Oncologia - Portale Docenti

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Definizione
Neoplasia: “nuova crescita”
Tumore: rigonfiamento
Oncologia: lo studio dei tumori
Cancro: termine comune della definizione di tumore
Neoplasma: “una massa abnorme di tessuto, la crescita del
quale eccede ed è scoordinata rispetto al tessuto normale e
persiste nella crescita eccessiva anche dopo la cessazione
dello stimolo che la ha evocata”.
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Istologia dei tumori
Metaplasia: Sostituzione di un tipo cellulare differenziato
con un altro di tipo epiteliale o mesenchimale
Anaplasia: Perdita di un fenotipo differenziato
Displasia: Perdita dell’organizzazione di un tessuto
Iperplasia: Aumento della proliferazione cellulare
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In riferimento alle caratteristiche morfologiche delle cellule ed alle modalità di
accrescimento e comportamento nei riguardi dei tessuti limitrofi e all’interno
dell’organismo vengono suddivisi in:
Benigni
Maligni
Ben differenziato. Il tessuto di origine è ben
riconoscibile
La struttura del tessuto di origine è perduta in
vario grado così come il differenziamento delle
singole cellule-anaplasia. Pleiomorfismo
cellulare: forma e dimensioni non uniformi.
Aumento dimensioni generalmente con una
certa regolarità fino ad arrivare ad uno stadio
limite o regredire. Mitosi rare e normali.
Espansiva.
Irregolare. Può essere lenta e poi
improvvisamente rapida. Mitosi numerose e con
forme abnormi
Espansiva e invasiva.
La massa tumorale è compatta. Comprimono i
tessuti vicini senza infiltrarli. Non invasivo.
Spesso “incapsulati” (adenomi)
Lassi e senza capsula.
Invasiva a livello locale e a distanza-metastasi.
Compressione. Sintomi da iperfunzione
Distruzione dei tessuti per infiltrazione;
disseminazione metastatica; cachessia.
Non recidivano se asportati bene. Non mortali.
Possono recidivare. Mortali se non curati.
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Tumori benigni
tiroide - adenoma
Utero-fibroidi
Colon - polipi
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Ovario- cisti dermoidi
I PRINCIPI DELLA
CLASSIFICAZIONE TNM
LA CLASSIFICAZIONE TNM DEI TUMORI MALIGNI È BASATA SULLA
DETERMINAZIONE CLINICA ED ISTOPATOLOGICA (QUANDO POSSIBILE)
DELLA LORO ESTENSIONE ANATOMICA.
•I PRINCIPI DI BASE DELLA CLASSIFICAZIONE TNM SONO APPLICABILI A
TUTTE LE SEDI ANATOMICHE
•LE CATEGORIE DELLA CLASSIFICAZIONE TNM
CLINICAMENTE
E
POSSONO,
IN
UN
SECONDO
SONO DEFINITE
TEMPO,
ESSERE
RIDEFINITE DA ULTERIORI INFORMAZIONI OTTENUTE CON L'ESAME
ISTOPATOLOGICO E/O CON LA CHIRURGIA.
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NORME GENERALI DELLA CLASSIFICAZIONE TNM
La classificazione TNM descrive l'estensione anatomica del tumore, basandosi sulla
valutazione di tre componenti:
•T - identifica l'estensione del tumore primitivo;
•N - identifica l'estensione di metastasi nei linfonodi regionali;
•M - identifica l'assenza o la presenza di metastasi a distanza.
L'aggiunta di numeri a queste tre componenti indica l'estensione del tumore, cioè:
T0, T1, T2, T3, T4
N0, N1, N2, N3
M0, M1
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Le seguenti definizioni generali sono usate per tutte le sedi anatomiche:
T - Tumore primitivo
TX
II tumore primitivo non può essere definito.
T0
Non segni del tumore primitivo.
Tis
Carcinoma in situ.
T1, T2, T3, Aumento delle dimensioni e/o dell'estensione locale
T4
del tumore primitivo.
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pNX
I linfonodi regionali non possono essere valutati
istologicamente.
pN0
Con l'esame istologico non si osservano metastasi nei
linfonodi regionali.
pN1, pN2,
pN3
Aumento dell'interessamento dei linfonodi regionali
accertato istologicamente.
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pMX
Non è possibile accertare microscopicamente la presenza di metastasi a
distanza.
pM0
Con l'esame microscopico non si osservano metastasi a distanza.
pM1
Con l'esame microscopico si osservano metastasi a distanza.
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Dopo aver definito le categorie T, N e M e/o pT, pN e pM queste
possono essere raggruppate in stadi. Lo stadio clinico è
essenziale per scegliere e valutare la terapia, mentre lo stadio
patologico fornisce indicazioni utili per la prognosi e per
valutare i risultati finali.
Se esistono dei dubbi riguardanti la corretta categoria T, N o M
di un caso particolare, va scelta la categoria di grado inferiore
(cioè la meno avanzata).
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G - Grading istopatologico
GX
Il grado di differenziazione non può essere definito.
G1
Ben differenziato. (a)
G2
Moderatamente differenziato. (b)
G3
Poco differenziato. (c)
G4
Indifferenziato. (d)
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Tumori maligni
Colon - adenocarcinoma
Osso - osteosarcoma
Polmone –carcinoma bronchiale
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Utero – tumore alla cervice
Cancro del midollo
Leucemia
Alta produzione di linfociti immaturi, paziente soggetto a
continue infezioni
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Leucemia
Hodgkin disease
mieloma
Metastasi (M)
M0 non si hanno evidenze di metastasi
M1
evidenza di metastasi a distanza
Carcinoma pancreatico, met. Al fegato
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Metastatic Cancer
Fegato – metastasi dal polmone
Linfonodi- metastasi dal seno
Colonna vertebrale – metastasi dalla prostata
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Mesentere – metastasi dal colon
Le metastasi
L’invasivita’ permette alle cellule tumorali di penetrare nei vasi sanguigni, linfatici e nelle
cavità del corpo .
Le metastasi sono impianti di tumore lontani dal tumore primario e indicano la malignità
in quanto le neoplasie benigne non metastatizzano.
Diffusione dei tumori maligni
Diffusione nelle cavità del corpo o superficiali
Diffusione linfatica
Diffusione nel sangue
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Diffusione per via ematica
• Avviene quando le cellule tumorali attraversano il letto
dei capillari venosi o arteriosi.
• Il circolo portale arriva al fegato ed il sangue della vena
cava ai polmoni, tumori nelle vicinanze di queste vene
facilitano metastasi negli organi descritti
ANGIOGENESI
FORMAZIONE DI NUOVI VASI SANGUIGNI
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Disseminazione attraverso le cavità e le superfici del corpo
• Disseminazione attraverso la cavità peritoneale, pleurica, pericardica
ed articolare
Diffusione linfatica
Il trasporto attraverso la via linfatica (vasi linfatici) è la via piu’ comune per la
disseminazione dei carcinomi. I tumori non contengono vasi linfatici funzionali
ma sfuttano quelli circostanti.
Biopsia del linfonodo sentinella
L’ingrossamento linfonodiale puo’ essere dovuto dalla diffusione e crescita
delle cellule tumorali ma anche dalla iperplasia reattiva percio’ l’ingrandimento
linfonodiale in vicinanza del tumore non necessariamente indica la
disseminazione della lesione primaria.
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NF-kB induce citochine che promuovono la sopravvivenza
tumorale
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Targeting of Hallmarks of Cancer
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•QUALI CARATTERISTICHE GENETICHE, MOLECOLARI,
BIOCHIMICHE E CELLULARI RENDONO LA CELLULA
TUMORALE DIVERSA DA QUELLA NORMALE?
•TALI CARATTERISTICHE POSSONO ESSERE SFRUTTATE A
LIVELLO DIAGNOSTICO, PROGNOSTICO E TERAPEUTICO?
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PRINICIPI DI BASE DELLA GENETICA DEI TUMORI
Trasformazione tumorale :
• almeno 6 mutazioni specifiche di una cellula normale
• normale tasso di mutazione di una cellula è di 10-7 per gene
• numero totale di geni per cellula: 106
• numero di cellule per persona 1013
La probabilità che una persona sviluppi tumore è 1013 x 10-42, cioè 1:1029
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Nonostante ciò il cancro si sviluppa a causa della combinazione di due meccanismi:
• mutazioni che aumentano la proliferazione cellulare: popolazione espansa di cellule
in cui può verificarsi la successiva mutazione
• mutazioni che diminuiscono la stabilità del genoma: aumento del tasso di mutazione
complessivo
Insorgenza tumorale
 Processo patologico multiplo a più stadi (neoplasia)
 Crescita cellulare anomala -> perdita dei meccanismi di controllo responsabile della
divisione e del differenziamento cellulare
 Alcune mutazioni aumentano la proliferazione cellulare, creando una popolazione
espansa di cellule nella quale si verifica la mutazione successiva;
 Le mutazioni successive intervengono sulla stabilità del genoma, favorendo a loro
volta l’insorgenza di successive mutazioni.
A
B
C
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L’instabilità cromosomica dei tumori maligni è ben visibile nei cariotipi
aberranti
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Una caratteristica fondamentale di tutte le cellule tumorali è l’instabilità
genomica causata da:
• mutazioni ereditate che controllano l’integrità del genoma
• mutazioni somatiche acquisite durante lo sviluppo del tumore
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Proto-oncogeni e oncogeni
I proto-oncogeni sono normali geni cellulari implicati nel controllo della
crescita cellulare. Le mutazioni possono convertire i proto-oncogeni
in oncogeni attivati che sovrintendono la crescita delle cellule
tumorali.
Il loro bersaglio è localizzato in differenti compartimenti e funzioni della
cellula , come nei recettori per la crescita cellulare, nei fattori di
crescita cellulare, nel sistema di trasduzione intracellulare, nelle
proteine che regolano il ciclo cellulare e nei fattori di trascrizione.
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L’attivazione dei proto-oncogeni
L’attivazione di un proto-oncogene può essere quantitativa e/o qualitativa
Quasi sempre sono mutazioni somatiche (quelle germinali sono per lo più
letali)
Le modalità di attivazione sono:
• amplificazione, citogeneticamente evidenziabile
• traslocazioni cromosomiche che creano geni chimerici, es. cromosoma
Philadelphia
• trasposizione in un dominio di cromatina attiva, es. linfoma di Burkitt
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Il cromosoma Philadelphia
Il gene di fusione ABL-BCR produce una proteine che non risponde più ai normali
controlli.
LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA
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Geni chimerici prodotti da riarrangiamenti cromosomici specifici di alcuni
tumori
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Geni oncosoppressori
Gene
APC
BRCA1
BRCA2
DPC4
Type of cance r
Colon/re ctum
carcinoma
Bre ast and ovarian
carcinomas
Bre ast carcinoma
Pancre atic carcinoma
INK4
M e lanoma, lung
carcinoma, brain
tumors, le uke mias,
lymphomas
MADR2
Colon/re ctum
carcinoma
Ne urofibrosarcoma
M e ningioma
Brain tumors; bre ast,
colon/re ctum,
e sophage al, live r, and
lung carcinomas;
sarcomas;
le uke mias
Basal ce ll carcinoma
NF1
NF2
p53
PTC
PTEN
Rb
Brain tumors;
me lanoma; prostate ,
e ndome trial, kidne y,
and lung carcinomas
Re tinoblastoma;
sarcomas; bladde r,
bre ast, and lung
carcinomas
VHL
Re nal ce ll carcinoma
WT1
Wilms' tumor
Gene oncosoppressore:
Un gene oncosoppressore è un gene la cui
presenza contrasta l’insorgenza di tumori.
Quando una cellula non è in grado di produrre
un gene oncosoppressore, in quanto
entrambi gli alleli che lo codificano sono
alterati, va incontro alla trasformazione
tumorale, e cresce senza controlli.
Le funzioni di questi geni vanno in genere
ricercate nella capacità di impedire a una
cellula con delle anomalie acquisite nel
codice genetico di riprodursi.
Tra gli esempi più noti di geni oncosoppressori
si ritrovano i geni Rb e BRCA1, implicati
rispettivamente
nello
sviluppo
del
retinoblastoma e del tumore della
mammella.
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Proliferazione incontrollata
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Bersagli biologici in ambito oncologico
1.Ciclo cellulare
2.Proliferazione cellulare
3.Regolazione proteica
4.Meccanismi d’invasione e metastasi
5.Angiogenesi
6.Immunologia
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EPIDEMIOLOGIA
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Epidemiologia dei tumori
Studio della distribuzione delle varie forme di
tumore nelle diverse (etnie, età, abitudini)
popolazioni è utile per mettere in relazione
particolari condizioni ambientali, razziali
(ereditarie) e culturali con l’insorgenza di
neoplasie maligne. Si possono inoltre avere
informazioni sulla eziologia (cause).
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Epidemiologia dei tumori
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Epidemiologia dei tumori
Sir Percival Pott è stato il primo che ha collegato l’elevata
incidenza del cancro dello scroto riscontrato negli
spazzacamini con l’esposizione cronica alla fuliggine.
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Ruolo del sesso: Incidenza e mortalità riferita alla sede e al sesso dei
tumori più frequenti
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EPIDEMIOLOGIA
• Epidemiologia descrittiva: rileva i dati piu’ significativi sulla presenza di
una malattia e sul numero di decessi da essa causati, nell’ambito di una
popolazione. I parametri principali sono MORBOSITA’ (numero di abitanti
in cui si è verificata la malattia) e MORTALITA’ (numero di morti per quella
malattia), diviso per il numero di abitanti possibili bersaglia della malattia,
indicati entrambi sotto forma di INCIDENZA.
• QUESTA ANALISI HA PERMESSO DI CARATTERIZZARE L ’ AUMENTO DI
ALCUNE
FORME
TUMORALI
E
LA
DIMINUZIONE
DI
ALTRE
(POLMONE/STOMACO).
• L ’ epidemiologia descrittiva valuta diversi aspetti dell ’ evento, come
distribuzione geografica, sesso, lavoro, abitudini alimentari, ecc…
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Epidemiologia dei tumori
Andamento nel tempo:I tassi di mortalità si sono modificati nel
corso degli anni.
Incidenza (a) e mortalità (b) per tumore del polmone dal 1970 al 2015 per
macroarea. Tassi standardizzati per 100.000 (popolazione standard Europea), età 099 anni. Uomini
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Epidemiologia dei tumori
Fattori geografici ed ambientali:
carcinoma dello stomaco
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EPIDEMIOLOGIA
Epidemiologia analitica: esegue l’analisi comparativa sull’incidenza
di un definito tipo di tumore tra due o piu’ gruppi di una
popolazione, scelti con modalità bene definite.
Il metodo ANAMNESTICO rileva i dati al momento dell’indagine,
mediante test anche retrospettivi, su soggetti malati e non.
Questo metodo ha permesso di identificare il ruolo del papilloma
virus nella formazione del carcinoma alla cervice uterina.
Il metodo PROSPETTICO analizza due o piu’ gruppi di soggetti sani
con abitudini differenti, per un lungo periodo. Ha permesso di
identificare le principali cause di alcune patologie tumorali (fumopolmone, radiazioni-tumori, cibo-intestino)
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Epidemiologia dei tumori
Abitudini di vita:
•tumori delle vie respiratorie (fumo)
•Cancro della cervice uterina (età
del primo rapporto, numero di
partners/ Papillomavirus-HPV-)
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Epidemiologia dei tumori
Ruolo dell ’ età: in generale i tumori aumentano con l ’ aumentare
dell’età. Alcuni tumori tuttavia sono caratteristici di una fascia di età.
 La maggior parte dei carcinomi si manifesta in età avanzata.
 Leucemia acuta e tumori cerebrali (neuroblastoma) sono “frequenti”
nell’infanzia
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Epidemiologia dei tumori
Ruolo dell’attività lavorativa
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Il 65 % della mortalità per tumori è attribuibile
a cause ambientali, in teoria eliminabili
(abitudini dietetiche, abitudini sociali, fumo di
sigaretta, esposizione a sostanze tossiche
derivate dall’industria)
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EPIDEMIOLOGIA
• EPIDEMIOLOGIA MOLECOLARE: utilizzo di analisi biochimiche
per ottenere una correlazione fra esposizione ad un
determinato fattore di rischio (fumo passivo, ingestione di
aflattosine) e modificazione di uno o piu’ parametri biologici.
Inoltre si avvale delle tecniche di biologia molecolare per
determinate la correlazione fra specifiche mutazioni genetiche
ed insorgenza di una patologia. (Mutazione su proto-oncogeni o
proto-oncosoppressori)
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TERAPIA ONCOLOGICA
Nel ventesimo secolo la chemioterapia clinica contro il cancro è stata dominata dallo
sviluppo di farmaci genotossici e dalla possibilità di studiare moltissimi farmaci
antitumorali mediante test in topi geneticamente modificati o modelli di
xenotrapianti.
Strategie antitumorali:
• l’inibizione di specifici percorsi molecolari cellulari (ciclo cellulare)
• l’inibizione del cancro come tessuto (proliferazione).
• Induzione della morte cellulare (apoptosi).
• interazioni con le cellule dell’ospite e dai componenti della matrice cellulare
confinante l’ambiente tumorale.
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INTERAZIONE TUMORE/OSPITE
• Nel 1896 Beatson dimosto’ che la crescita del tumore
alla mammella veniva rallentato dalla rimossione delle
ovaie, indicando che la crescita delle cellule nel corpo
era influenzata da fattori esterni.
• La scoperta degli estrogeni come fattori stimolanti la
crescita tumorale ha portato alla nascita di farmaci
antiestrogeni come agenti terapeutici e recentemente
ad antagonisti per recettori di fattori di crescita che
mediano questi pathways (ex. EGF).
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•1898. Coley dimostro’ che la somministrazione di estratti
batterici sterilizzati causavano la regressione di linfomi e sarcomi,
indicando che l’attivazione delle difese immunitarie poteva
fornire una strategia per il trattamento del cancro. L’uso di
tossine batteriche nel trattamento del cancro ha portato a
strategie basate su interazioni ospite-tumore come approcci
immunitari.
•La scoperta, nel 1898 che le radiazioni ionizzanti erano efficaci
nel trattamento del cancro ha portato allo sviluppo di
radioterapie piu’ efficaci e alla preparazione di farmaci che
mimano l’effetto della radioterapia.
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Terapia genotossica
• La prima terapia pratica antitumorale fu scoperta accidentalmente, a
causa di una fuoriuscita di gas mostarda (iprite,utilizzato come gas
urticante nella I guerra mondiale) da un bidone stoccato nel porto di
Bari. Questa fuoriuscita provoco’ un effetto mielosoppressore,
portando come risultato al suo utilizzo nei paziento con linfomi.
• La scoperta di vitamine a basso peso molecolare (acido folico) come
stimolatore della crescita delle cellule tumorali porto’ alla sintesi di
analoghi antagonisti da utilizzare nelle terapie antitumorali.
• Lo studio dell ’ effetto di questi ed altri composti dimostro ’
un’azione diretta dei composti sul DNA o sulla inibizione della sua
biosintesi, causando un danno all’integrità del materiale genetico
cellulare.
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SVILUPPO DI SISTEMI DI SCREENING IN VIVO
• L ’ evoluzione della sintesi di
nuovi composti antitumorali
porto’ alla necessità di trovare dei sistemi di screening per un
numero sempre crescente di molecole. Modelli animali
trapiantabili con tumori umani divento’ uno dei modelli di base
per lo studio di nuove molecole antitumorali.
• Inoltre lo sviluppo di modelli animali come i “nude mice” i quali
hanno perso la capacità della risposta immunitaria cellulamediata hanno permesso di testare nuovi farmaci contro tumori
umani mediante xenotrapianti in questi ceppi di topi.
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Whole-body image of orthotopically growing HCT 116-RFP human colon cancer in
GFP nude mouse.
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VELENI MITOTICI
• Molti dei farmaci che furono inizialmente analizzate per una
possibile attività antitumorale derivavano da prodotti naturali. Ad
esempio, la colchicina, fu una delle prime molecole di cui fu
dimostrata un’attività antitumorale, mediante la sua induzione
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dell’arresto del ciclo cellulare in mitosi ed induzione di danno al
DNA: questo disturbando la distribuzione di materiale genetico fra
le cellule figlie durante la citogenesi.
• Altre molecole alcaloidi come vincristina, vinblastina, taxolo
furono successivamente scoperte e studiate per la loro azione sul
DNA e sulla formazione dei microtubuli.
FARMACI DNA-REATTIVI
Farmaci che agiscono chimicamente con il DNA (alchilazione).
Uno sviluppo particolarmente interessante nei farmaci reattivi
con il DNA viene dalla scoperta del cisplatino, la cui scoperta
origina dai cambiamenti osservati nella inibizione della crescita
batterica intorno ad un elettrodo di platino immerso in un
apparato elettroforetico contenente nel tampone cloruro
d’ammonio.
La platinazione del DNA divenne cosi’ un nuovo modo d’indurre
un danno al DNA e diede il via allo sviluppo di nuovi farmaci
analoghi del cisplatino ma con minore citotossicità.
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INIBIZIONE DELLA REPLICAZIONE DEL DNA
• Una conseguenza della delucidazione della struttura del
DNA fu la sintesi razionale di analoghi delle basi del
DNA,
le
quali
ipoteticamente
potevano
svolgere
un’azione antitumorale mediante la distruzione del DNA
durante la il processo della replicazione. Alcuni composti
sintetizzati come la 5-fluoroacile (analogo della timidina),
6-mercaptopurina o 8-azaguanina (analoghi delle purine)
svolsero in parte il ruolo di farmaci antitumorali, pur
richiedendo una somministrazione continua.
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TOPOLOGIA DEL DNA COME BERSAGLIO PER LO SVILUPPO
DI FARMACI
• Con la scoperta della struttura del DNA divenne evidente che
l’avvolgimento del DNA associato con la sua replicazione era
termodinamicalmente impossibile nel periodo di tempo che la
cellula impiega per copiare il proprio genoma e trasferirlo alle
due cellule figlie. Inoltre anche la separazione delle due eliche
del DNA prima della copiatura risulta energeticamente
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impossibile.
• La scoperta degli enzimi TOPOISOMERASI I e II che sono in grado
di rompere e ri-attaccare un filamento di DNA (I) e di rompere un
singolo o doppio filamento di DNA e di permettere il passaggio di
una seconda doppia elica attraverso il punto di rottura ha
permesso di creare dei farmaci in grado di bloccare la
duplicazione del DNA attraverso l ’ inibizione delle
TOPOISOMERASI (Etoposide, Camfoterocina)
LA RICERCA DELLA SELETTIVITA’
Le Topoisomerasi sono un buon esempio in quanto l’alta attività
cellulare delle Topoisomerasi, è presente in cellule in forte
divisione cellulare, e queste cellule sono maggiormente sensibili a
farmaci diretti contro le Topoisomerasi. Ultimamente sono stati
sintetizzati farmaci (pro-farmaci) che agiscono sul funzionamento
delle Topoisomerasi solo quando sono attivati dagli enzimi stessi.
Inoltre negli ultimi anni sono iniziati studi di terapia genica ed
immunoterapia contro l’attività delle Topoisomerasi.
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LA RICERCA DELLA SELETTIVITA’
Mentre la selettività della radioterapia sta progressivamente aumentando
mediante la localizzazione del campo di radiazioni nell’area specifica della
crescita tumorale, la selettività dei farmaci chemioterapici rimane dipendente
dalle particolari proprietà del tessuto tumorale.
L’uso di modelli batterici ha permesso di evidenziare il concento importantissimo
che i farmaci alchilanti uccidono le cellule in modo esponenziale, con una
percentuale di cellule uccise per ogni dose.
Lo spazio che intercorre fra il trattamento e la velocità di formazione di cellule
resistenti puo’ fare la differenza fra successo e fallimento della terapia.
Alcune terapie hanno avuto successo in tumori delle cellule del sangue ( le quali
hanno un’alta velocità di crescita), ma meno successo nella inibizione della
crescita di tumori solidi.
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ATTIVAZIONE E BLOCCO DELL’OROLOGIO BIOLOGICO
• Mentre la maggior parte delle cellule dell’organismo sono in una
fase di quiescenza (fase G0, di non divisione), alcune cellule come
i precursori delle cellule del sangue o quelle epiteliali
dell’intestino sono in grado di dividersi rapidamente. Alcuni
meccanismi devono quindi regolare il passaggio da una fase di
quiescenza a quella di divisione. Diversi studi hanno dimostrato
che nelle cellule esiste un “punto di restrizione” nella fase G1 del
ciclo cellulare, passato il quale la divisione cellulare è
irrimediabilmente compromessa.
• Gli studi successivi hanno dimostrato che proteine definite
FATTORI DI CRESCITA, erano responsabili, mediante legame a
specifici recettori di membrana, della fosforilazione di segnali
intracellulari che attivavano la replicazione del DNA e la divisione
cellulare.
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INTERFASE
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Metafase, Anafase, Telofase
METAFASE
CROMOSOMI REPLICATI
ANAFASE
MIGRAZIONE AI POLI OPPOSTI
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TELOFASE
FORMAZIONE DELL’INVOLUCRO
NUCLEARE
Citocinesi
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MORTE CELLULARE PROGRAMMATA
Nel 1972 fu ipotizzato che la morte delle cellule fosse un processo
programmato; questa ipotesi ebbe un profondo effetto non solo
nella spiegazione della perdita di cellule durante lo sviluppo
embrionale ma anche nelle conoscenze della crescita tumorale.
L’ APOPTOSI fu dimostrato essere un processo energia-dipendente
in cui una cellula si “frammenta” in porzioni assimilabili dalle
cellule del tessuto circostante, senza provocare un processo
infiammatorio.
Inoltre è stato dimostrato che le cellule tumorali sono in grado di
sfuggire a questo processo di morte programmata.
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IL CALENDARIO DEL CICLO CELLULARE
Studi pionieristici dimostrarono che le cellule di fibroblasti in
coltura andavano incontro a morte dopo un certo numero di
divisioni cellulari, mentre le cellule tumorali potevano essere
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mantenute in coltura per un tempo indefinito.
Studi di genetica molecolare dimostrarono che nelle cellule è
presente un enzima definito : TELOMERASI che è in grado di
aggiungere sequenze di DNA necessarie per la replicazione del
DNA delle cellule. Questo enzima che non è normalmente
presente nelle cellule normali, ma come nelle embrionali è
fortemente attivo anche nelle cellule tumorali. Questo
meccanismo permette alle cellule tumorali di non invecchiare
mai e di potersi dividere in modo infinito.
INTERAZIONI OSPITE-TUMORE
• Le cellule tumorali non esistono come unità isolate ma sono un
componente del tessuto contenente anche cellule sane. Le cellule
dell’ospite non forniscono solo, mediante l’endotelio vascolare, i
precursori della crescita delle cellule tumorali ma secernono
anche fattori che hanno un profondo effetto sulla vita e morte
delle cellule tumorali.
• Questo concetto ha permesso chiaramente di attivare studi sul
blocco dell ’ attività vascolare cosi ’ come quelli relativi ad
approcci immunologici.
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CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DEI TUMORI
Le cellule tumorali, a differenza delle normali, si raggruppano in maniera piu ’
disorganizzata, in formazioni nodulari o cilindriche in conseguenza delle alterazioni
morfologiche e funzionali a cui sono soggette (forte crescita, alterazioni cellula-cellula,
ecc..).
Le cellule tumorali tendono a proliferare e non a differenziare, in quanto il
differenziamenti richiede il mantenimento della cellula in una fase di quiescenza (G0)
che ne permette la differenziazione.
Nei tumori si osserva spesso il fenomeno di METAPLASIA, cioè sostituzione di un tipo
cellulare in un altro, meno differenziato, ma dello stesso istotipo.
Il volume cellulare delle tumorali è in genere minore, per una maggiore quantità di
materiale nucleare (polinucleate, amplificazione genica, aberrazione cromosomica).
Le cellule tumorali tendono a perdere la forma , acquisendo un polimorfismo cellulare che
è indice di anaplasia e malignità.
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Le cellule tumorali possono essere polinucleate, apparendo istologicamente
molto piu’ colorate (ematossilina/eosina, ioduro di propidio) rispetto alle
cellule normali.
Le modificazioni della membrana plasmatica che sono caratteristiche delle
variazioni nei livelli d ’ espressione dei recettori di membrana, della
modificazione dei microvilli, dei complessi giunzionali, della polarità cellulare o
del potenziale di membrana.
Il reticolo endoplasmatico è in genere minore, mentre aumentano i polisomi
liberi, come indice di una aumentata sintesi di proteine costitutive rispetto alle
proteine secrete.
Modificazioni nella funzionalità dei mitocondri, lisosomi, perossisomi
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DALLA BIOLOGIA DELLA CELLULA TUMORALE ALLA DIAGNOSTICA
Le modificazioni a livello cellulare sono dovute a diversi
meccanismi che si alterano, nelle cellule tumorali, con
progressione proporzionale alla malignità del tumore. I
meccanismi principalmente alterati riguardano l’attivazione
del ciclo cellulare (comporta una mitosi continua), alterazione
dei geni che regolano l’omeostasi cellulare, alterazioni dei
geni dei fattori di differenziamento e crescita, dei geni che
regolano i meccanismi apoptotici.
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Queste alterazioni comportano la presenza, nel tessuto tumorale, di cellule giganti
con formazione di cellule polinucleate dovuto a difetti nel meccanismo di
divisione dei cromosomi, di cellule con forma alterata (polimorfismo cellulare),
dovuto a modificazioni delle proteine citoscheletriche.
Cellule binucleate
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cellule con forma alterata (polimorfismo cellulare),
dovuto a modificazioni delle proteine citoscheletriche.
Alterazione della forma e nabissi
del nucleo
in linfociti tumorali (b)
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Alterazione del rapporto nucleo/citoplasma, causato da un aumento del nucleo dato
da un cariotipo iperploide, da alterazioni della cromatina, da modificazioni della
membrana nucleare e da un aumento del nucleolo (organulo necessario per la
formazione dei ribosomi). Inoltre nella cellula tumorale sono visibili modificazioni a
livello del citoplasma e della membrana plasmatica, come formazione di microvilli,
invaginazioni o evaginazioni (causate da disregolazione del citoscheletro o da
componenti lipidici della membrana plasmatica), diminuzione del reticolo
endoplasmatico rugoso (responsabile della sintesi di proteine secrete) ed aumento
dei polisomi liberi (con aumento delle proteine costitutive).
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A) Fegato normale, B, C) Alterazioni del reticolo endoplasmatico
Metodi diagnostici
La procedura standard per la valutazione dei campioni tissutali è l’esame al microscopio
ottico, dopo fissazione in formalina, inclusione in paraffina e colorazione con ematossilina
ed eosina.
L’ematossilina è un colorante basico che colora il nucleo. L’eosina è un colorante
artificiale debolmente acido, di cui esistono varie forme (eosina B, eosina G), che colora i
citoplasmi, il tessuto connettivo e la sostanza intercellulare in varie tonalità di rosa.
Questo tipo di colorazione, per quanto semplice ed economica, non permette di valutare
alcuni parametri del tumore (istogenesi, patogenesi della lesione analizzata, risposta ai
farmaci) e quindi sono state sviluppate altre tecniche per sopperire a queste richieste
diagnostiche.
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Uso di colorazioni speciali:
PAS (acido periodico di Schiff) che permette di colorare il glicogeno, presente in
grandi quantità nei sarcomi.
Colorazioni tricromiche: permettono di colorare il nucleo, il citoplasma ed il
collagene contemporeanamente
Colorazione per le mucine: permette di colorare le mucoproteine (neutre, acide,
molto acide), ed è utili nella caratterizzazione dei tumori epiteliali
Biopsia midollare
di soggetto sano
(Colorazione ematossilinaeosina)
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Biopsia midollare
di soggetto con LLC
(Colorazione ematossilinaeosina)
Colture cellulari
Analisi in vitro di colture primarie originarie del tumore, in quanto queste cellule possono
esprimere in vitro dei caratteri che sono meno presenti nel tessuto tumorale. Un esempio
il melanoma, che pur non esprimendo melanina in vivo, la esprime in vitro (permettendo
cosi’ l’identificazione precoce della patologia).
Microscopia elettronica
Poco utilizzata nella diagnosi tumorale, tranne che per particolari tipi di tumori come per
la conferma di sarcoma alveolare e per determinare la differenziazione neuroendocrina
di alcuni tumori .
Cellula
cancerogena al microscopio elettronico
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Immunoistochimica
L ’ immunoistochimica ha contribuito piu ’ di ogni altra tecnica nella diagnostica
istopatologia dei tumori. Sfrutta i principi e le tecniche immunologiche con i vantaggi della
specificità e selettività degli anticorpi. Premesso che si possono ottenere falsi negativi a
causa della denaturazione dell’antigene, dalla sua perdita durante la preparazione del
tessuto o dalla sua bassa concentrazione o falsi positivi dati da reazioni con altri antigeni.
I principali marcatori utilizzati in diagnostica tumorale sono:
filamenti intermedi: cheratina come marcatore della differenziazione epiteliale, desmina
marcatore della differenziazione muscolare, neurofilamenti
per il differenziamento
neuronale e GFAP (proteina acida fibrillare gliale) per il differenziamento gliale.
Cellule gliali differenziate
nabissi 14 marcate con anti-GFAP fluorescente
Marcatori linfocitari: anticorpi monoclonali che riconoscono gli antigeni superficilai dei
linfociti, come CD45 (tutti i linfociti), CD3 (linfociti T), CD30 (linfoma di Hodgkin), CD15
(altri linfomi), CD138 (mieloma multiplo). (Fig.4)
Proteina S-100: tumori melanocitari e cartilaginei
HMB-45: melanoma maligno
CEA: tumori epiteliali di origine ghiandolare
HCG, a-feto proteina e HPL (lattogeno placentare umano): tumori di origine germinale
CD117 (c-Kit): recettore tirosin-chinasico con forte espressione nei tumori gastrointestinali
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Espressione citoplasmatica diffusa del CD138 in cellule tumorali
Citometria a flusso
Consente di valutare diversi parametri in una sospensione di cellule che vengono
analizzate attraverso il passaggio in un raggio laser e permette di caratterizzare la
presenza di proteine, la grandezza delle cellule, lo stadio del ciclo cellulare, il contenuto di
DNA, ecc..
La citometria viene utilizzata per stabilire il fenotipo delle cellule nei mielomi e linfomi,
per monitorare la risposta ai trattamenti farmacologici, per evidenziare la presenza di
cellule tumorali, ecc…
Ibridazione di acidi nucleici e FISH
Metodiche di biologia molecolare che permettono di identificare variazioni a livello del
DNA (mutazioni, amplificazioni, delezioni), a livello trascrizionale (livelli d’espressione di
uno specifico gene) mediante l’estrazione degli acidi nucleici dalle cellule tumorali.
La FISH è un metodo non estrattivo con analisi diretta sul tessuto o preparato
istologico/citologico mediante l’utilizzo di sonde a DNA che riconoscono specifiche regioni
complementari. L’uso di marcatori radioattivi o fluorescenti permette di valutare le
reazioni d’ibridazione (sonda-DNA).
La FISH viene particolarmente utilizzata per studi citogenetici per evidenziare anomalie
nel numero di cromosomi (aneuploidia), amplificazioni o delezioni geniche e
riarrangiamenti.
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Analisi della proliferazione cellulare
Conta delle mitosi: conta al microscopio delle mitosi presenti in vari campi della stessa
sezione (risente dello spessore della sezione, della colorazione e dalla capacità
dell’operatore)
Marcatura con timidina: marcatura del tessuto a fresco con timidina radioattiva, fissazione
del tessuto e autoradiografia. I nuclei marcati con timidina sono quelli nella fase S del ciclo
cellulare.
Diagnostica di medicina nucleare
Scintigrafia : permette di ottenere informazioni di tipo funzionale legate ai fenomeni
biologici che condizionano la distribuzione del radiofarmaco e la sua variazione nel tempo.
La scintigrafia puo’ essere diretta utilizzando radiofarmaci che tendono ad accumularsi nel
tessuto neoplastico dando luogo ad una immagine positiva della massa neoformata
(iperattività focale, immagine “calda”). Questo metodo, a causa della non totale specificità
dei radiofarmaci a tropismo tumorale a disposizione, riconosce anche diversi processi
patologici non neoplastici. La scintigrafia indiretta utilizza radiofarmaci a tropismo
d’organo che si distribuiscono nel parenchima e non nel tessuto neoformato,
rappresentando il tumore come area “fredda” e riconosce qualunque alterazione che
occupa il parenchima (cisti, ascessi).
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Scintigrafia dello scheletro in posizione
anteriore e posteriore; presenza di multiple
aree di ipercaptazione da metastasi da cancro
alla mammella
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La tomografia ad emissione di positroni (PET) è un’evoluzione della scintigrafia e
permette di analizzare i tessuti tridimensionalmente migliorando la risoluzione spaziale
dell’immagine e di quantificare la quantità e concentrazione del radiofarmaco utilizzato.
I principali emettitori utilizzati nella terapia oncologica sono:
Isotopi dello iodio nella visualizzazione di tumori epiteliali tiroidei.
Radiofosfonati: come il pirofosfato utilizzato nell’indagine di lesioni ossee focali (primitive
o metastatiche).
Radiogallo: si lega alla transferrina e si distribuisce principalmente in ossa, fegato e
midollo osseo. Utilizzato nella diagnosi dei linfomi Hodgkin e non-Hodgkin, ma anche
nelle lesioni infiammatorie dove è presente la lattoferrina prodotta dai leucociti, quindi
viene utilizzato anche nella diagnosi di infezioni.
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Metaiodobenzilguanidina (MIBG) radio iodata: utilizzata nella diagnosi di neuroblastomi,
carcinomi della tiroide e nello studio delle innervazioni polmonari e cardiache essendo un
analogo della noradrenalina.
Analoghi radio marcati della somatostatina: visualizza tutti i tumori che esprimono il
recettore della somatostatina ed è principalmente utilizzato nella diagnosi di astrocitomi,
tumori renali, mammari, ovarici e linfomi.
Fluoro-deossi-glucosio: permette di studiare il metabolismo glucidico in quanto la
maggior parte dei tumori mostra un’alta attività glicolitica.
Metil-metionina: aminoacido radioattivo modificato che viene captato dalle cellule con
alta attività di sintesi proteica. Utilizzato nella PET per la diagnosi di tumori cerebrali,
testa-collo, polmone e mammella.
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