I TUMORI

I TUMORI TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA I TUMORI o NEOPLASIE rappresentano l’insieme di una popolazione di cellule somatiche dell’organismo avente quasi sempre origine monoclonale, con capacità replicativa illimitata e indipendente. POPOLAZIONE CELLULARE TRASFORMATA CELLULA MODIFICAZIONI GENETICHE 1. iniziazione (provoca la mutazione) 2. promozione (favorisce la replicazione cell.) 3. progressione TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA esempio: 1° evento 2° evento EPITELIO COLON ADENOMA CARCINOMA mutaz. oncog. Src Perdita funz. antionc. p53

TERMINOLOGIA TUMORE: significa tumefazione. Massa rilevata sul sito anatomico di origine. NEOPLASIA: formazione di cellule nuove, proliferazione. CANCRO: “cancer”: granchio, aspetto a forma di chele di tumori che infiltrano i tessuti circostanti.

ACCRESCIMENTO IRREVERSIBILE Ciascuna cellula può essere interessata: DIVERSI TIPI DI TUMORE DIVERSA LOCALIZZAZIONE DIVERSO ASPETTO MORFOLOGICO DIVERSO COMPORTAMENTO BIOLOGICO MINIMO COMUNE DENOMINATORE: CAPACITA’ DI PROLIFERAZIONE AUTONOMA E ILLIMITATA (numero cicli ) PERDITA MECCANISMI DI CONTROLLO MOLTIPLICAZIONE ACCRESCIMENTO IRREVERSIBILE DIVERSO DALL’ ADATTAMENTO di tipo: IPERPLASTICO ritorno alla normalità quando lo stimolo cessa, es. utero, muscolo scheletrico DISTRETTUALITA’ IPERTROFICO REVERSIBILITA’

ACCRESCIMENTO NEOPLASTICO NON LIMITATO INVASIVITA’ LOCALE NO DISTRETTUALITA’ TUMORI MALIGNI METASTASI (DIFFUSIONE nell’organismo) generalmente si associa alla perdita della capacità proliferativa DIFFERENZIAZIONE: CELLULE POCO DIFFERENZIATE: tumore a crescita rapida  pericolo maggiore CELLULE PIU’ DIFFERENZIATE: tumore a crescita più lenta  pericolo minore

Sono malattie dovute ad ALTERAZIONI GENETICHE 50-70% dei tumori è dovuto a cause ambientali Non rispondono a fattori che normalmente controllano la PROLIFERAZIONE CELLULARE Nt= ACCRESCIMENTO ESPONENZIALE N cellule in un dato momento N0= N cellule iniziali e = costante dei logaritmi Nt= N0 . ekt k = tempo di duplicazione cellule t = tempo di accrescimento del tumore TIPI DI TESSUTO, IN BASE ALLE CAPACITA’ PROLIFERATIVE: LABILI STABILI PERENNI

TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA A CARICO DI QUALUNQUE CITOTIPO CELL. LABILI: vita limitata, rinnovamento continuo, perdita per invecchiamento, esfoliazione, proliferazione elementi staminali che originano tali cellule, es. epiteli. CELL. STABILI: vita più lunga, si moltiplicano solo occasionalmente, quando una quota va incontro a distruzione  moltiplicazione per ripristinare la quota normale, es. fegato. CELL. PERENNI: la perdita non è rimpiazzata da cellule dello stesso tipo, es. cellule nervose, muscolari. MAGGIOR FREQUENZA DI TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA CELLULE EPITELIALI PROLIFERAZIONE RAPIDA elementi labili elementi staminali

ecco perché l’incidenza è legata all’età I tumori sono processi multifasici, si parla di PROGRESSIONE NEOPLASTICA serie successiva di mutazioni che si accumulano nella progenie di una o poche cellule ecco perché l’incidenza è legata all’età Incidenza I= c x t n I = incidenza c = costante t = tempo n = dipende dall’età 10 20 30 40 età

SELEZIONE DI NUOVE VARIANTI Crescita neoplastica esponenziale (carcinoma in situ) Aumento delle dimensioni (tumori solidi) Necessità di O2 No maggiore apporto di nutrienti Rallentamento della crescita perché non c’è vascolarizzazione SELEZIONE DI NUOVE VARIANTI SI ATTIVANO “NUOVI GENI”  es. fatt. angiogenici  NEOVASCOLARIZZAZIONE CAPACITA’ DI SFUGGIRE AL SISTEMA IMMUNITARIO (ES. MHC) MINORE NECESSITA’ DI NUTRIENTI MINORE NECESSITA’ DI O2 CAPACITA’ METASTATICA

SELEZIONE DI NUOVE VARIANTI CRESCITA NEOPLASTICA ESPONENZIALE carcinoma in situ AUMENTO DELLE DIMENSIONI (tumori solidi) AUMENTO NECESSITA’ DI OSSIGENO NO MAGGIOR APPORTO NUTRIENTI RALLENTAMENTO DELLA CRESCITA PER ASSENZA DI VASCOLARIZZAZIONE SELEZIONE DI NUOVE VARIANTI ACCENSIONE “NUOVI GENI” CAPACITA’ DI SFUGGIRE AL SISTEMA IMMUNITARIO (es. MHC) MINORE NECESSITA’ NUTRIENTI MINORE NECESSITA’ OSSIGENO CAPACITA’ METASTATICA es. fattori angiogenetici NEOVASCOLARIZZAZIONE

109 cellule  circa 1 gr TUMORE CLINICAMENTE RILEVABILE: alterazione del metabolismo glucidico aumenta la glicolisi anaerobia TUMORE velocità glic. anaer. velocità di crescita

LA POPOLAZIONE NEOPLASTICA SI MOLTIPLICA E MUTA CONTINUAMENTE PROGRESSIONE NEOPLASTICA il tumore è una entità dinamica in continua evoluzione

CLASSIFICAZIONE TUMORI 2 criteri: ISTOGENETICO (tessuto di origine) COMPORTAMENTO BIOLOGICO (maligni, benigni) Ab MONOCLONALI  identificazione Ag. sup., marcatori (es. Ag. fetali; virali ad es. di virus trasformanti) CAUSE TUMORI STESSO AGENTE ONCOGENO  induce a volte tumori di tipo diverso STESSO TIPO DI TUMORE  a volte causato da agenti molto diversi - Alcuni tumori vengono identificati dal nome derivato dall’organo e non dal tessuto, es. epatoma, timoma, … - A volte da aspetti funzionali es. immunoblastoma - Nome studioso che l’ha identificato es. sarcoma di Ewing, morbo di Hodgkin, tumore di Wilms

suffisso –oma (sia tumori benigni, sia tumori maligni): epitelio ghiandolare  carcinoma (maligno) connettivo fibroso  fibroma (benigno) epitelio ghiandolare  adenoma (benigno) epitelio  epitelioma (maligno) connettivo  sarcoma (maligno, aspetto carnoso, sarcos = carne) tumori benigni epitelio di rivestimento  generalmente protuberanza: costituiti da parte stromale centrale che forma uno “scheletro” connettivale in cui sono contenuti vasi sanguigni, linfatici, nervi. POLIPI peduncolo vascolo-connettivale, si ramifica in diverse direzioni (papilloma laringeo  origine virale (Papova virus). Verruca nell’epitelio di rivestimento cutaneo. PAPILLOMA

(Robbins, Piccin)

sviluppo di tipo non invasivo ma espansivo SUDDIVISIONE TUMORI BENIGNI sviluppo di tipo non invasivo ma espansivo stesso fenotipo del tessuto che lo origina es. tumori degli epiteli ghiandolari (adenomi) avviluppati da una capsula di tessuto connettivo fibroso comprimono  espandendosi non c’è invasività  contiguità con il tessuto circostante non invade, non infiltra il tessuto circostante compressione meccanica  comparsa manifestazioni patologiche tumore benigno ghiandole endocrine  eccessiva produzione di ormoni tumori benigni asportati  non recidivano

Compressione organi e strutture Produzione eccessiva di ormoni alterazione della pelle di natura sconosciuta. Forse dovuta ad alterazioni a carico dei fattori di crescita. Lo strato basale si dilata e si insinua nel derma. PSORIASI tumore benigno dovuto ad una infezione virale che determina la proliferazione dello strato basale dell’epidermide senza cambiarne l’architettura, ispessimento dello strato corneo. VERRUCA tumore benigno del tessuto ghiandolare. ADENOMA TIROIDEO ADENOMA MAMMARIO ADENOMA INTESTINALE  tessuto della tiroide  dotti della ghiandola mammaria  mucose dell’epitelio gastrointestinale ADENOMA I TUMORI BENIGNI POSSONO DIVENTARE DANNOSI: Compressione organi e strutture Produzione eccessiva di ormoni Possono diventare maligni

NON rispettano la barriera costituita dalla membrana basale MALIGNI fenotipo diverso poco differenziati  detti ANAPLASTICI. Il grado di differenziazione delle cellule è talmente basso da non riuscire a riconoscere al microscopio il tessuto d’origine INFILTRAZIONE es. tumore cute e mucosa NON rispettano la barriera costituita dalla membrana basale INFILTRAZIONE PER FORZATURA CELLULE ENDOTELIALI PERICOLO! cellule tumorali nel sangue e nella linfa CIRCOLO EMBOLI NEOPLASTICI TROMBI NEOPLASTICI METASTASI DIFFUSE

PRODUZIONE ENZIMI IDROLITICI TUMORE BENIGNO TUMORE MALIGNO alta bassa DIFFERENZIAZIONE INVASIVITA’ sì presente assente o scarsa ORGANIZZAZIONE PRODUZIONE ENZIMI IDROLITICI assente sì

(Robbins, Piccin)

danno CACHESSIA progressivo e rapido DECADIMENTO DELL’ORGANISMO (solitamente fase terminale) enorme CALO di PESO squilibrio IDROMINERALE e IPOALBUMINEMIA CACHECTINA = TNF  CACHESSIA NEOPLASTICA

Confronto tra un tumore benigno del miometrio (leiomioma) ed un tumore maligno della stessa origine (leiomiosarcoma) (Robbins, Piccin)

“ANAPLASIA MORFOLOGICA” ASPETTI MORFOLOGICI DELLA CELLULA NEOPLASTICA Il tumore differisce dal tessuto di origine per : morfologia generale caratteristiche delle singole cellule organizzazione cellulare e come le cellule sono tenute insieme dallo stroma connettivale irrorazione sanguigna delimitazione rispetto ai tessuti circostanti ANAPLASIA MORFOLOGICA insieme di queste differenze ed alterazioni “ANAPLASIA MORFOLOGICA” In genere il grado di anaplasia correla positivamente con il grado di malignità del tumore

Si organizzano e si accrescono in maniera diversa dal tessuto normale: TUMORI EPITELI EPITELIO DI RIVESTIMENTO NORMALE crescita disordinata, gruppi di cellule di stato differenziativo diverso per: organizzazione ordinata a strati di cellule sovrapposti, via via più diff. dal basso verso l’alto (interno-esterno, strato basale  strato corneo  POLARITA’) - alterazioni giunzionali cellula-cellula - alterazioni e/o deficienza sist. vascolo-connettivale coltura cellule in vitro organizzazione in SFEROIDI (2-3 mm) (simili ai noduli che si trovano in vivo) formazione a CILINDRO o CORDONE (necrosi periferica) in vivo formazione a NODULO (necrosi centrale)

DIFFERENZIAZIONE CELLULARE DIFFERENZIAZIONE NELLA CELLULA TUMORALE Processo normale, la cellula si specializza per compiere una certa funzione, c’è restrizione dell’espressione genica. Sotto il controllo dei geni omeotici di vario livello DIFFERENZIAZIONE CELLULARE Blocco della proliferazione (cellula in G0), quiescente, può differenziare Programma di differenziazione alterato CELLULE TUMORALI Proliferazione/differenziazione spesso coesistono Inappropriata o patologica funzione geni omeotici ( da oncogeni attivati o da mutazioni geni omeotici) Assenza recettori per fattori solub. che inibiscono la proliferazione Iperproduzione fattori di crescita METAPLASIA Alterata differenziazione di un tipo cellulare, che assume le caratteristiche di un altro, di solito meno differenziato Perdita inibizione da contatto: le cellule crescono le une sopra le altre, in maniera disordinata

Caratteristiche della Cellula Tumorale FORMA Può essere profondamente alterata, variabile ed irregolare polimorfismo cellulare per architettura citoscheletro alterata VOLUME Grande variabilità nelle dimensioni. Spesso cellule tumorali più piccole delle cellule normali; a volte giganti, plurinucleate per endomitosi (non si divide il citoplasma). Nelle cellule normali è largamente a favore del citoplasma, nelle cellule tumorali si sposta a favore del nucleo. RAPPORTO NUCLEO/CITOPL. N ° NUCLEOLI Aumentato (anche fino a dieci volte). FORMA DIM. NU. Nuclei polimorfici, giganti e micronuclei, aumento o diminuzione quantità di DNA (iperploide, ipoploide, cromatina addensata a zolle). COLORABILITA’ ALTERAZIONI DEL CARIOTIPO E DEI SINGOLI CROMOSOMI Ipercromasia e ipocromasia. Nuclei (ematossilina/eosina) più colorati di quelli delle cellule normali. MEMBRANA NUCLEARE E PORI NUCLEARI Alterazioni numero e distribuzione pori

NUCLEOPLASMA Presenta sovente inclusioni CITOPLASMA Nelle cellule tumorali tende a diminuire MEMBRANA PLASMATICA Alterazioni o cambio di funzionalità di microvilli, complessi giunzionali, ciglia CITOSCHELETRO Disorganizzazione microtubuli e filamenti di actina RECETTORI, CANALI Perdita di recettori, canali ionici, molecole di adesione, enzimi di membrana RETICOLO ENDOPLASMATICO Aumento polisomi e ribosomi liberi Numero e volume diminuito, forma irregolare, vaculizzati, inclusioni, creste diminuite ed irregolari MITOCONDRI Diminuzione numero perossisomi, diminuzione superossido dismutasi  aumento rischio cancerogeno PEROSSISOMI

I proto-oncogeni src 3. Fattori di crescita (es. sis) 1. Protein-chinasi tirosino-specifiche (es. src.) Hanno un dominio che lega l’ATP e trasferisce il fosfato alla tirosina. Essendo chinasi, fosforilano le proteine. Src fosforila proteine che fanno parte del sistema di ancoraggio della cellula alla matrice cellulare. Citoscheletro profondamente alterato. src 2. Proteine tirosinochinasi recettori (es. erb B) Erb B è un recettore mutato, permanentemente attivo (trasduce un segnale intracellulare senza che sia presente il ligando). 3. Fattori di crescita (es. sis) Sis è una proteina simile al fattore di crescita derivante dalle piastrine (PDGF). 4. GTP-binding proteins (es. ras) Funzionano come “interruttori molecolari” di numerosi processi intracellulari. Ras è attivo in maniera permanente in molti tumori. Hanno un dominio che lega il GTP. La proteina è attiva Se presente GTP, mentre è inattiva se il GTP è idrolizzato a GDP. 5. Fattori trascrizionali (myc) Sono proteine che si legano al DNA (hanno localizzazione nucleare). Nel linfoma di Burkitt ad esempio, una TRASLOCAZIONE 8-14 sposta myc dal cr. 8 al cr. 14 oppure al cr. 22. Trascrizione dei geni delle Ig che NON dovrebbero essere trascritti in quelle cellule.

colonizzazione di altri tessuti, diffusione nell’organismo per: L’INVASIVITA’ DELLA CELLULA NEOPLASTICA INVASIVITA’ = colonizzazione di altri tessuti, diffusione nell’organismo per: modificazione adesività cellulare (aumento carica negativa  distacco cellule) prod. di mediat. (citochine, recett., enzimi) che modificano la membrana basale, componente extracellulare (matrice) locomozione cellule neoplastiche (AMF = autocrine motility factor) perdita inibizione da contatto fattori che inducono la formazione di vasi (fattori angiogenici) nel tumore ADESIVITA’: diminuzione adesività omotipica, aumento adesività eterotipica modificazione della distribuzione delle cariche elettriche della superficie  negativizzazione (maggior ricchezza in cariche negative) diversa distribuzione molecolare di adesione

produzione sostanze attive su: MEMBRANA BASALE MATRICE EXTRACELLULARE CELLULE ADIACENTI comparsa di attività proteolitica per secrezione di ATTIVATORE DEL PLASMINOGENO (PA)  serinproteasi PLASMINOGENO (polipeptide di 92.000 Da) prodotto dal fegato, è tagliato ”attivato” in PLASMINA nel sangue ed in altre sedi proteasi che trasforma il FIBRINOGENO in FIBRINA idrolisi di numerose proteine e glicoproteine della matrice extracellulare (es. fibronectina) Coaguli di fibrina che avviluppano le cellule neoplastiche presenti nel sangue circolante

sintesi cellule neoplastiche a causa della glicolisi anaerobia Produzione METALLOPROTEASI (Ca2+ e Zn2+-dipendenti)  sono collagenasi attive su collagene di tipo I, II, III Produzione altre COLLAGENASI  degradano collagene di tipo IV, V Secrezione CATEPSINA B  miosina, actina, fibronectina, laminina, collagene tipo IV, proteoglicani Secrezione JALURONIDASI  idrolizza e depolimerizza l'acido ialuronico, presente soprattutto nel tessuto connettivo sintesi cellule neoplastiche a causa della glicolisi anaerobia Produzione LATTATO  liquido extracellulare ipertonico, facilita modificazioni dell’ambiente extracellulare da parte degli enzimi secreti da parte delle cellule neoplastiche

LOCOMOZIONE DELLA CELLULA NEOPLASTICA Il movimento cellulare è un processo attivo che dipende da contrazioni della membrana, modificazioni dinamiche strutture contrattili. cellule che si muovono  emissione lamella motoria, priva di organuli ma ricca di microfilamenti produce movimento disordinato nelle cellule tumorali ma non in quelle normali. Proteina 50 kDa AMF “Autocrine Motility Factor” nelle urine di pazienti con carcinoma vescicale. Isolamento FATTORE CHEMIOCINETICO da parte di cellule tumorali attività autocrina e paracrina CELLULE NEOPLASTICHE oncogeni  fattori di crescita  recettori per fattori di crescita siero indipendenza in coltura

Biologia della crescita tumorale (Robbins, Piccin)

NEOVASCOLARIZZAZIONE DEL TUMORE: FATTORI ANGIOGENICI TUMORALI ANGIOGENESI o NEOVASCOLARIZZAZIONE  formazione di nuovi capillari SVILUPPO DEL TUMORE FASE AVASCOLARE: nutrizione e fornitura di ossigeno solo per diffusione (agglomerato di cellule 1 mm) CARCINMA in situ: diametro 1 mm, assenza vasi MLTIPLICAZIONE INCONTROLLATA: morte alcune cellule neoplastiche TUMORE INVASIVO: aumento numero cellule SUPERAMENTO MEMBRANA BASALE DISGREGAZIONE LITICA COSTITUENTI DEL DERMA INFILTRAZIONE PARETE CAPILLARI E VASI LINFATICI eventuale METASTATIZZAZIONE

FATTORI ANGIOGENICI Fattore di crescita acido dei fibroblasti (aFGF) Fattore di crescita basico dei fibroblasti (bFGF) Fattore di crescita trasformante alfa (TGF) Fattore di crescita trasformante beta (TGF) Eparina Angiogenina IL-1 TNF

TUMORE come evento sequenziale di ACQUISIZIONE di MUTAZIONI e DELEZIONI. E’ un processo progressivo. EPITELIO NORMALE mutazione APC in 5q EPITELIO IPERPROLIFERATIVO ADENOMA INIZIALE mutazione in K-ras ADENOMA INTERMEDIO scomparsa DDC ADENOMA AVANZATO scomparsa p53 CARCINOMA altre alterazioni genetiche CARCINOMA METASTATICO

LE METASTASI METASTASI: autotrapianto spontaneo di cellule neoplastiche che si distaccano dal tumore raggiungendo con varie modalità uno o più siti diversi  nuove formazioni METASTATIZZAZIONE (malignità del tumore): correlazione tra capacità metastatica e mortalità dei pazienti Controllo delle metastasi  difficile e drammatico Diagnosi tumore maligno  ci sono già metastasi e micrometastasi clinicamente silenti Nella popolazione neoplastica tutte le cellule sono tumorigene ma solo alcune sono metastatiche ONCOGENI CHE CONFERISCONO METASTATICITA’ H-ras (Harvey-ras) transfettato in cellule tumorigene competenza metastatica dal virus di Harvey maggiore è l’espressione di H-ras nelle cellule  più elevata è la capacità metastatica mos, raf, src, fes, fms ONCOGENI ALTERATI IN MOLTI TUMORI: c-myc, c-ras, c-myb

MODALITA’ DI DIFFUSIONE METASTATICA a) per CONTIGUITA’ b) per VIA CELOMATICA (cavità sierose) Percorsi diversi c) per VIA LINFATICA d) per VIA EMATICA e) per VIA CANALICOLARE (ghiandole)

a) per CONTIGUITA’ Invasione di organo anatomicamente limitrofo a quello del tumore primitivo. A volte “per innesto” o “jatrogenica” se il trasporto avviene accidentalmente nel corso di un intervento operatorio  comparsa del tumore nella zona della cicatrice o in zone attigue. b) per VIA CELOMATICA (cavità sierose) Nelle cavità sierose dell’organismo, interessamento pleura, peritoneo e indirettamente pericardio. c) per VIA LINFATICA E’ la via più frequentemente seguita per la diffusione metastatica dei tumori epiteliali. Cellule che aderiscono alla superficie del vaso, che proliferano e penetrano nel vasi linfatici  occlusioni, diffusione ai linfonodi, micrometastasi nei vasellini dei linfonodi. d) per VIA EMATICA Nel sangue circolante, enzimi proteolitici, collagenolitici elab. dalle cellule tumorali  superamento parete capillare. Formazione di trombi (aggregati di fibrina e piastrine)  protezione cellule tumorali dall’attacco del S. I. e) per VIA CANALICOLARE (ghiandole) Dotto escretore di una ghiandola esocrina nella quale ha sede il tumore primario. Le cellule raggiungono organo in cui il dotto sbocca. Adenocarcinoma pelvi renali  uretere  metastasi nella vescica.

La cascata metastatica (Robbins, Piccin)

Fegato disseminato da un cancro metastatico (Robbins, Piccin)

Non si eredita il “carattere neoplasia” EREDITARIETA’ e TUMORI Non si eredita il “carattere neoplasia” MA vengono trasmesse una o più alterazioni del genoma (mutazioni, delezioni, …)  alterazioni che possono dare luogo al fenotipo neoplastico L’aspetto ereditario è addizionale e preesistente al fine dello sviluppo della neoplasia In alcuni casi si ha rischio ereditario specifico  predisposizione alla insorgenza di un tumore (retinoblastoma, tumore di Wilms, sindromi pluriendocr. neopl.) In alcuni casi è un rischio generico  alterazione non riguarda geni specifici coinvolti nella trasformazione neoplastica ma coinvolti indirettamente in essa

COMPLEMENTO + IgM effetto CITOTOSSICO sia in vitro che in vivo sulle cellule neoplastiche IgM IgG si legano ad antigeni tumorali esposizione frammenti Fc legame con recettori esposti da cellule diverse: monociti granulociti “killing” cellule neoplastiche macrofagi linfociti

radiosensibilità per la prod. di radicali Il danno al materiale genetico avviene per errori nella duplicazione informazione alterata PATOLOGIA TUMORE IONIZZANTI ECCITANTI ENERGIA RADIANTE radiosensibilità per la prod. di radicali E= h contenuto d’acqua O2-   Eccitaz. TIMIDINA Sostanze aromatiche X UV dimero di TIMINA si intercalano nel DNA 