Università degli Studi del Piemonte Orientale A. AvogadroCorso di Laurea in Medicina e Chirurgia

Appunti del Corso di Patologiae Fisiopatologia Generale del

Professor E. Albano

- PARTE 2 -

A.A. 2013/2014

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INDICE PATOLOGIA

INTRODUZIONE ALL’ONCOLOGIA...........................................................................................4Caratteristiche generali del tumore..............................................................................................6

I tumori benigni..........................................................................................................................6I tumori maligni..........................................................................................................................6Grado di atipia e diagnosi..........................................................................................................6Lo sviluppo neoplastico..............................................................................................................8

CLASSIFICAZIONE TUMORALE................................................................................................9Classificazione istogenetica............................................................................................................9

Tumori degli epiteli di rivestimento..........................................................................................9Tumori degli epiteli ghiandolari(ghiandole esocrine)...........................................................10Tumori degli epiteli ghiandolari(ghiandole endocrine).........................................................10Tumori dei tessuti connettivi...................................................................................................10Tumori del tessuto nervoso......................................................................................................11Tumori misti..............................................................................................................................11

Classificazione clinica...................................................................................................................11ALTERAZIONI GENICHE E TUMORI.......................................................................................12

Ruolo dei miRNA nelle neoplasie................................................................................................14Origine policlonale e monoclonale..............................................................................................14Comparti cellulari in tessuti normali e neoplasici.....................................................................15Oncogeni........................................................................................................................................18Oncosoppressori...........................................................................................................................21Geni che regolano la stabilità del genoma nei tumori...............................................................23Fattori che influiscono sulla crescita neoplastica......................................................................23

Crescita tumorale.....................................................................................................................24Senescenza cellulare e tumori..................................................................................................25

Sopravvivenza allo stress delle cellule tumorali........................................................................26LE FASI DELLA CANCEROGENESI..........................................................................................30

Interazione tra tumore e stroma.............................................................................................32Risposta infiammatoria nei tumori.............................................................................................34Angiogenesi tumorale...................................................................................................................34Risposta immunitaria nei confronti del tumore........................................................................36

Ruolo dei linfociti citotossici....................................................................................................37Ruolo delle cellule NK..............................................................................................................37

Elusione della risposta immunitaria...........................................................................................38LA CRESCITA NEOPLASTICA....................................................................................................39

L’infiltrazione...............................................................................................................................39Modelli di infiltrazione neoplastica.........................................................................................42Transizione epitelio-mesenchimale.........................................................................................42

La metastatizzazione....................................................................................................................43Metastatizzazione per via ematica..........................................................................................45

FATTORI GENETICI E TUMORI................................................................................................48Cause genetiche di tumori...........................................................................................................48

Ruolo dei geni............................................................................................................................48Cause fisiche di tumori.................................................................................................................49

Le radiazioni ionizzanti............................................................................................................49Le radiazioni eccitanti..............................................................................................................50I corpi estranei..........................................................................................................................51L’asbesto....................................................................................................................................51

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Cause chimiche di tumori............................................................................................................52I cancerogeni organici diretti ed indiretti...............................................................................53I cancerogeni inorganici...........................................................................................................54

STILI DI VITA E TUMORI............................................................................................................55VIRUS COME CAUSA DI TUMORI............................................................................................55

La famiglia dei Papovaviridiae...................................................................................................56SV40 e Poliomavirus................................................................................................................56Papilloma virus(HPV)..............................................................................................................56

La famiglia degli Herpesviridiae.................................................................................................57Virus di Epstein-Barr(EBV o HHV-4)....................................................................................57HHV–8.......................................................................................................................................58Herpes virus(HHV-1 e HHV-2)...............................................................................................58

I Retrovirus...................................................................................................................................58HTLV–1 (infettano solo i linfociti T).......................................................................................58HTLV–2.....................................................................................................................................58

Virus con effetto sul fegato..........................................................................................................58HBV...........................................................................................................................................59HCV...........................................................................................................................................59

RAPPORTI TUMORE-OSPITE....................................................................................................59La cachessia...................................................................................................................................60

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INTRODUZIONE ALL’ONCOLOGIA

Le neoplasie furono descritte per la prima volta nel 1600 a.C. circa, ma l’impatto dell’oncologia(dalgreco oncos, tumore) sulla medicina è molto più recente.Con il termine tumore si indicava l’edema infiammatorio, mentre oggi è sinonimo di neoplasia,ossia “crescita di tessuto nuovo”; la parola cancro(dal greco cancer, granchio) è invecenormalmente utilizzata per indicare tumori maligni.I tumori si differenziano dagli altri tessuti per diverse caratteristiche:

non hanno finalità, infatti dal punto di vista dell’ospite non servono a nulla. tendono ad essere atipici, ossia presentano anormalità morfologica e funzionale. tendono ad essere autonomi, poiché sfuggono ai sistemi di controllo. tendono ad essere aggressivi, invadono infatti tessuti normali.

Sono strutture che crescono al di fuori di specifiche risposte funzionali dell’organismo.Durante il 1900 l’incidenza di tumori come causa di morteaumenta notevolmente, soprattutto nei PaesiOccidentali(attualmente è la seconda causa di morte dopo lepatologie cardiovascolari): nei Paesi Industrializzati, unindividuo su tre(1 su 2 nei maschi e 1 su 2,6 nelle femmine)contrae una neoplasia nel corso della vita; una persona su 5muore di tumore. Nei Paesi in via di sviluppo, la percentuale èinvece molto più bassa e le cause di morte principali sonomalattie infettive e parassitarie. Tra le neoplasie e le malattie

infettive esiste infatti un rapporto inverso, e andamentoanalogo possiede anche l’invecchiamento: l’etàcontribuisce in modo determinante all’insorgenza ditumori, con una soglia significativa intorno ai 45 anni.La fase clinica è un periodo molto limitato della vita deltumore, infatti buona parte dello sviluppo avvienedurante la fase preclinica. Maggiore è l’aspettativa di vita, influenzata dalmiglioramento delle condizioni socio economiche,maggiore è la probabilità che il tumore dia segni clinici,avendo un maggior periodo di latenza.L’età influenza notevolmente la tipologia di tumore.

Le neoplasie hanno un andamento diverso anche a seconda del sesso: il caso più eclatante riguardalo sviluppo di tumori maligni dell’orofaringe(3,2% nell’uomo e 1,6% nella donna) ed è dovutoprincipalmente a differenze comportamentali(fumo di sigaretta). La minor incidenza di alcuni

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tumori può essere dovuta ad un debellamentodelle cause(es. ulcera gastrica, causa di tumoreallo stomaco) o ad una maggiore attivitàpreventiva(es. pap test per diagnosi precocedel tumore al collo dell’utero).Il rapporto incidenza-mortalità è dipendedalla maggiore o minore aggredibilità deltumore; inoltre, la differenza nell’incidenza èriscontrabile in diverse aree geografiche : intumore mammario, per esempio, è prevalentenel Nord America ed in Australia, mentrerisulta essere meno diffuso a Hong Kong e inGiappone. Questa diversità sembra esseredovuta non solo a differenze genetiche, ma anche ambientali, che predispongono alcuni soggetti allapatologia. Uno studio a riguardo fu effettuato su Giapponesi residenti in Giappone, sui migranti

verso la Costa Pacifica dell’America e sui figli deimigranti stessi. Pur non variando il patrimoniogenetico(nelle prime generazioni si ha infatti quasi totaleassenza di matrimoni misti), si nota come un ruolofondamentale sia svolto dalla dieta, ricca di pesce inGiappone e quindi predisponente al tumore allo stomaco,e ricca di carne in America e responsabile quindi delladiminuzione dell’insorgenza della neoplasia.

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Caratteristiche generali del tumore

In tutte le neoplasie sono presenti due componenti essenziali: parenchima, formato da cellule neoplastiche proliferanti. stroma di sostegno, costituito da tessuti connettivi e vascolari normali.

La natura del tumore è data dal tipo di cellule parenchimali, mentre la sua evoluzione dipende dallostroma.

I tumori benigniI tumori benigni presentano cellule ben differenziate che crescono lentamente, non sono infiltrantine metastatizzanti, e non sono, normalmente, mortali.es. cartilagine

normale: ampia matrice(contenente collagene di tipo II, mucopolisaccaridi) e condrociti(connucleo grande e preciso rapporto con il citoplasma).

condroma: cellule numerose, più grandi e di forma più irregolare; il rapporto nucleocitolplasma è mantenuto, così come l’organizzazione della matrice.

I tessuti dei tumori benigni sono ben definiti, spesso avvolti da capsule fibrose, e hanno crescitaespansiva(comprimono i tessuti, ma non li erodono o sostituiscono).es. fibromi uterini e lipomi intestinali

I tumori maligniI tumori maligni sono invece caratterizzati da cellule poco differenziate che crescono rapidamente,infiltrano i tessuti vicini e danno metastasi; se non trattati risultano inoltre letali.es. cartilagine

condrosarcoma: cellule molto numerose, rapporto nucleo-citoplasma alterato, estremairregolarità della forma e della dimensione cellulare; la disposizione della cromatina è diversanelle varie cellule. Risulta inoltre modificata l’organizzazione strutturale del tessuto epresenta un certo grado di atipia.

I tumori benigni non hanno una precisa limitazione della loro crescita e sono infatti infiltranti.es. tumori uterini(leiomiosarcoma), carcinoma del colon e osteosarcoma

Grado di atipia e diagnosiUna tecnica utilizzata per la diagnosi è la valutazione del grado di atipia, complesso di differenzeche contraddistingue il tessuto neoplasico da quello sano(in particolar modo si tiene conto dellediscrepanze a livello morfologico).

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es. tessuti ghiandolari normali: cellule disposte in modo regolare con nucleo nelle porzione basale; lumi vascolari

ben identificabili e si nota la goccia di secreto. neoplastici: assenza delle gocce di secreto, nuclei grandi con cromatina diffusa e disposti in

modo più irregolare. Permane tuttavia la struttura ghiandolare, dove sono ancora presenti ilumi ghiandolari.

Nel tumore si evidenziano caratteristiche del tessuto sano, ma soverchiate, anche per quantoconcerne la funzionalità.Un certo grado di atipia, seppur modesto, è presente anche nei tumori benigni.es. cellule giganti multinucleate, mitosi abnormi con pluriploidia(fuso pluripolare con piùcentromeri).Ad esempio, osservando i risultati del paptest, screening preventivo per il tumore alcollo dell’utero, si può riscontrare che:

tessuto normale: cellule grandi, bendifferenziate, rapporto nucleo-citoplasma basso.

tessuto displastico: pleomorfismo,elevato rapporto nucleo-citoplasma,nuclei grandi e ipercromici.

tessuto neoplastico: nuclei grandi,irregolari e molto colorati edelevato rapporto nucleo-citoplasma.

Le atipie del nucleo coinvolgono anche lealtre strutture(nucleoli enormi, protrusioni

del nucleo ecc..), tra cuimitocondri(irregolari in forma edimensione, con creste sovvertite), reticoloendoplasmico(cisterne molto irregolari) ecitoscheletro(crescita in polistrato,dimensioni variabili, polimorfismo,aumento actina corticale), da cui dipende lastruttura cellulare.Dal punto di vista diagnostico è importantevalutare anche l’organizzazione del tessuto.es. ghiandola mammaria

normale: ogni acino presenta unlume ben identificabile, dimensioni costanti e gruppi di acini ben definiti(sono evidenti i dottigalattofori).

carcinoma I: acini più grandi e irregolari, grado di polimorfismo medio, lumi irregolari; gradodi atipia basso.

carcinoma II: cordoni di cellule irregolari con struttura eterogenea e modificata; grado diatipia elevato.

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Il decorso clinico delle neoplasie con minor grado di atipia è meno drammatico di quelli pocodifferenziati: il grado di atipia, e quindi la differenziazione, influiscono sullo sviluppo dellaneoplasia. Il criterio usato è il grading istologico(presente nei referti clinici per valutare il grado diatipia):

I. buona conservazione della strutture; poche mitosi e scarsa variazione di forma e grandezzadelle cellule(è ben differenziato).

II. minor corrispondenza con il tessuto di origine; aumento del numero delle mitosi evariazioni nelle caratteristiche cellulari(è moderatamente differenziato).

III. scarsa corrispondenza con il tessuto di origine; frequenti mitosi e grandi variazioni dellecaratteristiche cellulari(è scarsamente differenziato).

IV. tumore anaplastico: impossibile determinarne le caratteristiche. es. adenocarcinomi del colon con diverso grado di differenziazione(quindi di atipia)

Lo sviluppo neoplasticoLa crescita tumorale può essere di due tipologie:

a cilindro: le cellule crescono intorno adun vaso sanguigno con attivitàproliferativa importante attorno al vasostesso(raggio pari a 200μm, massimorange di diffusione dell’ossigeno).

a nido: le cellule crescono circondate dauna rete di vasi con attività proliferativa importante in periferia, mentre il centro può andareincontro a necrosi.

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CLASSIFICAZIONE TUMORALEClassificazione istogenetica

Le neoplasie possono essere classificate seguendo un criterio di tipo istogenetico in: tumori epiteliali, suddivisibili in tumori degli epiteli di rivestimento e degli epiteli ghiandolari tumori dei tessuti di derivazione mesenchimale(non emopoietici) tumori dei tessuti emopoietici tumori del tessuto nervoso tumori misti

Tumori degli epiteli di rivestimentoRiguardano la cute e le mucose non ghiandolari; possonoessere benigni o maligni.Quelli benigni sono divisibili in

verruche condilomi polipi e papillomi(forme predominanti) cheratoacantoma

Nei tumori benigni l’aspetto che ne permette la distinzione è l’organizzazione della strutturavascolare.es. polipo: la parte neoplastica è sostenuta da un asse fibrovascolare; presenta caratteristiche aforma di fungo.es. papilloma: l’asse fibrovascolare è invece ramificato.es. condiloma, verruca: costituite da un ingrandimento dell’epitelio che presenta morfologiediverse, ma è comunque ben differenziato.

I tumori maligni sono invece classificabili in epitelioma baso e spino cellulare epitelioma indifferenziato epitelioma degli epiteli di transizione(es. vescica) microcitoma polmonare

Es. epitelioma basocellulare: tumore molto frequente negli anziani, è dato dalla proliferazione dicellule che ricordano morfologicamente le cellule delle zone basali dell’epitelio; si riconosce perchési infiltra nei tessuti, ossia supera la membrana basale e diffonde nel derma; è molto lento e infiltrapoco, inoltre non da metastasi.Es. epitelioma spino cellulare: compare sui tessuti e nella mucosa bronchiale(carcinomabroncogeno); è dato dalla proliferazione di cellule simili a quello dello strato spinoso; danno spessoorigine a perle cornee; è ben differenziato, molto infiltrante e metastatizzante.

Un tipo di tumore particolare è il carcinoma in situ, ossia un tumore maligno epiteliale che non hasuperato la membrana basale e non è quindi infiltrante; esso costituisce una tappa dello sviluppotumorale, lo stadio preinvasivo, e possiede limiti nella crescita poiché non vascolarizzato. E’ untumore altamente atipico, ma la prognosi clinica è molto favorevole, infatti se asportato non dafenomeni di ricomparsa.Anche trofoblasto e cute possono sviluppare neoplasie. Per quanto concerne il trofoblasto, il tumorebenigno che qui può originare è detto mola vescicolare, ed infiltra la mucosa uterina; nella formamaligna prende il nome di corion carcinoma ed è molto infiltrante; in entrambi i casi si formanosincizi. La cute invece, può sviluppare nevi, neoplasie benigne dovute alla proliferazione di cellulederivate dai melanociti che può coinvolgere anche strati più superficiali e, producendo melanina,

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può rendersi visibile in superficie con la caratteristica pigmentazione nera; la neoplasia maligna èinvece conosciuta come melanoma ed è l’evoluzione maligna dei nevi; presenta un maggior gradodi atipia ed è molto infiltrante e metastatizzante.

Tumori degli epiteli ghiandolari(ghiandole esocrine)Le formazioni benigne, generalmente conosciute come adenomi, si classificano in

adenomi mammari(fibroadenomi) adenomi del pancreas fibroadenoma prostatico adenoma epatocellulare iperplasia adenomatosa dell’endometrio tumori misti della parotide

I tumori maligni, detti invece adenocarcinomi, sono suddivisibili in adenocarcinoma mammario(midollare, intraduttale, indifferenziato) e tumore di Paget adenocarcinoma del pancreas adenocarcinoma della prostata epatoma o colangiocarcinoma adenocarcinoma endometrioso adenocarcinoma della parotide

es. adenoma e adenocarcinoma della prostata: la differnza consiste nel grado di differenziazione edi atipia; in entrambi i casi la struttura ghiandolare viene mantenuta.es. adenocarcinoma polmonare: è mantenuta la struttura mucosa.es. adenocarcinoma dello stomaco: si osserva presenza di zaffi di infiltrazione.es. carcinoma duttale della mammella: forma piuttosto diffusa, presenta cordoni di cellule senzalume che crescono in un’ampia matrice extracellulare; la componente stromale può essere moltoabbondante per l’eccessiva produzione dei fibroblasti sovraeccitati; in alcuni casi si può averegrande deposizione di tessuto connettivale: in questo caso si parla di tumori scirrosi o scirri, data laconsistenza dure(presenza eventuale di zone di calcificazione).

Tumori degli epiteli ghiandolari(ghiandole endocrine)Le neoplasie benigne, ossia gli adenomi, sono

adenoma eosinofilo, basofilo e cromofobo dell’ipofisi feocromocitoma e adenoma della midollare surrenale adenoma tiroideo insulinoma, glucagonoma e gastronoma pancreatico leydigoma testicolare cisti follicolare e luteinica dell’ovaio adenoma delle paratiridi

Sono molto ben differenziati, infatti spesso producono gli stessi ormoni delle cellule normali, ma inmodo incontrollato, causando diverse patologie dipendenti da iperproduzione(es feocromocitomadetermina crisi ipertensive da eccesso di catecolamine).La classificazione delle formazioni maligne ricalca quella sopra riportata, tranne per alcune forme,dove non esiste corrispondenza maligna.

Tumori dei tessuti connettiviLa classificazione delle forme benigne e maligne è analoga, varia solo il suffisso delledenominazioni:

fibromi e fibrosarcomi del tessuto fibroso lipomi e liposarcomi del tessuto adiposo mixomi e mixosarcomi del tessuto mucoso

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osteomi e osteosarcomi del tessuto osseo condromi e condrosarcomi del tessuto cartilagineo leiomiomi e leiomiosarcomi del muscolo liscio rabdomioma e rabdomiosarcoma del muscolo striato angiomi e angiosarcomi dei tessuti organoidi xantomi e xantosarcomi del tessuto istocitario assenza di forma benigna e mesotelioma del mesotelio

es. condroma: matrice diffusa ricca di collagene di tipo IIes. leiomioma; è spesso un tumore misto, perché a cellule muscolari sono alternate cellule fibroseNelle varianti maligne la presenza di tessuto interstiziale è inferiore e si ha alto grado di atipiaparenchimale.

Tumori del tessuto nervosoIn questo caso le neoplasie sono classificate in base alle cellule di origine

embrionali da cellule nervose da astrociti dall’oligodendroglia dall’ependima dalle guaine nervose dalle meningi(che in realtà sono tessuti connettivali)

Tumori mistiUn esempio di neoplasia mista è il teratocarcinoma ovarico, che presenta ampia mescolanza ditessuti, poiché ha origine dal tessuto embrionale.

Classificazione clinica

Dal punto di vista clinico, le neoplasie possono essere classificatesecondo tre criteri fondamentali, che costituiscono il sistema TNM,ossia:

T, dimensione del tumore N, localizzazione e tipologia dell’interessamento linfonodale M, presenza o meno di metastasi

e che hanno lo scopo di definire la possibile efficacia del trattamentosulla base dello stadio di evoluzione della malattia.Nella dimensione si prende in esame il diametro della neoplasia, inuna scala da 0 a 4(T0 = non dimostrabile, Ts = in situ).In N si indica con 0 l’assenza di interessamento linfonodale e con 4 uninteressamento linfonodale importante; i linfonodi interessati possono essere sia quelli omolateraliche quelli contro laterali, ed inoltre si possono definire linfonodi mobili, se il tumore cresceall’interno della capsula linfonodale e questo, pur essendo ingrossato, è mobile rispetto agli spazicircostanti, e fissi, se invece il tumore è già infiltrato e quindi la struttura non è più in grado dimuoversi.Infine, con M0 si indica l’assenza di metastasi e con M1 la loro assenza.Il criterio TNM viene integrato con un fattore, detto fattore di certezza C, e, a seconda dei parametriusati per l’identificazione si ha:

C1: metodi standard(es. palpazione) C2: metodi maggiormente sofisticati e precisi(es. tomografia)

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C3: atto chirurgico(es, biopsia) C4: analisi eseguita istologicamente su pezzo anatomico C5: dati ricavati da autopsia

E’ possibile inoltre definire una stadiazione della crescita neoplastica: stadio I = T1, N0, M0 ossia tumore circoscritto, linfonodi indenni, metastasi assenti stadio II = T2, N1, M0 ossia tumore circoscritto, linfonodi interessati, metastasi assenti stadio III = T3, N2, M0 ossia tumore infiltrante, linfonodi interessati, metastasi assenti stadio IV = T4, N3, M1 ossia tumore esteso, ampio interessamento linfonodale, metastasi

presenti

ALTERAZIONI GENICHE E TUMORI

Il genoma ricopre un ruolo centrale nello sviluppo delle neoplasie. I tumori non sono in realtà moltodifferenti dai tessuti normali, ma sono il risultato della perdita del controllo sui programmi dellestesse cellule. Questa alterazione è dovuta a diverse modificazioni geniche: il DNA, infatti, è ilbersaglio della deviazione di programmi cellulari. In generale, la base molecolare dellamodificazione neoplastica è costituita da un’alterazione genetica con effetti non letali.Fino agli anni ’90 si supponeva che le mutazioni a carico del DNA fossero di tipo genotossico esolo successivamente si dimostrò che anche le mutazione epigenetiche potessero essere coinvolte.Molti agenti mutageni esplicano il loro effetto trasformante inducendo alterazioni nella struttura delDNA, modificazione che viene quindi trasmessa alle cellule figlie. Numerose anomalie genetichesono fattori predisponenti all’insorgenza di tumore nell’uomo. Le malattie neoplastiche hannoquindi eziologia multifattoriale.Gli eventi genotossici sono essenzialmente le mutazioni puntiformi, l’alterazione del codice dilettura e l’alterazione cromosomica(anche nel numero). Gli eventi epigenetici, invece, comprendonoalterazioni nella metilazione del DNA, alterazioni della metilazione ed acetilazione degli istoni ealterazione dei meccanismi di regolazione post-trascrizionale mediate da mi-RNA.es. recettore per EGF(Epidermal Growth Factor): può presentare mutazioni che riguardano lacomponente intracellulare oppure alterazioni del dominio catalitico che modificano la capacità delrecettore di trasdurre il segnale.es. P53: soggetto a mutazioni che alterano il dominio transattivante o impediscono la formazionedel tetramero attivo.es. myc: proteina precoce del ciclo cellulare che in alcuni tumori risulta impropriamente espressaper traslocazione dal cromosoma 8 al cromosoma 14 o 22, finendo sotto il controllo dei promotoriche regolano la trascrizione di catene pesanti e leggere delle immunoglobuline; questa traslocazioneavviene nelle cellule che si differenziano in linfociti B.es. leucemia linfatica cronica: traslocazione genica 9-22 con formazione di un gene di fusione agenerare il cromosoma Philadelphia; il gene formatosi è detto chimera ed è costituito da parte delgene ABL e del gene BCR, che dà luogo a trascrizione di un mRNA funzionale; la tirosina chinasicosì attivata è responsabile della perdita del controllo proliferativo delle cellule linfatiche.

Se l’alterazione è genotossica può determinare: alterazione o acquisizione dell’attività del gene; l’attività può essere amplificati ed in questo

caso si parla di mutazioni gain of function. es. cellula che dipende da un fattore di crescita

- mutazione con aumento del fattore di crescita- mutazione con aumento di attività di promotori del fattore di crescita

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- aumento del numero di recettori per il fattore di crescita- vie di trasduzione del segnale

funzionano in modo improprio- la cellula diventa indipendente dal

fattore di crescitaIn generale, con meccanismi cheagiscono a livelli diversi si ottiene lostesso risultato; queste mutazionivengono definite oncogeni.

perdita o diminuzione dell’attività delgene; in questo caso si parla dimutazioni loss of function.

es. meccanismi di riparazione delgenoma: i fattori che determinanomodificazioni del DNA sono liberidi agire e le mutazioni sonoamplificate.

- perdita del recettore per il segnale- mancata produzione di altro fattoreQueste mutazioni sono generalmente dette oncosoppressori, anche se in realtà taleterminologia è piuttosto fuorviante, poiché non hanno funzioni antineoplastiche.

Negli eventi epigenetici ciò che si modifica è il sistema di controllo sull’espressione genica:costituiscono la parte più importante dei sovvertimenti genici che causano tumore.La maggior parte della cromatina è compattata a formare nucleosomi, avvolti intorno ad istoni H2,H3 e H4; la struttura così costituita assume la forma di un “gomitolo”: in questa forma non puòessere trascritto, gran parte dell’attività funzionale è repressa. Il meccanismo di impacchettamento-spacchettamento è variabile; alcune godono di imprinting epigenetico, quindi sono sempre“bloccate”, altre possono essere “spacchettate” attraverso l’attività di HAT(Histone AcetylTransferase) e HDAC(deacetilasi degli istoni) per l’acetilazione, e di HMT e DNMT per lametilazione. Questo meccanismo controlla risposte adattative e funzionale. Se il DNA è metilato edeacetilato si ha inaccessibilità del gene. Nei tumori, l’impropria metilazione del DNA odeacetilazione degli istoni può portare al blocco dell’espressione di un gene(alterazioni loss offunction).Le cellule tumorali hanno meno metilazioni del DNA delle cellule normali, quindi alcuni genipotrebbero essere doppiamente espressi; i processi di metilazione sono responsabili perl’inattivazione selettiva degli alleli di derivazione materna o paterna di geni specifici.LOI(Loss Of genome Imprinting) indica l’attivazione selettiva di un allele normalmente represso ol’inattivazione di uno normalmente espresso( es. IGF-R2 nel 50% dei tumori di Wilms,nefrobalstomi).Diversi sono gli esempi di alterazioni epigenetiche nei tumori umani:

aumentata espressione di IGF-R2 in tumori diversi

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aumentata espressione di ciclina D2 in carcinomi pancreatici ridotta espressione di RB1 nel retinoblastoma ridotta espressione di P16 nei melanomi

Ruolo dei miRNA nelle neoplasie

I micro RNA hanno una grande rilevanza in oncologia perché potrebbero costruire un metodo didiagnosi precoce. Sono sequenze di RNA a singola elica trascritte da sequenze geniche presenti inaree non codificanti del genoma.I miRNA vengono modificati dopo la sintesi tramite un processo complesso: vengono aggregati conformazione del capping e diventano substrato per enzimi che creano strutture a forcina; vengonoquindi trasportati nel citoplasma e subiscono varie modificazioni ad opera di enzimi diversi, fino aformare una corta sequenza che viene inserita in complessi detti RISC, in grado di legarsi a

sequenze di mRNA omologhe. Con questo processo èpossibile bloccare la capacità di quell’mRNA messaggerodi produrre proteine e permette la regolazione delladegradazione di quell’mRNA.I sistemi miRNA modulano l’attività di mRNA in rispostaa stimoli funzionali ricevuti dalla cellula; un singolomiRNA può influenzare mRNA diversi e più miRNA sononecessari per regolare un solo mRNA.L’espressione di miRNA è modificata nei tumori e questoinfluenza la crescita neoplastica. Può avvenire peralterazione di:

siti genici codificanti miRNA espressioni di miRNA(eventi genetici o epigenetici) pro cessazione di miRNA sequenza di specifici miRNA bersagli

A tali alterazioni si associano vari tipi di tumore diminuzione del miRNA LET7, che causa

un’attivazione impropria di RAS e MYC, è tipica dei tumori polmonari aumento del miR16-1, che determina blocco dell’attività di BCL2 ed è presente nella

leucemia linfatica cronica diminuzione di miR124, avente come gene bersaglio CDK6, ne determina lo spegnimento ed

è tipico di tumori al colon e al polmone.Alcuni tumori presentano pattern di miRNA diminuiti e pattern di miRNA aumentati. es. P53: regola diversi miRNA che a loro volta possono avere funzioni inibenti o attivanti.

Origine policlonale e monoclonale

Gli eventi che portano alla crescita neoplastica sono multipli eagiscono in fasi diverse dell’evoluzione del tumore. Modificazioniepigenetiche sono alla base di crescita cellulare o eventi qualiespansioni clonali, acquisizione o perdita di funzione che

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determinano alterazioni morfologiche che, se limitate, portano allo sviluppo di tumori benigni,oppure possono dare luogo a tumori maligni.Il percorso di sviluppo prevede che la cellula normale, a seguito di alterazioni genotossiche oepigenetiche si trasformi, inizi a proliferare con scarso controllo della crescita e determini laformazione della neoplasia.Alcune alterazioni genetiche responsabili dello sviluppo di neoplasie possono non essere ereditate,ma acquisite.es. APC mutata è presente nelle poliposi familiari del colon retto(ereditarietà secondo Mendel).Nel caso in cui i tumori avessero origine policlonale, cioè derivassero da più cellule che sono statemodificate, questo presupporrebbe che gli eventi che ne hanno determinato la trasformazioneabbiano colpito un numero elevato di cellule stesse e tutte nello stesso modo; questo è altamenteimprobabile, poiché tali eventi sono piuttosto rari e devono essere multipli.Si ritiene quindi che la maggior parte delle neoplasie abbia origine monoclonale. Le prime prove asostegno di questa tesi furono desunte negli anni ’70 dagli studi su linfomi e leucemie da cellule B eT, che presentavano gli stessi riarrangiamenti del TCR e che quindi dovevano originare da un unico

progenitore. La conferma si ebbe poianalizzando alcuni fibromi uterini, che,presentandosi spesso come multipli anche nellastessa paziente permettono di ricavare grandiquantità di materiale bioptico, dove si notò unasegregazione del cromosoma X(lionizzazione)avvenuta durante lo sviluppo embrionale, laquale determina mosaicismo per alcunicaratteri. In particolare, si osservò unadistribuzione omogenea e non casuale del geneper G6PD, a supporto della teoria monoclonale.Inoltre, esaminando la popolazione delle

cellule di un fibroma, si evidenzia tra queste una differenza non solo a livello genetico, ma anchedal punto di vista morfologico e funzionale; tuttavia ,essendo tumori benigni, il gradi di atipia èpiuttosto basso, dimostrazione comunque dell’origine monoclonale.Tale derivazione monoclonale risulta però essere supponibile anche per i tumori maligni, poiché laneoplasia crescendo permette alle diverse mutazioni di intervenire in momenti diversi dellosviluppo: è possibile che nella popolazione clonale possano esistere cloni diversi, ma comunquederivati dallo stesso progenitore, poiché lasovrapposizione di eventi genetici diversi permette laformazione di cloni con destini differenti. Taleeterogeneicità è dovuta anche ad instabilità genica,infatti il sistema neoplastico è più tollerante allealternazioni geniche rispetto al tessuto normale, anchenon compatibili con la vita; inoltre il tumore èsottoposto a pressione selettiva, poiché il tessuto in cuicresce si oppone fortemente e quindi permette losviluppo delle sole cellule maggiormente resistenti.

Comparti cellulari in tessuti normali e neoplasici

Come già detto in precedenza, il tumore non è diversodalla cellula normale, solo presenta caratteristiche espressein maniera impropria. Nei tessuti normali si ha unagerarchia delle caratteristiche proliferative delle cellule

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stesse, suddivisibili in staminali, progenitrici(bipotenti e committed) e differenziate. L’attività replicativa caratterizza solo il compartimento delle cellule progenitrici, ma non coinvolge le celluledifferenziate.Anche nel tumore, seppur interessante una frazione limitata della neoplasia(solo il 10-20%prolifera), ma si ha comunque anche nei tumori una precisa classificazione compartimentale.Nel tessuto normale il percorso è univoco, nei tumori invece è possibile anche un percorso a ritroso,ossia cellule parzialmente differenziate possono acquisire nuovamente caratteristiche progenitrici estaminali.Le cellule staminali hanno una caratteristica particolare, ossia presentano una crescita conservativae illimitata che permette di mantenere il loro numero costante indipendentemente dalle richieste delsistema, producendo per ogni divisione una cellula committed, che rifornisce il compartoproliferante, ed una staminale in sostituzione di quella persa. L’espansione della popolazione non èquindi attribuibile al comparto staminale. Le cellule progenitrici non hanno capacità di crescita conservativa, quindi il mantenimento delcomparto è ad opera delle staminali; sono maggiormente differenziate ed hanno capacitàproliferativa limitata, pur essendo rapidamente proliferanti(il loro numero si amplificaesponenzialmente); sono inoltre sensibili a radio e chemioterapia.Le cellule differenziate invece non possiedono capacità proliferativa, ma esplicano un ruolodifferenziativo.La stessa suddivisione può essere fatta anche in ambito neoplastico. Il trattamento conchemioterapici trova difficoltà nel colpire il comprato staminale, piccolo e resistente. Il numerodelle cellule, in seguito a somministrazione di farmaci antitumorali, può diminuire anche del 98-99%, ma si ha comunque presenza di malattia residua minima, poiché si mantengono le cellulestaminali neoplastiche da cui può prendere origine una recidiva della malattia.E’ possibile riconoscere tali cellule perché presentano particolari recettori esposti in membrana(es.CD133, CD44, IL3r) ed inoltre perché possono, crescendo in condizioni adatte, dare luogo adaggregati che possono poi essere trapiantati nei tessuti permettendone la crescita. Le cellule staminali normali non sono però presentidiffusamente nel tessuto o nella neoplasia, ma sono contenutein nicchie di staminalità, luoghi discreti che differiscono neidiversi tessuti.es. cute: bulbi piliferi e ghiandole sebaceees. intestino: fondo delle criptees. mammelle: in prossimità dei tubuli ghiandolariQueste zone permettono il mantenimento delle caratteristichedi staminalità del tessuto; devono inoltre permettere l’uscitadelle cellule, che hanno la capacità di proliferare anche in zone diverse.La nicchia si compone di cellule epiteliali e cellule della matrice, essenziali per il mantenimento eper la funzionalità: sono coinvolti diversi tipi di segnali, tra cui spiccano quelli che reclutanoNOTCH, WNT, HEDGEHOG.es. emopoietiche: nell’endostio, supportate da osteoblasto, osteoclasto, cellule reticolari eprogenitori mesenchimali; la nicchia comprende una cellula staminale e la sua funzione è regolatada segnali diversi, ad esempio mediati da HEDGEHOG.

Tra questi segnali, molto importante è NOTCH, famiglia direcettori di membranapresenti su di un grannumero di cellule, che,interagendo con specificiligandi, in particolareDELTA e JAGGED, vengonotagliati proteoliticamente; la

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porzione intracellulare così liberata trasloca nel nucleo dove interagisce con la proteina CSLattivando l’espressione di numerosi geni coinvolti nel blocco proliferativo e nella differenziazionecellulare.In modo più complesso operano invece WNT, gruppo di circa 19 fattori glicoproteici presenti sullamembrana, coinvolti nella modulazione dell’attività di crescita degli epiteli. I fattori WNT si leganoai recettori FRIZZED tramite interazione con la proteina LRP5/6 e DISLEVED, formando uncomplesso che lega axina ed inibisce l’attività di GSC3(Glicogeno Sintetasi Chinasi 3) e diCSK1(Caseina Chinasi 1); in questo modo viene bloccata l’attività di un complesso che comprendeGSC3, axina, APC e CSK1, che normalmente provvede alla fosforilazione e successivadegradazione di βcatenina; la βcatenina così disponibile si accumula nel citosol e trasloca nelnucleo e attiva la trascrizione genica. Il sistema agisce quindi modulando i livelli di βcatenina nelcitoplasma e alterazioni di WNT ne causano modificazioni nell’attività. βcatenina è importante perl’inibizione da contatto, ossia l’inibizione del ciclo cellulare che si determina quando le cellulestabiliscono delle interconnessioni tra di loro.

Il terzo sistema di controllo coinvolge lafamiglia HEDGEHOG. Sono proteinesolubili che agiscono su PATCHED1,localizzati sulle ciglia delle cellule.Normalmente PTCH agisce come inibitoredi SMOOTHENED(proteina g), la quale haa sua volta attività inibitoria; il sistema ècosì bloccato e non interviene su fattoridetti proteine GLI(il loro livello è

controllato da fosforilazione ad opera di un complesso apposito); quando agisce Hh viene meno ilcontrollo inibitorio su SMO, che quindi non permette la fosforilazione di GLI, che quindi puòaccumularsi nel citosol e poi traslocare nel nucleo.Questi sistemi agiscono solo modificando il numero di molecole di una sostanza che però ècomunque sempre presente; agiscono in particolare sulle nicchie di staminalità.La mancata funzionalità della terapia staminale è dovuta all’impossibilità di ricreare, nei tessutibersaglio, le condizioni di staminalità(nicchie e segnali).

Le cellule staminali hanno, nei tumori, un ruolo fondamentale di mantenimento. Si suppone infattiche l’attività proliferativa neoplastica sia sostenuta da CSC(Cancer Stam Cells), capaciti dirinnovamento illimitato e di resistere a diverse terapie; possono restare quiescenti e permanere neltumore per diverso tempo. Pur essendo presenti in numero limitato, sono quindi fondamentali per leneoplasie. Il comparto proliferante, pur avendo elevata attività, è sensibile agli agenti antiblastici enon può rinnovarsi.

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Molti tipi di tumori sperimentali possono essere trapiantati in animali sani. Tuttavia risultaindispensabile il trapianto di almeno un milione di cellule. In una popolazione neoplastica, lacapacità di generare il tumore non è dovuta alla massa, ma solo alla presenza di poche cellule concaratteristiche assimilabili alle cellule staminali normali, ossia le CSC. Attraverso questimeccanismi di selezione è stato possibile studiare diversi meccanismi che contraddistinguono CSCdiverse per vari tumori umani.es. CD44 tipico di tumore alla mammella, al colon, alla prostata, al testicolo.In alcune leucemie si studia la popolazione di cellule staminali nel midollo per accertarsi cherimangano in piccolo numero(essenziale per una prognosi positiva) attraverso l’esame deimarcatori.Le cellule staminali neoplastiche CSC hanno capacità di rinnovamento nel tempo e di generazionedi linee cellulari eterogenee che mantengono la patologia. Nei tumori umani la presenza di cellulestaminali è ritenuta essere responsabile per la diffusione a distanza delle metastasi e per la recidivain seguito a trattamenti radio e chemioterapici. Inoltre, come già detto, nelle neoplasie la distinzionetra i diversi comparti è meno netta. Le teorie sull’origine delle neoplasie indicano che gli eventi responsabili possono coinvolgeremodificazioni sulle staminali e che la comparsa di CSC costituisce l’evento causa della neoplasia;tre sono le proposte sull’origine delle cellule staminali neoplastiche:

gli eventi trasformanti colpiscono direttamentecellule staminali modificandone le capacità regolativetanto da far perdere loro alcuni segnali di controllo eda indurre l’acquisizione di funzioni aberranti.

le cellule progenitrici, a causa degli eventitrasformanti de reprimono le caratteristichedifferenziative riacquisendo caratteristiche distaminalità; questo evento è più probabile delprecedente sia per il maggior numero di celluleappartenenti a questo comparto sia per la presenza dicellule in grado di regredire.

cellule già differenziate riacquistano caratteristiche distaminalità.

Il comparto differenziato delle neoplasie contienecellule in fase G0 che non si replicano. Le terapie antiblastiche colpiscono il comparto proliferante.Esiste un rapporto inverso tra chemiosensibilità e tumorigenicità dei comparti staminale e differenziato.L’eterogeneicità dei cloni si può spiegare con il fatto che nel comparto proliferante alterazionisuccessive possono portare a cellule che pur mantenendo caratteristiche di staminalità, sidifferenziano dal clone originario; la prima ipotesi è che cellule staminali diverse originino cellulediverse, mentre la seconda ritiene che le staminali di partenza siano già diverse. È possibile che icloni metastatizzanti siano sostenuti da cellule che hanno migliore capacità di adattamentoall’ambiente in cui si sviluppano, ossia derivano dalle stesse cellule, ma vengono selezionate.

Oncogeni

Il modello di patogenesi di un tumore qualsiasi segue una gerarchia molto precisa, legata asuccessive alterazioni genetiche.Gli oncogeni sono alterazioni geniche con guadagno di funzione. Furono scoperti in quantosequenze geniche , presenti in retrovirus trasformanti ed assenti nel genoma di retrovirus nontrasformanti, capaci da sole di conferire caratteristica oncogenica al virus: vennero chiamate v-onc.Solo più tardi ci si accorse che sequenze v-onc risultavano essere quasi o del tutto identiche a

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sequenze presenti nel genoma di cellule normali, sequenze a cui fu attribuito il nome di c-onc. Daquesto si ipotizzò che gli oncogeni virali fossero geni catturati dal virus ad una cellula infettata etrasportati nel suo genoma. Dal punto di vista denominativo, gli oncogeni erano identificati consequenze di tre lettere derivanti dal virus in esame(es. SIS, derivato da SIsmian Sarcoma virus).Le alterazioni comprese in questa categoriasono gain of function, ossia mutazioni di geninormali che acquisiscono guadagno difunzione(guadagno qualitativo) oppure sonoprodotti in maniera abnorme(guadagnoquantitativo). Nel guadagno qualitativo,l’oncogene è strutturalmente diverso epossiede attività alterata, mentre nelguadagno quantitativo, l’oncogene è presentein maniera abnorme, pur mantenendo lecaratteristiche iniziali.I meccanismi di modificazione di un oncogene possono essere:

proteina sovraespressa fattori di trascrizione sovraespressi proteina mutata proteina alterata in seguito a ricombinazione

genica(evento più raro)Gli oncogeni venivano classificati in base ad una gerarchia ditrasduzione del segnale che risulta ora essere superata, poichémolte mutazioni gain of function non rientrano in questacategoria.

(1)fattori di crescita: le alterazioni sono legate ad un’impropria attivazione delle cellule che liproducono.es. SIS, codifica per la catena B del PDGF(Platelet Derived Growth Factor), fattorepromuovente la crescita dell’endotelio, e si osserva sovraespressione in astrocitoma eosteosarcoma.es. HST1-HST2, codificante per FGF(Fibroblasts Growth Factor), si osservasovraespressione in tumori dello stomaco, della vescica e della mammella.

(2)recettori per fattori di crescita: cellule che diventano responsive per segnali a cui nondovrebbero rispondere o presentano risposte esagerate; determinano cambiamenti nellarisposta funzionale delle cellule bersaglio.es. EGF(Endotelial Growth Factor), che sostiene iprocessi di riparazione e il trofismo; se ne osservasovraespressione nei gliomi, amplificazione neitumori alla mammella, allo stomaco e all’ovaio emutazione in tumori polmonari.Quando questi recettori legano il ligando accoppianovie di segnalazione diverse che controllanomeccanismi di proliferazione e sopravvivenzaattraverso PI3K-mTOR o attraverso proteine G. Lealterazioni più comuni possono essere legatiall’iperespressione del recettore stesso(quantitativo),generalmente legati ad attivazione improprio delpromotore oppure alla presenza di HERB che portaalla perdita della porzione extracitoplasmatica,mentre quella intracitoplasmatica è impropriamenteattivata. Altre mutazioni riguardano il dominio catalitico del recettore, che anche in assenza

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di ligando risulta attivato. Sono stati sviluppati farmaci che agiscono sull’attività tirosinachinasica, ma il loro uso è limitato, poiché tali mutazioni non sono sempre presenti in tutti itumori.es. RET, recettore tirosina chinasico di cui si conoscono tre isoforme; i ligandi di RET sonole GDNF(Glial Derivated Neutrophic Factor), che si legano solo dopo aver complessato unaglicoproteina che funge da corecettore, e che regolano la proliferazione a livello di rene esistema nervoso enterico; nel 20% dei carcinomi papillari della tiroide questo gene risultatraslocato, mentre nella MEN(Multiple Endocrine Neoplasia), in particolare nella forma II, sihanno alterazioni della porzione intracellulare di RET.

(3)proteine leganti GTP e proteino chinasi: queste alterazioni si manifestano come impropriae alterata via di segnalazione, quindi le cellule diventano indipendenti dalla presenza difattori e segnali.es. RAS(HRAS, KRAS, NRAS), proteine g che hanno lo stesso nome dell’oncogene da cuiderivano; si comportano come porte, avendo due conformazioni, una aperta e una chiusa,determinate dall’eventuale presenza nel sito catalitico di GTP(on) o GDP(off) e hannoattività GTPasica sotto il controllo di diverse proteine; le alterazioni oncogeniche sono legatea mutazioni puntiformi della proteina: le duepiù frequenti sono a carico del sito GTPasicoche rallenta o inibisce l’inattivazione dellaproteina G, mantenendo attivo il segnale,oppure a carico del sito di interazione con leGAP che comunque permette la costanteattivazione di RAS. Le mutazioni posso ancheessere a carico di altre proteine della stessafamiglia. Molte sono infatti le tirosine chinasialterate nei tumori che si comportano comeoncogeni:es. RAF, chinasi a valle di RAS che risultamutata in melanomi, nevi, polipi, carcinomi delcolon e tumori ovarici.es. SRC, proteine presentanti un acido grasso all’estremità N terminale che permette loro diappendersi alle membrane cellulari; si complessano con attivatori e bersagli molecolari chepresentano il dominio SH e che permette loro di fosforilare bersagli diversi. Le funzioni diSRC non mutata sono diverse, tra cuitrasduzione di segnali per fattori dicrescita o per interazione cellula-cellula. Le mutazioni le rendonocostitutivamente attive, quindi, il fattoche nelle cellule tumorali il citoscheletro sia molto disorganizzato è dovuto proprio a taleanomalia, che determina inoltre una modificazione della permeabilità delle membrane.es. ABL, coinvolta nella traslocazione cromosomica 9-22 che porta alla formazione delcromosoma atipico Philadelphia nelle cellule affette da leucemia mieloide cronica. Questapatologia può essere trattata con un inibitore delle ABL.

(4)proteine leganti il DNA: regolano la trascrizione genica mediante meccanismi a cascata. es. MYC, esiste in diverse forme e l’oncogene ha lo stesso nome della proteina normale che appartiene alla famiglia di quei geni che vengono trascritti subito dopo la comparsa di

stimoli. MYC controlla l’attività proliferativa e differenziativa delle cellule complessando MAX che blocca la differenziazione. Se MAX complessa invece con MAD prevale l’attività proliferativa. Si osserva traslocazione di questo gene nei linfomi di Burkitt e

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amplificazione nei microcitomi, mentre nella leucemia linfoblastica acuta si ha grande quantità di MAX, con conseguente proliferazione abnorme. es. JUN e FOS, che formano il complesso AP1

Alcune di queste mutazioni partecipano alla trasduzione dello stesso segnale, quindi, pur agendo alivelli diversi hanno lo stesso effetto.In molti tumori si nota anche oncogene addiction, ossia dipendenza da oncogene; questo costituisceun vantaggio della terapia, che può bloccare un dato clone dipendente.La classificazione proposta in precedenza, come già detto, è ormai insufficiente.

Oncosoppressori

Le alterazioni per perdita di funzione(loss of function) sono più numerose di quelle con guadagno.L’approccio allo studio dei geni oncosoppressori è passatomediante lo studio del retinoblastoma, presentate eziogenesiparticolare ed esistente in due forme:

famigliare, che compare in giovane età ed è bilaterale sporadica, che compare in età avanzata ed è unilaterale

I portatori di questa patologia presentano una mutazione cheattiva l’allele del gene Rb; i soggetti con la forma sporadicanon presentano alterazioni ereditate, ma comunque hannouna mutazione biallelica; analizzando i tessuti neoplastici si èosservato che il tumore presenta alterazione dell’allelecontrolaterale. Tali mutazioni sono recessive, mentre fino a quel momento si supponeva che le causedi tumore fossero dominanti.La differenza fra oncogene e oncosoppressore è che in genere l’effetto dell’oncogene èdominante( si esprime anche allo stato omozigote), mentre occorre che l’alterazione colpiscaentrambi gli alleli affinché si esplichi l’effetto oncosoppressore(sia quindi presente lo statoomozigote). I soggetti “portatori” omozigoti sono quindi fenotipicamente normali.Lo sviluppo del tumore, se sono coinvolti geni oncosoppressori, presuppone che avvenga LOH(lossOf Heterozigosy), ossia perdita del secondo allele, tramite meccanismi diversi.Le modificazioni colpiscono funzioni cellulari diverse, anche non direttamente implicate nellaproliferazione cellulare:

regolatori negativi del ciclo cellularees. Rb, comprendente 3 proteine p105,p107 ep130, che reprime la trascrizione dei geninecessari per la transizione tra le fasi G1 e Sagendo da fattore di attivazione di E2F. Rbcomplessa con E2F e lo mantiene bloccato; Rbviene fosforilato da CDK e ne provoca cambioconformazionale che ne permette il distacco daE2F; può quindi legarsi al DNA e iniziare latrascrizione di geni precoci. Inoltre controllal’attività di HDAC1 e attiva la metilazione diistoni tramite metiltansferasi.es. P53, mutata e deleta nel 70% dei tumoriumani, mentre nella rimanente parte le funzioni

di P53 sono inibite dall’iperespressione di MDM2(che agisce quindi da oncogene);normalmente P53 agisce come tetramero, e la presenza di anche una sola catena anomalainterferisce con l’attività complessiva. Le alterazioni geniche sono mutazioni puntiformi, piùraramente delezioni geniche, e possono interessare una porzione modesta di P53 riducendone

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l’affinità per le sue parti responsive, oppure la capacità tetramerica. E’ uno dei pochi casi incui la mutazione loss of function si manifesta anche ineterozigosi. P53 risponde a segnali diversi, mediatidalle chinasi ATM e ATR che possono fosforilare P53e MDM2 insieme a CHK1 e CHK2, rendendololibero e capace di formare un tetramero che regola latrascrizione di geni diversi(tra cui anche MDM2 conmeccanismo a feedback negativo, e di P21WAF cheregola in senso inibitorio il passaggio dalla fase G0 allafase S). Le risposte a P53 sono complesse edeterogenee: arresto del ciclo cellulare(conconseguente riparazione del danno), controllodell’apoptosi, mediazione dei processi di senescenzacellulare, regolazione di stress ossidativo, autofagia emetabolismo glucidico. Il sistema di P53 dialogaanche con l proteine Rb, in quanto, non solo siautoregola mediante MDM2, ma E2F regola anche P14 ARF, antagonista di p53; quando siattiva il ciclo cellulare, E2F produce P14 ARF che complessa MDM2 e permette a P53 diesplicare i suoi compiti: gli stessi stimoli che attivano il ciclo cellulare attivano anche imeccanismi a feedback che lo inibiscono. Le funzioni di P53 sono svolte anche da P63 eP73. I soggetti portatori di un allele di P53 mutato sviluppano, a partire dai 30 anni, neoplasiemaligne multiple tra loro non collegate, sindrome conosciuta con il nome di Li Fraumemi.Molti virus presentano nel loro genoma sequenze capaci di codificare per proteine checomplessano e inattivano P53 e Rb(tra questi il polioma virus, il papilloma virus el’adenovirus).es. inibitori del sistema CDK: il superamento delle fasi delciclo è legato ad un sistema detto ciclina chinasi, responsabiledella fosforilazione di tutte le proteine coinvolte nel ciclocellulare; a dimostrazione di ciò, i livelli di CDK salgono escendono nelle varie fasi del ciclo. Questo sistema èstrettamente controllato da segnali che provengono da fattoriesterni integrati con informazioni interne; mutazioni loss offunction riguardano spesso gli inibitori delle ciclino chinasi,con attivazione impropria del ciclo cellulare.

inibitori della trasduzione del segnale: tutti i sistemi chetrasferiscono informazioni nella cellula sono sottoposti aregolazione.es. NF1, proteina GAP(favorisce la degradazione di GTP,quindi lo spegnimento dei segnali; nella neurofibromatosiquesta via ha più probabilità di rimanere aperta in presenzadi stimoli proliferativi.es. PTEN, fosfatasi che defosforila l’inoside 3 fosfato eblocca la via( PI3K normalmente forma complessi efosforila PKB). Molto frequente nei tumori maligni è undifetto di questa fosfatasi.

proteine associate al citoscheletroes. APC, con meccanismo riguardante βcatenina; i segnali mediati da WNT inibiscono ilcomplesso deputato alla fosforilazione di ßcatenina stessa e un suo aumento nel citosol nepermette la traslocazione nel nucleo. L’APC(Adenomatous Polyposis Colon) è soggetta adifetto molecolare nella patologia: si osservano difetti nella APC tali per cui l’attività delsistema enzimatico che degrada βcatenina è ridotta o inattivata. Le mutazioni di APC

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influenzano anche la migrazione cellulare, la stabilità genica, la differenziazione e la rispostaapoptotica, oltre al controllo proliferativo mediato da βcatenina.

Geni che regolano la stabilità del genoma nei tumori

Nel corso dell’evoluzione della neoplasia si osserva una progressiva perdita della “coerenza” delgenoma delle cellule tumorali rispetto a quelle normali, che vanno incontro a instabilità genica.Le alterazioni più frequenti dei meccanismi di riparazione del DNA riguardano sistemi diversi: peresempio, MHS e MHL sono responsabili dei riconoscimenti di alterati appaiamenti o scorrettiallineamenti di basi e della conseguente attivazione di esonucleasi che tagliano il DNA nonperfettamente costituito; i difetti si questi sistemi sono responsabili di aumentata sensibilità alleneoplasie e si ritrovano frequentemente in vari tumori.Le lesioni a doppio e singolo filamento sono ripristinate, tra gli altri, da BRCA1 e BRCA2: si ha inparticolare polimerizzazione di una struttura proteica(in cui figura anche ATM, che fosforila P53)che permette il riassemblaggio dei filamenti contenenti rotture che possono causare danni.Mutazioni di BRCA1 e BRCA2(Breast Cancer Associated Protein) sono associate ad un gruppo dicarcinomi mammari e ovarici ad alta familiarità; aumenta anche il rischio di tumori ovarici.A questa categoria appartengono anche difetti di ATM e DNA ligasi.Una causa frequente di alterazione genica nelle neoplasie maligne è l’aberrazione cromosomica.Alterazioni del cariotipo delle cellule tumorali derivano da difetti della segregazione mitotica cheprovoca poliploidia o anaploidia e che causano morte per catastrofe mitotica.

Fattori che influiscono sulla crescita neoplastica

Affinché un tessuto possa crescere in dimensione è necessario che si verifichino squilibri traproliferazione e perdita cellulare. Attualmente, le terapie cercano di interferire non con laproliferazione, ma con i meccanismi che permettono alle cellule tumorali un maggiorsopravvivenza.Teoricamente, il passaggio da una singola cellula mutata ad una piccola massa neoplasticadiagnosticabile(di circa 1g)è reso possibile da almeno 30 mutazioni cellulari, che implicano unamancata perdita da parte del sistema e che richiedono un tempo molto lungo( almeno 10 anni).Nella fase preclinica si hanno anche riarrangiamenti nell’assetto clonale, oltre che un aumento delnumero di cellule. La successiva espansione della massa, fino ad 1kg, richiede un numero moltobasso di duplicazioni. I fattori che condizionano la crescita tumorale sono determinanti per il tempoimpiegato dalla neoplasia a svilupparsi.Esistono anche fattori esogeni che condizionano la crescita del tumore, come ad esempio l’apportodi sangue: alcuni tumori, come i carcinomi in situ, non sono vascolarizzati, e la loro prognosi èmolto favorevole perché risultano essere poco invasivi e no metastatizzanti.Altro aspetto fondamentale è il sistema immunitario,essendo le cellule neoplasiche non self. Altri fattoririguardano i rapporti con la matrice extracellulare.In un modello teorico in cui

una sola cellula si trasformata questa trasformazione sia trasmessa a tutte le

cellule figlie tutte le cellule siano in circolo permanentemente non ci sia perdita di elementi dal sistema

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ci sia un apporto di nutrienti illimitatoallora la crescita neoplastica segue un modello di sviluppo esponenziale.Questo modello tuttavia non si realizza mai perché vi è una frazione di cellule non proliferanti eperché si ha una perdita cellulare causata da deficienze nutritizie locali, compressioni meccaniche,anomalie cariotipiche incompatibili con la sopravvivenza e reazioni immunitarie di difesadell’ospite.

Crescita tumoraleLa popolazione delle cellule tumorali presenta caratteristiche proliferative diverse; sono presenti,infatti, un comparto staminale e un comparto di cellule perennemente fuori ciclo; saranno inoltrepresenti cellule nella fase intermedia che possono uscire dal ciclo: questa frazione costituisce unariserva da usare se i trattamenti terapeutici sono in grado di danneggiare le cellule differenziate. Neitessuti normali, l’equilibrio tra i comparti è stabile, mentre nei tumori si ha uno sbilanciamento,causa dell’espansione neoplasica.I meccanismi che possono condurre ad un aumento del numero di cellule in una popolazione sono

riduzione del tempo impiegato dal ciclo cellulare ingresso nel ciclo di un maggior numero di cellule riduzione della frazione cellulare che esce dal sistema rallentamento dell’apoptosi.

Per quanto concerne il tempo impiegato dal ciclo cellulare, in realtà questa ipotesi non è stataconfermata, infatti il ciclo mitotico ha la stessa durata delle cellule normali. E’ possibile calcolare ilnumero di cellule in fase S tramite la citometria a flusso oppure determinando il labeling index(LI,indice di marcatura), ossia la percentuale di cellule che si sono marcate durante un breve intervallodi tempo dopo iniezione di timina triziata nell’animale o nel paziente; LI è costantemente aumentatonel tumore e varia dal 3% al 22%.

Il ciclo cellulare è controllato da cicline-CDK, a loro voltaregolate dall’equilibrio tra segnali diversi: quellipromitogenici controllano anche la produzione dellecicline(la D in particolare, che complessando CDK2 eCDK4 promuove la trascrizione della E e permette ilpassaggio tra fase G1 e S). Gli andamenti delle ciclinesono quindi transienti.

Su questi meccanismi agiscono anche stimoli inibitoricome per esempio TGFβ, che attiva gli inibitori come P16,i quali impediscono al complesso ciclina-CDK di agire. I

segnali promitotici sono mediati da meccanismi intracellulari: es. PI3K-mTOR che integra anche segnali relativi a

disponibilità di ossigeno e nutrienti. es. JAK-STAT es. PLC es. ERK, in contatto con vie diverse tra cui RAS

Difetti di questi meccanismi alterano la trasduzione del segnalea diversi livelli:

eccesso del fattore di crescita iperespressione del recettore mutazione di RAS o a carico delle sue proteine di

controllo alterazioni di RAF

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In alcuni tumori può esserci iperespressione della ciclina D; si possono avere alterazioni dellafamiglia CIP/KIP che interagiscono direttamente con il complesso CDK2-Ciclina A e E.I fattori che concorrono ad incrementare l’attività proliferativa nella cellula neoplastica sono:

aumentata secrezione e/o risposta a fattori di crescita alterazione della via di trasduzione di segnali proliferativi aumentata espressione del gene di ciclina D perdita o mutazione di geni codificanti per gli inibitori di CDK perdita, mutazione o inattivazione di P53 perdita, mutazione o inattivazione delle proteine Rb alterazioni dei geni precoci MYC, JUN e FOS alterazione di segnali inibitori della proliferazione cellulare(es.

TGFβ, che svolge un ruolo importante nei tessuti epiteliali; è unacitochina che attiva i processi di riparazione, ma se i suoi livellisono alti l’attività proliferativa delle cellule epiteliali è bloccata.SMAD1 e SMAD4 entrano nel nucleo e bloccano la trascrizione diMYC, cicline D, E, A e CDK2 e 4. I tumori devono ridurre questocontrollo tramite ridotta espressione del recettore per TGFβ,mutazioni di SMAD1 o 4 o dei componenti del recettore stesso).

Senescenza cellulare e tumoriStudiando le cellule tumorali in vitro si può osservare un particolare fenomeno definitoimmortalizzazione.Le culture cellulari normali, pur nelle condizioni normali, compiono un numero finito di cicli,caratteristico delle diverse specie, denominato numero di Hayflick; quando questo viene raggiunto,si ha modificazione del fenotipo cellulare, le cellule entrano in fase G1, cambiano struttura edattivano un programma specifico con produzione di SA(senescence associated)-β- galattosidasi. Inquesta fase di senescenza mitotica, le cellule possono permanere per molto tempo e il loro accumulopuò provocare il rilascio di citochine proinfiammatorie. Nell’anziano costituisce un metodo dicontrollo dell’attività del comparto proliferativo e staminale: l’esistenza di un meccanismo cheimpedisce l’attività del comparto proliferativo è importante per l’eliminazione di cellule chepotrebbero aver acquisito mutazioni trasformanti. Si ritiene che tra i due filamenti di DNA ve ne siauno parentale, che rimane nella cellula staminale, e uno ricopiato.Il fenomeno dell’immortalizzazione elimina il numero di Hayflick, quindi, le cellule immortalizzatenon hanno senescenza mitotica. Tale peculiarità è ottenibile in vitro, e il primo fenomeno osservatoè proprio la perdita di tali meccanismi. In particolare, la senescenza cellulare è strettamentecorrelata a P53 e ad accorciamento dei telomeri.

P53 integra meccanismi che riguardano l’attivazione di segnaliproliferativi, di integrità del genoma o legati allo stress ossidativo;accanto a questi ci sono altri segnali legati alla stabilità deitelomeri che modulano la quantità di P53 prodotto e la suaacetilazione, che condiziona la stabilità della proteina. Nellecellule tumorali questi meccanismi potrebbero essere difettivi:alterazioni di P53 sono capaci di rendere insensibili processi disenescenza cellulare.Per quanto concerne i telomeri, essi sono la porzione terminale deicromosomi, costituita da un singolo filamento non tradotto daDNA polimerasi; è ripiegato e forma un complesso con proteine

diverse che regolano i meccanismi di riparazione del DNA e di ricombinazione telomerica. Durante

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i cicli cellulari la lunghezza dei telomeri si riduce progressivamente e viene attivato P53, chedetermina senescenza mitotica, soprattutto nelle cellule del comparto proliferante e differenziato. Ilmantenimento della struttura dei telomeri è affidato all’enzima telomerasi, che rallenta il processodi accorciamento con dilazione dei fenomeni di senescenza. I topi che iperesprimono telomerasimostrano un incremento della frequenza ed uno sviluppo più rapido delle neoplasie. Tuttavia, puressendo chiara un’iperattività telomerasica nei tumori, non sono ancora stati definiti i meccanismiche permettono la riattivazione dell’attività. Si suppone che questa venga riacquisita da cellule insenescenza mitotica e viene spiegato con meccanismi che favoriscono l’adesione di cromosomi dicentrici alle loro estremità, con fenomeni di combinazione e ricombinazione genica.Possiamo quindi considerare la senescenza come un meccanismo antineobalstico; fenomeni comestress cellulare, infiammazione cronica o simili portano ad un blocco della senescenza.

Sopravvivenza allo stress delle cellule tumorali

Le cellule tumorali sopravvivono allo stress molto meglio delle cellule normali. I sistemi dicontrollo della loro sopravvivenza sono correlati quindi alla risposta allo stress e alla proliferazione,impropriamente attivati ed amplificati.Un ruolo chiave è svolto dalle cascate di segnalazioneche sono mediate da recettore per IGF ed EGF, cheprevedono il coinvolgimento di IP3K(Inoside 3Fosfato Chinasi), AKT ecc.AKT fosforila GSK3, MDM2, IKK e fattoriantiapoptotici come BAD; inoltre IKK fosforila a suavolta NFKβ che induce la trascrizione di proteine confunzioni antiapoptotiche: nelle cellule tumorali la suacapacità di trascrizione è aumentata.L’attività di segnali che attivano i meccanismi disopravvivenza è correlata anche alla disponibilità dinutrienti. Un ruolo fondamentale in queste relazioni ha la vialegata ad AKT, che direttamente inattiva proteine proapoptotiche e permette l’attivazione dimeccanismi connessi con la sopravvivenza. Per un tessuto deputato a crescita rapida sono

indispensabili segnali che assicurino l’attività replicativa e i nutrienti,fonti di energia. Uno dei regolatori chiave di questi meccanismi è lachinasi m-TOR, che si trova al centro di una complessa rete diinterazioni che vedono coinvolti una gran quantità di fattori. Dal puntodi vista funzionale, i processi che coinvolgono m-TOR possonoinfluenzare meccanismi chiave per la crescita cellulare, in particolare,formando complessiche ne modificano

la funzione(es. con RAPTOR, forma uncomplesso inibito dall’antiblastico rapamicina;il complesso attiva GSK ,che fosforila lasubunità dei ribosomi e inibisce AEBP, confunzioni di controllo della sintesi proteica,tramite inibizione di un inibitore).m-TOR è regolato da stimoli attivatori cherisentono della cascata di segnali mediata daIP3K, tramite AKT: la sua attivazione blocca il

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principale meccanismo di controllo di m-TOR, ossia le proteine TSC1 e TSC2, che agiscono a lorovolta su REBP(proteina G). Quando il sistema è costitutivamente attivato, TSC1 e TSC2 bloccanola funzione di m-TOR, e spesso risultano mutati nei tumori; essi sono bersaglio anche di fattori cherispondono alla disponibilità di fattori nutritivi: l’equilibrio tra ATP e ADP regola l’attività diAMPk, la quale lega AMP e si attiva; questo sistema controlla m-TOR fosforilando TSC1 e TSC2:se i nutrienti sono pochi, m-TOR non può funzionare. Anche l’ipossia stimola la trascrizione diTSC1 e TSC2.Questo sistema risulta alterato nei tumori: la via di segnalamento di IP3K è iperattivata, AKT risultaessere attiva e blocca TSC1 e TSC2; m-TOR viene così liberato e può attivare la sintesi proteica. Itumori possono anche essere difettivi di TSC1 e TSC2, ma il sistema risulta comunque esseresempre attivo. Il deficit può riguardare anche LKB1: in questo caso la via che deve rispondere aAMPk è poco reattiva e si determina continua sintesi proteica anche in caso di pochi nutrienti edenergia.Tutto ciò rende m-TOR un buon bersaglio per la terapia tumorale, poiché blocca la sintesi proteicasenza colpire i meccanismi di mitosi(tuttavia, ancora oggi i derivati della rapamicina sono moltotossici).m-TOR regola anche i processi di autolisi cellulare; quindi, se esso viene bloccato, si determinadegradazione per lisi al fine di fornire energia. Questo meccanismo è strettamente correlato aP53,che può modulare i processi direttamente, stimolando la trascrizione di PTEN e regolandopositivamente l’attività di AMPk attraverso l’induzione di sestrine; inoltre favorisce la trascrizionedi TSC1 e TSC2.Un ruolo molto importante per il controllo di funzioni legate al metabolismo o alla rispostaantigenica è quello svolto da HIF1 e HIF2. Nei tumori, il gradiente di diffusione dell’ossigeno èmolto limitante l’attività di crescita del tumore. L’angiogenesi è quindi un passaggio cruciale nelpermettere l’attività tumorale. I meccanismi che riguardano le risposte all’ossigeno da parte dellacellula coinvolgono appunto HIF. I segnali mediati da HIF controllano sia funzioni proprie dellacellula tumorale che della matrice extracellulare(importanti per i processi di angiogenesi, diinfiltrazione nella matrice e di metastatizzazione a distanza). L’azione di HIF2α stabilizza MYC ene promuove l’attività( controllo sulla proliferazione). HIF1α a livello staminale modula l’attività disegnali che mantengono le nicchie di staminalità. Nelleneoplasie si ha attivazione dei segnali mediati da HIF; lecellule tumorali sono infatti frequentemente ipossiche e siha comunque attivazione di HIF anche in presenza ditensioni di ossigeno inappropriate. In alcuni tumore risultadifettivo VHL che lega HIF idrossilato in prolina e lo dirigealla degradazione da parte di proteasi. Si può avere eccessodi ROS che interferisce con l’attività di prolil-idrossilasi,modulato da fumarato e succinato. L’equilibrio di fattoriHIF è dipendente non solo dalla degradazione, ma anchedalla sintesi: in contesti dove la sintesi proteica è alterata(m-TOR o AKT modificati), HIF puòessere prodotto in quantità enormi, condizione che determina alterazione degli equilibri diregolazione. Per la sua stabilità, HIF dipende anche da fosforilazioni sul fattore di trascrizione che

dipendono da chinasi controllate da RAS e RAF.

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Nei tumori si denota la presenza dell’effetto Warburg(opposto dell’effetto Pasteur): le celluleneoplastiche hanno intensa attività glicolitica anche in condizioni in cui non si hanno adeguatequantità di ossigeno; come conseguenza in diversi tumori si ha elevato utilizzo di glucosio. A partiredagli anni ’30, questa venne individuata come caratteristica atipica, anche se era ancora sconosciutala causa; oggi si è scoperto che i meccanismi che portano alla perdita del controllo glicolitico sonodiversi: alcuni dipendono dall’impropria regolazione di HIF, che tra le diverse funzioni ha anche

quella di modulare enzimi chiave della viaglicolitica(es. GLUT1, 6FPK, fosfoglicerato chinasi);altri sono relativi ad iperespressioni di MYC, che puòfavorire l’attività glicolitica stessa; la via P3K-AKTmodula due passaggi chiave della glicolisi, GLUT1 efosfofruttochinasi; P53 inibisce, tramite TIGAR(TP53-Induced Glycolisis Apoptosis Regulator), il fruttosio2,6 bisfosfato. L’impropria attività glicolitica ha effettia livello metabolico(il tumore è una “trappola” perglucosio e amminoacidi), poiché la massa tumoralepresenta un consumo spropositato di glucosio; ad essosi associa riduzione dell’uso di acetato prodotto dai

mitocondri, attività HIF-dipendente che blocca l’enzima piruvato deidrogenasi è legata alleanomalie nei mitocondri e della riduzione dell’espressione di citocromo C. L’aumentato utilizzo diglucosio produce molto lattato, con conseguente abbassamento del pH dell’ambiente, condizioneconsiderata favorevole all’invasività. La presenza di acido rappresenta un’interferenza nel controllodell’omeostasi del pH intracellulare e molte neoplasie presentano modificazione di tale processo:molto importante è quello legato all’enzima anidrasi carbonica, controllata da HIF(la sua attivitàfacilita l’adattamento ad ambienti acidi), che produce acido carbonico a partire da anidridecarbonica e acqua, ed è espresso sulla superficie esterna della cellula; permette il trasporto deibicarbonati nel citosol, dove si combinano con ioni idrogeno formando anidride carbonica e acqua,condizione che favorisce il tamponamento del liquido intracellulare; induce l’attività della pompaNa+/H+ e di trasportatori per il lattato. In questo modo la cellula tumorale può sopravvivere anche inambiente molto acido. Quindi, inibitori dell’anidrasi carbonica bloccano la sopravvivenza cellulare.Nei tumori è tuttavia molto importante avere una via glicolitica particolarmente attiva, poiché laproduzione di ATP è secondaria. Il piruvato costituisce infatti la fonte di precursori per altre attivitàdi sintesi. Nelle cellule neoplastiche risulta essere molto espresso un isoenzima di piruvato chinasi,la M2, che possiede bassa attività di degradazione e paradossalmente blocca la formazione di ATP;rallenta inoltre la glicolisi, per permettere l’utilizzazione degli intermedi per altre attività, inparticolare glucosio6fosfato nel ciclo deipentosi; questa via è molto importanteper la cellula perché genera ribosio,precursore di RNA e DNA, e NADPH,fondamentale nel controllo delle redoxattraverso azione sulle glutationereduttasi, importante per la difesa daROS e danni ossidativi. Anche altre viemetaboliche usano intermedi glicolitici,quali processi di sintesi dei lipidi e dei derivati del colesterolo per la formazione di struttureintracellulari. Nei tumori si ha anche alta utilizzazione della glutammina(per alcune forma dileucemia linfatica acuta si erano usati antagonisti della glutammina), in quanto risulta essere ilprincipale donatore di gruppi amminici per la sintesi di amminoacidi, purine e pirimidine e ilprecursore di glutammato nella sintesi di glutatione; MYC induce i trasportatori di glutamminaSLC5A1 e SLC7A1 e aumenta i livelli di glutamminasi 1. Inoltre si osserva aumentata sintesi dilipidi mediata da PI3K/AKT e RAS/MAPk che stimolano SREBP(Sterol Regulatory Element

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Binding Protein), il quale regola l’espressione di diversi enzimi coinvolti nella sintesi di acidi grassie colesterolo.In alcuni gliomi e leucemie linfatiche acute si ha mutazione di isocitrato deidrogenasi 1 e 2 che nemodificano l’attività e la specificità di substrato; è fondamentale nella trasformazione diαchetoglutarato e fornisce NADPH e altri precursori per il metabolismo di glutammina eglutammato; le varianti mutate catalizzano anche la trasformazione di αchetoglutarato in2idrossiglutarato, che interferisce con l’attività di metiltransferasi, regolatrici dell’espressionegenica.Nei tumori, un aspetto molto importante è quello riguardante le risposte antiapoptotiche; nelleformazioni neoplastiche si ha una minor perdita cellulare, dovuta sia alla miglior capacità diadattamento che alla perdita dei meccanismi capaci di determinare morte cellulare. Attualmente,riveste grande interesso lo sviluppo di farmaci antiblastici capaci di agire sui meccanismiantiapoptotici. Tali processi riguardano aspetti diversi come incremento dei segnali disopravvivenza mediati da NFKβ, PIP3K e da HIF1(xIAP controllata da NFKβ agisce sulle caspasi;tutti i segnali che inducono attivazione di NFKβ nelle cellule trasformate hanno come conseguenzal’incremento della risposta), aumentata espressione di proteine con attività antiapoptotica quali Bcl1o xIAP, aumentata espressione di HSP, interferenza con l’attivazione di P53, aumentata espressionedi survivina. In specifiche neoplasie si osserva de repressione di geni che codificano per IAPs eBcl2(mutazioni gain of function): sono stati sviluppati peptidi che mimano SMAC/DIABLO,antagonista fisiologico delle IAPs, e che favoriscono quindi l’apoptosi.Si ha iperespressione di HSP, che hanno un generale meccanismo antiapoptotico, sia indiretto suproteine non foldate, che diretto e stabilizzante su APAF1, citocromo c, caspasi ecc… HSP 70 eHSP90 sono bersagli di farmaci di fase 3, inibitori specifici(tramite legame e complessa mento).Anche P53 può essere alterata: si determina in questo caso mancata risposta apoptotica, che puòessere anche dovuta a MDM2 iperespresso(sono state prodotte sostanze in grado di recuperarel’attività funzionale di P53, che degradano MDM2). Questi meccanismi non sono terapie chepermettono il controllo della crescita neoplastica, ma la limitano, e il loro successo è legato alriconoscimento di processi alterati in specifici tumori). Altro aspetto importante per capire lo sviluppo di cellule tumorali è comprendere come esse sianoesposte a condizioni di stress sia extracellulare che intracellulare, che ne rallentano i processi dimorte e di senescenza mitotica. Gli stessi fenomeniche inducono trasformazione tumorale sono anche ingrado di modificare risposte di morte e di blocco dellamitosi. Le cellule tumorali presentano poi aumentatatolleranza riguardo ad alterazioni mitotiche oaberrazioni cromosomiche. Durante la mitosi, nellecellule normali è espressa una proteina a basso pesomolecolare chiamata survivina(appartenente allafamiglia delle IAPs): nell’uomo è espressa in trevarianti derivate da splicing alternativo dello stessogene che viene acceso al termine della fase S e spentoalla fine del processo di mitosi; non risulta espressa dalle cellule fuori ciclo ed è strettamenteconnessa a CDK2-ciclina1. Nei tumori risulta essere presente in tutte le cellule, indipendentementedal loro indice mitotico, in relazione ad amplificazione genica, demetilazione del DNA, aumentataattività di promoter e stimolazione della trascrizione. Questo svolge diverse funzioni a livellocellulare ed esiste in due pool diversi:

intranucleare: stabilizza la struttura legata all’esecuzione del programma mitotico, legandosial fuso mitotico e favorendo le interazioni con le chinasi che regolano l’attività del processomitotico(questo ne giustifica l’alta concentrazione in mitosi). Nelle cellule tumoralil’eccessiva espressione di survivina è causa della grande tollerabilità agli errori mitotici.

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citoplasmatico: riguarda specifiche attività antiapoptotiche; nei mitocondri si lega aSMAC/DIABLO, a HBXIP con effetto stabilizzante. Il significato di tale stabilizzazione nonè chiaro, ma impedisce le risposte a segnali antiapoptotici tradizionali e alla morte dellacellula per catastrofe mitotica.

L’instabilità genetica delle cellule tumorali può essere legata a danni genomici, ad alterazioni dellamitosi, a carenza dei meccanismi di difesa mediati da P53 ed espressione di survivina.

LE FASI DELLA CANCEROGENESI

Uno dei meccanismi alla base dello sviluppo di neoplasie è correlato all’esposizione ad agentichimici. Un noto modello sperimentale per lo studio della tumorigenesi cutanea sui roditori prevedela somministrazione ripetuta di un agente cancerogeno chimico e sperimentale sulla cutedell’animale; dopo trattamenti prolungati si osserva l’insorgenza di papillomi e poi carcinomi.Durante un esperimento nel laboratori di Rous, per errore i topi vennero trattati con la carragenina,sostanza utilizzata per indurre infiammazioni asettiche acute, per diversi giorni al porto delcancerogeno; si riscontra comunque l’insorgenza di carcinomi anche in questi animali. Il protocolloprevedeva la somministrazione di diverse dosi di cancerogeno(C-C-C-C-C-C-C), ma in questoparticolare caso si aveva avuto, dopo diversi trattamenti con un agente tumori genico,somministrazione con un’altra sostanza, definita inseguito adiuvante, che aveva comunque permesso losviluppo del tumore(C-C-C-C-A-A-A). Si dimostròquindi che l’induzione di tumori avviene almeno indue fasi, una in cui è presente il cancerogeno e una incui si ha un adiuvante; si fecero in seguito diversiesperimenti di controllo:

A-A-A-A-A-A-A non si sviluppa il tumore(lacarragenina è solo un adiuvante)

A-A-A-A-C-C-C non si sviluppa il tumore C-A-A-A-A-A-A si sviluppa il tumore

Si dedusse quindi come fosse sufficienteun’esposizione anche limitata ai cancerogeni perottenere la neoplasia, purché essi fossero presentisostanze con azione coadiuvante(che stimolano ilprocesso di cancerogenesi, anche se non sonopropriamente cancerogeni). Questa situazione è inoltrefacilmente trasferibile in vivo, sia in uomo chenell’animale. Gli eventi inizianti presentano caratteristiche diirreversibilità e possono essere anche distanti nel tempo rispetto ai promuoventi; risultano esserenecessari(il tumore non si verifica se non c’è l’iniziante), ma non sufficienti(se non viene applicatoanche l’adiuvante non si sviluppa il tumore). Sono eventi di tipo genotossico che portano adun’irreversibile attivazione o disattivazione di un numero limitato di geni, anche se non sono ingrado di sovvertire la funzionalità della cellula, che resta quindi fenotipicamente normale. Il promuovente h invece azione reversibile e non additiva( se viene interrotta la somministrazione,la comparsa di tumori rallenta); non presenta caratteristiche inizianti e può favorire la crescitatumorale in cellule che hanno subito trattamento iniziante(il rapporto dose-risposta è ben definito).Tali esperimenti su animali da laboratorio rappresentano un’esasperazione di ciò che avviene nellaformazione di neoplasie spontanee. La fase di iniziazione è quella in cui viene somministrato unfattore biologico(chimico, fisico ecc…) che modifica in modo irreversibile le caratteristiche

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espressive delle cellule, agendo a livello genetico su bersagli ben definiti e limitati; anche in vivo, ilnumero delle cellule iniziate è molto più grande del numero di cellule che diventano poieffettivamente tumorali. La fase di promozione successiva invece, corrisponde all’esposizione adagenti promuoventi o adiuvanti, che inducono eventi multipli non genotossici che favoriscono lacrescita e la duplicazione delle cellule derivate da quella originariamente mutata in sensoneoplastico(ad esempio, il tetradecanoilforbolo acetato, contenuto nella cappamicina, è un tipicoagente coadiuvante che presenta affinità di struttura con il diacilglicerolo ed attiva quindiselettivamente la via della protein chinasi C, PKC). L’insorgenza di neoplasie è inoltre strettamente legata all’infiammazione cronica. Lo stressossidativo può indurre effetti mutageni ed è quindi potenzialmente iniziante e promuovente(i ROS

possono infatti attivare molti segnali intracellulari); inoltre, nellecellule questi possono indurre la liberazione di diversi mediatori , tracui le citochine. Un aspetti interessante è che sulle celluleparenchimali, la presenza di stimoli infiammatori determinamodificazione(deficit) di meccanismi di riparo del DNA(BER, NERecc…), quindi, in queste condizioni, risultano favoriti stimoli cheinducono ulteriori mutazioni. Nei processi infiammatori vengonoliberati molti mediatori che partecipano al signaling intracellulare,capaci di alterare i programmi inducendo risposte proliferative.es. interleuchina 6: in diversi tumori epiteliali si è visto che i segnalimediati dalla secrezione prolungata mediata da STAT3 attiva diversevie, tra cui HIF, citochine, chemochine e altre. STAT3 in moltecellule funge da coattivatore di meccanismi di proliferazione

cellulare con NFKβ. Altro importante segnale costimolatorio per la proliferazione e per lasopravvivenza di cellule iniziate in fase promuovente.Dal punto di vista clinico esistono corrispondenze con ciò che avviene a livello sperimentale. Percondizioni di evoluzione neoplastica che avvengono in tessuti facilmente aggredibili si riscontranoevidenze con la fase di promozione; si osserva in particolare displasia(lieve, intermedia e grave)che, nel tessuto normale con alterazione della struttura dell’epitelio, pur in una situazione nonneoplastica, può rappresentare una fase di promozione su cellule iniziate. Nei tumori epiteliali siritiene che le fasi di evoluzione della displasia siano assimilabili alla crescita neoplastica. Questomodello di evoluzione displastico in carcinoma in situpuò ricalcare ciò che avviene sperimentalmente; conla somministrazione di una sole dose di cancerogenoa roditori e con successivo trattamento con sostanzeche favoriscono la replicazione cellulare o conepatectomia, si osserva la comparsa di lesioni inizialicaratterizzate da foci di epatociti detti resistenti(condiversa colorazione), considerati displasie lievi,poiché, se interrompo il trattamento promuovente,essi scompaiono. Se l’infiammazione cronica vienemantenuta, compaiono quindi i nodi iperplastici,aggregati di epatociti con modesto grado di atipia,anche in questo caso, con interruzione deltrattamento, regrediscono. In caso di ulteriore somministrazione, si determina la formazione di nodidisplastici marcati fino a carcinoma in situ, per modificazione delle cellule displastiche.Dopo la fase di promozione si ha quella di progressione, ossia un complesso di eventi che provoca aseguito dell’instabilità genetica la comparsa di cloni sempre nuovi e di caratteristiche sempremaggiormente maligne. Le due fasi spesso si mescolano; durante l’espansione clonale delle iniziate,alcune acquisiscono caratteristiche nuove per aggredire il tessuto e invaderlo. Tutti questi fenomeni

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sono legati ai continui stimoli che esse ricevono. Durante la progressione neoplastica si affermanoquindi cloni:

debolmente antigenici indipendenti dall’azione di segnali regolanti la crescita e la differenziazione capaci di stimolare la crescita vascolare capaci di invadere e colonizzare tessuti diversi capaci di sopravvivere ed amplificarsi in condizioni metaboliche non ottimali resistenti a farmaci e radioterapia

Essi sono il risultato dell’interazine tra eventi legati a mutazioni gain of function, loss of function edepigenetiche.Uno degli esempi più completi sulla stadi azione è quello che si desume dall’evoluzione di polipiadenomatosi intestinali in carcinomi del colon. Nella poliposi multipla familiare compaiono ungran numero di polipi per difetto delleproteine APC; per protocolloterapeutico il paziente si devesottoporre a colonscopia annualmente,con conseguente asportazione di tuttigli eventuali polipi, condizione chepermette di avere a disposizione ungran numero di materiale bioptico. L’alterazione di APC e di axina e la regolamentazione deimeccanismi proliferativi mediati da ßcatenina sono responsabili di un modesto grado di atipia conipometilazione del DNA e delezione del braccio lungo del cromosoma 1p36; il successivo stadio èdovuto a mutazioni della via RAS e dall’inattivazione dell’oncosopressore DCC associato alcitoscheletro ; in concomitanza con la comparsa del carcinoma in situ si osserva inattivazione diP53 e si osserva perdita di controllo di CDC4 e dei recettori per TBFβ; la modificazione incarcinoma aggressivo è coincidente ad un’amplificazione di MET. Eventi simili si verificano anche

nell’evoluzione di stadi precoci deicarcinomi pancreatici: nellaneoplasia pancraticaintraepiteliale(carcinoma in situ) si haaumento di kRAS e nella fase diinvasività si osserva perdita di P53. loschema rappresenta la frequenza della

mutazione di P53 in relazione alle cellule neoplastiche e displastiche. Se P53 non è più presente sideterminano:

danni al DNA proliferazione anomala erosione dei telomeri ipossia e angiogenesi distruzione del supporto di fattori di sopravvivenza resistenza i chemioterapici

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Interazione tra tumore e stromaAnche la matrice extracellulare viene alterata nei tumori. le cellule tumorali acquisisconocaratteristiche diverse per diventare neoplastiche , ma lo stroma cellulare è lo stesso dei tessutineoplastici, e sostiene la crescita di un tessuto aberrante e trasformato. Il rapporto tra cellule ematrice costituisce un aspetto cruciale dello sviluppo della neoplasia(si stanno infatti mettendo apunto terapie che agiscano sullo stroma invece che sul parenchima). Nell’evoluzione dellaneoplasia si osserva che la modificazione parenchimale avviene in parallelo a trasformazioni checolpiscono la compagine stromale e che si associano ad un aumento delle cellule della matrice, inparticolare fibroblasti e macrofagi, e delle cellule vascolari, con formazione di nuovi capillari. Giànelle prime fasi dello sviluppo della neoplasia si osserva un importante aumento del numero difibroblasti e macrofagi, che si mescolano poi alle cellule tumorali.

i fibroblasti, in particolare, si trovano in una configurazione specifica, per cui prendono ilnome di attivati o miofibroblasti. Lo stroma dei tumori ha le caratteristiche di una ferita chenon guarisce(nei processi di riparazione la matrice dialoga con le cellule epiteliali e nestimola la proliferazione). I fibroblasti attivati anche detti CAF(Cancer AssociatedFibroblasts) sono analoghi al tessuto di granulazione della replicazione: allungati, conreticolo endoplasmatico abbondante e strutture contrattili contenenti αactina(evidenziabili dalpunto di vista immunochimica). Producono componenti della matrice e secernono anchecitochine e fattori di crescita con attività paracrina ed autocrina usati per mantenere estimolare la proliferazione dei tessuti epiteliali; l’attività di CAF è fondamentale permantenere i rapporti tra cellule tumorali e matrice. La stessa secrezione di citochine sembraessere in grado di attivare e sostenere la proliferazione dei fibroblasti stessi. Mentre neitessuti normali il rilascio di TGFβ aiuta a controllare trofismo e numero di cellule epiteliali eghiandolari, nei carcinomi la capacità modulatoria viene meno e prevalgono i segnalistimolatori.

per quanto concerne i macrofagi, se si osserva la loro distribuzione nelle neoplasie si notacome questi siano molto diffusi nello stroma e siano concentrate nelle zone dove è piùevidente la crescita del tumore. Sono anche detti TAM(Tumor Associated Macrofage) e sonocaratterizzati da una particolare conformazione funzionale; il loro numero è legatoall’invasività del tumore stesso. Sono già presenti nel carcinoma in situ, quindi il lororeclutamento precede l’invasività e la condiziona. Il reclutamento dei TAM avvieneattraverso la secrezione da parte delle cellule tumorali di chemochine(CXCL2), che attivano imonociti dal sangue periferico e ne inducono la localizzazione nella neoplasia. Il numero dimacrofagi aumenta ulteriormente nello stato di metastatizzazione. I classici macrofagiinfiammatori rientrano nel fenotipo M1, che produce ossigeno, monossido d’azoto e citochineproinfiammatorie(IL12, IL6 e TNF)e che presenta MHCII; nei processi di riparazionepredominano invece i macrofagi appartenenti al fenotipo M2, con bassa secrezione dicitochine proinfiammatorie, ma alta secrezione di antinfiammatorie fibrogenetiche, fattori di

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crescita della matrice e di proliferazione dell’epitelio; producono chemochine e fattori dicrescita vascolare, collagene e componenti della matrice extracellulare; stimolano ifibroblasti attraverso la secrezione di TGFβ e producono fattori di crescita per il tumorestesso, il quale stimola e mantiene la differenziazione M2 attraverso secrezione di IL10. ITAM hanno anche la capacità, secernendo citochine(CCL18) di indurre anaergia nei linfocitiT vergini con conseguente apoptosi, di stimolare i Trex attraverso il rilascio di CCL2 eCCL17 e di indurre risposte da parte delle cellule dendritiche del tumore con effettoimmunosoppressivo. Queste azioni inducono scarsa risposta da parte del sistema immunitarionei confronti degli agenti tumorali, danno luogo ad un meccanismo di immunoelusione. Ilfenotipo M2 è indotto da IL4 e IL3, e questo induce nei linfociti una polarizzazione TH2. Lapresenza di TAM è legata ad una modificazione del fenotipo dei monociti che infiltrano iltumore, inizialmente M1, che sono trasformati,. Durante la progressione tumorale in M2: essisono alleati che sostengono la crescita del tumore. In realtà esistono varie strategie in diversitumori: nel carcinoma mammario la polarizzazione dei macrofagi potrebbe coinvolgere lecellule del sistema immunitario stesso; è coinvolta la TSPL(la citochina simile allelinfoproteine prodotte dalle cellule stromali timiche) prodotta dalle cellule della matrice deltumore che induce proliferazione. Lo sviluppo del tumore e la sue sopravvivenza dipendonoquindi da TAM; molte terapie agiscono sulla re inversione del fenotipo macrofagico in M1.

Risposta infiammatoria nei tumori

La risposta infiammatoria nelle neoplasie condizione l’evoluzione del tumore. Le celluletrasformate producono diversi mediatori proinfiammatori tra cui chemochine che attivano ilreclutamento di cellule infiammatorie a livello del tumore. Indipendentemente dal fatto che iltumore possa svilupparsi nell’ambito di una infiammazione cronica, nella massa neoplastica siosservano gli stessi processi riscontrabili anche a livello dei processi della riparazione di ferite.Anche in assenza di infiammazione cronica infatti, il tumore può attivare celluleinfiammatorie(mastcellule, macrofagi, eosinofili ecc..) che liberano gli stessi mediatori. In alcuni tipi di tumore si era notata una mutazione del gene RET(tirosino chinasi) che può indurrela capacità di esprimere fattori di crescita mesenchimale, citochine, chemochine e metallo proteasinelle cellule epiteliali tiroidee. Nei carcinomi del colon in particolare, si è evidenziato come alcuniFANS, come l’aspirina, bloccano lo sviluppo della neoplasia.

Angiogenesi tumorale

Se si induce la crescita in vitro di cellule staminali tumorali si ottengono gli sferoidi, la cui capacitàdi crescita si arresta quando raggiungono ladimensione di circa 150-200 μm. Il fattore limitante èdato dal fatto che la diffusione di ossigeno è limitataall’interno della massa tumorale, avendo essa ancheelevato consumo; infatti se impiantate in animali,danno luogo a neoplasia. Si ottengono per impiantidelle cellule tumorali su organi isolati e perfusi invitro oppure impiantati sulla cornea di coniglio: l’impianto delle cellule tumorali si accresce fin o adiventare una piccola massa e poi la crescita si arresta(la cornea non è vascolarizzata);la presenza di

tumore induce lo sviluppo di vasi apartire da quelli congiuntivali che siaccrescono progressivamente in

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direzione del tumore; quando lo raggiungono, la massa si accresce, superando il limite didimensione imposto da un inadeguato livello di ossigenazione.La crescita tumorale ha bisogno di indurre la formazione di nuovi vasi, condizione limitante edinfluente lo sviluppo della neoplasia; la reazionevascolare è quindi una risposta dell’ospite che vieneindotta dalla presenza del tumore stesso, il quale produceVEGF. Se non si ha angiogenesi il tumore rimane in unostato latente(stessa condizione dei carcinomi in situ). Se iltumore è in ipossia dereprime la via di HIF che determinaproduzione di VEGF(TAM hanno tra i loro compiti quello di produrre fattori di crescitaendoteliale).

Il processo di angiogenesi tumorale è analogo a quellodella normale angiogenesi, tipica del processo diriparazione(altra analogia tra processo ripartivo eneoplasia); in particolare, si sviluppa dalla proliferazionedelle cellule endoteliali differenziate dei vasi circondanti iltumore. Le cellule endoteliali si mobilitano anche grazie asistemi di diapedesi guidata grazie a CXCL12 e altre, noncasuale, ma formando arcate vascolari verso il tumore.Una caratteristica che differenzia l’angiogenesi tumoraleda quella normale è che oltre a crescita vascolare diffusa, iprocessi di maturazione dei vasi sanguigni con ilreclutamento dei periciti e con formazione della membranabasale sono difettosi nei tumori. L’albero vascolaretumorale è caratterizzato da immaturità dei vasi, endoteliopoco organizzato con cellule endoteliali immaturepresentanti relativa scarsità dei periciti e membrana basalespesso assente, formazione di sacche in cui spesso lecellule tumorali possono essere mischiate alle endoteliali,

che facilitano il passaggio di liquido, con conseguente formazione di edema, e di cellule tumoralinel circolo sanguigno. I fattori angiogenetici sono diversi, tra cui VEGF, EGF, PDGF, TGFβ,angiogenina(poco prodotta); lo squilibrio traqueste sostanze è la causa principaledell’immaturità dei vasi. Un altro aspettoimportante è quello riguardante l’instaurarsi delleequilibrio tra processi proangiogenetici e nonproangiogenetici, fondamentale per dirigere ilrallentamento della crescita e della maturazionedei vasi e la loro regressione quando si forma lacicatrice.La rete vascolare del tumore potrebbe esserequindi un buon bersaglio per i farmaciantitumorali; in particolare sono stati utilizzatianticorpi monoclonali contro il recettore diVEGF1 e 2 in modo da bloccarne la capacità diinteragire con il fattore; sono state sviluppatemolecole leganti i fattori e ancora si è cercato diinibire la funzionalità del recettore tirosina chinasiinibendone l’attività. Tuttavia, questi farmaci funzionano poco nell’uomo e non giustificano i costidella terapia; presentano inoltre molti e gravi effetti collaterali, anche se trovano impiego in altrepatologie. Sono stati sviluppati anche approcci con molecole antiangiogeniche come l’angiogenina.

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NOTCH sembra regolare la formazione di nuove ramificazioni(capacità di sprout); DELTA4 è unsuo ligando. Se si blocca DELTA4 si ha riduzione di perfusione e regressione della neoplasia,

perché, pur ramificandosi molto, il sistema è inefficiente.Molto importante è anche il processo di linfoangiogenesi apartire dalle cellule endoteliali dei sinusoidi linfatici deitessuti circostanti con meccanismo analogo, ma rispondono asegnali diversi. La produzione di vasi linfatici è uguale aquella dei vasi sanguigni. Il tumore compensa la grandepermeabilità dei vasi sanguigni con la presenza di molti vasilinfatici, essenziali per il drenaggio. A differenza dei vasilinfatici normali, questi terminano tra le cellule tumoralisenza definizione e sono fenestrati(per l’aumentata capacitàdi trasporto di liquidi anche a basso gradiente). Per le cellule

tumorali è facile quindi entrare nei vasi ed essere trasportate(molto frequente nei carcinomimammari l’interessamento linfonodale).

Risposta immunitaria nei confronti del tumore

Se in un animale viene indotto sperimentalmente un tumore e successivamente si procede alla suarimozione, questi risultano poi resistenti all’eventuale rimpianto di cellule provenienti dallo stessotumore. Questo suggerisce la presenza di un’eventuale risposta immunitaria nei confronti deltumore stesso. Il tipo di risposta immunitaria può essere importante per lo sviluppo della neoplasia:si parla in questo caso di teoria dell’immunosorveglianza, che afferma come un tumore, persvilupparsi, debba eludere il sistema immunitario. Grande è per questo l’interesse verso l’utilizzo dirisposte immunitarie per la cura della neoplasia. Gli studi hanno permesso di rilevare la specificitàantigenica della risposta immunitaria; se si inietta un tumore x e poi questo viene rimosso,iniettando nuovamente il tumore x(sottoforma di cellule uccise) come vaccino, si ottiene unarisposta solo in quei topi, e non in quelli in cui era stato ad esempio iniettato il tumore y; non esistequindi immunità crociata. Furono quindi distinti due gruppi di antigeni:

TSA(Antigeni Tumore Specifici), non presenti nelle cellule normali; non self o derivati damutazioni di proteine self(mutazione genica)

TSS(Antigeni Tumore Associati), espressi anche in tessuti normali, sono proteineself(iperespressione genica)

Il tumore sviluppa quindi proteine specifiche per se stesso. Questi possono essere sfruttati comemarcatori tumorali in diagnosi e prognosi.es. tirosinasi, MART1, GP100, TRP2 nei melanomi; PSA(Antigene Prostatico Specifico) nei tumorialla prostata; HER2 nei carcinomi alla mammella e all’ovaio: sono tutte proteine iperespresse neltumore, ma presenti anche nelle cellule normali.

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es. MAGE1 nel melanoma; CEA(Antigene Carcino Embrionale) nel tumore al colon retto: impropriaespressione e mutazione di geni in specifici tumori oppure proteinenormali non espresse solitamente dopo la vita fetale. es. kRAS mutato nel tumore al pancreas; BCR/ABL riarrangiatonella leucemia mieloide cronica; P53 mutata in neoplasie varie.es. associati a virus: virus del papilloma nel tumore allanasofaringe.Il numero di tumori caratterizzati è piccolo, ma sappiamo chel’estrema eterogeneicità è fonte di un gran numero di struttureantigeniche. I meccanismi effettori dell’immunità.

linfociti T citotossici cellule NK reazioni di citotossicità mediate da anticorpi

attivazione macrofagica

Ruolo dei linfociti citotossiciTrattandosi di antigeni intracellulari, sono presentati da MHC I ed evocano risposte cellulo-mediate.Si può sviluppare resistenza al tumore non direttamente, ma indirettamente, ossia trasferendo ilinfociti CD8+ da animali infetti; inoltre, isolando i linfociti CD8+ dalla milza del topo emischiandoli con le cellule tumorali, la massa neoplastica non si sviluppa ulteriormente. Se ilinfociti vengono iniettati dopo che il tumore ha attecchito nell’epidermide ospite, la rispostaimmunitaria è praticamente nulla: è necessarioquindi che l’iniezione sia precoce.Per generare in vitro cloni di CD8+ specifici per iltumore è necessario:

eseguire un prelievo di sangue ed operareresezione chirurgica del tumore

creare una co-coltura di cellule tumorali eleucociti così ottenuti

operare clonaggio ed isolamento di cloniCD8+

ri-immunizzazione del paziente per prevenire metastasi e recidiva della malattiaIl trasferimento di frammenti di DNA da cellule tumorali determinava una risposta da parte dialcuni linfociti. Una delle conseguenze che caratterizzano l’evoluzione del tumore è la generazionedi antigeni tumorali verso i quali si può reagire con una risposta citotossica. I meccanismi evocati

sono quelli classici: le cellule dendritichenei linfonodi presentano i linfocititramite MHC I e inducono la risposta.Questo tipo di reazione risulta esserepoco efficiente se applicata a neoplasiemature, poiché presentano resistenzaall’azione citotossica dei linfociti T.Il fatto che il sistema immunitario siapoco responsivo è osservato testando lecellule provenienti da tumoriclinicamente evidenti, ma non è ancorachiaro il meccanismo che si innescanelle fasi precoci della cancerogenesi.Durante lo sviluppo della neoplasia, se le

cellule neoplastiche diventano diverse, i linfociti CD8+ possono eliminarle; nelle fasi precoci quindi,

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questo tipo di risposta può avere un ruolo cruciale per il controllo dei cloni neoplastici. Il rapportocellule neoplastiche – linfociti T iniettati può influenzare la crescita del tumore.

Ruolo delle cellule NKNegli anni ’80 e ’90 ci si è accorti dell’importanza della risposta NK.Esse sono espressione dell’immunità innata, riconoscono educcidono i loro bersagli mediante rilascio di granuli contenentigranzimina e perforina; questa caratteristica azione citotossica siesplica in relazione all’attività di cellule attivanti e inibenti sullasuperficie di NK. Gli inibitori(KIR, LYD,CD94, NKG) sono limitatenella loro attività per espressione di MHC I, che garantisce la scarsaazione citotossica per il self. La modulazione di MHC I è usata dadiversi virus per eludere la risposta citotossica. Oltre a questi,esistono anche un gruppo di recettori attivanti(NKp30, NKp44,NKp46) che inducono attivazione di cellule NK indipendentemente da altri segnali. Una delleprincipali strategie immunoelusorie dei tumori è reprimere MHC; sia in vivo che in vitro le celluleNK uccidono le cellule tumorali sfuggite al riconoscimento dei linfociti T. La loro attivazionedipende da diversi segnali e non sempre la loro attività è sufficiente per uccidere le cellule tumorali.

Elusione della risposta immunitaria

Gli anticorpi sono potenzialmente in grado di attivare larisposta macrofagica e di cellule NK attraverso lapresenza di recettori per Fc. Speso queste reazioni ditipo umorale contribuiscono alla immuni elusione,coprendo eventuali bersagli riconoscibili da altrecellule.L’aspetto fondamentale sono i meccanismi mediante iquali le neoplasie riescono a sfuggire la sistemaimmunitario; il tumore, infatti, è in grado di svilupparsianche se il sistema immunitario è attivo.In particolare, risultano essere favoriti tumore deltessuto emopoietico(l’immunodepressione è una

condizione favorente, anche se in soggetti immunodepressi la comparsa di tumori solidi non è moltofrequente).Uno dei principali processi che determinano immunoelusione è legato all’estrema eterogeneicità deitumori, evidenziabile con colorazione immunoistochimica(qualunque set di geni non è espresso datutte le cellule). I sistemi messi in atto dalla neoplasia per l’escaping(la fuga dal sistemaimmunitario) sono:

modulazione dell’espressione degli antigeni tumorali(se il sistema immunitario si attiva perun antigene, il tumore reprime quell’antigene)

mascheramento di antigeni tumorali(il tumore induce la deposizione di glicoproteine efibrina)

ridotta espressione di MHC I e II riduzione dell’espressione di molecole costimolatorie aumentata espressione di molecole costimolatorie inibenti liberazione di immunosoppressori(IL10, VEGF, TGFβ, PGE2) attivazione dei linfociti Treg e polarizzazione in senso Th2 di linfociti CD4+ inibizione della maturazione delle cellule dendritiche induzione di anergia nei linfociti

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reclutamento macrofagico con polarizzazione M2 Fra le diverse anomali metaboliche nei tumori vi è anche l’elevataespressione di indolamina-2,3-diossiderasi che produce kinurenina apartire da triptofano: la kinurenina tende a ridurre l’espressione deirecettori delle cellule NK, determinando la loro minor suscettibilità aibersagli molecolari, e di FAS. Inoltre, una delle caratteristicheessenziali delle neoplasie è la presenza di TAM, in quantorilasciano interleuchine stimolanti Treg e IGFβ, e favoriscono lerisposte anaergizzanti; il sistema diventa intollerante. Attualmente, sicompiono numero studi per cercare di controllare la neoplasiesfruttando il sistema immunitario attivato.

LA CRESCITA NEOPLASTICAL’infiltrazione

I meccanismi che portano all’infiltrazione sono gli stessi responsabili della metastasi. In particolare,con infiltrazione neoplastica, s’intende la capacità del tumore di invadere i tessuti circostanti(es.polmone affetto da carcinoma broncogeno che ha sostituito il parenchima vero e proprio); avvienecome una vera e propria avanzata, invadendo anche diverse strutture vicine(es. carcinoma delpancreas che invade ed infiltra il duodeno, il dotto colecistico ecc…). La metastatizzazione è inveceun processo di diffusione a distanza, che può coinvolgere anche tessuti moltodiversi.Entrambi i meccanismi costituiscono il processo di diffusione che si associa adun atteggiamento aggressivo del tumore nei confronti dei tessuti circostanti. Neitumori benigni la crescita è normalmente espansiva, mentre nelle neoplasiemaligne la crescita è di tipo infiltrativo, con distruzione dei tessuti normali.Fondamentali affinché le capacità invasive del tumore possano esplicarsi, sonoil sovvertimento di caratteristiche proprie dei tessuti normali e l’acquisizione dinuove proprietà:

perdita delle giunzioni cellulari adesione alla matrice extracellulare che

permette la sopravvivenza di cellule in tessuticon matrice molto diversa e interazioni chefacilitano altri compiti del tumore

degradazione migrazione(movimenti attivi cellulari)

I fattori di invasione coinvolgono la modificazionedella capacità delle cellule di interagire tra loro e conla matrice, ed influiscono su motilità, adesività ecapacità di degradazione della matrice.La ridotta adesività fu evidenziata negli anni ’40, in

seguito ad esperimenti che evidenziavano come fosse possibile scellare cellule; in particolare,rilevanza importante, è attribuibile all’esperimento di Comon, che dimostra la lassità delleconnessioni tra cellule epiteliali neoplastiche(lo scollamento su cellule normali rompe invece lemembrane). La causa di questo fenomeno è una scarsa espressione delle strutture(desmosomi,giunzioni occludenti ecc…).

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La ridotta adesività cellulare, che facilita il distacco delle cellule e quindi la propagazione dellaneoplasia, si associa ad una perdita dell’organizzazione dei movimenti orientati dei fibroblasti,funzionali a processi specifici(es. risposta a stress meccanici o chimici). La capacità normalmentepropria dei fibroblasti può essere valutata in vitro, rompendo l’omogeneità della coltura: le cellulerispondono ricomponendo il monostrato; nei fibroblasti trasformati, la capacità di movimentoorientato è persa e le cellule non sono più in grado diinteragire tra di loro.Queste caratteristiche sono la conseguenza dimeccanismi che agiscono sulle proteine intrinsechedella membrana, appartenenti a due specifiche classi:

omofiliche(es. Mcaderine, PECAM) eterofiliche(es. integrine, mucine)

Tra le molecole di adesione, hanno particolareimportanze nei tessuti neoplastici le Ecaderine,principali responsabili delle interazioni cellula-cellule.Nella maggior parte dei tumori epiteliali si ha ridottaespressione di Ecaderina, con conseguente riduzionedei rapporti tra le cellule. Ecaderina inoltre, condiziona numeroserisposte cellulari: il legame omofilico di Ecaderina di celluleadiacenti porta alla complessazione di α e ßcatenina nella parteintracellulare di Ecaderina stessa, importante per l’organizzazionedel citoscheletro; condiziona anche l’aggregazione di P120, chepartecipa all’organizzazione delle strutture mobili della cellula. Laformazione degli aggregati di Ecaderina determina il sequestro dißcatenina dal citosol, contribuendo alla regolazione di WNT,modulando la trascrizione di geni coinvolti in trascrizione edifferenziamento. In vitro si osserva che una delle caratteristicheevidenziabili nelle cellule normali, è la crescita in monostrato, inquanto queste cellule hanno bisogno di interagire non solo tra di loro, ma anche con le superficirigide, per proliferare; infatti, se si impedisce l’adesione sulla piastra, queste non proliferano. Lecellule neoplastiche perdono questa caratteristica e non risentono della necessità di aderire ad unappoggio solido. Tale peculiarità è usata in vitro come test di trasformazione.Gran parte di queste trasformazioni riguardano l’espressione appunto di Ecaderina.L’ipoespressione deriva da un fenomeno di silenzia mento usato dal tumore per proliferare. Inalcune neoplasie(come alla prostata o al pancreas) la presenza di Ecaderina può essere compensatada una iperespressione di Ncaderina, normalmente non espressa. Le Ncaderine regolano l’adesioneintracellulare e svolgono funzioni simil-recettoriali; costituiscono infatti un segnale costimolatorioper il recettore di crescita dei fibroblasti, reclutati da complessi di Ncaderine che possono attivarevie di segnalazione(via PI3K, PKc ecc…) anche in assenza dello specifico recettore per FGF. Inparticolare, il frammento solubile di Ncaderina si comporta come ligando attivatore, mentre lacomponente citoplasmatica funge da coattivatore e trasloca nel nucleo. Le cellule che esprimono inmaniera impropria Ncaderina sono in grado di sopravvivere di più, poiché ricevono segnali dallamatrice.Accanto ad alterazioni di Ncaderina, nei tumori si osserva anche una modificazione di L ePselectina, frequentemente iperespresse insieme a CD24 e PSGL1, ligandi di Lselectina; le celluleche presentano L e Pselectina modificate hanno capacità infiltranti e metastatizzanti maggiori.Si può inoltre osservare modificazione di VCAM, ICAM e PECAM che permettono alle celluleepiteliali di interagire con l’endotelio, condizione fondamentale per la metastatizzazione vascolare.Alcune PECAM(CEACAM) con CD44 sono iperespressi, e permettono alle cellule neoplastiche diinteragire con l’acido ialuronico.

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Nei processi di adesione tra cellule è coinvolta anche la famiglia delle integrine. In particolare,queste devono la loro funzionalità alla formazione di eterodimeri(catene α e ß) che permettono di

aumentare la specificità di contatto; si conoscono 18diverse subunità α e 8 diverse subunità ß, per untotale di 24 combinazioni possibili. Una delle lorofunzioni è quella di svolgere caratteristiche simil-recettoriali: il legame con il ligando causa laformazione di strutture dove si organizzano sistemiproteici con funzione di aggregazione di molecoleper organizzare il citoscheletro e di segnalamento,definite placche di adesione focale. Alcune integrinecaratteristiche di uno specifico tessuto sono

sovvertite(alcune perse, alte espresse in modo improprio); nei tessuti tumorali in particolare, lecellule presentano minor espressione delle integrine per l’interazione cellule-cellule, ma aumentatapresenza di molecole che permettono l’interazione con le proteine della matrice, diventando quindicapaci di ricevere segnali positivi e di legarsi con molecole con cui normalmente non vengono acontatto. La presenza di pattern di integrine anomale determina la formazione di protrusioni ricchedi actina, che permettono la mobilizzazione delle cellule. Neitumori si notano cellule con movimento attivo che si infilano trale cellule normali formano travate che successivamente invadonolo spazio circostante.La motilità cellulare è conseguenza anche della risposta a stimolichemotattici mediati da CXCL12(che stimola l’attivitàmetastatica nei tumori) e CXC4R, che coinvolgono l’attivazionedi segnali specifici come MET, recettore per HGF(HepatociteGrowth Factor), anche noto come scatter factor; questo fattore di crescita è uno dei mediatori piùdiffusi e media la motilità delle cellule epiteliali durante i processi di riparazione tissutale. Nei

tumori, HGF è molto presente nella matrice, inquanto attivamente secreto dai fibroblasti; lecellule neoplastiche diventano quindiiperesponsive ad HGF, poiché sovraesprimonoMET in relazione al fatto che esso si trova indipendenza da HIF. Nelle cellule normali HIFcontrolla il movimento intracellulare in relazioneall’ipossia, quindi, se HIF è impropriamenteregolato, MET risulta iperespresso(soprattutto inaree del tumore definite fronte invasivo). METaccoppia diversi segnali intracellulari, essendo unrecettore tirosina-chinasico(anche relativi aproliferazione e morfogenesi), ed è influenzato dadiversi coattivatori, quali alcune isoforme diCD44 e l’integrina α6β4. MET favorisce anche lapresenza di segnali costi molatori, quindi il

sistema recettoriale può funzionare con la massima efficienza. La sua iperespressione condizionadiverse caratteristiche funzionali della cellula, come le risposte a βcatenina, ai segnali mediati daWNT, la capacità di fosforilare diversi recettori tirosina-chinasici aumentando la capacità diproliferazione, la risposta ad altri segnali che regolano le staminali condizionando quindi lo stimoloall’attività proliferativa. MET è particolarmente evidente nei fronti di avanzamento cellulare, poichénei tumori è coinvolto nel garantire il mantenimento del comparto staminale.Per crescere, il tumore deve essere provvisto dei meccanismi prima citati e deve trovare lo spazioper collocare le sue cellule. Questa proprietà è legata alla secrezione e all’attivazione di

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metalloproteasi, prodotte in grande quantità nella matrice, che vengono secrete sottoforma diproenzima inattivo; per la loro attivazione è necessaria una cascata proteolitica, a partire dallatrasformazione del plasminogeno in plasmina. La plasmina è aspecifica e richiede, data la brevevita, di essere sempre generata dal plasminogeno. Affinché questo sia attivato è necessariol’attivatore del plasminogeno reclutato dalle strutture di fibrina nella cascata coagulativa; nei tessutiè inoltre indispensabile l’urochinasi uPA che funge da attivatore tissutale. Nei tumori, la produzionedi uPA è accentuata e la secrezione di queste proteine favorisce la trasformazione di grandi quantitàdi plasminogeno in plasmina. L’attivazione specifica di questo meccanismo permette alle celluleneoplastiche di creare spazio nella matrice usando le metalloproteasi come trapano chimico; uPA silega ad un recettore, detto uPAR, che si trova espresso in membrana e ne permette l’attivazione,focalizzandone l’attività in siti dove ne è richiesta l’attivazione(es. zone di avanzamento cellulare).Nei tumori, la degradazione della matrice libera anche fattori di crescita(condizione essenziale neiprocessi di riparazione). Se si correla la capacità invasiva con l’espressione di uPA si nota comequesta sostanza sia presente in bassi livelli nelle forma non invasive(es. carcinomi in situ), mentrerisulta essere molto presente nelle forma altamente invasive; spesso viene acquisita nelle fasisuccessive dello sviluppo neoplastico. Modelli di infiltrazione neoplasticaSono stati definiti quattro diversi modelli di infiltrazione:

mesenchimale: motilità di cellule che siinsinuano come fasci nel tessuto doveprogressivamente si accrescono.

ameboide: movimenti ameboidi disingole cellule che presentanomovimento meno coordinato macomunque efficace.

coordinato: fronti di cellule siaccrescono in modo massivo e l’attivitàdi movimento si associa a replicazionecellulare.

in coorte: singoli gruppi di cellule simuovono e proliferano unite tra di loroa formare nidi di cellule nella matrice.

Questi diversi sistemi si associano all’utilizzazione dei meccanismi di infiltrazione in vario modo.Nei fronti di avanzamento sono localizzati recettori per fattori di crescita, chemochine, integrine,metalloproteasi e fibre della matrice. Il movimento è reso possibile dalla formazione di particolarilegami tra cellula e matrice, che ne permette il trascinamento. L’avanzamento per nidi o fronti ècostituito da una stretta correlazione tra cellule e strutture deputate al movimento che si trovanonelle zone esterne alla massa.Ad ogni tipo di strategia infiltrativa si associa una particolare organizzazione delle strutture peradesione e movimento.

Transizione epitelio-mesenchimaleUn aspetto importante che caratterizza l’infiltrazione è ilfenomeno detto transizione epitelio-mesenchimale. Lecellule epiteliali sono infatti diverse dalle cellulemesenchimali, e la loro differenza è causata da unadiversa origine embrionale. Le caratteristiche didifferenziazione epitelio-mesenchimale costituisconoprogrammi funzionale che possono essere attivati edisattivati: questo avviene durante l’organogenesi efisiologicamente nei tessuti adulti, in particolare durante i

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processi di riparazione tissutale. Gli stessi fenomeni caratterizzano anche le neoplasie, infatti neitessuti tumorali possono essere ritrovate cellule con struttura, forma e caratteristiche tipicamenteepiteliali.

tessuto epiteliale: cellule poligonali strettamente addossate con nucleo in posizione centrale. tessuto mesenchimale: cellule allungate con protuberanze; non costruiscono aggregati e i

legami sono scarsi e deboli.La transizione EMT(Epitelial-Mesenchimal Transition) e la transizione MET(Mesenchimal-Epitelial Transition)sono molto frequenti nei tumori. Riguardano la modificazione di caratteristichefunzionali che possono essere rappresentate da marcatori specifici:

epiteliali: Ecaderine, claudine, occludine, desmoplachine ecc… . mesenchimali: fibronectina, vitronectina, vimentina, FSP1, actina del muscolo liscio ecc… .

La transizione è il risultato di una demarcazione con l’espressione di una serie di geni e larepressione di altri. Il processo è coordinato da stimoli che attivano specifiche vie di risposta che aloro volta attivano programmi di attivazione e disattivazione EMT:

perdita delle giunzioni strette dissociazione dei desmosomi e delle giunzioni aderenti aumentata capacità migratoria aumentata resistenza all’apoptosi forma affusolata delle cellule

Nell’evoluzione del tumore, la capacità diattivare in modo improprio il programma dirisposta della EMT costituisce per le celluleun enorme vantaggio; infatti questo permetteloro di comportarsi come cellule connettivalidella matrice, rispondendo a fattori dicrescita e muovendosi. Generalmentepresentano caratteristiche mesenchimali lecellule del fronte, ma man mano che iltumore avanza queste restano indietro e siritrasformano in epiteliali; le transizioni nonsono quindi irreversibili. Dal punto di vistaterapeutico, queste trasformazioni possono essere un ulteriore fattore di resistenza del tumore. Latransizione concorre all’atipia. In particolare, EMT nei tumori è caratterizzata da:

perdita della polarità cellulare riduzione/perdita dell’adesività intracellulare espressione di caratteristiche proteine contrattili quali vimentina e Ncaderina e perdita di

Ecaderina e placofillina espressione di metalloproteasi, fascina, podoplanina e αactina con riacquisizione della

motilità risposta a segnali mediati da FGF, TGFβ e HGF attivazione di WNT/βcatenina, NOTCH, SNAIL, SNUG, TWIST(questi ultimi tre sono fattori

di trascrizione che normalmente inibiscono l’espressione del fenotipo epiteliale)L’EMT è il risultato di segnali diversi capaci di riprogrammare la cellula sopprimendo gruppinumerosi di geni, tra cui FGF, EGF, TGFβ, HGF, integrine, Ecaderina ecc… .Un ruolo importante è svolto da MET, sottoposto alla regolazione da parte di HIF. Il TGFβ, chepresenta caratteristiche di fattore bloccante la crescita dell’epitelio, in questo caso ha effettoprotumorale favorendo EMT e la diffusione di metastasi.I meccanismi di EMT sono molte controllati da diversi segnali attivatori, ma anche meccanismi diregolazione epigenetica che controllano l’esecuzione dei programmi. Alcuni miRNA bloccano latransizione, come quelli codificati da P53, quali mR192, che bloccano SNAIL e ZEB; la perdita diP53 favorisce quindi la trascrizione. Altri sono regolati da MYC(mR9) e bloccano Ecaderina.

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La metastatizzazione

Molti dei processi che permettono l’infiltrazione sono responsabili anche del processo dimetastatizzazione. La metastatizzazione è la distribuzione a distanza di una neoplasia, che puòessere singola o multipla. Di fondamentale importanza è comprendere la via seguita dalla neoplasia:

linfatica ematica transcelomatica(es. pleure, peritoneo) canalicolare(es. dotti ghiandolari) contiguità(es. organi, tessuti adiacenti)

Dal punto di vista clinico, alcune vie sono privilegiate rispetto ad altre, ed è importante definirlepoiché molte metastasi sono silenti. A seconda dei tipi di tumore primario, diverse sono le vie didisseminazione e di impianto:

Le strategie metastatizzanti sono determinate in parte da fattori anatomici, ed in parte dallatipologia del tumore. Per quanto concerne le metastasi linfonodali, la loro distribuzione èessenzialmente viscerale; il flusso linfatico è retrogrado, dove il centro è rappresentato dal dottotoracico(da qui alla succlavia sinistra ed al circolo ematico); il sangueprocede quindi dal tumore al centro. Il flusso linfatico è legato quindi allapermeabilità dei vasi che hanno terminazioni a fondo cieco nei tessuti; lapermeabilità permette il ritorno del surplus di liquido attraverso le pressioni.Sul percorso dei vasi sono poi disposti i linfonodi periferici, presentanti variseni linfatici attraverso i quali la linfa fluisce verso i centri germinativi; dailinfonodi effluiscono poi altri vasi. Queste strutture sono in grado dideterminare attivazione e disattivazione delle risposte immunitarie. Lestazioni linfonodali sono strutturate con gerarchia a cascata.Il tumore si fabbrica un suo albero linfatico, così come si crea un circolosanguigno. La struttura dei vasi è diversa, ma è diversa anche l’espressionedi molecole di adesione presentate nei vari distretti. L’albero linfatico tumorale è immaturo efacilmente permeabile, condizioni che avvantaggiano la mobilizzazione delle celluletumorali(movimento passivo).Dal punto di vista clinico, la presenza di metastasi è molto importante, poiché influenza l’approccioterapeutico. es. mammella: è possibile operare una quadratectomia o una mastectomia a seconda della presenza

o meno di metastasi linfonodali; nel secondo caso è necessario asportareanche le strutture linfonodali, con rischio di linfedema a livello dell’arto.

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Per un corretto approccio terapeutico si cerca il cosiddetto linfonodo sentinella, ossia il primolinfonodo della cascata, quello con maggiore probabilità di essere interessato da metastasi. Esistonotecniche chirurgiche che sfruttano marcatori fluorescenti, i qualipermettono di identificare dove la linfa fluisce e dove si trovano linfonodi diprima afferenza. Se il linfonodo sentinella è privo di cellulemetastatiche(ossia risulta negativo), allora, con buona probabilità, non cisono neanche altre metastasi. Molto importante è verificare cosa accade quando il linfonodo vieneinvaso da metastasi. Gran parte delle cellule metastatiche possonoessere uccise nel linfonodo, tuttavia la varia combinazione trameccanismi di elusione immunitaria e di anergia del linfonodo possonopermettere la sopravvivenza di cellule tumorali linfonodali. In unaprima fase le metastasi sono presenti solo nella corticale esterna epossono permanere in quest’area per lungo tempo; solo in un secondomomento si approfondiscono nella midollare. Già durante la prima faseil linfonodo risulta ingrossato e presenta centri germinativiiperplastici: la risposta linfonodale è però inefficace; in questo stadio, lecellule tumorali possono distaccarsi e, attraverso i vasi linfatici, possono raggiungere altrestazioni(seconda e terza afferenza). Tuttavia, nella fase iniziale, il linfonodo, pur risultandoingrossato, mantiene la capsula fibrosa e le caratteristiche di mobilità; nelle fasi successive lecellule tumorali invadono anche la capsula e il linfonodo risulta immobile.I fattori che permettono la metastatizzazione sono ad esempio la capacità di risposta a CCL19 eCCL21, prodotti dalle cellule endoteliali dei vasi linfatici in combinazione con l’aumentataespressione di CCR7, capaci di attrarre le cellule tumorali verso i vasi linfatici.Il successo della crescita del linfonodo è il risultato dell’equilibrio tra risposte citotossiche delsistema immunitario e l’attività di immunoelusione.

Metastatizzazione per via ematicaUna delle vie preferenziali per la metastatizzazione è la via ematica,sia arteriosa che venosa.Le metastasi per via arteriosa implicano che il tumore sia in grado diinviare cellule direttamente nell’albero arterioso. E’ possibile ancheil passaggio tra i due circoli, con anastomosi artero-venose; se lemetastasi si trovano nel circolo arterioso, possono quindi o passaredirettamente, oppure seguire la via del cuore e del filtro polmonare.Teoricamente, le metastasi per via arteriosa possono raggiungerequalsiasi organo e distretto. Le metastasi arteriose più classiche sonoquelle che interessano l’encefalo, le ossa e le ovaie. La milza vieneraramente coinvolta dato l’elevato numero di cellule macrofagiche.Le metastasi per via venosa si differenziano poiché le celluletumorali afferiscono direttamente al distretto venoso; è possibiledistinguere due vie i metastatizzazione:

per via portale per via cavale

Il distretto che va dalla piccola curvatura dello stomaco e checomprende tutto l’intestino tenue e termina a livello del terso superioredel retto, è tributario delle vene mesenteriche superiori e inferiori, checon la vena splenica costituiscono il trigono portale; il fenomeno èfavorito dal fatto che si ha la presenza di un circolo capillareperiferico( ad esempio il fegato, che riceve circa l’80% del sangue dalcircolo venoso, a lento flusso e grande capillarizzazione).

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Il retto, invece, è tributario della vena cava; i tumori rettali danno infatti metastasi per via cavale,ma non interessano il fegato. Gli organi dello scavo pelvico, i tessuti degli arti inferiori e del torace sono tributari delle vene cave:

il sangue refluo arriva direttamente ai polmoni, checostituiscono il distretto venoso capillare che vieneinteressato per primo(es. tumori ovarici e mammari).Un problema relativo ai rapporti di distribuzioneematica e localizzazione delle metastasi, riguarda laporzione vertebrale(molto interessata): l’osso ècostituito da un tessuto dove la metastasi dovrebbeessere minima, poiché non riceve sangue per viavenosa e il circolo arterioso è poco importante. Esistetuttavia un rapporto circolatorio, legato alla presenzadi un plesso venoso detto plesso di Batson, costituitoda una rete di vasi che circondano le vertebre, l’ileo edin parte la zona perisca polare, formando un’ampia

rete che ha la sola funzione di aprirsi in condizioni di aumento pressorio toracico eaddominale permettendo il reflusso per riequilibrare le pressioni impedendo il danneggiamentodelle pareti vascolari. La presenza di questa ampia rete giustifica il fatto che cellule neoplastichepossano insediarsi qui in processi volti al riequilibrio delle pressioni. E’ necessario che il tumore sia vascolarizzato, condizione che permette alle cellule tumorali dipassare nei vasi sanguigni tramite un fenomeno di extravasione: esse vengono trasportate nelcircolo ematico fino a trovare i distretti in cui, grazie a diversi fattori, sia favorita l’adesione dellecellule tumorali capillari. L’interazione delle cellule neoplastiche con l’endotelio permette la lorolocalizzazione nel tessuto, dove comincia il processo di crescita.Il processo metastatico ha bassa efficienza: rispetto al numero di cellule che entrano nel circoloematico, solo circa lo 0,1% è poi localizzato nel tessuto.I fattori favorenti il passaggio di cellule tumorali nei vasi comprendono:

scarsa maturazione e lassità dei capillari tumorali rilascio di chemo e citochine(TGFβ, CXCL12, EGF ecc…) da parte dei TAM sviluppo di EMT aumentata produzione di Angiopoietine- like Factor e di ATP da parte del tumore che

aumentano la lassità della giunzione delle cellule endoteliali e stimolano vasodilatazione eaggregazioni piastrinica.

La presenza di cellule tumorali in circolo ha poca rilevanza dalpunto di vista clinico. Per creare delle metastasi, le cellule devonoresistere all’attività meccanica del flusso ematico,dell’anoicosi(morte cellulare per mancato contatto con le altrecellule)e all’attacco da parte delle cellule immunitarie. Tuttavia,l’aggregazione piastrinica, l’attivazione del plasminogeno e ladeposizione di fibrina sopra le cellule, fungono da protezione perle cellule stesse; inoltre, le piastrine contengono Tissue Factor cheattiva direttamente la via estrinseca della coagulazione.L’aggregazione di più cellule tumorali a formare microemboliconcorre alla protezione da morte per anoicosi.Le cellule tumorali si accumulano in particolari “tane”, a secondadel flusso in cui sono state trasportate. I fattori che favoriscono il passaggio delle cellule tumoralidai vasi al tessuto sono:

presenza di endotelio fenestrato(es. fegato,osso) rilascio da parte del tumore di fattori quali Angiopoietine-like Factor, COX2, metalloproteasi

e fattore di crescita placentare che modificano la permeabilità dell’endotelio.

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il reclutamento di granulociti(CXCL8) o di piastrine con secrezione ti TGBβ espressione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali e di specifici ligandi

Tumori diversi metastatizzano organi specifici:

Tale specificità dipende da un meccanismo definito del seme edel suolo; questa selettività può essere riprodotta in vitrousando tumori sperimentali per i quali è possibile selezionarecloni tumorali con specificità di metastatizzazione; taleselezione ha permesso di caratterizzare le proprietà molecolari esi è osservato come alcuni fattori condizionano la specificalocalizzazione delle metastasi:

stimoli chemiotattici mediati da citochine e recettoridelle citochine

molecole di adesione dell’endotelio reclutamento di piastrine

La cellula deve quindi ricevere segnali che le permettono disopravvivere e proliferare, ma soprattutto di formare le nicchie prometastatiche(fibronectina, tenacina, CD44). Importante è la capacità didialogare con cellule progenitrici ematopoietiche che favoriscono laformazione di nicchie staminali. Esistono diverse evidenze che lapopolazione di cellule capaci di indurre metastasi devono avere: devonopossedere caratteristiche di staminalità o devono essere capaci diriacquisirle. Non è chiaro se le cellule staminali siano responsabili dellametastatizzazione oppure se siano le cellule parzialmente differenziate apermettere il processo. L’acquisizione di caratteristiche epitelio-mesenchimali si associa alla presenza di caratteristiche di mantenimentodi proprietà staminali. Un ulteriore fattore di selezione è che tra tutte lecellule tumorali in circolo solo alcune hanno caratteristiche staminali osono capaci di riacquisire tali caratteristiche; queste cellule possonoquindi creare nicchie di staminalità in un tessuto nuovo. L’interoprocesso è deficiente, poiché i fattori rallentanti o inibenti sono preponderanti su quelli attivanti.Le cellule metastatiche possono permanere nel tessuto in una condizione di sostanziale latenza, incui la cellule è cristallizzata e non riesce a progredire nel suo cammino di crescita; si parla in questocaso di tumor dormancy. Esaminando tali cellule, si nota come questo fenomeno di arresto in G0 siatutt’altro che raro; per questo motivo esiste un enorme interesse per capire quali siano i meccanismiche condizionano i fenomeni che impediscono l’ulteriore processo di crescita.Attualmente si conferisce grande importanza a questi meccanismi, poiché i processi metastaticipossono verificarsi in stati precoci del tumore e possono poi rimanere quiescenti(dopo asportazionedel tumore primario, la recidiva non dipende dalla presenza di metastasi, bensì dalla loro capacità diriattivarsi).

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Non è tuttora chiaro cosa determini la quiescenza delle metastasi, ma si suppone che alcuni effettisiano legati a meccanismi relativi a singole cellule o all’intera nicchia metastatica.Le micrometastasi non sono capaci di angiogenesi.Un fattore determinante lo sviluppo di metastasi è la sorveglianza immunitaria. I segnali mediati daMET, P53 e HIF condizionano la crescita delle metastasi; tali segnali condizionano anche il tempoche intercorre tra l’insorgenza del tumore primitivo e l’insorgenza di metastasi.

FATTORI GENETICI E TUMORI

Nella gran parte dei casi, le neoplasie presentano eziologia multifattoriale; al loro sviluppoconcorrono quindi cause estrinseche chimiche, fisiche, infettive e fattori predisponenti genetici. Inparticolare, circa l’80% delle cause è da attribuirsi a fattori ambientali, mentre la restante parte èlegata a fattori genetici(1-5% a sindromi monofattoriali).In realtà, le percentuali delle diverse componenti sonomolto diverse:

retinoblastoma: componente familiare moltoelevata, anche del 95% del peso eziologico

carcinomi vescicali dei lavoratoti delle industriproduttrici di coloranti: esposizione alla 2-naftilamina, cancerogeno chimico che costituisceanche il 100% del peso eziologico

carcinomi polmonari: l’ambiente influisce per il90%

tumori cutanei: l’ambiente influisce per il 50%Per la maggioranza dei tumori non è definita unacomponente eziologica precisa: nell’ambito della stessaforma di malattia, i pazienti possono presentare peso eziologico differente.

Cause genetiche di tumori

Per quanto concerne l’origine genetica dei tumori, le teorie sono ancora molto frammentarie. Lecondizioni più semplici sono quelle caratterizzate dalla trasmissione mendeliana di alterazioni gaine loss of function per un allele legato alla funzione di geni normalmente alterati nella patogenicità didiverse malattie.es. retinoblastoma: viene ereditata la mutazione di un allele e nella neoplasia si ha alterazionedell’allele sano per creare una condizione di eterozigosi.In realtà, l’importanza di queste sindromi monogeniche è limitata, poiché risultano essere coinvoltein poche patologie.es. RET MEN2A: mutazione puntiforme gain of function associata ad acquisizione di fenotiponeoplastico a carico di tessuto endocrino di varia localizzazione.

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Le sindromi ad eziologia monogenica sono le uniche di cui possiamo conoscere la trasmissioneereditaria.La famigliarità dei tumori è determinata in base epidemiologica da:

sindromi monogeniche, ma in piccola parte(es. APC, BRCA1, BRCA2 ecc…) sindromi monogeniche associate a sedi multiple(es. P53, causa della sindrome di Li

Fraumeni) fattori genetici sconosciuti, in larga parte

Ruolo dei geniAlcuni polimorfismi genici di geni non direttamente coinvolti con il processo di crescita neoplasticasono associati con una certa frequenza alla comparsa di neoplasie, su base epidemiologica:

CYP 1A1: determina aumento dell’attività dell’enzima. Nei fumatori la probabilità di formaremetaboliti reattivi è aumentata, quindi questi soggetti presentano maggior rischio.

Glutatione transferasi: un soggetto che deficita di questo enzima detossifica meno i composticancerogeni, che sono quindi più liberi di agire su organi bersaglio.

Metiltetraidrofolato reduttasi: l’enzima trasferisce gruppi metilici nel metabolismodell’omocisteina e della vitamina B12, fornisce substrati alle metiltransferasi, utili permetilare il DNA e gli istoni, e quindi per la regolazione epigenetica.

Steroide aromatasi: nella crescita delle cellule normali, gli ormoni svolgono una funzionefavorente per lo stimolo di queste cellule alla proliferazione; una mutazione dell’enzimadetermina crescita incontrollata.

Accanto agli alleli con elevato rischio oncogeno(facilmente identificabili, ma con peso modesto), lagran parte degli alleli che concorrono alla cancerogenesi presentano basso rischio oncogeno ecapacità di interagire con fattori esogeni che forniscono la condizione ideale per esplicare la loroazione; tuttavia, anche l’eliminazione dei fattori di rischio ambientale, non risulta rilevante.

Cause fisiche di tumori

Le radiazioni ionizzantiIl ruolo delle radiazioni ionizzanti come causa di tumore è stato chiarito tra la fine dell’800 el’inizio del ‘900 quando Roentgen sviluppa una macchina per la produzione di raggi x. Leradiazioni ionizzanti hanno mietuto vittime illustri tra cui Marie Curie, morta per leucemia a causadell’esposizione continua ai raggi senza protezione.L’associazione tra fattori fisici e tumori fu notata anche da epidemiologi del lavoro, i quali avevanoosservato come alcune classi di lavoratori, quali i minatori delle cave dell’Hertz, morivano per lapresenza di sostanze misteriose(che poi si scoprì essere radon, isotopo radioattivo prodotto daldecadimento del radio)emanate dalle rocce.Più recentemente, si è potuta avere la percezione chiara dell’influenza di queste radiazioni perquanto concerne lo sviluppo di neoplasie, osservando i superstiti delle esplosioni di Hiroshima eNagasaki: la frequenza di comparsa di linfomi e leucemie negli abitanti di queste zone era molto piùelevata rispetto alla popolazione generale del Giappone. E’ stato inoltre osservato come laprobabilità di comparsa di tumore fosseaumentata in relazione all’aumento della dosea cui il soggetto era sottoposto. La differenzasostanziale tra Hiroshima e Nagasaki è legataal fatto che le bombe utilizzate nelle due cittàerano differenti: a Hiroshima fu sganciata unabomba ad uranio, che causò una forteirradiazione da particelle α(nuclei di elio con

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grossa massa ed elevato LED), mentre a Nagasaki venne utilizzata una bomba a plutonio, cherilasciò neutroni accelerati con LED più basso. La diversa risposta dose-effetto nelle due città èlegata a questo.Linfomi e leucemie comparvero con incidenza sempre crescente nei primi anni dopo l’evento,mentre i tumori solidi, avendo curva di latenza più lunga, comparvero anche decenni dopo. Studisperimentali ed epidemiologici permisero di valutare gli effetti stocastici che prescindonodall’azione tossica immediata. Irradiando culture cellulari si osserva la presenza di una dose disaturazione che dà luogo ad una curva con andamento decrescente parallela alla curva disopravvivenza delle cellule stesse: gli effetti si esplicano con dosi anche molto inferiori rispetto aquella letale e coinvolgono l’azione genotossica per l’interazione con il DNA.A seguito delle osservazioni sulle diverse capacità cancerogene delle radiazioni ionizzanti, vennedefinita la densità di ionizzazione, espressa dalla capacità di LET, ossia il trasferimento di energiaper unità di percorso nei tessuti. Essendo i da radiazioni ionizzanti strettamente legati allealterazioni del DNA, è ovvio che gran parte dell’energia deve essere trasferita nel nucleo:ionizzazioni a elevato LET(le corpuscolate) sono quindi più trasformanti delle radiazioni a bassoLET(raggi x) a parità di dose.Inoltre, a parità di dose, il dilazionamento nel tempo della somministrazione permette di avere

minor effetto, poiché l’organismo intervieneriparando i danni prodotti; su questo si basanoradioterapia e radioprotezione. Esaminando ilrapporto dose-effetto per irradiazione, si è osservatoche con radiazioni a basso LET esisteva unadifferenza tra somministrazione in una singola dosee il dilazionamento nel tempo(es. 4Gy); in realtà,nessuna curva parte da zero, in quanto vienevalutato l’eccesso rispetto ad un background giàpresente nella popolazione. Questo rapporto non èperò generalizzabile, poiché valido solo per le

radiazioni a basso LET(per le radiazioni ad alto LET, il dilazionamento non ha effetto protettivo).Ulteriore fonte di informazioni avrebbe potuto essere l’episodio che avvenne il 26 aprile 1968 aChernobyl, ma l’insabbiamento, sia metaforico che non, non ha permesso di raccogliere datirilevanti.Tra le sorgenti di radiazioni ionizzanti, più del 50% è rappresentato da contaminazione daradon(vario nelle diverse regioni geografiche), circa il 20% è costituito daradiazioni prodotte artificialmente(es. raggi x a scopo diagnostico oterapeutico) e circa il 20% è derivante da radiazioni cosmiche e terrestri (lapercentuale varia in relazione all’altezza geografiche e aumenta molto neisoggetti che si spostano spesso con l’aereo). Tutte queste fonti contribuisconoa costituire il background di radiazioni a cui siamo costantemente esposti e per il quale è statostimato un aumento dello 0,8% per 1 Gy a persona l’esposizione acuta e del 4% il rischio disviluppo di tumori. Tuttavia, spesso questo rischio è sovrastimato.

Le radiazioni eccitantiLe radiazioni UV sono responsabili della maggior parte dei tumori da radiazione(circa 500.000all’anno solo negli USA). In particolare, si tratta quasi sempre di tumori cutanei, epiteliomi baso e

spinocellulare e melanomi, checompaiono soprattutto nelle areemaggiormente esposte alla lucedel Sole(capo, collo, spalle, artisuperiori); esiste inoltre uncontenuto di tipo endogeno

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legato al fototipo e quindi alle caratteristiche di pigmentazione cutanea. In alcuni casi si tratta dirischi professionali(contadini, pescatori, operai sulle strade): uno studio molto importante ariguardo è quello che ha coinvolto gli autisti di camion che attraversano i deserti dell’Australia eche guidano con un braccio fuori dal finestrino, nei quali si è osservato un aumento dell’incidenzadi tumori al braccio destro rispetto all’arto controlaterale. Inoltre, in Australia, l’incidenza di tumoriè più elevata nei migranti anglosassoni che negli autoctoni o in altri migranti a causa di una diversapredisposizione genetica. E’ anche stata rilevata una maggior incidenza dei tumori della cute in areegeografiche prima poco soggette, come ad esempio il Nord America, in seguito alla diffusionedell’abitudine di trascorrere le vacanze al mare. L’azione degli UV è dovuta alla capacità dei raggi di eccitare molecole che assorbono a datelunghezze d’onda, poiché abbastanza energetici per penetrare gli starti basali e con frequenzacapace di essere assorbita da DNA; favoriscono la proliferazione di cellule epiteliali e l’espansionedi cloni mutati. Il fenotipo costituisce un fattore predisponente, ma sono anche altri i fattori checoncorrono alla patogenesi di malattie(es. mutazioni di BER e NER, causa dello XerodermaPigmentoso). Le radiazioni eccitanti costituiscono un ulteriore fattore di rischio, ma limitatamente aspecifici distretti.

I corpi estraneiMolto importante è anche la capacità di corpi estranei introdotti nell’organismo di provocareneoplasie. Esperimenti di inserimento di lamine di nichelnel sottocutaneo di roditori, hanno evidenziato un lororuolo nel favorire la comparsa di sarcomeri; la lorocapacità cancerogenica sembra però essere legata acaratteristiche fisiche, come la dimensione, più chechimiche, come il materiale. Il problema della cancerogenesi da lamine pone quesitisull’inserimento di protesi usate in medicina ed estetica.Nell’uomo non si hanno ancora evidenze da datiepidemiologici, poiché anche nel caso di capacità si sviluppo neoplastico da parte delle lamine, itempi di latenza sarebbero molto lunghi.

L’asbesto Grande rilevanza negli ultimi anni ha assunto la cancerogenesi da asbesto, silicato complesso che sistruttura in cristalli filiformi, i quali hanno trovato largo impiego nell’industria; in realtà, con iltermine asbesto si indica un insieme di materiali che dal punto di vista cristallografico sonosuddivisibili in serpentini e anfiboli; l’asbesto può essere filato e tessuto, può essere usato comeisolante, ignifugo e assorbente oppure può essere miscelato con il cemento a formare eternit. Lefibre con lunghezza maggiore di 5μm e di diametro inferiore ai 3 sono le più pericolose perchéraggiungono gli alveoli polmonari. I primi dati sulla cancerogenicità dell’asbesto sono moltorecenti(circa anni ’70) e derivano dall’Australia, dove si è registrato un aumento dell’incidenza delmesotelioma; l’asbesto ha infatti cancerogenesi specifica, legata alle caratteristiche fisiche eindipendente dalla natura chimica.Il mesotelioma, tumore provocato dall’asbesto e di cui il fumo di tabacco è fattore promuovente,colpisce le pleure, che diventano caratterizzate da cellule allungate fusate, variamente disposte edesprimenti la calretinina, proteina citoplasmatica associata al citoscheletro; normalmente presentaincidenza bassa(10:1.000.000), ma si osserva un suo aumento in relazione all’esposizione(l’oddratio può aumentare anche di 55 volte in alcune categorie di lavoratori).

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Dagli anni ’90 l’uso di asbesto è stato bandito da tuttii Paesi Occidentali, anche se il suo smaltimentorisulta essere piuttosto costoso.Un aspetto interessante riguarda la patogenesi delmesotelioma. Le fibre di asbesto sono in grado diraggiungere gli alveoli più distali in prossimità con lalamina pleurica attraverso il sistema linfatico; lefibre sono anche parzialmente fagocitate daimacrofagi e risultano essere uno stimolo affinchéquesti rilascino ROS e nitroperossido, i quali hannocomunque un ruolo importante nella patogenesi deltumore, in quanto esercitano effetti genotossici; ilmacrofago può morire, ma la fibra rimane e funge darichiamo per latri macrofagi. Il meccanismo di mortecellulare è legato anche al rilascio di citochine

proinfiammatorie che attivano la risposta da parte delle cellule del mesotelio; il rilascio di NFkβfavorisce la sopravvivenza e la proliferazione delle cellule mesoteliali stesse; la proliferazione èdovuta anche al rilascio di diverse citochine, fattori di crescita(es. EGF, che svolge un ruoloimportante per la sopravvivenza delle cellule epiteliali) e chinasi indotte dallo stress ossidativo.Il mesotelioma ha tempo di sviluppo lenti(la fase preclinica ha una durata di circa 20 anni) e sirende evidente solo quando si trova in uno stato già avanzato. Nella comparsa del mesotelioma, unruolo molto importante è svolto da specifici miRNA(es. miR175P, miR30), trovati alterati nellecellule neoplastiche; alcuni studiosi hanno ipotizzato il coinvolgimento del virus SV40(Polioma)nello sviluppo del mesotelioma. In realtà, SV40 è un virus ormai ubiquitario(a seguito dellavaccinazione per il Polio), ma non ha valenza cancerogena nell’uomo.

Cause chimiche di tumori

Percival Poot, medico britannico, nel 1775 mise in relazione un agente chimico con una diagnosi ditumore. In particolare, a quell’epoca era molto diffuso il cancro allo scroto che colpiva glispazzacamini; tale patologia veniva ricondotta alla scarsa igiene e al fatto che, conseguentemente, lafuliggine, contenente catrame, si accumulava nei follicoli piliferi edeterminava l’insorgenza di tumori spinocellulari; solo nel 1915 siosservò che effettivamente il catrame spennellato sulle orecchie diconigli provocava tumore. I contenuti del catrame sono derivati da

idrocarburi policiclici a lorovolta derivati da fenantrene e antracene, caratterizzatidalla presenza di anelli ciclici tra loro legati; sono moltostabili e danno origine a molti composti per sostituzionedi singoli atomi. Un cancerogeno è un reagente elettrofilo e come tale è ingrado di reagire con acidi nucleici e proteine. Sulla basedella loro reattività, le sostanze cancerogene vengonosuddivise in dirette e indirette. Diversi studi su talisostanze portarono allo sviluppo di test capaci dievidenziare la capacità mutagena di sostanze chimiche. Ilprototipo di questi test è il Test di Ames, che esplora lacapacità mutagena usando come rilevatore un ceppo dibatteri incapaci di crescita su terreno privo di istidina; lesostanze mutagene sono capaci di retromutazione con lo

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scopo di riformare i ceppi autotrofi per istidina. Per rendere questo test più sensibile, in quantomolte sostanze hanno bisogno di attivazione metabolica, vengono usati microsomi(ossia frazioni direticolo endoplasmatico ricche di enzimi di fase 1) di cellule di fegato di ratto. Questo test èparticolarmente sensibile, e può risultare positivo anche in presenza di sostanze non mutagene;inoltre, è la base per molti altri test, che valutano anche cellule più complesse(come quelle umane)in cui si osservano eventuali mutazioni(scambi di cromatidi fratelli, attivazione di sistemi di riparo,formazione di micronuclei ecc…). Qualunque sostanza chimica destinata ad uso umano deve essereprima testata con prove di cancerogenicità. Un aspetto specifico di questi test è la presa inconsiderazione di cancerogenesi negli animali,

a breve termine: si usano ceppi di roditori caratterizzata dalla particolare suscettibilità asviluppare tumori in una data sede, ai quali viene somministrato il cancerogeno a dosielevate; si osservano per diversi mesi e si valuta un eventuale aumento dell’incidenzatumorale rispetto ad un gruppo di controllo. Presentano diversi vantaggi, in quanto includonoun basso numero di animali e permettono di avere risposte rapide, ma anche alcuni svantaggi,come la necessità di dover somministrare dosi elevate rispetto alla potenziale esposizione e lapossibilità di esplorare una sola situazione di rischio.

a lungo termine: è necessario l’utilizzo di un gran numero di animali(anche migliaia), espostial cancerogeno a dosi basse, simili a quelle a cui può essere esposta la popolazione per tantotempo(anche dalla fase di gestazione); in questo caso viene analizzata la comparsa di tumorein ogni sede.

Numerosi sono i prodotti chimici e i processi industriali riconosciuti come cancerogeni nell’uomodalla IARC(es. benzene, nichel, ematite, asbesto, catrame, oli minerali ecc…).Un aspetto importante per le nozioni sulla cancerogenesi è legato al rapporto dose-effetto, tenendoconto che per la gran parte delle sostanze note esiste già una curva sigmoidale , dove, sotto unacerte dose, non si verifica aumento dell’incidenza dei tumori; inoltre permettono di valutare lapotenza cancerogena di sostanze diverse. Non solo la dose giornaliera, ma anche il periodo diesposizione contribuisce a determinare l’insorgenza della neoplasia.Se paragoniamo l’azione cancerogena negli animali da esperimento, notiamo come esista unagradazione specifica(es. saccarina, poco cancerogena 10g/Kg; es. aflatossina, moltocancerogena).Le sostanze cancerogene sono suddivise in organiche ed inorganiche, e le sostanze organichepossono a loro volta essere suddivise in dirette ed indirette; alcuni cancerogeni organici diretti sonostati usati in passato come chemioterapici per il loro potente effetto mutante, come ad esempio ilβpropriolattone o il dimetilsolfato, derivati dell’iprite e dell’azotoiprite, usati come intossicantinella battaglia di Yprés durante la Prima Guerra Mondiale. I cancerogeni indiretti richiedonoattivazione metabolica: a questa categorie appartengono idrocarburi policiclici, amminearomatiche, azoto composti, nitroso amine, ammidi, composti naturali ecc…

I cancerogeni organici diretti ed indiretti Per quanto concerne gli idrocarburi policiclici, essi sono formati da strutture planari di anellivariamente sostituiti; alcuni sono molto cancerogeni, altri no e questo dipende dalla struttura e dalla

presenza di aree che possono modificare cariche elettriche generandoelettrofili(regione baia); vanno incontro ad attivazione metabolica permezzo di enzimi che formano dioli ed epossidi, i quali danno luogo a lorovolta ad intermedi reattivi; inoltre, molecole così grandi possono esseresuscettibili a diverse vie metaboliche. Il benzopirene è il prototipo di questacategoria. L’azione cancerogena dipende anche dalla possibilità didetossificazione ad opera di enzimi di fase 2(reazioni di coniugazione).

Per tutti i cancerogeni chimici, un altro fattore importante è la capacità di indurre mutazionicompatibili con la sopravvivenza e che forniscono alla cellula un vantaggio per il loro sviluppo insenso neoplastico. L’interesse per questi composti è legato alla loro presenza all’interno di fumi e al

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fatto che essi costituiscano uno dei principali inquinanti, data la loro produzione a partire daprocessi di combustione di materiale organico(scarichi industriali, fumo di sigaretta ecc…); a questesostanze, inoltre, si deve la maggior parte dell’azione cancerogena a livello bronchiale.Le amine aromatiche sono impiegate come coloranti e come base per diversi farmaci. Sonoresponsabili dell’induzione di tumori professionali nei lavoratori delle industrie chimiche. Moltemolecole possono indurre effetti cancerogeni in siti diversi da quelli cove vengono prodotti imetaboliti reattivi(es. vescica). Esperimenti condotti sul cane hanno permesso di evidenziare comel’attività cancerogena sia bifasica. L’ossidazione avviene infatti a livello epatico, seguita daconiugazione con l’acido glucuronico e successiva eliminazione da parte degli epatociti, mentrel’eliminazione avviene con le urine, raccolte prima nella vescica; la presenza di batteri o diglucoronidasi in vescica può determinare la scissione del metabolita reattivo, il quale potrà agire alivello dell’epitelio di transizione vescicale inducendo modificazione neoplastica.I coloranti azoici sono prodotti di condensazione di cui le amine aromatiche costituiscono iprecursori(es. dimetilamminobenzene), sono molto utilizzati come coloranti industriali e/oalimentari; negli anni ’50 un derivato di queste sostanze di colore giallo veniva usato per renderepiù appetibile la margarina. Attualmente, i coloranti alimentari non hanno dimostrato di averecaratteristiche di reattività. Anche alcuni cosmetici contengono pigmenti appartenenti a questacategoria.Le nitrosamine e ammidi sono piccole molecole semplici sostituite da gruppi metilici o simili; sonoutilizzate per la sperimentazione in cancerologia, e il loro rischio per l’uomo riguarda la loropresenza nei fumi di tabacco e la possibilità della loro sintesi spontanea nei processi digestivi: nellecarni sono infatti contenuti i nitrati, che nel cavo orale, ad opera degli enzimi salivari vengonotrasformati in nitriti, i quali a loro volta a livello gastrico saranno convertiti in acido nitroso; questoreagisce con i gruppi amminici, formando metilnitrosamina. Queste sostanze sembrano concorrereall’insorgenza di carcinomi gastrici e del colon, poiché liberano gruppi alchilanti.L’aflatossina B1 è ritenuta essere uno dei cancerogeni più potenti per l’uomo; si trova contenuta neifunghi del genere Aspergillus, che contaminano cereali e legumi contenuti in ambiente caldo.L’aflatossina è una sostanza epatotossica che presenta anche potente azione cancerogena; vienemetabolizzata dal fegato con formazione di epossido che lega il DNA distorcendolo; nell’uomo, lamutazione più frequente è la sostituzione di Ser149 sul gene di P53. Si osserva maggior incidenzain particolari aree geografiche(con il virus dell’epatite B è uno dei principali promotori degliepatocarcinomi); è possibile l’esposizione anche in aree geografiche in cui non è direttamentepresente l’Aspergillus(es. vacche alimentate con cereali contaminati hanno determinato diffusionedi latte con aflatossina in Piemonte).

I cancerogeni inorganici I cancerogeni indiretti svolgono un ruolo importante nella cancerogenesi da metalli, la qualecoinvolge un meccanismo particolare. In particolare, asbesto, arsenico, cromo e nichel sonocontaminanti ambientali associati alla comparsa dicarcinomi bronchiali e cutanei. I meccanismi attraversocui agiscono coinvolgono tre comparti paralleli: causanodanni al DNA, evocano modificazioni epigenetiche edinterferiscono con vie di segnalamento intracellulare.Per quanto concerne il cromo, molto importanti sono isuoi stati di ossidazione(6+ e 3+), che possono derivareuno dall’altro mediante processi di redox checoinvolgono ascorbato, glutatione ecc… .il cromo 3+ puòlegare il DNA formando addotti oppure può formareacqua ossigenata per riossidazione; l’acqua ossigenata èin grado di causare danni al DNA. La prevalenza di uno dei due meccanismi dipende dalla quantitàdi cromo presente.

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Il nichel interferisce nei processi di idrossilazione che vedono coinvolta l’idrossilasi dipendente daascorbato, la quale coinvolge la regolazione del turnover del fattore sensibile all’ipossia: uno deglieffetti epigenetici è quindi il coinvolgimento di vie che usano HIF. Inoltre, il nichel altera lacapacità delle istone demetilasi(alterazione epigenetica) ed interferisce con l’attività delleaconitasi(legata al metabolismo dei carboidrati e del ferro).L’arsenico ha azione legata all’interferenza con il metabolismo del glutatione(controlloepigenetico).

STILI DI VITA E TUMORI

Negli ultimi decenni ha acquistato grande importanza la relazione tra fumo di sigaretta e tumori.Negli anni’60 fu condotto uno studio sui medici fumatori inglesi che evidenziò come questo fosse

un fattore di rischio rilevante per lo sviluppo ditumori broncogeni. L’aumento del consumo disigarette è stato importante durante il XX°secolo, a seguito della Prima Guerra Mondialee della conseguente modificazione dellacondizione sociale ed economica; questoincremento fu seguito circa 20 anni dopodall’aumento vertiginoso dell’incidenza deltumore al polmone.Il fumo di sigaretta non è associato solo alcarcinoma broncogeno, ma anche a neoplasiedel tratto orofaringeo, mammario e dellavescica.Il fumo contiene grandi quantità di sostanze

cancerogene tra cui idrocarburi policiclici, naftilamina nitrocomposti come la nitrosonicotina,direttamente presenti nel fumo, ma anche nella combustione del tabacco stesso. Sono inoltrepresenti diverse sostanze irritanti, come acetaldeide, benzene ed epossidi che agiscono come fattoripromuoventi l’infiammazione delle pareti bronchiali(bronchite cronica). I filtri trattengono partedel particolato, ma una certa quota si trova su particelle così piccole che non possono esseretrattenute dal filtro stesso.Si è molto dibattuto anche sul ruolo del fumo passivo, anche serisulta essere meno chiaro il rischio che si corre. La presenza diaddotti del benzopirene è rilevabile anche in famigliari difumatori primari, seppur in quantità minore. La cotinina,metabolita della nicotina, è presente ad alti livelli nei fumatori, alivelli medi nei soggetti sottoposti a fumo passivo e molto bassanei non fumatori non esposti.

VIRUS COME CAUSA DI TUMORI

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In realtà attualmente non si ha la certezza di come i virus possano causare tumori; tuttavia essirivestono sicuramente un importante ruolo nella cancerogenesi umana.I virus possono possedere materiale genetico sottoforma di DNA o RNA, ma la gran parte di quelliassociati a tumori umani sono virus a DNA; tra questi, presentano importante valenzaepidemiologica i virus non propriamente cancerogeni, come quelli che causano epatite A e B.I virus a DNA appartengono a quattro famiglie principali:

herpesviridiae papovaviridiae hepadnaviridiae poxviridiae

I virus a RNA, invece, sono organizzati in tre famiglie: oncoviridiae lentiviridiae flavoviridiae

Per molti di questi virus, l'azione cancerogena si esplica incondizioni di replicazione non permissiva (il ciclo dicrescita virale non dà luogo a virioni completi oppure è ilvirus stesso che è difettivo e il ciclo litico non viene portatoa termine); questa costituisce una differenza sostanzialerispetto ai virus a RNA. Il semplice ritrovamento di DNA virale all'interno dellecellule neoplastiche non è una condizione sufficiente peraffermare che l'eziologia del tumore sia virale. Lapossibilità dell'eziologia virale è particolarmente complessa(vedi uno dei postulati di Koch secondo cui per affermareche l'eziologia di una malattia è data da un microrganismosi deve poter riprodurre la malattia in un altro animaleprelevando il microrganismo da quello affetto etrasferendolo ad uno sano).

La famiglia dei Papovaviridiae

SV40 e PoliomavirusSono così chiamati poiché inducono vari tumori nelle diverse specie animali.Nell'uomo, i virus di questa famiglia sono rappresentati da SV40(Simian Virus40), isolato per la prima volta nel rene normale di scimmia , dove normalmente sireplica, e dove causa sarcomi in cavie giovani. Il poliomavirus invece è tipico deltopo. Pur essendo stati isolati due diversi polioma nell’uomo(BK e JC), nessunodei due è stato evidenziato nei tumori, anche se entrambi causano neoplasie seiniettati negli animali. In caso di immunosoppressione, il virus è in grado dicausare leucoencefalopatia.Per la trasformazione a seguito dell’infezione da SV40 nell’uomo e polioma nel topo, deve essereintegrata la regione precoce del genoma virale che codifica per i geni responsabili dell’effettooncogeno, in particolare per T grande, T medio e t piccolo; da questi derivano proteine precocivirali che hanno capacità di indurre trasformazione delle cellule infettate. La proteina T grande sitrova in forma fosforilata nel nucleo delle cellule trasformate, dove è legata strettamente al DNA; èun fattore di immortalizzazione che complessa con alcune proteine nucleari come Rb e P53 e quindiblocca proteine con funzione chiave nel controllo del ciclo cellulare, permettendo

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l'immortalizzazione delle cellule e inducendo resistenzaall'apoptosi. La proteina T medio rimane invececitoplasmatica; si lega alla membrana cellulare e attiva la

tirosino chinasi SCR (che appartiene agli oncogeni, infatti questi antigeni virali sono definiti tali).

Papilloma virus(HPV)Sono una grande famiglia di virus largamente diffusa nell'uomo (fino a 70 tipi, tutti geneticamentediversi), caratterizzati dalla capacità di infettare cellule epiteliali eproliferare solo in specifiche condizioni. Questi virus richiedono celluleepiteliali parzialmente differenziate in senso cheratinico come lo stratosquamoso, proprio solo degli epiteli pluristratificati. Questi virus sonoassociati a un'ampia varietà di tumori epiteliali, con diverso grado dimalignità:

i tipi 1,2,4 e 7 causano tumori benigni, come le verruche, e i condilomi a basso grado dimalignità.

i tipi 16 e 18 e sono associati a carcinomi del collo dell'utero, della mucosa laringea e delcavo orale.

Per quanto concerne questa categoria di virus, la possibilità della loro compartecipazionenell'eziologia del tumore è sicuramente più evidente che in SV40. Questi virus possono esserepresenti in forma episomica, cioè libero nel citoplasma, oppure integrato nel DNA cellulare,solitamente in forma quiescente; quando si attiva esprime proteine precoci, tra le quali E6 e E7, chesono in grado di interagire con Rb e P53 inattivandole.

La famiglia degli Herpesviridiae

Sono virus piuttosto complessi caratterizzati dalla capacità di rimanere in formalatente nelle cellule e di dare luogo sporadicamente a cicli litici; ci sono evidenze diassociazioni con alcuni tumori umani, mentre sono violentemente tumorigenicinegli animali.

Virus di Epstein-Barr(EBV o HHV-4)EBV un virus quasi ubiquitario, tra il 60% e il 95% della popolazione risulta positiva dopo 10 anni

dal contatto. La sua manifestazione clinica può essere quasiasintomatica, ad esempio può emergere sottoforma diraffreddore, oppure può causare mononucleosi infettiva, confebbre, tumefazione linfoghiandolare e leucocitosilinfocitaria. L’infezione primaria da EBV conferisce alsoggetto lo stato di portatore per tutta la vita. EBV, inparticolare, infetta solo i linfociti B che presentano i recettoridi membrana CD21 e gp350, capaci di permettere la suaintroduzione. Nell'uomo il virus di Epstein-Barr è stato associato a diversitipi di tumore: forma africana del linfoma di Burkitt, linfomia cellule B in soggetti immunodepressi(affetti da AIDS etrapiantati), carcinomi nasofaringei (soprattutto nel sud estasiatico) e più recentemente con il linfoma di Hodgkin.Per comprendere il meccanismo di trasformazione neoplasticadel virus EBV è necessario conoscere il decorso di alcune

malattie benigne da esso causate, come la mononucleosi infettiva. Il virus codifica per EBNA (sononote 6 proteine appartenenti a questa famiglia) e LPM(Latent Membran Protein), che oltre a

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codificare per funzioni virali sono in grado di interferire con l'interazione e la sopravvivenza dellecellule ospiti; sono infatti capaci di modificare il fenotipo delle cellule B, ad esempio codificandoper Bcl2 o per recettori per citochine che ne inducano la proliferazione, condizione che induce lecellule infettate a proliferare. La mononucleosi infettiva viene debellata ad opera dei linfociti Tmediante esposizione su MHC I; per questa ragione il tumore compare spesso negliimmunodepressi, incapaci di debellamento mediante linfociti T. Il virus da solo non è sufficiente e, pur essendo l'immunodepressione un cofattore importante, neesistono anche altri: nel caso del linfoma di Burkitt, che colpisce solitamente bambini dell'Africaoccidentale lungo le coste, compare la traslocazione 8-22 delle catene pesanti o 8-14 delle cateneleggere; il gene MYC viene quindi trasferito in prossimità del promotore delle immunoglobuline;l'attivazione dell'espressione di immunoglobuline causa anche l'attivazione di MYC.

HHV–8HHV-8 un virus associato al Sarcoma di Kaposi nei soggetti immunodepressi. Il Sarcoma di Kaposiè costituito da cellule fusate, che presentano parziale differenzazione. Questo virus è in grado dicodificare per una serie di proteine con struttura e funzione simile a proteine cellulari umane qualiv–Flip e v–Bcl2; esprime inoltre proteine capaci di mimare citochine e chemochine umane comevIL6 e 8vMIP1 e 3 , necessarie alle cellule macrofagiche, ai granulociti e alle cellule endoteliali;inoltre, può produrre l'analogo del fattore di crescita dei granulociti vGCRP, che stimolameccanismi autocrini e paracrini.

Herpes virus(HHV-1 e HHV-2)L'azione oncogena degli Herpesvirus è dovuta a processi di integrazione con il DNA della cellula.Tali informazioni vengono desunte dal fatto che altri virus appartenenti alla famiglia herpes hannoun meccanismo analogo nella cancerogenesi animale.

I Retrovirus

I retrovirus sono virus a RNA. Possiedono la polimerasi inversa e sono in grado di integrare il loroRNA con le cellule umane mediante le LTR (Long Terminal Repeat). In alcuni di questi virus, detti

oncogeni rapidi, ci sono sequenze codificanti per proteinecon proprietà tumorali, come ad esempio il gene per SRC:questi virus sono in grado di indurre tumori dopo brevetempo dall'infezione della cellula ospite, ma nessuno è statoritrovato nell'uomo(solo negli animali). Esiste un'altracategoria di oncovirus che risulta essere priva di oncogeni,detta dei trasformanti lenti: la loro azione trasformantesembra dovuta alla proprietà del genoma virale di integrarsied attivare i geni limitrofi nel genoma umano. A questacategoria appartengono alcuni virus oncogeni umani noticome Lentivirus. Codificano per proteine transattivanti.

Queste modalità di azione giustificano il ruolo di alcuni virus nell'indurre neoplasie umane.Il virus dell’HIV appartiene alla famiglia dei Lentiviridiae, virus a RNA.

HTLV–1 (infettano solo i linfociti T)I virus HTLV-1 appartengono alla famiglia degli Oncoviridiae. Sono stati associati a forme dilinfomi di cellule T. L'aspetto interessante è che questi virus possono esser trasmessi sia per

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trasmissione diretta (trasfusioni, via sessuale) sia per trasmissione verticale da madre a figlio,attraverso il latte materno.

HTLV–2I virus HTLV-2 , così come gli HTVL-1, appartengono alla famiglia degli Oncoviridiae. Questivirus permettono l’attivazione di geni come c-Fos ecc, e anche IL – 2, con conseguente creazione disiti di proliferazione autocrina. Inoltre riduce la capacità di controllo dei linfociti T.

Virus con effetto sul fegato

I virus con effetto sul fegato comprendono sia quello che causa l’epatite B(a DNA) sia quello checausa l’epatite C(a RNA) ad appartengono alla famiglia dei Hepadnaviridiae. A differenza di moltialtri virus, questi sono associati alla crescente diffusione degli epatocarcinomi, che in alcune areedel mondo sono più frequenti; tali virus, inoltre, sono anche citotossici, e possono provocare epatiticroniche. I meccanismi innescati sono comuni a qualunque forma di danno cronico al fegato,indipendentemente dall’eziogenesi, che sia essa virale o no(es. alcool): in particolare, si determinamorte degli epatociti, stimolo della capacità replicativa, che coinvolge sia le cellule progenitriciepatiche che le differenziate. Le progenitrici sono stimolate a proliferare per rimpiazzare la perditadi epatociti. I danni sono di tipo ossidativo, sostenuti dall'infiammazione, e stimoli infiammatoricronici(che possono favorire la crescita di cloni cellulari); questo spiega perché moltiepatocarcinomi compaiono come seguito di lesioni displastiche. Alterazioni genetiche edepigenetiche possono portare all'attivazione di meccanismi ad azione neoplastica, stimolazione diWNT ecc.

HBVL’HBV è responsabile di epatocarcinomi in alcune “aree rosse”;in particolare, utilizza la trascrittasi inversa, che prevedel’inserimento casuale del genoma virale nel DNA delle celluleospiti, condizione che può portare all'impropria attivazione di ungran numero di geni, tra cui telomerasi, MAPk, cicline ecc.;inoltre produce un antigene virale chiamato proteina X, che puòinterferire a vario livello con la stabilità di proteine e con la lorodegradazione all'interno della cellula, oltre alla capacità diavviare meccanismi antiapoptotici e attività transattivante.

Solo la vaccinazione obbligatoria è in grado dieradicare lo sviluppo di epatocarcinomi legati all'HBV.Molto importane è sapere che nel caso di HBV si puòarrivare ad epatocarcinoma anche senza lo stadio diepatite cronica.

HCVL’HCV è un virus a RNA. Il meccanismo di trasformazione indotto dal virus è comune aquello dell'epatite cronica. Inoltre, HCV codifica per proteine in grado di indurreproduzione di specie reattive dell'ossigeno da parte degli epatociti, oltre che per proteineche interferiscono con P53, SMAD, TGFβ, blocco di P73 ecc., tutti meccanismi chepossono concorre all’attivazione della proliferazione di cloni cellulari infettati dal virus.

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RAPPORTI TUMORE-OSPITE

Le sindromi paraneoplastiche sono manifestazioni nell’ospite legate alla presenza del tumore, manon direttamente riconducibili all’azione del tumore nelle sedi specifiche. Tali sindromi possonoessere distinte in

Endocrine: diverse condizioni cliniche caratterizzate da sintomi dipendentidall’iperproduzione di ormoni; in genere sono associate ad adenomi secernenti che dannoluogo all’attivazione di diverse ghiandole. I questi casi la manifestazione clinica è secondariaalla manifestazione ormonale. Un condizione molto diffusa è quella in cui sono presentitumori maligni non relativi a tessuti endocrini, ma che comunque causano ipersecrezione diparticolari ormoni, come nel caso di carcinomi polmonari o del colon che causano aumentodi ACTH, GH, ADH, somatomedine e altri ormoni proteici; in questi casi, la presenza di uneccesso di ormoni non è riconducibile ad una sindrome ben definita; questa condizione è resapossibile dal fatto che possono essere attivati impropriamente gruppi di geni checonferiscono a tumori di tessuti non endocrini la capacità di produrre ormoni(es. studio ditumori polmonari con impropria attivazione del gene della POMC). In altre condizionipossiamo avere attivazione diretta di specifici ormoni. Esiste una grande variabilitànell’associazione tra tipo di tumore e sindrome da ipersecrezione, ma anche grandeintervariabilità tra gli individui.

Non endocrine: riguardano diverse condizioni cliniche, quali amiloidosi, crioglobulinemia edalterazione di tipo neurodegenerativo. L’associazione con specifici tumori è molto variabile;i meccanismi coinvolti possono essere su base immunitaria, di risposta tossica o legate adeccesso di proteine circolanti prodotte dal tumore stesso. Sono comunque forme rare e pocochiare.

La cachessia

Molto importante, anche se non rientra nelle categorie sopra citate, ma molto diffusa in pazientioncologici, è la cachessia neoplastica. La cachessia consiste in una perdita progressiva della massadi tessuto adiposo e muscolare che appare non rispondere a trattamenti di nutrizione. Si determinauna perdita di peso complessiva superiore al 5%, seppur in assenza di segni di malnutrizione e ilBMI(rapporto peso/altezza)diventa inferiore a 20, con manifestazioni di sarcopenia(perditaspecifica di massa muscolare). Una condizione di cachessia può verificarsi a seguito di malattieinfiammatorie persistenti, e costituisce una caratteristica non rara dell’evoluzione dellaneoplasia(circa 1/3 dei pazienti neoplastici è cachettico e per circa il 20-30% è la causa di morte). Inalcuni casi, segni precoci di perdita muscolare possono evidenziarsi anche in fasi precoci dellamalattia; il controllo dell’evoluzione cachettica è infatti una parte importante delle cure palliativelegate ai tumori. La cachessia è la manifestazione di una risposta evolutiva che si caratterizza in forme cliniche,indice della presenza di un tumore. Oltre alla perdita di peso e alla sarcopenia, si possono osservareanche manifestazioni sistemiche di infiammazione. Tale condizione non è compatibile con la vita eanche in presenza di trattamenti di nutrizione la prognosi è molto negativa. Le manifestazionicachettiche sono molto frequenti in alcuni tipi di neoplasia

carcinomi pancreatici e gastrici: 85% carcinomi colon, prostata, polmone e forme aggressive del linfoma di Hodgkin: 55% carcinomi mammari, sarcomi, leucemie mieloidi acute, linfoma di Hodgkin: 35%

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La caratterizzazione dei meccanismi biologici alla base della cachessia è complessa, poiché talecondizione presenta patogenesi multifattoriale:

stress emotivo del paziente. rilascio di citochine

proinfiammatorie(IL6, IL10, TNFα)da parte del tumore o di cui il tumorestesso stimola il rilascio, che agisconosui nuclei che controllanol’alimentazione bloccando il rilasciodi molecole oxoretiche(es.neuropeptide Y) e aumentano ilrilascio di molecole con funzioneanoressizzante.

il tumore rilascia sostanze cheoperano a livello centrale con effettoanoressizzante.

L’anoressia non basta tuttavia a spiegare la manifestazione cachettica, poiché l’uso di farmaci antianoressizzanti non migliora la situazione, così come la somministrazione diretta del surpluscalorico. Sono quindi altri i meccanismi coinvolti nella patogenesi della malattia. Le neoplasie hanno intensa attività glicolitica e tendono a produrre lattato, con aumentata

utilizzazione di glutammina per il ciclo di Krebs; inoltre, siattiva il ciclo di Cori, che produce glucosio(usato per laglicolisi) da lattato, ma richiede ATP. In passato si sosteneva cheil tumore avesse azione spogliatrice che determinava cachessia;in realtà questa non risulta essere la causa primaria, poiché lacondizione cachettica si presenta con tumori di piccoledimensioni ed è associata solo ad alcuni tipi di tumore; esistonoinoltre alcune condizioni fisiologiche, come la gravidanza, dovela massa(il feto in questo caso) in accrescimento non determinaazione spogliatrice. Usando sistemi sperimentali si è potutoosservare che l’azione cachettizzante può essere riprodotta

anche in assenza di neoplasie, somministrando agli animali fattori presenti in circolo in animalicachettici e neoplastici.es. IL6 determina perdita di appetito e possiede azionecachettizzante.I meccanismi di azione di tali fattori si trovano inrelazione con gli effetti che le citochine hanno a livellosistemico:

azione centrale: anoressia apparato gastroenterico: senso di sazietà a livello metabolico: insulino-resistenza a livello

del tessuto adiposo, del muscolo scheletrico e delfegato; attività proteolitica a livello del muscoloscheletrico

Gli stessi meccanismi agiscono anche a livello delle neoplasie. L’azione del tumore induce insulino-resistenza riducendo l’assunzione degli acidi grassi da parte degli adipociti; agisce stimolando lagluconeogenesi e riducendo l’utilizzazione di glucosio da parte del muscolo scheletrico. Laproteolisi stimolata da TNFα è uno dei principali meccanismi che concorre a determinaresarcopenia. A livello del tessuto adiposo, la riduzione della massa è caratterizzata da improprialiberazione di acidi grassi legata ad impropria attivazione di segnali sensibili alle catecolamine; llipolisi è determinata da produzione di lipasi ormono-sensibile; in soggetti cachettici, l’attivazione

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di alcune isoforme è riconducibile a difetti nella produzione dell’enzima e favorita da insulino-resistenza(insulina ne blocca la sintesi); inquesto caso, gli acidi grassi generati sonoutilizzati in parte dal fegato come fonteenergetica, incorporati nelle lipoproteineoppure usati per produrre acetilCoA. Vieneinoltre prodotta una proteina LMF(LipidMobilizing Factor) da parte del tumore cheinteragisce con i recettori βadrenergicistimolando la produzione di AMPc sensibileper la produzione di lipasi. L’effetto dellelipasi si associa anche all’aumento di UCP1,la quale determina a sua volta un maggiorproduzione di calore(i pazienti cachettici

presentano spesso febbricola, dovuta in parte anche alle citochine).L’aspetto più rilevante è la perdita della massa magra(evidenziabile anche in soggetti obesi),causata anche dalle citochine che stimolano la proteolisi muscolare. I tumori inoltre producono unagente proteolitico(PIF) a basso peso molecolare che stimola la degradazione proteica muscolare,indipendentemente dalle citochine. In alcuni tipi di tumore rapidamente cachettizzanti, lamanifestazione è da ricondurre a produzione di questi agenti; PIF stimola anche il fegato a produrreIL6 e proteine di fase acuta: si creano in questo modo circoli viziosi che aumentano la cachessia.

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