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Agenti chimici Agenti fisici Agenti biologici
PROTONCOGENI
ONCOGENi
geni capaci di indurre lo sviluppo di un tumore
altamente conservati nelle varie specie
nel corso dell’evoluzione
i loro prodotti esplicano una funzione essenziale
producono proteine abnormi nella struttura
e nella funzione
ONCOSOPPRESSORI
Sono geni che controllano negativamente l’espressione
degli oncogeni e i loro segnali proliferativi.
La loro assenza porta ad una abnorme espressione degli
oncogeni e/o alla rimozione di segnali negativi sulla
proliferazione
Oltre due secoli di storia di
cancerogeni chimici
Il tabacco:1761 Dr.Hill (Londra) pubblicò un libretto sugli effetti del tabacco da fiuto:
polipi che potevano trasformarsi in carcinomi ulcerati (nitrosamine)
La fuliggine: 1775 Sir percivall Pott riportò
il caso di alcuni spazzacamini con cancro allo scroto
Il catrame: 1893 Richard Wolkman relazionò i carcinomi
delle mani e degli avambracci di alcuni lavoratori che
manipolavano il catrame
Anilina: 1895 un chirurgo tedesco L. Rehn segnalò tre casi
di cancro alla vescica in operai addetti fucsina (amine aromatiche)
Pazienza orientale: 1915 Yamagiwa e IchiKawa spennellarono
con catrame gli orecchi di conigli ogni 2-3giorni per un anno, notarono
prima lo sviluppo di papillomi poi la trasformazione in carcinomi
Cancerogeno è una
molecola elettrofila
che forma addotti con
il DNA
AGENTE LA CUI SOMMINISTRAZIONE INDUCE COMPARSA DI TUMORI
IN ANIMALI DA ESPERIMENTO
DOSE SOGLIA:
Quantità minima di cancerogeno necessaria per la comparsa di una neoplasia
Dose soglia può essere frazionata: dose giornaliera x tempo = dose soglia
Quanto più bassa è la dose giornaliera tanto maggiore è il tempo di latenza
PERIODO DI LATENZA:
Intervallo di tempo tra l’inizio della somministrazione e il raggiungimento della
dose soglia
Processo multifasico:
– Iniziazione
– Promozione
Indipendentemente dal cancerogeno chimico usato
sulla cute degli animali
Lo sviluppo dei tumori non era improvviso
ma preceduto da altre manifestazioni patologiche:
Fenomeni iperplastici
Verruche
Papillomi
Carcinomi squamosi
Applicazione del cancerogeno:
spennellatura di catrame
Comparsa delle lesioni preneoplastiche
Iperplastico
Necrotico-degenerativo
REVERSIBILE
Alla sospensione del trattamento
le lesioni preneoplastiche possono
scomparire
Dose soglia inferiore non provoca tumore
ma con aggiunta della quantità residua
tumore
Può durare anche decine di anni
Spontaneamente dopo un
periodo variabile di latenza può
insorgere il tumore
Il periodo di latenza può essere
notevolmente accorciato dal
trattamento con un promovente
(non cancerogeno)
Il tumore acquisisce le caratteristiche di invasione,
metastatizzazione
La sostanza chimica forma addotti
Il risultato dell’interazione del chimico con il DNA
è l’attivazione di un oncogene o
la perdita di un oncosoppressore
L’iniziazione consiste nella comparsa di mutazioni
a carico di uno o comunque pochi geni
E’ una condizione necessaria ma non sufficiente
allo sviluppo della neoplasia
Alcuni iniziatori possono agire successivamente
anche come promotori (cancerogeno completo)
Molte sostanze chimiche richiedono un’attivazione
I promotori sono generalmente degli irritanti o
sostanze che producono attivazione e proliferazione
cellulare
Gli effetti dei promotori sono reversibili
I promotori non possono indurre neoplasia
Sostanze chimiche inizianti ad azione diretta,
per espletare la loro azione cancerogena non richiedono
alcuna trasformazione chimica
Sostanze chimiche inizianti ad azione indiretta,
richiedono una conversione metabolica in vivo per dare
origine a cancerogeni terminali capaci di trasformare le
cellule.
Reazioni che determinano l’ossidazione di un procancerogeno e la
sua trasformazione a cancerogeno
Gli enzimi del sistema enzimatico P-450
sono codificati da una famiglia di geni
altamente polimorfici
Variazioni nelle varie specie e
individuali di sensibilità agli stessi
composti chimici
-Formare composti da precursori inerti
-Incrementare il potere cancerogeno di sostanze attive
-Trasformare sostanze cancerogene in composti inerti
Gli enzimi del sistema del CYP sono codificati
da geni altamente polimorfici
Alta variabilità tra:
Diverse specie
Individui della stessa specie
Tessuti dello stesso individuo
La variazione individuale alla risposta ai diversi cancerogeni è
anche amplificata dalla inducibilità del sistema enzimatico
(es: trattamento farmaci, fumo)
o
Maggiore suscettibilità della cellula
Fase S
Durante la sintesi del DNA
le due eliche si separano
e sono più esposte
all’azione dei cancerogeni
Combustione del carbon fossile e
del gasolio
Combustione del tabacco
Cottura della carne alla brace
Cancerogeni indiretti
Viene idrossilata a
1-idrossi-2-aminaftolo e
Subito glicuronata nel fegato
Azione cancerogena nella vescica
è legata alla presenza
nelle cellule vescicali dell’enzima
β-glicuronidasi
Giallo di burro
(burro, pasta, margarina)
Doppio legame
Nitrosasmine
(fumo di tabacco)
Tumori al polmone, alla vescica
e alla mucosa nasale
nitrosamidi
Cancerogeni indiretti
Metildiazonio (interagisce con la Guanina)
Formazione di legami crociati
Delezione e sostituzione di basi
Cloruro di vinile, materiali plastici
mostarde azotate, gas vescicante
ciclofosfamide, chemoterapici
DNA con analoghi di base
I cancerogeni e la ricerca del piacere: fumo e alcol
Papilloma virus
Virus Epstein-Barr
Tumori della cervice uterina
Ca naso-faringeo
Virus epatite B e C
HHV8
HTLV I
Linfoma di Burkitt
Carcinoma epatico
Sarcoma di Kaposi
Leucemie
Sospetta eziologia virale
15-20% tumori umani
(1800) Batteri
Tumori
Virus
Ciascun retrovirus contiene un gene razziato
Lo stesso oncogene può essere presente in diversi virus oncogeni
I geni virali non sono delle copie perfette dei geni cellulari:
la trascrizione inversa è un meccanismo soggetto a molti errori
Immortalizzazione
Crescono continuamente in coltura
Alterazioni fenotipiche simili alle cellule trasformate
Non provocano tumori se iniettate in topi nudi
Trasformazione
Retrovirus: tumori ematopoietici, alcuni carcinomi e sarcomi
Hepednavirus: carcinoma epatocellulare
Papova virus:alcuni tumori solidi, papillomi e carcinomi
Adenovirus: vari tumori solidi
Herpesvirus:linfomi, sarcomi e carcinomi
Poxvirus: fibromi
Le cellule permissive non vengono
trasformate
(infezione litica)
La trasformazione può avvenire in
cellule che non permettono la
produzione di virioni
SV40 scimmia,topo
Avvengono solo le fasi precoci
Non si ha rilascio di particelle virali
Infezione litica
No trasformazione
Es:SV40
No replicazione
Bassa efficienza di trasforazione
Nella trasformazione neoplastica avvengono solo gli eventi precoci
1) Integrazione del DNA nel genoma cellulare
dipende del tipo di cellula infettato
l'intero genoma può essere integrato (anche in copie multiple),
solo parte può integrarsi,
oppure il genoma virale persiste sotto forma di episoma
2) Uno o più geni virali codificano proteine
che hanno un ruolo determinante nella trasformazione
3) Non sono presenti oncogeni nel genoma virale
Trascrittasi inversa
Inducono tumori nei loro ospiti naturali
Possono sia replicarsi che trasformare
cellule omologhe
Integrazione di alcuni
geni virali nella cellula
ospite
Attivazione di alcuni geni
della cellula ospite
Il provirus viene incorporato
in prossimità di un c-onc
Il gene cellulare viene regolato
dalle LTR virali
Retrovirus cis-attivante
Periodo di latenza medio
I geni virali v-onc vengono
incorporati nel genoma cellulare
Retrovirus acuti
Transattivazione
Retrovirus trans-attivante
Periodo di latenza lungo
Hepednavirus:
carcinoma epatocellulare
Papova virus:
alcuni tumori solidi, papillomi e carcinomi
Adenovirus:
vari tumori solidi
Herpesvirus:
linfomi, sarcomi e carcinomi
Poxvirus:
fibromi
Virus a DNA hanno come bersaglio
proteine che controllano il ciclo
Viral oncoprotein
Simian virus 40
Host cell
tumor suppressor protein
large T antigen
p53
Adenovirus
E1b
E1a
Human papillomavirus
E6
E7
Rb
Polioma e SV40 sono piccoli virus: 6-7 geni
Polioma virus: è solo un virus animale, ed induce tumori nei topi
Ag T grande, medio e piccolo.
Ag T medio si associa alla membrana cellulare
si complessa con c-src e ne attiva l’attività tirosin-chinasica
SV-40: è uno dei pochi virus capace di trasformare le cellule umane in cultura.
Non è stato associato a nessun tumore umano,
sebbene molte persone siano state infettate dal virus che contaminava
i primi lotti di vaccino antipolio
Sequenze virali presenti in t cerebrali e mesotelioma. Significato?
Ag T grande di SV40 lega p53 e Rb
SV-40
Oltre 98 milioni di persone solo negli USA
sono stati esposti a SV40 infettivo
Sequenze di DNA virale in
Tumori cerebrali
MESOTELIOMA
PAPILLOMA VIRUS (HPV)
Hanno trofismo per le cellule epitelali cutanee e delle mucose
(cute, esofago, vescica)
Questi tumori benigni possono progredire verso la malignità
Nell'uomo il papilloma virus induce lesioni benigne dell'epitelio squamoso:
l'infezione virale si produce solo in cellule che sono in fase terminale di differenziazione
verruche cutanee, papillomi laringei e condilomi acuminati
della vulva e cervice uterina, del pene e della regione perianale
Occasionalmente i papillomi laringei ed i condilomi acuminati
vanno incontro a trasformazione maligna in carcinoma a cellule squamose
Sequenze del DNA di alcuni ceppi, in particolare il 16 ed il 18,
sono stati trovati nel 70-90% dei tumori cervicali intraepiteliali
e nel carcinoma invasivo della cervice uterina
L’infezione avviene nello strato basale,
a livello di microlesioni degli epiteli o della mucosa
Le cellule infettate si dividono, alcune migrano nello strato di cellule soprabasale
differenziante e il genoma virale viene attivato
Il DNA virale viene replicato
Le particelle virali sono rilasciate in superficie e possono infettare altre cellule
Il meccanismo con cui il papillomavirus 16 (HPV 16)
produce la trasformazione neoplastica
si basa sull'interazione tra proteine virali e prodotti dei geni soppressori tumorali
Il virus produce due proteine chiamate E6 ed E7
che sono direttamente coinvolte nella genesi tumorale
E6 interagisce con la proteina p53 e la indirizza verso una rapida
degradazione
E7 interferisce nel complesso che si forma tra prodotto
del gene del retinoblastoma ed i fattori di trascrizione cellulare (E2F)
VIRUS DELL'EPATITE B (HBV)
Hepedna virus provoca danni acuti e cronici alla cellula epatica e
induce nel fegato un processo flogistico
La correlazione con il carcinoma epatico primitivo è puramente epidemiologica.
Il rischio di cancro aumenta di 200 volte in soggetti che hanno contratto l'infezione
DNA integrato nel genoma, livelli di HSbAg nel siero
Il genoma del virus è stato riscontrato nei tumori epatici
(ma anche in pazienti cirrotici)
Il virus non cresce in culture cellulari e non provoca la loro trasformazione.
IL VIRUS
DEL
HCV
HCV
- Dimensioni particella 50nm
- Flaviviridiae RNA
- Replicazione: citoplasma
- Eterogenicità genomica
cronicizzazione
Persistenza
infezione
HERPES VIRUS
Vi sono molti HERPES VIRUS oncogeni negli animali
( ad esempio il virus della linfocitosi del pollo o malattia di Marek,
per cui esiste dagli anni 50 un vaccino)
HERPES VIRUS UMANI:
HSV1 (labialis)
HSV2 (genitalis)
CMV (citomegalovirus)
VZV(varicella-herpes Zoster)
non è stato in alcun modo associato al cancro
EBV (Epstein Barr) il linfoma di Burkitt ed il carcinoma nasofaringeo
HHV6 e 7 infettano inf T (Human Herpes virus 6)
HHV8 associato al sarcoma di Kaposi
Virus di Epstein-Barr
Primo virus associato a una neoplasia umana
(linfoma endemico nell’Africa)
HERPES VIRUS - EBV
La maggior parte degli adulti sono EBV sieropositivi,
data la frequenza di infezioni lievi e non specifiche
(nel bambino piccolo) e della stessa mononucleosi (nel giovane adulto).
Il virus però è in grado di trasformare i linfociti B umani
in coltura e causa linfoma in alcuni primati
Infezione primaria attraverso scambi di saliva
nell’orofaringe
replicazione virale nelle cel epiteliali pluristratificate
Infezione secondaria dei linfB
Persistenza Linf B
Caratteristiche genetiche
Età
Fattori ambientali
virus
Infezione nella prima infanzia nel cavo oro-faringeo,
Ospite nei Linf B
modificazioni ambientali possono riattivarlo
Infezione nell’adolescenza
mononucleosi infettiva
Il virus viene rilasciato nel la saliva e nel sangue
In particolari situazioni virus viene associato ai tumori nell’uomo
Linfoma di Burkitt:
è limitato all'Africa tropicale
(non si verifica in africani che vivono al di fuori dell'area di endemia)
e colpisce i bambini
è un linfoma scarsamente differenziato (B linfociti)
Il DNA virale è stato rilevato in > 90% dei casi.
I B-linfociti presenti nei linfomi, compreso quello di Burkitt,
hanno una caratteristica anomalia cromosomica,
la traslocazione dell'oncogene C-Myc dal cromosoma 8
ad uno dei cromosomi coinvolti nella sintesi delle catene delle
immunoglobuline(14, 2 o 22)
Presenza di endemia malarica
Carcinoma nasofaringeo
si verifica in Asia sud-orientale
(soprattutto nella Cina sud-orientale)
o in persone di quelle regioni che vivono in altre zone
Il virus è stato identificato nelle cellule del carcinoma nasofaringeo,
praticamente in tutti i pazienti
specifici geni virali vengano espressi in queste cellule
Il virus è stato però anche identificato in soggetti normali
Fattori ambientali:
consumo di pesce essiccato (nitrosamine),
terapia con Euphorbiacee (esteri di forbolo)
Linfomi di Hodgkin
in pazienti immuno-soppressi
sequenze del DNA virale sono state
ritrovate in circa il 50 % dei casi.
HHV-8
DNA di HHV-8 è presente in tutti i casi di sarcoma di Kaposi
Possiede numerosi geni omologhi a geni cellulari che
controllano processi quali:
apoptosi, risposta immune e ciclo cellulare
Utilizza proteine che gli permettono
-di eludere la risposta immune (vIRF)
-inibire l’apoptosi (vFLIP e vBcl-2)
Possibile trasmissione orizzontale e verticale (saliva)
I retrovirus sono costituiti da una doppia copia
di un filamento di RNA (a singola catena),
durante la replicazione virale viene trascritto dalla trascrittasi inversa
e si integra nel genoma
Questa forma è nota come provirus
i geni virali rimangono
integrati per sempre nel DNA cellulare
Si duplicano con il DNA cellulare e
non portano a morte la cellula
(nel caso dei virus oncogeni)
rilasciando il virus per gemmazione.
VIRUS ONCOGENI A RNA
RETROVIRUS UMANI
I Retrovirus umani HLTV I e II
HTLV I identificato nel 1980 R. Gallo
in una linea cellulare derivata da una micosi fungoide, linfoma cutaneo a cellule T
• HLTV I e II producono rapidamente la trasformazione in cultura di T linfociti
anche se non stimolati con IL-2
• E' probabile che il meccanismo di induzione della neoplasia coinvolga
l'espressione dell'IL-2 e dei suoi recettori
• Nell'HTLV-1 il gene tax stimola il promoter di IL-2
e del suo recettore
il gene rex stabilizza l'mRNA del recettore dell'IL-2
VIRUS ONCOGENI A RNA
RETROVIRUS UMANI
La malattia associata all'HLTV I (più raramente dall'HLTV II)
sembra sia una leucemia\linfoma caratterizzata da un decorso aggressivo
Vi è un' area di endemia del virus
nel sud del Giappone e in parte dei Caraibi
dove una sostanziale proporzione della popolazione è portatrice del virus
Negli Stati Uniti solo una piccola percentuale delle neoplasie sono positive