dipendenza dall’ancoraggio)(perdita inibizione da contatto e dipendenza dall’ancoraggio)--raramente spontanea in vivo nelle cellule umane (più frequente in quelle dei roditori)raramente spontanea in vivo nelle cellule umane (più frequente in quelle dei roditori)

ATTIVAZIONE METABOLICAATTIVAZIONE METABOLICA-- Alcuni composti diventano cancerogeni solo dopo la trasformazione metabolica Alcuni composti diventano cancerogeni solo dopo la trasformazione metabolica nell’organismo (quindi non sono di per sé attivi in vitro)nell’organismo (quindi non sono di per sé attivi in vitro)1)1) Cancerogeni direttiCancerogeni diretti (senza essere metabolizzati)(senza essere metabolizzati)2)2) Procancerogeni Procancerogeni (attivazione enzimatica)(attivazione enzimatica)⇓⇓

3)3) Cancerogeni intermediCancerogeni intermedi (trasformazione metabolica(trasformazione metabolica⇒⇒attività cancerogena discreta)attività cancerogena discreta)⇓⇓⇓⇓

4)4) Cancerogeni definitiviCancerogeni definitivi o terminali (ulteriore trasformazione o terminali (ulteriore trasformazione ⇒⇒ massima attività)massima attività)

-- Trasformazioni simili, ma di minor estensione, avvengono anche per gli agenti Trasformazioni simili, ma di minor estensione, avvengono anche per gli agenti promuoventipromuoventi-- L’attivazione può anche essere solo chimica (e non biochimica) (per es. reazione con L’attivazione può anche essere solo chimica (e non biochimica) (per es. reazione con acqua o altre molecole)acqua o altre molecole)-- Le trasformazioni possono anche inattivare un composto cancerogenoLe trasformazioni possono anche inattivare un composto cancerogeno

-- Generalmente la trasformazione avviene nel citoplasma delle cellule Generalmente la trasformazione avviene nel citoplasma delle cellule bersagliobersaglio⇒⇒ la molecola deve attraversare la membranala molecola deve attraversare la membrana

-- Molte trasformazioni avvengono nel fegato [acetilaminofluorene (AAF)Molte trasformazioni avvengono nel fegato [acetilaminofluorene (AAF)⇒⇒NN--idrossiidrossi--AAFAAF⇒⇒solfoesterificazione] grazie a corredi enzimatici trasmessi solfoesterificazione] grazie a corredi enzimatici trasmessi geneticamente (geneticamente (≠≠suscettibilità tra le specie)(la cavia è immune al AAF)suscettibilità tra le specie)(la cavia è immune al AAF)

-- Gli enzimi attivanti si trovano sulle membrane ergastoplasmiche che Gli enzimi attivanti si trovano sulle membrane ergastoplasmiche che -- Gli enzimi attivanti si trovano sulle membrane ergastoplasmiche che Gli enzimi attivanti si trovano sulle membrane ergastoplasmiche che sedimentano dopo omogenizzazione delle cellule nella frazione microsomiale sedimentano dopo omogenizzazione delle cellule nella frazione microsomiale (Drug Metabolizing Enzyme System = sistema enzimatico microsomale= (Drug Metabolizing Enzyme System = sistema enzimatico microsomale= Cytochrome P450 associated Mixed Function Oxidases)Cytochrome P450 associated Mixed Function Oxidases)

-- I cancerogeni diretti possono anche essere inattivati per via enzimatica o I cancerogeni diretti possono anche essere inattivati per via enzimatica o chimica e possono reagire con sostanze nucleofiliche prima di raggiungere il chimica e possono reagire con sostanze nucleofiliche prima di raggiungere il DNA (p. es. alchilanti veloci) DNA (p. es. alchilanti veloci) ⇒⇒inattivazioneinattivazioneDNA (p. es. alchilanti veloci) DNA (p. es. alchilanti veloci) ⇒⇒inattivazioneinattivazione

-- Anche i procancerogeni possono subire un destino dupliceAnche i procancerogeni possono subire un destino duplice

-- Il metabolita attivato può espletare la sua azione su organi diversi da quello Il metabolita attivato può espletare la sua azione su organi diversi da quello dove è avvenuta la trasformazionedove è avvenuta la trasformazione

-- La suscettibilità è specieLa suscettibilità è specie--specifica e individuospecifica e individuo--specificaspecifica

PROVE DI CANCEROGENICITA’PROVE DI CANCEROGENICITA’

-- Obbligatorie per ogni nuovo composto chimicoObbligatorie per ogni nuovo composto chimico-- Estrapolazione dei dati sugli animali:Estrapolazione dei dati sugli animali:* tutti i composti cancerogeni per l’uomo lo sono per l’animale (escluso * tutti i composti cancerogeni per l’uomo lo sono per l’animale (escluso l’arsenico)l’arsenico)* la selettività specie* la selettività specie--specifica è superata utilizzando diverse speciespecifica è superata utilizzando diverse specie* la selettività individuale è superata con il numero di individui* la selettività individuale è superata con il numero di individui* la selettività individuale è superata con il numero di individui* la selettività individuale è superata con il numero di individui* va ponderata la via di somministrazione* va ponderata la via di somministrazione* importante valutare le cinetiche d’esposizione* importante valutare le cinetiche d’esposizioneSI TENDE COMUNQUE A SOPRAVVALUTARE IL RISCHIO ( anche per SI TENDE COMUNQUE A SOPRAVVALUTARE IL RISCHIO ( anche per ipotetiche potenzialità di sinergia)ipotetiche potenzialità di sinergia)

--PROTOCOLLI STANDARDPROTOCOLLI STANDARD*gruppi omogenei (controlli, diverse dosi)*gruppi omogenei (controlli, diverse dosi)*periodi d’osservazione (a seconda dell’arco vitale dell’animale)*periodi d’osservazione (a seconda dell’arco vitale dell’animale)*autopsie*autopsie

--Gli studi in vitro di mutagenesi, più rapidi ed economici, per ora non sono Gli studi in vitro di mutagenesi, più rapidi ed economici, per ora non sono accettati è valgono solo come test preliminari (un agente mutageno è solo accettati è valgono solo come test preliminari (un agente mutageno è solo sospetto di essere anche cancerogeno) sospetto di essere anche cancerogeno) ⇒⇒ verifiche sugli animali.verifiche sugli animali.

PROVE DI MUTAGENESIPROVE DI MUTAGENESI

Test di AmesTest di Ames

--induzione di “revese mutation” in ceppi batterici (induzione di “revese mutation” in ceppi batterici (E. coli, S. typhimuriumE. coli, S. typhimurium) con deficit ) con deficit enzimatici (p. es. sintesi istidina )enzimatici (p. es. sintesi istidina )⇒⇒colonie in terreno privo del fattore limitante colonie in terreno privo del fattore limitante ⇒⇒mutagenesi ( il numero di colonie è quantitativo)mutagenesi ( il numero di colonie è quantitativo)-- per i procancerogeni si aggiunge al terreno, oltre al cancerogeno, anche una per i procancerogeni si aggiunge al terreno, oltre al cancerogeno, anche una frazione microsomialefrazione microsomialefrazione microsomialefrazione microsomiale--90% cancerogeni è anche mutageno e il 90% dei composti innocui non è mutageno90% cancerogeni è anche mutageno e il 90% dei composti innocui non è mutageno-- Si usano anche cellule eucariotiche (Si usano anche cellule eucariotiche (S. cerevisiae eS. cerevisiae e fibroblasti di criceto con deficit di fibroblasti di criceto con deficit di ipoxantinafosforibosiltransferasi o di timidinokinasi, o cellule di ipoxantinafosforibosiltransferasi o di timidinokinasi, o cellule di DrosophilaDrosophila))-- Verifica danni cromosomici (meglio in vivo)Verifica danni cromosomici (meglio in vivo)-- Si usano anche cellule emopoietiche valutando i danni e la possibilità di Si usano anche cellule emopoietiche valutando i danni e la possibilità di differenziazionedifferenziazione

I CANCEROGENI CHIMICII CANCEROGENI CHIMICI

-- molte molecole cancerogene su base sperimentale ed epidemiologicamolte molecole cancerogene su base sperimentale ed epidemiologica

CLASSIFICAZIONE (empirica):CLASSIFICAZIONE (empirica):

1) Idrocarburi aromatici policiclici1) Idrocarburi aromatici policiclici2) Amine aromatiche2) Amine aromatiche3) Composti azoici3) Composti azoici3) Composti azoici3) Composti azoici4) Sostanze alchilanti4) Sostanze alchilanti5) Idrocarburi alogenati5) Idrocarburi alogenati6) Sostanze naturali6) Sostanze naturali7) Composti organici naturali e prodotti batterici7) Composti organici naturali e prodotti batterici8) Composti inorganici8) Composti inorganici

Solo gli alchilanti spontanei e i composti inorganici sono cancerogeni diretti, gli altri Solo gli alchilanti spontanei e i composti inorganici sono cancerogeni diretti, gli altri sono tutti procancerogenisono tutti procancerogenisono tutti procancerogenisono tutti procancerogeni

IDROCARBURI AROMATICI POLICICLICIIDROCARBURI AROMATICI POLICICLICI

-- Derivabili da combustione di materiali organici tra 600 e 900Derivabili da combustione di materiali organici tra 600 e 900°°CC-- Loschmidt (1861): quasi tutti derivabili dal benzeneLoschmidt (1861): quasi tutti derivabili dal benzene-- 1939: aromatici anche alcuni non benzenoidi ciclobutadiene (4 C) e ciclooctatetraene 1939: aromatici anche alcuni non benzenoidi ciclobutadiene (4 C) e ciclooctatetraene (8 C)(8 C)

-- I policiclici possono essere:I policiclici possono essere:a) omociclici (generalmente più potenti cancerogeni e più facilmente derivabili da a) omociclici (generalmente più potenti cancerogeni e più facilmente derivabili da a) omociclici (generalmente più potenti cancerogeni e più facilmente derivabili da a) omociclici (generalmente più potenti cancerogeni e più facilmente derivabili da pirosintesi)pirosintesi)b) eterociclicib) eterociclicic) sostituiti (metili, etili, etc.)c) sostituiti (metili, etili, etc.)⇒⇒diverso potere oncogenodiverso potere oncogenod) non sostituitid) non sostituiti

-- I policiclici cancerogeni hanno da 3 a 6 anelli, oltre perdono potenzialità oncogenaI policiclici cancerogeni hanno da 3 a 6 anelli, oltre perdono potenzialità oncogena-- I sostituenti espletano la loro azione a seconda della posizioneI sostituenti espletano la loro azione a seconda della posizione

Delocalizzazione elettronicaDelocalizzazione elettronica

NUCLEI DI BASENUCLEI DI BASE

AntraceneAntracene FenantreneFenantrene

NUCLEI DI BASENUCLEI DI BASE

PirenePirene CriseneCrisene

++ ++++

++++

++++

++++++

++++++

+++ +++ DMBADMBA

+++ +++

REATTIVITA’ MOLECOLARE E CANCEROGENESI DEGLIREATTIVITA’ MOLECOLARE E CANCEROGENESI DEGLIIDROCARBURI AROMATICI POLICICLICIIDROCARBURI AROMATICI POLICICLICI

-- Quale è il nesso tra struttura e oncogenicità?Quale è il nesso tra struttura e oncogenicità?-- Quale è il nesso tra struttura e oncogenicità?Quale è il nesso tra struttura e oncogenicità?* Coniugi Miller: il cancerogeno lega una proteina nell’epatocita normale che * Coniugi Miller: il cancerogeno lega una proteina nell’epatocita normale che scompare nella cellula trasformata (IPOTESI DELLA DELEZIONE)scompare nella cellula trasformata (IPOTESI DELLA DELEZIONE)* In realtà il meccanismo è l’addotto con il DNA* In realtà il meccanismo è l’addotto con il DNA

--Nel Benzene gli elettroni della IV valenza (numero d’ossidazione ) sono delocalizzati Nel Benzene gli elettroni della IV valenza (numero d’ossidazione ) sono delocalizzati simmetricamente. Nei policiclici e nelle zone i sostituzione si ha un’alterazione della simmetricamente. Nei policiclici e nelle zone i sostituzione si ha un’alterazione della densità elettronicadensità elettronica⇒⇒reattivitàreattività

--Coniugi Pullman: un cancerogeno ha una regione K (elevata densità elettronica Coniugi Pullman: un cancerogeno ha una regione K (elevata densità elettronica delocalizzata, mesofenantrenica) e una regione L (bassa densità, mesoantracenica)delocalizzata, mesofenantrenica) e una regione L (bassa densità, mesoantracenica)

FenantreneFenantrene

AntraceneAntracene

LL KKLL KK

--In realtà l’attivazione metabolica converte il procancerogeno (la maggior parte) in un In realtà l’attivazione metabolica converte il procancerogeno (la maggior parte) in un composto elettrofilico in grado di legarsi a molecole nucleofiliche (DNA, RNA , composto elettrofilico in grado di legarsi a molecole nucleofiliche (DNA, RNA , proteine)proteine)-- Epossidi, dioloEpossidi, diolo--epossidi e regioni K sono le zone crucialiepossidi e regioni K sono le zone cruciali--In realtà le epossidazioni e le diolizzazioni avvengono in varie regioniIn realtà le epossidazioni e le diolizzazioni avvengono in varie regioni⇒⇒alta reattività.alta reattività.--Tali regioni sono dette “baia” (dove avvengono anche reazioni di ossidazione ed Tali regioni sono dette “baia” (dove avvengono anche reazioni di ossidazione ed --Tali regioni sono dette “baia” (dove avvengono anche reazioni di ossidazione ed Tali regioni sono dette “baia” (dove avvengono anche reazioni di ossidazione ed ossigenazione) delimitate da regioni “angolari”ossigenazione) delimitate da regioni “angolari”

Regione baiaRegione baia

R. angolareR. angolare

Regione baiaRegione baia

R. angolareR. angolare

ATTIVAZIONE METABOLICA DEGLI IDROCARBURI POLICICLICIATTIVAZIONE METABOLICA DEGLI IDROCARBURI POLICICLICI

-- L’attività metabolica può essere attivante o detossificante (base L’attività metabolica può essere attivante o detossificante (base geneticagenetica⇒⇒suscettibilità della specie e dell’individuo)suscettibilità della specie e dell’individuo)-- La sede prevalente di metabolizzazione è la frazione microsomiale (negli epatociti ed La sede prevalente di metabolizzazione è la frazione microsomiale (negli epatociti ed in altre cellule con diversa estensione e caratteristiche) detta anche DMESin altre cellule con diversa estensione e caratteristiche) detta anche DMES-- L’attivazione conferisce idrofilia alla molecola e quindi maggiore assorbibilitàL’attivazione conferisce idrofilia alla molecola e quindi maggiore assorbibilità

FeFe3+3+ FeFe3+3+ FeFe2+2+

ProKProK

ProKProK

PP--450 reduttasi450 reduttasi

ProKProK

PP--450450 PP--450450 PP--450450

FeFe2+2+FeFe3+3+FeFe3+3+

NADPH NADPNADPH NADP

PP--450 reduttasi450 reduttasi

OO22

ProKProKKK

KK

PP--450450

FeFe2+2+

PP--450450

FeFe3+3+

PP--450450

FeFe3+3+MonossigenasiMonossigenasi

Ossidazione del Fe eOssidazione del Fe edel procancerogenodel procancerogeno⇒⇒ cancerogenocancerogenoHH22OO

OSSIDAZIONE/OSSIGENAZIONEOSSIDAZIONE/OSSIGENAZIONE⇓⇓

RATTIVITA’ CON MACROMOLECOLERATTIVITA’ CON MACROMOLECOLE⇓⇓

ATTIVITA’ MUTAGENAATTIVITA’ MUTAGENA

RIDUZIONE ENZIMATICA(esistono anche le epossidoRIDUZIONE ENZIMATICA(esistono anche le epossido--idrasi, etc.)idrasi, etc.)⇓⇓

DETOSSIFICAZIONEDETOSSIFICAZIONE

N.B. N.B. -- Le ossidazioni (idrossicarbomonossigenasi, idrossicarbossilasi, prossidasi) sono Le ossidazioni (idrossicarbomonossigenasi, idrossicarbossilasi, prossidasi) sono cruciali quando avvengono sugli atomi di C (della regione angolare) che delimitano la cruciali quando avvengono sugli atomi di C (della regione angolare) che delimitano la regione baia (che viene occupata dalla molecola ossigenata)regione baia (che viene occupata dalla molecola ossigenata)regione baia (che viene occupata dalla molecola ossigenata)regione baia (che viene occupata dalla molecola ossigenata)

-- La suscettibilità delle diverse specie è connessa alla disponibilità di enzimi ossidanti e La suscettibilità delle diverse specie è connessa alla disponibilità di enzimi ossidanti e di enzimi detossificanti (i roditori sono più suscettibili dei primati perché hanno alto di enzimi detossificanti (i roditori sono più suscettibili dei primati perché hanno alto potenziale epossidoformativo e bassa capacità detossificante a causa di scarsa attività potenziale epossidoformativo e bassa capacità detossificante a causa di scarsa attività di GST ed epossidoidrolasi)di GST ed epossidoidrolasi)

-- L’attivazione però può risultare anche dalla riduzione, dall’idrolisi e dalla coniugazioneL’attivazione però può risultare anche dalla riduzione, dall’idrolisi e dalla coniugazione-- L’attivazione però può risultare anche dalla riduzione, dall’idrolisi e dalla coniugazioneL’attivazione però può risultare anche dalla riduzione, dall’idrolisi e dalla coniugazione

-- Durante l’attivazione si formano anche radicali liberi (con un elettrone spaiato) che Durante l’attivazione si formano anche radicali liberi (con un elettrone spaiato) che derivano dalla molecola attivata e da altre molecole come ac. Grassi poliinsaturi che derivano dalla molecola attivata e da altre molecole come ac. Grassi poliinsaturi che vengono ossidati contemporaneamente. vengono ossidati contemporaneamente. vengono ossidati contemporaneamente. vengono ossidati contemporaneamente. -- I radicali liberi possono condurre alla formazione di radicali dell’ossigeno I radicali liberi possono condurre alla formazione di radicali dell’ossigeno --OO2 2 (ecco (ecco perché gli antiossidanti sono oncoprotettivi)perché gli antiossidanti sono oncoprotettivi)

-- Gli idrocarburi aromatici possono subire anche un’attivazione per fotoconversione Gli idrocarburi aromatici possono subire anche un’attivazione per fotoconversione ((⇒⇒radicali liberi)radicali liberi)

N.B. In ogni caso il momento cruciale è l’addotto con le macromolecole (il legame con N.B. In ogni caso il momento cruciale è l’addotto con le macromolecole (il legame con il DNA è il più stabile e tale stabilità è diversa tra i diversi tipi cellulari e le diverse il DNA è il più stabile e tale stabilità è diversa tra i diversi tipi cellulari e le diverse specie specie ⇒⇒diversa suscettibilità di tessuti e specie)(p.es etilnitrosurea causa tumori del diversa suscettibilità di tessuti e specie)(p.es etilnitrosurea causa tumori del specie specie ⇒⇒diversa suscettibilità di tessuti e specie)(p.es etilnitrosurea causa tumori del diversa suscettibilità di tessuti e specie)(p.es etilnitrosurea causa tumori del SNC e non del fegato nel ratto neonato)SNC e non del fegato nel ratto neonato)

-- L’oncogenicità deriva anche dall’inibizione della Dnmt1 (DNAL’oncogenicità deriva anche dall’inibizione della Dnmt1 (DNA--SS--adenosinmetionimetiltrasferasi) che catalizza le reazioni di silenziamento genico adenosinmetionimetiltrasferasi) che catalizza le reazioni di silenziamento genico adenosinmetionimetiltrasferasi) che catalizza le reazioni di silenziamento genico adenosinmetionimetiltrasferasi) che catalizza le reazioni di silenziamento genico tramite metilazione.tramite metilazione.

-- Il controllo genetico (espressione di enzimi) condiziona la suscettibilità. Nel topo Il controllo genetico (espressione di enzimi) condiziona la suscettibilità. Nel topo esiste un locus genico detto Ah che controlla l’inducibilità e l’attività delle arilesiste un locus genico detto Ah che controlla l’inducibilità e l’attività delle aril--idrossicarbomonossigenasi e delle arilidrossicarbomonossigenasi e delle aril--idrossicarbossilasi, nonché l’espressione delle idrossicarbossilasi, nonché l’espressione delle 10 diverse isoforme di P10 diverse isoforme di P--450 che portano alla formazione di epossidi diversi (con 450 che portano alla formazione di epossidi diversi (con diverso potere) diverso potere) ⇒⇒ Kellerman: studio espressione enzimatica tra soggetti fumatori con Kellerman: studio espressione enzimatica tra soggetti fumatori con Cr. E soggetti fumatori sani, ma risultati contrastanti (solo un trend)Cr. E soggetti fumatori sani, ma risultati contrastanti (solo un trend)Cr. E soggetti fumatori sani, ma risultati contrastanti (solo un trend)Cr. E soggetti fumatori sani, ma risultati contrastanti (solo un trend)

Delocalizzazione elettronicaDelocalizzazione elettronica

AntraceneAntracene FenantreneFenantrene

PirenePirene CriseneCrisene

AMINE AROMATICHEAMINE AROMATICHE

NHNH22

anilinaanilina

-- Coloranti adoperati come intermedi nella sintesi di colori, esplosivi, etc.Coloranti adoperati come intermedi nella sintesi di colori, esplosivi, etc.

NHNH22

NHNH22HH22NN

44--aminodifenileaminodifenile

difenildiamina benzidinadifenildiamina benzidina

22--naftilaminanaftilaminaNHNH22HH22NN

NHNH22

22--naftilaminanaftilamina

1) β1) β--naftilamina e similarinaftilamina e similari

-- cancerogeno professionale, induce tumori vescicali (anche nel cane, scimmia e cancerogeno professionale, induce tumori vescicali (anche nel cane, scimmia e criceto)criceto)-- Procancerogeno attivo solo dopo metabolizzazione epatica ed esercita la sua attività Procancerogeno attivo solo dopo metabolizzazione epatica ed esercita la sua attività a livello del trigono vescicale (ristagno urine)a livello del trigono vescicale (ristagno urine)

NHNH22 NHNH22 NHNH22

OHOH

Ossidazione Ossidazione nel fegatonel fegato

Coniugazione Coniugazione nel fegato connel fegato conac. glucuronicoac. glucuronico

OGOG

22--naftilaminanaftilamina 11--idrossiidrossi--22--aminonaftoloaminonaftolo(introdotto in vescica (introdotto in vescica

22--aminoamino--11--naftilglucuronidenaftilglucuronide

(introdotto in vescica (introdotto in vescica induce tumori)induce tumori)

NHNH22

OHOH

11--idrossiidrossi--22--aminonaftoloaminonaftolo

Idrolisi ad operaIdrolisi ad operadella glucuronidasidella glucuronidasivescicalevescicale

-- L’ L’ αα--aminonaftolo non è cancerogeno (posizione occupata?)aminonaftolo non è cancerogeno (posizione occupata?)

-- L’idrossilazione può avvenire anche sul gruppo aminicoL’idrossilazione può avvenire anche sul gruppo aminico

--Nei topi e nei ratti non origina tumori vescicali, ma epatici (coniugazione con ac. Nei topi e nei ratti non origina tumori vescicali, ma epatici (coniugazione con ac. aceticoacetico⇒⇒estere acetico localmente attivo e mancanza di estere acetico localmente attivo e mancanza di ββ--glucuronidasi vescicale)glucuronidasi vescicale)

-- Il tempo di latenza è lunghissimo e gli operai addetti sono sottoposti a controlli Il tempo di latenza è lunghissimo e gli operai addetti sono sottoposti a controlli rigorosissimirigorosissimi

-- IPOTESI: anche i Cr. vescicali spontanei originano da idrossiIPOTESI: anche i Cr. vescicali spontanei originano da idrossi--derivati endogena derivati endogena (metabolismo del triptofano)(metabolismo del triptofano)

NNHH

NHNH22II

CHCH22--CHCH--COOHCOOH

NHNH22II

-- COCO--CHCH22--CHCH--COOHCOOH

-- NHNH22

NHNH22II

Triptofano ChinureninaTriptofano Chinurenina

ossidazioneossidazione

II-- COCO--CHCH22--CHCH--COOHCOOH

-- NHNH22

33--idrossiidrossi--ChinureninaChinurenina

IIOHOH

Price: tutte le amine aromatiche urinarie non Price: tutte le amine aromatiche urinarie non professionali derivano da questo metabolismo e professionali derivano da questo metabolismo e sarebbero la causa dei Cr. vescicali sporadici sarebbero la causa dei Cr. vescicali sporadici (esperimenti contrastanti e induzione di Cr. solo con (esperimenti contrastanti e induzione di Cr. solo con veicoli a rilascio molto lento)veicoli a rilascio molto lento)

-- COOHCOOH

-- NHNH22

Ac. 3Ac. 3--idrossiidrossi--antralicoantralico

33--aminoamino--33--idrossiidrossi--acetofenoneacetofenone

IIOHOH

IIOHOH

-- COCHCOCH22

-- NHNH22

Coniugazione a livello Coniugazione a livello epaticoepaticocon ac. con ac. glucuronicoglucuronico

2) Diamino2) Diamino--difenildifenil--metano e derivatimetano e derivati

-- cancerogeno professionale (coloranti)cancerogeno professionale (coloranti)

--CHCH22-- --NHNH22HH22NN --

diaminodiamino--difenildifenil--metanometano

33--3’3’-- dimetilaminodifenilmetanodimetilaminodifenilmetano 33--3’3’--diclorodiaminodifenilmetanodiclorodiaminodifenilmetano


HH33CC CHCH33


ClCl ClCl

33--3’3’-- dimetilaminodifenilmetanodimetilaminodifenilmetano 33--3’3’--diclorodiaminodifenilmetanodiclorodiaminodifenilmetano(verde magenta)(verde magenta) (moca)(moca)

auraminaauramina-- C C --IIIINHNH

CHCH33IIN N --IICHCH33

CHCH33II--N N IICHCH33

3) 23) 2--acetaminofluorene (AAF)acetaminofluorene (AAF)

-- insetticida molto potente (mai entrato in produzione) causa Cr. in vari organi insetticida molto potente (mai entrato in produzione) causa Cr. in vari organi ⇒⇒metabolizzatometabolizzato-- 1960 Cramer e Miller: isolato nelle urine dei ratti il 21960 Cramer e Miller: isolato nelle urine dei ratti il 2--idrossi AAF (molto più potente idrossi AAF (molto più potente ed attivo anche su animali insensibili al AAF)ed attivo anche su animali insensibili al AAF)-- Quindi l’ossidazione dell’aminogruppo (stereospecifico) è cruciale nell’attivazione, Quindi l’ossidazione dell’aminogruppo (stereospecifico) è cruciale nell’attivazione, tuttavia i composti elettrofilici sono gli esteri del 2tuttavia i composti elettrofilici sono gli esteri del 2--idrossiidrossi--AAF (specie il solforico AAF (specie il solforico --tuttavia i composti elettrofilici sono gli esteri del 2tuttavia i composti elettrofilici sono gli esteri del 2--idrossiidrossi--AAF (specie il solforico AAF (specie il solforico --solfoesterasi)solfoesterasi)

CC

OOIIIIC C -- CHCH33

NNHH CC

OOIIIIC C -- CHCH33

NNOHOH

ossidazioneossidazioneCCHH22

HH CCHH22

OHOH

CCHH22

OOIIIIC C -- CHCH33

NNOO--SOSO33HH

AAF NAAF N--idrossiidrossi--AAFAAF

NN--idrossiidrossi--estere di AAFestere di AAFesterificazioneesterificazione

COMPOSTI AZOICICOMPOSTI AZOICI--Anelli benzenici con almeno un gruppo aminico uniti da due atomi di azoto a Anelli benzenici con almeno un gruppo aminico uniti da due atomi di azoto a doppio legamedoppio legame

--Coloranti alimentari (giallo di burro, etc)Coloranti alimentari (giallo di burro, etc)

--I coniugi Miller dimostrarono che il dimetilaminobenzene (DAB) si legava negli I coniugi Miller dimostrarono che il dimetilaminobenzene (DAB) si legava negli epatociti a determinate proteine (con migrazione tipo hepatociti a determinate proteine (con migrazione tipo h ) che sparivano nelle ) che sparivano nelle epatociti a determinate proteine (con migrazione tipo hepatociti a determinate proteine (con migrazione tipo h22) che sparivano nelle ) che sparivano nelle cellule trasformate (delezione enzimatica) (In realtà tali proteine non vengono cellule trasformate (delezione enzimatica) (In realtà tali proteine non vengono più sintetizzate e il DAB si lega al DNA)più sintetizzate e il DAB si lega al DNA)

CHCH

CHCH3 3 = = ⇑⇑⇑⇑⇑⇑ potere cancerogeno (altrove potere cancerogeno (altrove ⇓⇓⇓⇓))

-- Destino: idrossidralazione e solfoesterificazione dell’azoto aminicoDestino: idrossidralazione e solfoesterificazione dell’azoto aminico-- Vitamine gruppo B (riboflavina)Vitamine gruppo B (riboflavina)⇒⇒protezione (anche DMES)protezione (anche DMES)

--N=NN=N--CHCH33

--NNCHCH33

DABDAB

2 metili o 1 metile ed 1 etile2 metili o 1 metile ed 1 etile(gruppi più complessi (gruppi più complessi ⇓⇓⇓⇓))

AGENTI ALCHILANTIAGENTI ALCHILANTI-- ALCHILAZIONE= cessione di gruppi metilici od etilici ad un compostoALCHILAZIONE= cessione di gruppi metilici od etilici ad un composto--Tali gruppi carichi positivamente si legano a gruppi ricchi di elettroni Tali gruppi carichi positivamente si legano a gruppi ricchi di elettroni (nucleofilici)(nucleofilici)

--Alchilanti spontanei Alchilanti spontanei --Alchilanti non spontanei (dopo attivazione metabolica=cancerogeni indiretti) Alchilanti non spontanei (dopo attivazione metabolica=cancerogeni indiretti)

Alchilazione:Alchilazione:a) monofunzionale (SNa) monofunzionale (SN11)= cessione ad un solo sito (al DNA=mutazione))= cessione ad un solo sito (al DNA=mutazione)b) bifunzionale (SNb) bifunzionale (SN22)= cessione a due siti (al DNA= doppia mutazione a ponte )= cessione a due siti (al DNA= doppia mutazione a ponte con rischio di rottura per delezione)con rischio di rottura per delezione)

Siti nucleofilici delle basi azotate:Siti nucleofilici delle basi azotate:Guanina: NGuanina: N--7, 07, 0--6, N6, N--3, 23, 2--NHNH22, C, C--88Guanina: NGuanina: N--7, 07, 0--6, N6, N--3, 23, 2--NHNH22, C, C--88Adenina: 6Adenina: 6--NHNH22, N, N--1, N1, N--3, N3, N--77Citosina: NCitosina: N--1, N1, N--3, N3, N--77Timina: 0Timina: 0--4, C4, C--66

RISULTATI:RISULTATI:1) sostituzione di una base1) sostituzione di una base2) depurinazione2) depurinazione3) rottura filamento singolo3) rottura filamento singolo4) rottura due filamenti4) rottura due filamenti5) legami crociati (inter5) legami crociati (inter-- ed intracatenari)ed intracatenari)6) esterificazione del gruppo fosforico6) esterificazione del gruppo fosforico

-- Tra gli alchilanti ci sono sostanze in grado di compiere lentamente la Tra gli alchilanti ci sono sostanze in grado di compiere lentamente la cessione (usati in terapia) e sostanze rapidissime (che agiscono talvolta in cessione (usati in terapia) e sostanze rapidissime (che agiscono talvolta in sede extracellulare)sede extracellulare)-- Molti alchilanti sono inizianti a dosi bassissime (TPA come promuoventi)Molti alchilanti sono inizianti a dosi bassissime (TPA come promuoventi)-- Effetto localizzazione: l’applicazione topica (vescica) in dosi minime in Effetto localizzazione: l’applicazione topica (vescica) in dosi minime in concomitanza alla somministrazione di altri cancerogeni (AAF) determina concomitanza alla somministrazione di altri cancerogeni (AAF) determina l’insorgenza di neoplasie prima locali, poi quelle caratteristiche del l’insorgenza di neoplasie prima locali, poi quelle caratteristiche del cancerogeno (fegato)cancerogeno (fegato)-- Classe molto eterogeneaClasse molto eterogeneaSPONTANEI A) MOSTARDE SPONTANEI A) MOSTARDE

CHCH33CHCH22ClClS S dicloroetilsolfurodicloroetilsolfuro (iprite)(iprite)

CHCH33CHCH22ClCl

CHCH33CHCH22ClClCHCH33CHCH22ClClHN HN azatoipriteazatoiprite

CHCH33CHCH22ClCl

-- Per sostituzione del H del gruppo aminico con gruppi alchilici e aromatici si Per sostituzione del H del gruppo aminico con gruppi alchilici e aromatici si ottengono composti (spesso poco tossici), con esaltata attività antimitotica, ottengono composti (spesso poco tossici), con esaltata attività antimitotica, immunosoppressiva e cancerogena (Cr. polmone)immunosoppressiva e cancerogena (Cr. polmone)

B) EPOSSIDIB) EPOSSIDI

-- Attività oncogena varia in sedi diverse (alcuni locali, altri a distanza, polmone, Attività oncogena varia in sedi diverse (alcuni locali, altri a distanza, polmone, fegato, intestino)fegato, intestino)

CHCH22 CHCH22 CHCH22 CHCH CH CHCH CH22

OO OO OOOssido di etilene EpossibutanoOssido di etilene Epossibutano

Monomero per resineMonomero per resineepossidiche (leucemie, stomaco)epossidiche (leucemie, stomaco)

CHCH22CHCH22

H H --NNCHCH22

H H --NNCHCH22

22H H --NN

CHCH22

Etilenimina PolietileniminaEtilenimina PolietileniminaMonomero per fibreMonomero per fibre(varie neoplasie)(varie neoplasie)

C) LATTONIC) LATTONI

-- mutageni e cancerogeni locali (epiteliomi da spennellature)mutageni e cancerogeni locali (epiteliomi da spennellature)

OO C=OC=O

HH CC CHCHHH22CC CHCH22

NON SPONTANEI A) NITROSOCOMPOSTINON SPONTANEI A) NITROSOCOMPOSTIA.1) NITROSAMINEA.1) NITROSAMINE-- Gruppo NGruppo N--NO legato direttamente a due radicali alchiliciNO legato direttamente a due radicali alchilici-- La La dimetilnitrosaminadimetilnitrosamina può formarsi spontaneamente nello stomaco per azione può formarsi spontaneamente nello stomaco per azione dei nitriti su una amina secondariadei nitriti su una amina secondaria-- Alcuni si formano per combustione del tabaccoAlcuni si formano per combustione del tabacco-- Alcuni si formano per combustione del tabaccoAlcuni si formano per combustione del tabacco--MetabolizzazioneMetabolizzazione (DMES) (DMES) ⇒⇒NN--idrossilazineidrossilazine ⇒⇒((dealchilazionedealchilazione) ) diazometano(Cr.)diazometano(Cr.)

CHCH3 3 CHCH33 CHCH22 NNN N -- NONO N N -- NONO II CHII CH3 3

CHCH33 CHCH33 CHCH22 NNDimetilnitrosaminaDimetilnitrosamina DietilnitrosaminaDietilnitrosamina DiazometanoDiazometano

A.2) NITROSAMIDIA.2) NITROSAMIDI

-- MetabolizzazioneMetabolizzazione⇒⇒ azoalcani(senza intervento enzimatico)azoalcani(senza intervento enzimatico)-- Rapida inattivazione enzimaticaRapida inattivazione enzimatica-- Tumori per inoculazione locali e a distanzaTumori per inoculazione locali e a distanza

B) AZOALCANIB) AZOALCANI-- Comprendono: Comprendono: 1) azoalcani (alchile1) azoalcani (alchile--N=NN=N--alchile)alchile)1) azoalcani (alchile1) azoalcani (alchile--N=NN=N--alchile)alchile)2) idroazoalcani (alchile2) idroazoalcani (alchile--NHNH--NHNH--alchile)alchile)3) azossialcani (alchile3) azossialcani (alchile--N=NO=N=NO=--alchile)alchile)--Molti utilizzati in oncologia sperimentale hanno fornito indicazioni interessanti Molti utilizzati in oncologia sperimentale hanno fornito indicazioni interessanti riguardo la loro metabolizzazioneriguardo la loro metabolizzazione-- Da ricordare: l’isoniazide (idrazide dell’ac. Isonicotinico)Da ricordare: l’isoniazide (idrazide dell’ac. Isonicotinico)

C) CARBAMATIC) CARBAMATI-- Da ricordare: etilcarbamato (CDa ricordare: etilcarbamato (C22HH55--OO--COCO--NHNH22; uretano) Poco tossico, usato ; uretano) Poco tossico, usato -- Da ricordare: etilcarbamato (CDa ricordare: etilcarbamato (C22HH55--OO--COCO--NHNH22; uretano) Poco tossico, usato ; uretano) Poco tossico, usato per anni come anestetico, analgesico e sedativo, si comporta da cancerogeno per anni come anestetico, analgesico e sedativo, si comporta da cancerogeno completoa carico di polmone, mammella e fegato ed è facilitante per leucemie completoa carico di polmone, mammella e fegato ed è facilitante per leucemie (Anticipa ed aumenta l’incidenza di neoplasie “spontanee”)(Anticipa ed aumenta l’incidenza di neoplasie “spontanee”)-- Richiede attivazione metabolica (Richiede attivazione metabolica (⇒⇒NN--idrossiuretano ceh interagisce con il idrossiuretano ceh interagisce con il DNA)DNA)

D) ETIONINAD) ETIONINA (analogo della metionina (analogo della metionina ⇒⇒noduli iperplastici epatici che noduli iperplastici epatici che degenerano; metabolizzazione degenerano; metabolizzazione ⇒⇒SS--adenosiletionina che alchila il DNAadenosiletionina che alchila il DNA

IDROCARBURI ALOGENATIIDROCARBURI ALOGENATI-- Una serie di composti con varie applicazioni (plastche, insetticidi, etc.) Una serie di composti con varie applicazioni (plastche, insetticidi, etc.) MOLTO UTILIMOLTO UTILI-- Pericolo reale (contaminazione ambientale)Pericolo reale (contaminazione ambientale)-- Più tossici che oncogeniPiù tossici che oncogeni-- DicloroDicloro--difenildifenil--tricloroetano (DDT)tricloroetano (DDT)-- Si accumula nel plancton Si accumula nel plancton ⇒⇒pesci pesci ⇒⇒acumulo nel tessuto adiposoacumulo nel tessuto adiposo-- Si accumula nel plancton Si accumula nel plancton ⇒⇒pesci pesci ⇒⇒acumulo nel tessuto adiposoacumulo nel tessuto adiposo-- Cancerogenicità dubbia (più potente il derivato 2,2 bis (pCancerogenicità dubbia (più potente il derivato 2,2 bis (p--clorofenil)etilene)clorofenil)etilene)

-- CHCH--

CClCCl33II

ClCl33 ClCl33

-- ClorofenoliClorofenoli--Insetticidi, defolianti, erbicidi tuti pochissimo bodegradabiliInsetticidi, defolianti, erbicidi tuti pochissimo bodegradabili-- 2,3,7,8 tetracloro2,3,7,8 tetracloro--dibenzodiossina (TCDD) (potentissimo cancerogeno nei dibenzodiossina (TCDD) (potentissimo cancerogeno nei ratti per dosi minime inducendo attività DMES)ratti per dosi minime inducendo attività DMES)

ClCl33 ClCl33DDTDDT

--ClorobifeniliClorobifenili-- Sostanze oleose con moltissime applicazioni (epatomi)Sostanze oleose con moltissime applicazioni (epatomi)--Cloruro di vinile (CHCloruro di vinile (CH22=CHCl)=CHCl)-- Monomero di materie plastiche, viene rilasciato dai polimeri Monomero di materie plastiche, viene rilasciato dai polimeri (DMES(DMES⇒⇒epossido)epossido)--Tetracloruro di carbonio (CClTetracloruro di carbonio (CCl44))--Più epatotossico che cancerogenoPiù epatotossico che cancerogeno--Raggiunge elevatissime concentrazioni nell’atmosferaRaggiunge elevatissime concentrazioni nell’atmosfera--Raggiunge elevatissime concentrazioni nell’atmosferaRaggiunge elevatissime concentrazioni nell’atmosfera

SOSTANZE NATURALISOSTANZE NATURALI--Sostanze vegetali ad azione cancerogena negli animaliSostanze vegetali ad azione cancerogena negli animali-- Cicasina Cicasina (Cycas) Cancerogena solo per os (conversione ad opera della flora (Cycas) Cancerogena solo per os (conversione ad opera della flora batterica intestinale in azossimetanolo per batterica intestinale in azossimetanolo per ββ--glucosidazione)glucosidazione)

ββ--glucosidasi battericaglucosidasi batterica⇓⇓⇓⇓

ββ--glucosilglucosil----------------OO--CH2CH2--N=NN=N--CH3 CH3 ⇒⇒ HOHO--CH2CH2--N=NN=N--CH3 +glucosioCH3 +glucosioI I IIO O OO

--SafroloSafrolo (Cosmetici ed alimenti) (Cosmetici ed alimenti) --Idrossilazione + esterificazione (zolfo o ac. Acetico)Idrossilazione + esterificazione (zolfo o ac. Acetico)⇒⇒ alto potere alto potere cancerogeno)cancerogeno)

-- Aflatossine e composti della felce aquilinaAflatossine e composti della felce aquilina

COMPOSTI ORGANICI VARICOMPOSTI ORGANICI VARI-- Una serie di composti molto eterogenei con varie applicazioni (plastche, Una serie di composti molto eterogenei con varie applicazioni (plastche, insetticidi, etc.) MOLTO UTILIinsetticidi, etc.) MOLTO UTILI-- Cloramfenicolo (antibatterico)Cloramfenicolo (antibatterico)-- Fenacetina (analgesico)Fenacetina (analgesico)-- 44--chinolina ossido (battericida)chinolina ossido (battericida)-- nitrofurani (nitrofurantoina) (battericida)nitrofurani (nitrofurantoina) (battericida)-- aminotriazolo (erbicida)aminotriazolo (erbicida)-- aminotriazolo (erbicida)aminotriazolo (erbicida)

COMPOSTI INORGANICICOMPOSTI INORGANICI-- Da ricordare:Da ricordare:ArsenicoArsenico-- Causa tumori polmonari e cutanei (anche professionali)Causa tumori polmonari e cutanei (anche professionali)-- Non attivo sugli animaliNon attivo sugli animali--AsbestoAsbesto-- CadmioCadmio-- CadmioCadmio--CobaltoCobalto--CromoCromo--NickelNickel--PiomboPiombo

CANCEROGENESI DA CORPI ESTRANEICANCEROGENESI DA CORPI ESTRANEI--Fattori meccanici protrattiFattori meccanici protratti⇒⇒stimolazione connettivostimolazione connettivo⇒⇒cancerogenesicancerogenesi

**protesi dentarie difettoseprotesi dentarie difettose**denti scheggiatidenti scheggiati**corpi estraneicorpi estranei (schegge, proiettili, etc.)(schegge, proiettili, etc.)**cicatricicicatrici (specie ustioni, tubercolari, etc.)(scaldino kangri e (specie ustioni, tubercolari, etc.)(scaldino kangri e

carcinoma regione addominale)carcinoma regione addominale)**calcoli di ossalato di calciocalcoli di ossalato di calcio nella vescica dei ratti sottoposti a nella vescica dei ratti sottoposti a dieta al 4% dieta al 4%

didietilenglicol (l’immissione dei calcoli negli didietilenglicol (l’immissione dei calcoli negli animali a dieta normale induce la animali a dieta normale induce la comparsa dei tumori)comparsa dei tumori)

**sarcomi da lamina d’oro o di plastica nei roditorisarcomi da lamina d’oro o di plastica nei roditori--no se triturato (granulomi)no se triturato (granulomi)--inversamente proporzionale al numero e diametro dei foriinversamente proporzionale al numero e diametro dei fori--proporzionali alle dimensioniproporzionali alle dimensioni--le lamine a bottone sono le più attivele lamine a bottone sono le più attive-- reazione fibrosareazione fibrosa⇒⇒sequestramento(sequestramento(⇓⇓fattori di controllo, NK)fattori di controllo, NK)--la sostanza chimica è ininfluentela sostanza chimica è ininfluente--la sostanza chimica è ininfluentela sostanza chimica è ininfluente

ASBESTOASBESTO-- 4.000 4.000 --6.000 Cr. Polmonari e 4.000 mesoteliomi negli USA6.000 Cr. Polmonari e 4.000 mesoteliomi negli USA--cruciale lunghezza e diametro delle fibrecruciale lunghezza e diametro delle fibre

--fibre sottili e corte sulla superficie cellularefibre sottili e corte sulla superficie cellulare--fibre lunghe e sottili intorno al nucleofibre lunghe e sottili intorno al nucleo--fibre lunghe e rigide incompletamente fagocitatefibre lunghe e rigide incompletamente fagocitate

--aberrazioni cromosomi in cellule con asbesto intracitoplasmaticoaberrazioni cromosomi in cellule con asbesto intracitoplasmatico--sinergia con il fumo di sigaretta (10X)sinergia con il fumo di sigaretta (10X)--Anche altre fibre naturali e sinteticheAnche altre fibre naturali e sintetiche--Anche altre fibre naturali e sinteticheAnche altre fibre naturali e sintetiche

CANCEROGENSI DA RADIAZIONICANCEROGENSI DA RADIAZIONI

Sorgenti naturaliSorgenti naturalicosmiche cosmiche terrestriterrestriSorgenti artificialiSorgenti artificialiSorgenti artificialiSorgenti artificiali

RADIAZIONIRADIAZIONIa) corpuscolate (raggi alfa, beta, etc.)a) corpuscolate (raggi alfa, beta, etc.)b) quanti di oscillazioni elettromagnetiche (raggi gamma, onde radio, onde elettriche, b) quanti di oscillazioni elettromagnetiche (raggi gamma, onde radio, onde elettriche, luce visibile, UV, infrarossi, raggi X)luce visibile, UV, infrarossi, raggi X)--Quando in un organismo cellulato si ha trasferimento di energia, scaturiscono effetti Quando in un organismo cellulato si ha trasferimento di energia, scaturiscono effetti biologicibiologicia) a) fisiologici fisiologici (fotosintesi, visione, etc.)(fotosintesi, visione, etc.)b) b) patologicipatologici (con quantità eccessive o tipologie specifiche)(con quantità eccessive o tipologie specifiche)

b.1) a breve termineb.1) a breve termineb.1) a breve termineb.1) a breve termineb.2) a lungo termineb.2) a lungo termine

-- effetti a livello cellulere:effetti a livello cellulere:a) a) raggi infrarossi e visibiliraggi infrarossi e visibili (poca energia)(poca energia)⇒⇒non penetrano, assorbitinon penetrano, assorbitib) b) radiazioni eccitantiradiazioni eccitanti (UV, micro e radioonde)(non hanno sufficiente energia per (UV, micro e radioonde)(non hanno sufficiente energia per ionizzare)ionizzare)⇒⇒trasferimento ad elettroni trasferimento ad elettroni ⇒⇒salti di orbita salti di orbita ⇒⇒atomo reattivoatomo reattivoc) c) Radiazioni ionizzantiRadiazioni ionizzanti (X, gamma, neutroni, alfa, etc.) alta energia (X, gamma, neutroni, alfa, etc.) alta energia ⇒⇒ grande grande trasferimento ad elettroni trasferimento ad elettroni ⇒⇒salto di tutte le orbite salto di tutte le orbite ⇒⇒ionizzazione (trasferimento energia ionizzazione (trasferimento energia ad altri elettroni ed atomi con reazioni a catena e ionizzazioni secondarie)ad altri elettroni ed atomi con reazioni a catena e ionizzazioni secondarie)ad altri elettroni ed atomi con reazioni a catena e ionizzazioni secondarie)ad altri elettroni ed atomi con reazioni a catena e ionizzazioni secondarie)

80% H80% H22OO⇓⇓

grande bersaglio di ionizzazionegrande bersaglio di ionizzazione

Alterazioni strutturali e Alterazioni strutturali e DANNI GENOMICI TRASMISSIBILIDANNI GENOMICI TRASMISSIBILI

radicali idrossilici radicali idrossilici ioni superossido ioni superossido

radicali idrogenoradicali idrogeno perossido di idrogenoperossido di idrogeno

DANNI GENOMICI TRASMISSIBILIDANNI GENOMICI TRASMISSIBILI(se non riparati)(se non riparati)

Radiazioni eccitantiRadiazioni eccitanti⇒⇒assorbimento assorbimento ⇒⇒eccitazione basi pirimidinicheeccitazione basi pirimidiniche⇓⇓

idrati e dimeri (citosinaidrati e dimeri (citosina--citosina, timinacitosina, timina--timina, citosinatimina, citosina--timina) + dimeri con altre timina) + dimeri con altre macromolecolemacromolecole-- gli idrati tendono ad essere instabili gli idrati tendono ad essere instabili ⇒⇒deidratazionedeidratazione-- i dimeri devono essere sostituitii dimeri devono essere sostituiti

Radiazioni ionizzanti Radiazioni ionizzanti ⇒⇒dimerizzazioni, alterazioni basi azotate, dimerizzazioni, alterazioni basi azotate, rotture rotture monomono-- e bicatenarie, crosse bicatenarie, cross--linking, degradazionelinking, degradazione

-- Il danno genomico iniziante può riguardare oncogeni (Il danno genomico iniziante può riguardare oncogeni (KiKi--ras, myc, putras, myc, put--II) e tende a ) e tende a differenziarsi a seconda dello stipite cellulare colpito (le neoplasie derivanti mostrano differenziarsi a seconda dello stipite cellulare colpito (le neoplasie derivanti mostrano specifiche alterazioni)specifiche alterazioni)

RIPARAZIONE (deficit genetici):RIPARAZIONE (deficit genetici):1) riconoscimento (generalmente non specifico per specifici danni)1) riconoscimento (generalmente non specifico per specifici danni)2) incisione (endonucleasi)2) incisione (endonucleasi)2) incisione (endonucleasi)2) incisione (endonucleasi)3) rimozione (esonucleasi)3) rimozione (esonucleasi)4) replicazione (DNA4) replicazione (DNA--polimerasi)polimerasi)5) ricongiungimento (polinucleotide5) ricongiungimento (polinucleotide--ligasi)ligasi)

CANCEROGENESI DA UVCANCEROGENESI DA UV-- Raggiungono la superficie terrestre solo quelle di Raggiungono la superficie terrestre solo quelle di λλ>290nm>290nm-- Le più pericolose 280<Le più pericolose 280<λλ<315 nm.<315 nm.-- Esposizione professionale (contadini, marinai)Esposizione professionale (contadini, marinai)-- Spinaliomi e basaliomiSpinaliomi e basaliomi-- Dati contrastanti per melanomi (solo alcune popolazioni, ma con cofattori, v. Svedesi)Dati contrastanti per melanomi (solo alcune popolazioni, ma con cofattori, v. Svedesi)-- Lesioni precancerose (cheratosi attinica)Lesioni precancerose (cheratosi attinica)-- Suscettibilità specieSuscettibilità specie--specifica (cavie>topi)specifica (cavie>topi)-- Suscettibilità specieSuscettibilità specie--specifica (cavie>topi)specifica (cavie>topi)-- Evidente anche in vitro (fino all’apoptosi)Evidente anche in vitro (fino all’apoptosi)-- Generalmente lesioni superficiali (sarcomi nei topi perché hanno cute molto sottile)Generalmente lesioni superficiali (sarcomi nei topi perché hanno cute molto sottile)-- Patogenesi: dimerizzazione delle pirimidinePatogenesi: dimerizzazione delle pirimidine-- Possibile ruolo dell’epossido di colesterolo (si forma dopo irraggiamento intenso)Possibile ruolo dell’epossido di colesterolo (si forma dopo irraggiamento intenso)--Ruolo dell’ozonoRuolo dell’ozono

CANCEROGENESI DA RADIAZIONI IONIZZANTICANCEROGENESI DA RADIAZIONI IONIZZANTI-- Scoperta a proprio rischio da parte dei primi pionieri della diagnostica e Scoperta a proprio rischio da parte dei primi pionieri della diagnostica e terapia a raggi Xterapia a raggi X-- Attualmente grandi misure di protezioneAttualmente grandi misure di protezione-- Riaschi di esposizione a radiazioni ionizzanti:Riaschi di esposizione a radiazioni ionizzanti:a) professionalea) professionaleb) diagnostico e terapeuticob) diagnostico e terapeuticoc) accidentalec) accidentalec) accidentalec) accidentaled) scoppio ordigni atomicid) scoppio ordigni atomiciEsempi:Esempi:-- Cr delle montagne (Cr. polmonare dei minatori esposti al radon)Cr delle montagne (Cr. polmonare dei minatori esposti al radon)-- Cr. della tiroide in soggetti trattati con raggi X per dermatofizieCr. della tiroide in soggetti trattati con raggi X per dermatofizie-- Cr. tiroide soggetti trattati con raggi X per iperplasia timica(80X)Cr. tiroide soggetti trattati con raggi X per iperplasia timica(80X)-- Cr. organi pelvici e leucemie in donne trattate per metrorragieCr. organi pelvici e leucemie in donne trattate per metrorragie-- Bambini nati da madri sottoposte a diagnostica radiologica nelle prime fasi Bambini nati da madri sottoposte a diagnostica radiologica nelle prime fasi -- Bambini nati da madri sottoposte a diagnostica radiologica nelle prime fasi Bambini nati da madri sottoposte a diagnostica radiologica nelle prime fasi della gravidanzadella gravidanza-- Vari Cr. ad Hiroshima(ove in più furono emessi neutroni veloci) e Nagasaki, Vari Cr. ad Hiroshima(ove in più furono emessi neutroni veloci) e Nagasaki, in zone con piogge radioattive, Chernobyl, etc. (Diverse dosi minime attive)in zone con piogge radioattive, Chernobyl, etc. (Diverse dosi minime attive)

-- A grandi esposizioni fanno seguito aberrazioni cromosomiche rilevanti che A grandi esposizioni fanno seguito aberrazioni cromosomiche rilevanti che possono coinvolgere geni regolatori cruciali...possono coinvolgere geni regolatori cruciali...

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