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Infiammazione e cancro
Introduzione
Evidenze di legame infiammazione-cancro
Perché infiammazione aumenta rischio tumore
Via intrinseca/ Via Estrinseca
Oncogeni e infiammazione
Relazione infiammazione cancro: il caso di NF-kB
Il cancro é una malattia causata da difetti nei
meccanismi cellulari di controllo della stabilitá del
genoma e e della proliferazione cellulare
Se infiammazione é in grado di stimolare lo sviluppo
del cancro, questo deve avvenire attraverso la
modulazione di tali meccanismi cellulari
Tra i vari pathway attivati durante infiammazione,
NF-kB ha un ruolo centrale sia nel controllo della
risposta infiammatoria che nello sviluppo del tumore.
NF-kB
NF-kB é un fattore trascrizionale rapidamente attivato in
risposta a stress:
Virus- batteri (esempio: LPS) -parassiti
shear stress
UV-chemoterapic-stress ossidativo
danno al DNA
citochine infiammatorie (esempio: TNF, IL6)
Regola
-attivazione dei linfociti
-infiammazione
-inibisce apoptosi
-stimola crescita cellulare
NF-kB
Le subunitá possiedono il dominio REL di legame al DNA
REL (la piú importante: REL-A o p65)
p50
p52, derivata da proteolisi di p105
Esiste come Etrodimero di due tipi:
REL/p50
REL/p52
stress
NF-kB pathway canonico
citoplasma
NF-kB ha segnali di localizzazione nucleare
NF-kB é mantenuto nel citoplasma da interazione con IkB
In seguito a stimolo,
il complesso IkB Chinasi (trimero IKK ) inattiva IkB
NF-kB entra nel nucleo
nucleo
pathway canonico
Come inattivare NF-kB?
Forma mutante di IkB che non púo essere inattivata (fosforilata):
I-kB SR: Super Repressore costitutivo!!!!
Pathway non canonico
Geni target
feedback loop:
IkB
proliferazione:
MYC, Ciclina D1
anti-apoptosi:
BCL2 family (bloccano BAX), cIAP (bloccano caspasi)
Infiammazione:
citochine
chemochine
molecole per adesione
effettori, stress ossidativo
risposta immunitaria
proteasi
(e.g., IL-1, IL-6, TNF-a, IFN b, GM-CSF)
(e.g., IL-8, MIP-1 , MCP1, RANTES, and eotaxin),
(e.g., ICAM, VCAM, and E-selectin)
(e.g., iNOS and COX-2).
(MHC proteins)
(MMP9 proteins)
NFKB ha un ruolo sia in cellule infiammatorie che in
cellule tumorali
NFKB, infiammazione e cancro
Indizi:
NF-KB é fondamentale per il processo infiammatorio
NF-kB é un attivatore di geni anti apoptotici=oncogeni
Tumori umani presentano NF-kB costitutivamente attivato
validazione del ruolo di NF-kB in modelli murini
Epatite e carcinoma del fegato (HCC:hepatocellular carcinoma)
Carcinogenesi chimica e HCC
Hepatocellular Carcinoma (HCC)
High mortality rate due to late stage diagnosis
-resection and transplantation are mostly ineffective
-Commonly used drugs are mostly ineffective
-emergence of therapy resistance tumor
-Increse incidence due to increase rate of HBV HCV
infection
Prevention!
L'epatite virale è un processo infiammatorio (acuto o
cronico), che provoca la morte (necrosi) delle cellule del
fegato (epatociti) a causa dell'attacco da parte di virus
epatotropi (HBV/HCV)
Come risponde l’organo danneggiato?
fegato: capacitá rigenerante
iperplasia controllata
Gli epatociti si dividono raramente.
Tuttavia, possiedono la capacità di riprodursi in risposta a:
- fattori di crescita
- distruzione/asportazione di una parte del fegato stesso
Capacitá fondamentale dopo l'asportazione chirurgica o in seguito a lesioni (lesioni virali, tossiche o
ischemiche).
la capacità di rigenerazione del fegato viene
compromessa da danno eccessivo:
- malattie croniche (epatite)
- danni ripetuti (alcol: >50g/giorno/piú anni)
Conseguenza:
epatociti verranno sostituiti da tessuto
cicatriziale (fibrosi) fino a portare alla cirrosi epatica.
commento
Ripopolazione del fegato e cancro
Un ambiente ricco in stimoli proliferativi puó favorire la selezione di una
cellula “iniziata” (pre tumorale)
Infiammazione - tumore
Colangite
Infiammazione vie biliari
Hepatocellular carcinoma
Topi MDR2-/Modello murino di epatite
Malattie epatobiliari:
Gli epatociti secernono la bile nei canalicoli biliari, che sono spazi tra epatociti
adiacenti.
La bile é composta da acidi biliari e fosfolipidi.
MDR2: glicoproteina di membrana che media la secrezione dei fosfolipidi della
bile, famiglia degli ABC transporter.
Topi MDR2 -/- :
Un difetto nella secrezione della bile:
acidi biliari in assenza di fosfolipidi,che sono ritenuti negli epatociti, sono tossici e
causano danno delle membrane e epatite
modello di malattia epatobiliare, é considerato un modello di malattia cronico
del fegato, precisamente di Colangite, cioé infiammazione delle vie biliari.
All’etá di 4 - 6 mesi i topi mdr2 (-/-) sviluppano foci di HCC.
Topi MDR2-/Modello murino di epatite
NF-kB e HCC in topi MDR2-/Sistema:
Topi MDR2 -/- sviluppano epatite e poi HCC a 6 mesi
Domanda:
quale ruolo per NF-kB?
Metodo:
Inattivazione di NF-kB nel fegato di topi MDR2-/-
Come?:
Attivazione specifica nel fegato di IkB super-repressor
NF-kB é attivato nei topi
MDR2-/-
+/+
-/-
HCC from -/-
Immunoistochimica con antiNF-KB (p65)
Cosa succede se inattiviamo NF-kB?
(attivando IkBSR con sistema TET-OFF)
In assenza di DOX, il gene é
acceso, ikBSR inattiva NF-kB
In presenza di DOX, il gene
é spento, NF-kB é attivo
IkBSR
IkBSR
In presenza di DOX, il gene é spento, NF-kB é attivo
In assenza di DOX, il gene é acceso, ikBSR inattiva NF-kB
IkBSR inibisce NF-kB nel fegato
Staining nucleare di p65 é indice di attivitá di NF-kB:
KO = MDR2-/DM = MDR2-/-, IkBSR
MDR2-/IkbSR spento
MDR2-/IkbSR acceso
MDR2-/-
Se inattiviamo NF-kB? (attivando IkBSR)
meno HCC!
In che modo NF-kB favorisce
lo sviluppo di HCC
Una funzione di NF-kB é inibire apoptosi.
Ipotesi:
NF-kB favorisce HCC perché inibisce apoptosi
Se cosí fosse, IkBSR dovrebbe far diminuire HCC
perché aumenta il livello di apoptosi.
Quindi:
Qual é il livello di apoptosi in topi MDR2-/- rispetto a
topi MDR2-/- con NF-kB inattivato (da IkBSR)?
modello
MDR2-/epatite
dox
NF-kB
IkBSR
apoptosi
HCC
Inibizione di NF-kB (da parte di IkBSR) aumenta apoptosi e riduce
incidenza HCC
Se blocco TNF, blocco NF-KB: tolgo l’inibizione dell’apoptosi,
e apoptosi aumenta.
Quali geni target di Nf-kB?
Famiglia IAP:
legandosi alle caspasi (anche già attivate) ne
inibiscono l’attività enzimatica e ne promuovono
ubiquitinazione e degradazione
Quali cellule producono TNF e
quali hanno NF-kB attivato?
NFkB
epatociti
endotelio
TNF
macrofagi
NFKB funziona sia
in cellule
infiammatorie che in
cellule tumorali
MODELLO di carcinogenesi
chimica di HCC
NF-kB, cellule e citochine infiammatorie
Carcinogeni e HCC:
DEN
diethylnitrosamina
DNA alkylation
Induzione HCC in topi adulti:
-Trattamento singolo DEN
-Trattamento con promotore per 6 mesi
-Comparsa HCC intorno ai 6-8 mesi
DEN
HCC
promotore
mesi
DANNO
HCC
DANNO
Ruolo NF-kB
HCC
DEN
CELLULE NECROTICHE
Attivazione macrofagi
TLR
Produzione di IL6
Stimolazione cell tumorali
HCC
Trattamento con DEN induce proliferazione (ripopolamento)
nel fegato
Proliferazione in vivo é dipendente da NF-kB
Wt
NF-kB-/-
Proliferazione misurata nel fegato come % di cellule positive alla BrdU
Il trattamento con DEN induce IL6
Questa induzione dipende da NF-kB
WT
NF-kB-/-
Immunoistochimica per IL6 su sezioni di fegato da topi wt o NF-kB -/-
Funzione di IL6 in HCC indotta da DEN:
In assenza di IL6 si ha meno danno e meno risposta
proliferativa (in vivo)
Danno misurato come rilascio
di transaminasi (ALT)
Proliferazione misurata nel fegato
come % di cellule positive alla BrdU
Esiste un effetto di genere
Alti livelli Estrogeni inibiscono rilascio di IL6 e proteggono da HCC
Funzione di IL6 in HCC indotta da DEN:
IL6 é richiesta per sviluppo del tumore
E quindi aumenta il survival se togliamo IL6
Quali sono le cellule responsabili del rilascio di IL6?
Kupffer celI (KC): i macrofagi residenti del fegato!
KC isolate e trattate in piastra con LPS o frammenti necrotici:
producono IL6 solo se la via di trasduzione del TLR4 é integra
NB: naturalmente fonte di “tissue damage” é anche epatite
conclusioni
Le cellule e i mediatori dell’infiammazione sono una
presenza importante dell’ambiente tumorale
Lo stato infiammatorio favorisce insorgenza e progressione
del tumore
- Infiammazione precede e favorisce l’insorgenza del tumore
- Attivazione oncogenica induce un’ambiente infiammatorio
che favorisce la tumorigenesi
“therapy induced inflammation”
Ulteriore livello di complessitá
Chirurgia-chemioterapia-radiazioni:
Le principali opzioni terapeutiche  inducono infiammazione
sistemica o locale
Causa: danno tissutale o morte di cellule tumorali
Chirurgia: danno tissutale /infezioni – stress pathway
chemioterapia-radiazioni: induzione di necrosi
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NB: Necrosi può avere duplice effetto:
Morte di cellule infiammatorie pro-tumorali
cellule responsabili del microambiente infiammatorio
Morte di cellule infiammatorie anti-tumorali
cellule effettrici della risposta immunitaria anti-tumorali
Terapia anti-infiammatoria come terapia antitumorale
Farmaci antiinfiammatori possono avere sia azione
profilattica che terapeutica
riducono incidenza o rallentano la crescita tumorale:
Inibitori delle ciclo-ossigenasi (aspirina, inbitori di COX2): riduzione
incidenza Colon Cancer, Breast cancer
Agire sull’infiammazione pro-tumorale: strategie.
Inibizione di dei pathway che mediano la crescita/sopravvivenza
delle cellule tumorali in risposta alle citochine infiammatorie
(inibizione di NFKB)
Sequestro delle citochine /chemochine/recettori che mantengono il
microambiente infiammatorio (antiIL6, anti TNF, anti CCR2)
modulare la risposta infiammatoria che segue la terapia
Eliminare cellule infiammatorie responsabili della progressione
tumorale, preservando le cellule responsabili della risposta
immunitaria
Inibizione selettiva di citochine pro-tumorali.