Factori genetici ai carcinogenezei

FACTORI GENETICI AI CARCINOGENEZEI

Importanta problemei

In urma cu aprox 100 de ani cand a fost descrisa polipoza colica familiala se credea ca neoplaziile ereditare sunt foarte rare.

De atunci au fost descrise forme ereditare sau cu determinism genetic in tot mai multe localizari.

Genomul uman a inceput sa devina cunoscut. Aplicarea in practica a cunostintelor geneticii va duce la reducerea semnificativa a morbiditatii si mortalitatii prin cancer.

Sfatul genetic se impune in situatiile cu agregare familiala cu scopul de a estima riscul individual de cancer si a propune eventuale masuri preventive

FACTORI GENETICI AI CARCINOGENEZEI

Genotip = totalitatea materialului genetic; reprezinta formula ereditara stabilita in momentul fecundatiei

Fenotip = rezultatul interactiunii dintre un genotip si factorii de mediu

Alelele reprezinta forme alternative ale aceleiasi gene dintr-un locus dat; daca ambele alele de la nivelul locusului sunt identice individul este numit homozigot pentru acel locus; daca alelele sunt diferite, individul este numit heterozigot.

FACTORI GENETICI AI CARCINOGENEZEI

Frecventa cancerelor umane cu determinare genetica este apreciata intre 5 - 10%

In cadrul cancerelor determinate genetic se deosebesc forme ereditare si forme cu predispozitie familiala; cancerele ereditare propriuzise reprezinta doar 1 - 2% din totalitatea cancerelor.

Caracteristicile principale ale cancerelor cu determinism genetic sunt:

lfrecventa crescuta in cadrul aceleiasi familii

laparitia la varste tinere

lcaracterul multifocal sau bilateral

FACTORI GENETICI AI CARCINOGENEZEI

In cadrul cancerelor ereditare deosebim:

ltransmiterea directa a procesului malign (retinoblastom, nefroblastom, neuroblastom)

ltransmiterea unei gene modificate (BRCA1, BRCA2)

ltransmiterea ereditara a unei afectiuni cu potential ridicat de malignizare

ltransmiterea de neoplazii endocrine multiple

Sunt cunoscute la om peste 200 de mutatii ce predispun la cancer; localizarea cromozomiala exacta si caracteristicile genei implicate sunt insa cunoscute in putine cazuri

CANCERE FAMILIALE EREDITARE

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Caracteristici

Incidenta anormal de mare a cancerului, de regula cu acelasi tip histopatologic si cu aceeasi localizare primitiva

varsta mica la momentul diagnosticului

frecvent dar nu obligatoriu prezenta unei stari precanceroase

CANCERE FAMILIALE EREDITARE

cancere colonice familiale

melanom multiplu atipic familial

cancer de san ereditar

sindroame familiale de tumori endocrine multiple

cancere familiale pediatrice

lretinoblastomul ereditar

lnefroblastomul ereditar

neurofibromatoza

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Cancere colonice familiale

Reprezinta aprox 5% din totalul cancerelor colonice

Principalele sindroame ereditare ce determina risc crescut de cancer colorectal sunt:

lpolipoza adenomatoasa familiala

lcancerul colorectal ereditar non-polipomatozic (sindrom Lynch)

lpolipoza colica familiala juvenila

lsindromul Peutz-Jegers

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Melanom multiplu atipic familial

Se transmite autosomal dominant

Agregare familiala de melanom malign si nevi displazici

In aceleasi familii se observa o incidenta crescuta a adenocarcinoamelor pancreatice si a neoplaziilor in general

reprezinta 5 - 10% din totalul melanoamelor

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Cancer mamar ereditar

Cancerul mamar ereditar propriuzis se transmite autosomal dominant si reprezinta 5 - 10% din adenocarcinoamele mamare

Apare inainte de 45 ani si este bilateral (simultan sau secvential)

CANCERE FAMILIALE EREDITARE Sindroame familiale de neoplazii endocrine multiple (MEN)

Caracteristici:

lprezenta de tumori endocrine maligne sau benigne simultane la acelasi individ

ltumorile sunt hipersecretante

lprezenta sindromului la mai multi membrii ai familiei

ltransmitere autosomal dominanta

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Cancere familiale pediatrice

Retinoblastomul ereditar

tumora dezvoltata in copilarie din celulele retiniene embrionare reziduale

20 % din cazurile unilaterale sunt ereditare si aproape toate cele bilaterale

transmiterea este autosomal dominanta

gena responsabila, Rb1, este situata pe cromozomul 13q;

copiii au risc ulterior de malignitate, in special osteosarcoame si melanoame dar si alte sarcoame, limfoame, leucemii, tumori cerebrale

CANCERE FAMILIALE EREDITARE
Cancere familiale pediatrice

Nefroblastomul ereditar

incidenta egala a formei ereditare si a celei sporadice

forma ereditara este bilaterala si este asociata cu un sindrom malformativ particular, sindromul WAGR: nefroblastom + aniridie + anomalii genitourinare + retard mental;

sunt implicate mai multe gene situate pe cromozomul 11p

copii au risc crescut de aparitie a celui de-al doilea cancer, in special leucemii sau limfoame

CANCERE DE GRUP FAMILIAL

CANCERE DE GRUP FAMILIAL
 Caracteristici

Incidenta mai mare decat in populatia generala a unui tip de cancer in cadrul unui grup familial

riscul ar putea fi transmis autosomal dominant

varsta precoce la momentul diagnosticului

nu se poate elimina cu certitudine expunerea comuna la anumiti carcinogeni exogeni

CANCERE DE GRUP FAMILIAL
 Exemple

Cancere colonice

lcaracterul familial nu este sinonim cu predispozitia genetica, dar poate la fel de bine sa fie determinat de factori exogeni

lriscul relativ fata de normal este 2 - 4

Adenocarcinom mamar

lriscul relativ de cancer mamar la cei care au un caz in familie este de 2 - 4

lin aceste familii creste si riscul relativ de cancer colic sau ovarian (se dubleaza)

CANCERE DE GRUP FAMILIAL
 Exemple

Alte adenocarcinoame cu agregare familiala

ladenocarcinoame ovariene, gastrice, uterine

ladenocarcinoame mamare, colice, ovariene si uterine

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA (ANOMALII CONSTITUTIONALE SI/SAU CITOGENETICE)

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA

Anumite anomalii constitutionale si/sau citogenetice si metabolice se asociaza cu risc crescut de cancer, in special in copilarie dar si la varsta adulta

Nu se asociaza cu cresterea riscului general de cancer ci cu cresterea riscului de aparitie a anumitor cancere

Cele mai multe presupun un factor genetic recesiv de predispozitie la cancer

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA

Anomalii de embriogeneza

Genodermatoze

lneurofibromatoza von Recklinghausen

lboala von Hippel-Lindau

Aberatii cromozomiale constitutionale

lTrisomia 21 (risc crescut de leucemii)

lSindromul Klinefelter (risc crescut de cancer mamar si de disembrioame mediastinale)

Sindroame de instabilitate cromozomiala

lSindromul Bloom

lAnemia Fanconi

lAtaxie - teleangiectazie

lXeroderma pigmentosum

SISTEME GENICE

SISTEME GENICE

Fenotipul malign este consecinta unei mutatii genetice (o gena normala, protooncogena, se transforma intr-o oncogena, care poate declansa transformarea maligna a celulelor suse)

Mutatiile genetice pot produce genotipuri caracteristice dominante (heterozigotii prezinta fenotip manifest) sau recesive (numai homozigotii prezinta fenotipul manifest)

Se cunosc in prezent peste 100 de oncogene; de obicei pentru aparitia unui fenotip tumoral este nevoie de interventia mai multor oncogene, dar uneori o singura oncogena este suficienta pentru a declansa evenimentele ce duc la formarea tumorii.

SISTEME GENICE

Genele implicate intr-o susceptibilitate individuala crescuta pentru cancer sunt

lOncogene

lAntioncogene

lAlte sisteme genice

sisteme de reparare a leziunilor ADN

gene ale metabolismului carcinogenilor exogeni

SISTEME GENICE
Oncogene

Oncogenele au in general caracter dominant favorizand proliferarea celulara. Sunt forme aberante structural sau functional ale proto-oncogenelor.

Au rol nu numai in aparitia celulei canceroase, ci si in evolutia locala si la distanta si concura la aparitia rezistentei la citostatice.

Proto-oncogenele sunt gene normale care codifica proteine cu rol in cresterea, proliferarea si diferentierea celulara normala.

Sunt necesare mai multe mutatii (6 - 7 evenimente genice) pentru aparitia fenotipului canceros

De cele mai multe ori la aparitia unui cancer concura mai mute oncogene

SISTEME GENICE
Oncogene

Proto-oncogenele pot deveni oncogene prin:

Mutatie punctiforma (frecvent in familia genelor ras)

Translocatie

Amplificare genica (mai ales in familia genelor myc)

Rearanjare genica (mai ales in hemopatii maligne) (ex cromozomul Philadelphia din leucemia mieloida cronica - fuziunea oncogenei bcr cu oncogena c-abl)

Insertia virala (inserarea unui virus in apropierea unei proto-oncogene, activand-o)

SISTEME GENICE
Oncogene

Oncogene ce concura la aparitia unor cancere

lc-abl - leucemie mieloida cronica

c-erb B1 - cancer epidermoid si glioblastoame

c-erb B2 (neu) - adenocarcinom mamar, ovar, stomac

c-gip - cancer ovarian si corticosuprarenalian

c-gsp - adenom hipofizar, cancer tiroidian

c-myc - cancer pulmonar, san, col uterin

c-L-myc - cancer pulmonar

c-N-myc - cancer pulmonar, neuroblastom

SISTEME GENICE
Oncogene

Oncogene ce concura la aparitia unor cancere

lc-Ha-ras - cancer de vezica urinara, melanom

lc-Ki-ras - cancer pancreatic, colon, pulmon

lc-N-ras - leucemie acuta, cancer tiroidian

lc-ret - cancer tiroidian

lc-ros - glioame

lc-K-sam - cancer gastric

lc-sis - glioame

lc-src - cancer colonic

lc-trk - cancer tiroidian

SISTEME GENICE
Gene supresoare tumorale (antioncogene)

Principala lor functie este inhibarea proliferarii celulare

Au in general caracter recesiv

Pot contribui la aparitia si evolutia cancerului atunci cand ambele alele sunt inactivate.

SISTEME GENICE
Antioncogene

Principalele cancere sau conditii precursoare la a caror aparitie contribuie genele supresoare:

Analiza: Fibrele alimentare - sursele de fibre (celuloza) - clasificarea lipidelor, glucidelor, glucido-lipidelor si a fibrelor alimentare Document online: Clasificarea drajeurilor

cancer pulmonar cu celule mici - gena p53

polipoza colica familiala - gena FAP

neurofibromatoza tip II - gena NF2

tumori endocrine multiple tip I - gena MEN I

nefroblastomul ereditar - gena WT1

cancer colorectal - genele MCC (FAP) si OCC

retinoblastom - gena RB

sindrom Li-Fraumeni - gena p53

cancer mamar - gena p53

SISTEME GENICE
Antioncogene

Gena supresoare implicata in retinoblastom RB 1

A fost evidentiata la nivelul cromozomului 13q14.

Modificari ale genei RB1 au fost intalnite in:

retinoblastom (40% se transmite ereditar recesiv)

osteosarcom

alte tumori: sarcoame de tesuturi moi, unele cancere pulmonare cu celule mici, un numar redus de cancere mamare si cancere genitourinare

SISTEME GENICE
Antioncogene

Gena p53

Reprezinta paznicul genomului.

Este situata pe cromozomul 17p13.

Codifica o proteina care impiedica celulele sa intre in faza S a ciclului, intervine in reglarea transcriptiei dar are si alte functii: controlul sintezei de ADN in faza G1/S si controlul apoptozei.

Factorii de mediu (virali, fum de tigara, raze UV, aflatoxine) produc mutatii ale genei p53, cu inactivarea ei si aparitia unor cancere (colorectal, pulmonar, scuamoase, hepatic, de col uterin).

SISTEME GENICE

Sisteme de reparare a leziunilor ADN

Deficienta sistemelor de reparare a leziunilor ADN este la originea unui numar de boli asociate cu risc crescut de cancer (sindroamele de instabilitate cromozomiala)

Daca sistemele de reparare sunt deficitare anomaliile genetice se vor acumula rapid, crescand probabilitatea activarii unei proto-oncogene, care devine oncogena, sau inactivarii unei gene supresoare - deci probabilitate mai mare de a face cancer

Principalele sisteme de reparare a leziunilor ADN sunt:

lsisteme de excizie-reparare a leziunilor produse de agenti alchilanti

lsisteme de reparare a leziunilor induse de raze X

lreparare conformationala a ADN, in care intervin topoizomerazele

SISTEME GENICE

Gene ale metabolismului carcinogenilor exogeni

Carcinogenii chimici sufera in organism un metabolism complex, cu o faza de activare (oxidare prin citocrom p450, care duce la formarea carcinogenului activ) urmata de o faza de conjugare (sulfoconjugare sau glucozoconjugare) sub control enzimatic (transferaze), ceea ce faciliteaza eliminarea metabolitilor;

Cand aceste mecanisme sunt insuficiente, metabolitii substantelor chimice pot transforma celula.

Acesti factori pot contribui la aparitia unor cancere (de exemplu cancerul pulmonar mai frecvent la cei cu metabolizare rapida a debrisoquinei)

Rolul factorilor genetici in cancer

Cancerul - boala genetica?

n"DA" - la originea lui cancerul este o boala genetica

nCancerul reprezinta o alterare la nivelul informatiei genetice produse de agentii oncogeni

nS-au indentificat cel putin 4 categorii de gene implicate in aparitia bolii:

nProto-oncogenele (in forma activa oncogene)

nGenele supresoare tumorale (antioncogenele)

nGenele aparatului de replicare si reparare a ADN si genele ciclului celular

nGenele senescentei si/sau apoptozei

nPentru aparitia unei tumori maligne este necesara mai mult de o modificare genetica

Cancerul - boala genetica

nEvolutia cancerului este guvernata de combinatia dintre activarea proto-oncogenelor si inactivarea genelor supresoare tumorale

nConsecintele biologice cele mai evidente ale acestor alterari genetice sunt:

nProliferarea celulara autonoma

nCapacitatea de a activa formarea de noi vase sangvine

nInstabilitatea genetica exegerata consecutiva dereglarilor in repararea ADN-ului

nPosibilitatea de replicare nelimitata consecutiva diminuarii apoptozei

nPotentialul invaziv - capacitatea invaziei locale si formarii de metastaze

Bazele moleculare ale cancerului

ONCOGENE

Oncogene

Fiecare etapa din cadrul transformarii maligne este determinata de un numar limitat de modificari genetice.

nPROTO-ONCOGENA - o gena normala cu functii in controlul:

nSemnalizarii intercelulare

nDiferentierii

nProliferarii celulare

nMotilitatii

nSupravietuirii celulare

nONCOGENA- o gena a carei functie este activata in cancer

nActivarea proto-oncogenelor se realizeaza prin:

nMutatii punctiforme - duc la activarea anumitor enzime

nDeletii - suprima regiuni reglatoare negative ale unor proteine

nAmplificari genice - cresterea exprimarii unor gene

nTranslocatii cromozomiale

nActivare unei proto-oncogene cu aparitia unei oncogene e un mecanism dominant, adica modificarea unei singure alele este suficienta pentru initierea sau progresia unui cancer 

Oncogene

nIn ultimii 20 de ani au fost identificate aproximativ 60 de proto-oncogene.

nMajoritatea codifica proteine cu rol in transmiterea unor semnale in interiorul celulei.

nGena SRC, prima oncogena identificata in 1976, reprezinta o versiune modificata a unei gene celulare incorporata in genomul unui retrovirus aviar ce determina sarcomul Rous.

nOncogenele cel mai frecvent activate in cancerele umane sunt:

nERBB2 - cancer ovar/san.

nFamilia RAS - mai ales KRAS-pulmon, colon-rectal, pancreatic.

nMYC - cancer san, esofag, leucemii acute si cronice.

Localizarea oncogenelor

Proto-oncogena cERB-B2

nAparitia oncogenei este consecinta amplificarii genei normale

nE situata pe cromozomul 17q21

nCodifica o proteina transmembranara cu structura de receptor pentru factorul de crestere epidermal. Domeniul intracelular al receptorului are activitate trozinkinazica

nSupraexprimarea genei determina activarea semnalului de fosforilare a tirozinei, favorizand cresterea.

nIn 27% din cancerele mamare avansate gena este amplificata.

Proto-oncogena cERB-B2  - continuare

nPentru blocarea actiunii cERB-B2 s-au sintetizat anticorpi neutralizanti si  inhibitori specifici ai activitatii tirozinkinazei

nTRASTUZUMAB - HERCEPTIN e un anticorp monoclonal ce se leaga de domeniul extracelular al proteinei transmembranare codificate de cERBB2

nDetermina remisiuni complete si partiale in 13-20% din cancerele mamare metastatice

nDetermina cresterea supravietuirii la 1 an si cresterea timpului pana la progresia bolii

nE bine tolerat

Proto-oncogenele - RAS

nCodifica proteina p21:

nEste ancorata de suprafata citoplasmatica a membranei celulare printr-un fragment lipidic

nTransmite semnalele spre nucleu si alte componente celulare

nAu rol in determinarea formei celulei

nInteractioneaza indirect cu tironzinkinazele activate

nSe comporta ca "amplificatori " ce cresc forta semnalului generat de activarea receptorilor de la suprafata celulei.

nIn forma activa proteinele ras se leaga de GTP catalizandu-i hidroliza in GDP, dupa care revin la forma inactiva.

nAu efect pro sau antiapoptoic in functie de proteinele cu care se cupleaza

Proto-oncogenele - RAS - continuare

nOncogenele provenite din proto-oncogenele RAS prezinta frecvent mutatii non sens intr-un numar limitat de codoni in situsul de legare a GTP de enzima: astfel hidroliza GTP devine imposibila

nPrin activarea RAS celula este stimulata continuu

nIn 15-30% din cancerele umane exista mutatii la nivelul genelor RAS

Proto-oncogena c-MYC

nActivarea proto-oncogenei c-MYC se produce prin:

nAmplificarea regiunii continand gena de pe cromozomul 8

nTranslocatie cromozomiala in diverse forme de leucemie

nCodifica un factor de transcriptie ce se leaga specific de anumite nucleotide din ADN.

nEste implicata in controlul proliferarii celulare normale

_nPromoveaza diviziunea celulara prin favorizarea tranzitiei celulelor din faza G₀ in faza G₁

nActiveaza alte gene promitotice favorizand transcriptia lor

nInduce apoptoza in faza G₁ si S a ciclului celular:

nPrivarea celulei de factori de crestere induce apoptoza prin activarea proto-oncogenei c-MYC

nOncogena c-MYC apare in limfomul Burkitt, cancer pulmonar, neuroblastom

Proto-oncogena - BCL 2

nEste situata pe cromozomul 18q 21 la nivelul punctului de rupere al translocatiei 14-18

nApartine unei familii de gene: BCL-2, BCL-X_L , BAX, BAD, BAK, BIK

nGenele BAX, BAD, BAK, BIK au rol proapoptoic

nGenele BCL-2 si BCL-X_l au rol antiapoptoic

_nEsential este raportul dintre produsii proteici ai acestor gene

Proto-oncogena - BCL 2 - continuare

nCodifica o proteina capabila se prelungeasca durata de viata a unei celule impiedicand declansarea apoptozei

nStudiile biochimice  au relevat ca aceasta proteina regleaza permeabilitatea memebranei mitocondriale

nLeziunile mitocondriale si revarsarea continutului mitocondrial in citoplasma reprezinta principalul semnal ce declanseaza apoptoza.

nProteina Bcl2 mentine inchise canalele mitocondriale si astfel permite supravietuirea celulelor.

nGena BCL2 e modificata in limfoame (limfomul nonHodgkin cu celule B) si in unele leucemii.

GENE SUPRESOARE TUMORALE

Gene supresoare tumorale

nGenele supresoare tumorale sau antioncogenele au rol in controlul cresterii si diviziunii celulare

nModificarea lor in cursul procesului de carcinogeneza duce la pierderea unei functii esentiale pentru mentinerea proliferarii celulei normale.

nPierderea functiei unei gene supresoare tumorale e in general un mecanism recesiv - ambele copii ale genei trebuie inactivate pentru a dezactiva functia corespunzatoare

nInactivarea genelor supresoare tumorale se produce prin:

nPierderea alelelor

nInsertii sau deletii care bruiaza citirea genei

nDiminuarea transcriptiei consecutiv alterarii regiunii promotoare

nMutatii punctiforme ce schimba natura terminatiilor esentiale in activitatea proteinei corespondente

Gene supresoare tumorale - continuare

Sunt impartite in 2 grupuri principale:

nGene "paznici ai barierelor"

nProdusii lor controleaza barierele ce se gasesc in puctele cheie ale proliferarii celulare

nSunt reglatori negativi ai ciclului celular

nActioneaza ca frane in controlul diviziunii celulare

nGene "portari"

nProdusii lor controleaza precizia diviziunii celulare, mai putin durata si viteza ciclului celular

nSunt implicate in repararea ADN-ului si controlul stabilitatii genomice

nInactivarea lor nu stimuleaza diviziunea celulara in sine, ci sensibilizeaza celula, determinand-o sa acumuleze rapid alte modificari genetice

Gene supresoare tumorale

nGenele supresoare tumorale au fost identificate prin studiul virusurilor cu ADN si analiza sindroamelor tumorale familiale.

nIn 1971 Knudson a propus ipoteza "dublei lovituri" pentru a explica caracterul ereditar al retinoblastomului. El a postulat ca intr-un mediu familial este posibil ca indivizii sa nu mosteneasca decat o singura copie normala a genei, cealalta alela fiind fie inactivata, fie pierduta, fie partial eficace. In consecinta acesti indivizi au nevoie de o singura mutatie suplimentara pentru a dezactiva copia restanta a genei, pierzind astfel in totalitate functia corespunzatoare

nEste posibil ca acest tip de cancer sa apara si sporadic. In acest caz sunt necesare doua evenimente mutagene consecutive pentru a inactiva cele 2 copii ale genei in aceeasi celula

nS-a elaborat conceptul de gena supresoare tumorala recesiva

Virusuri cu ADN

Multe virusuri ADN asociate cancerelor (HPV, EBV, HBV) codifica proteine virale complexe capabile sa sechestreze si inactiveze proteinele celulare.

nVirusul papilomului uman codifica doua proteine distincte:

nE7- neutralizeaza pRb

nE6- neutalizeaza p53

nS-a sugerat ca pRb si p53 ar putea avea functii similare si complementare cooperand la reglarea diviziunii celulare

nIn cancerul colului uterin mutatiile genei p53 nu sunt frecvente, dar proteina p53 este inactivata prin cuplarea cu proteina virala E6 produsa de HPV, rezultand degradarea rapida si eliminarea p53.

Gena p53 - "gardianul genomului"

nEste situata pe cromozomul 17p13

nCodifica o fosfoproteina ce se acumuleaza in mediul celular ca raspuns la diferite forme de stres, mai ales cosecutiv lezarii ADN.

nProteina p53

nEste localizata in nucleu

nDurata de supravietuire scurta aproximativ 15 min.

nIn conditii normale este in cantitate foarte redusa

nExista sub doua forme fosforilata si nefosforilata

nEste reglator al transcriptiei influentand exprimarea a zeci de gene ce intervin in:

nControlul ciclului celular

nInductia apoptozei

nRepararea ADN

nControlul diferentierii

Gena p53 - continuare

Functiile proteinei p53:

nFactor de transcriptie

nStimuleaza transcrierea genelor care contin la nivelul promotorului un situs de legare cu p53:

nGena Mdm2 - reglator negativ al p53

nGena Gadd45 - Growth arrest DNA damage inducible

nGena Waf-1 - un inhibitor al CDK in G1

nInhiba transcriptia genelor c-Fas, c-Jun, Rb

nInhibitor al replicarii ADN

nPrin interactiunea cu proteine cheie ale sintezei ADN

nExemplu proteina RPA (replicator proteina A)

Gena p53 - continuare

nIn celulele supuse unor nivele tolerabile de stres genotoxic activarea p53 se traduce prin:

nOprirea ciclului celular

nRetragerea temporara a celulei din compartimentul proliferativ

nInducerea diferentierii

nDaca celulele sunt confruntate cu nivele crescute de stres genotoxic, p53 induce apoptoza, astfel se elimina celulele ce prezinta alterari cu potential oncogen.

nPierderea functiei p53 prin mutatie permite celulelor cu ADN modificat sa ramana in populatia proliferativa, eveniment indispensabil expansiunii unei clone celulare canceroase.

Gena p53 - continuare

np53 este modificata prin mutatii punctiforme la nivelul zonei ce codifica domeniul de legatura a p53 cu ADN.

nAceste mutatii impiedica plierea corecta a acestui domeniu proteic si perturba interactiunea p53 cu tintele sale specifice din ADN

nProteinele mutante sunt extrem de stabile si se acumuleaza in mediu celulelor canceroase, facand posibila detectarea lor prin IHC in tumora primitiva sau metastaze

nIn celulele normale degradarea p53 este reglata de proteina Mdm2.

nAmplificarea MDM2 este frecventa in osteosarcoame si in tumori cerebrale. MDM2 se comporta ca o oncogena tinand cont ca amplificarea sa determina inactivarea unei gene supresoare tumorare.

Gena CDKN2A

nSituata pe bratul scurt al cromozomului 9 (9p22)

nInhiba kinaza ciclin dependenta 2 (CDK2)

nEste unica deoarece contine 2 cadre de lectura distincte, cu 2 promotori diferiti, acelasi ADN fiind utilizat pentru a sintetiza 2 proteine diferite:

nP16 reprezinta o "frana" a ciclului celular

nP16 este un inhibitor al CDK4 si CDK6, ce se asociaza ciclinei D1 in faza G1 a ciclului celular.

nPierderea sa creste durata de viata a celulei cu evitarea apoptozei

nP14^ARF (ARF=Alternative Reading Frame)

nActivarea P14 ^ARF blocheaza Mdm2 avand drept consecinta acumularea si activarea p53

nLocusul ocupat de CDKN2A este alterat prin:

nPierderea unei alele

nMutatii

nHipermetilare

Gena DCC

nEste situata pe comozomul 18q

nCodifica o proteina cu rol de receptor pentru molecula NETRIN-1 (ghideaza orientarea axonului)

nEste similara N-CAM (molecule de adeziune celulara neurale)

nReprezinta un substrat pentru caspaza 3

nInduce apoptoza in celulele in care calea FAS/FASL e blocata

nBlocheaza apoptoza cand molecula NETRIN-1 e cuplata

nPierderea expresiei genelor DCC este intalnita in mai multe tipuri de tumori.

nIn cancerul colorectal metastazat s-au identificat mutatii la nivelul DCC, ceea ce sugereaza ca functia normala a proteinei codificata de DCC este importanta in prevenirea invaziei si/sau metastazarii.

SINDROAME DE CANCERE FAMILIALE

Sindroame de cancere familiale

Sunt transmise ca un caracter recesiv ce presupune mostenirea unei alele mutante si a unei alele normale a unei gene supresoare tumorale

Exemple:

nRetinoblastomul

nPolipoza adenomatoasa familiala

nMelanomul malign ereditar

nCancerul mamar si ovarian familial

nCancerul colorectal nonpolipozic ereditar

nTumora Wilms ereditara

nSindromul "Li Fraumeni"

nNeoplaziile endocrine multiple

Retinoblastomul

nRetinoblastomul poate apare atat in forma sporadica cat si familiala

nForma sporadica se dezvolta in primii 7 ani de viata si este in general unilaterala

nForma familiala apare in primul an de viata si este bilaterala

nGena responsabila de aparitia retinoblastomul familial a fost identificata pe cromozomul 13q14 si a fost denumita RB1

nRB1 codifica o proteina nucleara ce se leaga de factorii de transcriptie si-i inactiveaza

nProteina Rb1 se cupleaza cu ciclina D si E2F impiedicand tranzitia celulelor din faza G1 in faza S a ciclului celular

nRb1 inhiba capacitatea E2F de a se lega de ADN si a initia transcriptia genelor necesare sintezei ADN

Polipoza adenomatoasa familiala

nSe caracterizeaza prin dezvoltarea unor multiple adenoame intestinale care progreseaza intr-un procent de 100% spre cancer colorectal

nEste o boala sistemica in care pot apare si:

nCarcinoame sau adenoame duodenale, tumori desmoide, osteoame mandibulare, tumori epidermoide cutanate, hipertrofia congenitala a epitelului retinian pigmentar

nEste determinata de o mutatie a genei APC situata pe cromozomul 5q21 ce determina formarea unei proteine APC scurtate

nIn celulele normale proteina APC induce degradarea beta-cateninei, o glicoproteina cu rol in adeziunea intercelulara si semnalizarea intracelulara

nMutatii in gena APC au fost identificate in 80% din cancerele colorectale sporadice

Melanomul malign ereditar

nGena responsabila de aparitia acestei maladii este situata pe cromozomul 9p21

nCodifica o proteina cunoscuta sub denumirea de p16 ce inhiba activitatea kinazelor ciclindependente

nInhibitorii CDK moduleaza mecanismul prin care celulele strabat faza M a ciclului celular si replicarea ADN

nGenele ce codifica inhibitorii CDK actioneaza ca gene supresoare tumorale iar mutatiile la nivelul acestora favorizeza dezvoltare tumorala

Cancerul mamar si ovarian familial

nAu fost identificate 2 gene asociate sindromului:

nBRCA1-pe cromozomul 17q21

nBRCA2-pe cromozomul 13q12

nIn familiile cu incidenta crescuta a cancerului mamar (cel putin 4 membri) 50% din indivizii afectati au mutatii in gena BRCA1 si 30% in BRCA2

nIn familiile cu incidenta crescuta atat a cancerului mamar cat si ovarian 75% sunt atribuibile modificarilor BRCA1 si 23% BRCA2

nBRCA2 este mai frecvent asociata cu cancerul mamar la barbat si cancerul prostatic

nMostenirea unei mutatii in BRCA1 determina un risc de peste 80% de a face cancer mamar

nFunctia proteinelor codificate de BRCA1 si BRCA2 nu este cunoscuta.

Cancerul colorectal nonpolipozic ereditar

nDiagnosticul se pune pe baza criteriilor Amsterdam:

nMinim 3 membrii ai unei familii prezinta sindromul si unul dintre ei este ruda de gradul unu cu ceilalti doi

nCancerul colorectal apare pe parcursul a cel putin 2 generatii

nCel putin o tumora este depistata sub 50 ani

nIn aceste tumori apar mutatii in microsatelitii (secvente repetitive scurte de mono, di, trinucleotide interpuse in genomul normal) ADN-ului

nIn peste 70% din cazuri se identifica mutatii in una din cele 4 gene ce repara imperecherea defectuoasa a nucleotidelor (MLH-1, MSH-2, PMS-1, PMS-2)

nAceste gene codifica proteine ce recunosc, excizeaza si repara cuplarea inadecvata a nucleotidelor astfel prezervand integritatea genomului.

Sindromul Li-Fraumeni

nPierderea ereditara a p53 determina aparitia sindromului familial "Li-Fraumeni"

nSindromul "Li-Fraumeni" se caracterizeaza prin aparitia unui spectru larg de tumori maligne:

nOsteosarcoame,

nSarcoame de tesuturi moi

nLeucemii

nTumori cerebrale

nTumori mamare

nTumori maligne adrenocorticale

n50% din pacientii cu acest sindrom dezvolta o tumora maligna pana la varsta de 30 de ani, acest procent ajungand la 90% la 70 de ani.

nTerapia genica experimentala a demonstrat ca este posibila restaurarea functiei p53 in celulele care au pierdut gena.

nS-au sintetizat medicamente tinta pentru restaurarea functiei p53 mutante

TELOMERI

Telomeri

nReprezinta extremitatile cromozomilor eucariotelor.

nSunt esentiali pentru mentinerea stabilitatii cromozomiale

nLa vertebrate sunt alcatuiti dintr-o secventa repetitiva de nucleotide TTAGGG

nLa fiecare diviziune celulara telomerii celulelor somatice normale se scurteza cu un numar variabil de nucleotide (50-150)

nExistenta telomerilor asigura replicarea completa a cromozomilor si previne degradarea capetelor terminale ale acestora

nAtunci cand telomerii unui cromozom ajung sub o lungime critica celula respectiva iese din ciclul celular, devine incapabila de replicare si imbatranita.

nFossel a descris telomerii ca "un ceas al imbatranirii replicative".

nCelulele normale au o capacitate limitata de proliferare ceea ce reprezinta o bariera pentru carcinogeneza.

Telomeraza

nEste o enzima ce permite sinteza unui nou ADN telomeric, ce inlocuieste secventele pierdute in cursul diviziunilor anterioare.

nLipseste din aproape toate celulele umane normale

nIn 85% din cancere este supraexprimata

nDozarea telomerazei:

nNu face inca parte din practica clinica de rutina

nSuscita un interes considerabil in diagnosticul si prognosticul cancerului

nIn sedimentul urinar poate fi utilizata in diagnosticul cancerului vezicii urinare

nPoate fi predictiva pentru evolutia neuroblastomului

Telomeraza - continuare

nManipularea genetica a subunitatilor catalitice ale telomerazei, hTERT, a determinat inhibitia activitatii acesteia in celulele canceroase cu:

nLimitarea proliferarii

nMoartea celulara

nAparitia unei noi forme de tratament cu inhibitori de telomeraza

nExista tumori la care procesul de conservare a telomerilor este independent de telomeraza fiind produs printr-o alungire alternativa a telomerilor

APOPTOZA

Apoptoza - definitie

nReprezinta un proces fiziologic care are loc la nivelul celulei,

nInscris in programul genetic al celulei,

nSe desfasoara cu consum energetic,

nAre mecanisme biochimice proprii,

nDeclansarea apoptozei duce la moartea celulei.

nNu e insotita de fenomene inflamatorii

Este un mod de moarte celulara ce faciliteaza procese fundamentale:

nDezvoltarea (suprimand tesuturile nedorite in cursul embriogenezei)

nRaspunsul imunitar (eliminand celulele T autoreactive)

Aspecte comparative intre necroza si apoptoza

Apoptoza vs Necroza

Apoptoza - etape

Se desfasoara in 3 etape:

nEtapa reglatoare:

ncuprinde toate caile de semnalizare ce angajeaza o celula in procesul mortii celulare.

nAre rol in controlul proliferarii, diferentierii celulare, raspunsului la stres, mentinerii homeostaziei

nEtapa efectoare:

nAu fost identificate 13 proteaze care induc descompunerea structurii celulare in cursul apoptozei: caspazele 1-13

nEtapa de digestie:

nAre loc recunoasterea resturilor celulare si eliminarea prin digestie de celulele vecine

Apoptoza - etapa reglatoare

S-au identificat 2 cai principale de semnalizare a apoptozei

nCalea intrinseca

nEste initiata de:

nO carenta in factori de crestere sau hormoni (corticosteroizi)

nLeziuni ADN induse de:

nRadiatii ionizante in doze mici si moderate

nRadiatii UV-stimuleaza apoptoza in tesutul cutanat

nMedicamente citotoxice: tamoxifen, etopozid, cisplatin, vinblastina

nSe realizeaza prin intermediul mitocondriilor

nCalea extrinseca

nDepinde de modificarile conformationale ale anumitor receptori membranari dupa cuplarea cu liganzii specifici.

Inducerea apoptozei prin alterarea ADN

Apoptoza - calea intrinseca

nMedicamentele citotoxice induc apoptoza prin:

nModificari critice in mitocondrii.

nTranslocarea Bax din citozol in mitocondrie cu eliberarea citocromului c.

nPrezenta citocromului c in citoplasma:

nDetermina pierderea potentialului transmembranar.

nActiveaza caspaza 9, care la randul ei activeaza caspaza 3.

nFormeaza un complex cu Apaf-1 procaspaza 9 si ATP numit "apoptozom".

nBcl-2 si Bcl-x_L suprima apoptoza:

nImpiedicand eliberarea citocromului c.

nInterferand cu activarea caspazelor prin citocromul c si Apaf-1.

Apoptoza - calea intrinseca

Apoptoza - calea intrinseca

Apoptoza - calea extrinseca

nLa suprafata celulei exista receptori tanatogeni ce pot fi activati de molecule de semnalizare:

nFactori de crestere sau substante inrudite

nReceptorii tanatogeni cel mai bine caracterizati sunt: FAS si TNFR-1

nReceptorii tanatogeni sunt alcatuiti dintr-un:

nDomeniu extracelular- de care se leaga ligandul specific

nDomeniu intracelular - secventa omologa citoplasmatica numita "domeniul mortii"

nDomeniu intracelular al receptorilor FAS si TNFR-1 este aproape identic, avand rol in transductia semnalului apoptoic.

Apoptoza - calea extrinseca - continuare

nReceptorii tip FAS sunt exprimati in numar mare pe celulele din:

nFicat, inima, pulmon, ovar

nLimfocitele T umane activate

nCelulele T leucemice (HTLV-1)

nFoitele embrionare

nActivarea receptorului FAS de ligandul sau specific (FASL sau CD95L) determina:

nO modificare conformationala a receptorului

nInteractiunea "domeniului mortii" cu molecula adaptatoare FADD

nActivarea procaspazei 8

nSistemul FAS/FASL are un rol important in apoptoza fiziologica:

nApoptoza limfocitelor T activate la sfarsitul raspunsului imun

nDistrugerea celulelor tinta infectate viral

nDistrugerea celulelor tumorale de limfocitele T citotoxice si celule NK

nDistrugerea celulelor inflamatorii din teritorii privilegiate imunologic - ochiul

Apoptoza - calea extrinseca - continuare

nIn anumite tipuri de celule apoptoza indusa de medicamente este asociata cu activarea Fas

nRadiatiile UV activeaza receptorul Fas in absenta ligandului.

nTRAIL (ligandul inductor al apoptozei legat de TNF-Apo-2L)

ninduce moartea celulara numai in celulele transformate sau tumorale

n28% din aminoacizii din TRAIL sunt identici cu cei din FasL

Apoptoza - calea extrinseca

Apoptoza etapa efectoare

Caspazele reprezinta proteaze cu rol in descompunerea structurilor celulare in cursul apoptozei.

nSunt secretate sub forma de zimogeni inactivi.

nSe impart in 2 categorii:

nCaspaze initiatoare - 8, 9, 10 - semnalizeaza apoptoza si activeaza caspazele efectoare

nCaspaze efectoare - 3, 7 - determina modificari morfologice celulare

nSe cunosc peste 60 de substraturi ale caspazelor (majoritatea clivate specific de caspaza 3):

nComponentii cheie ai citoscheletonului (actina, laminina, etc)

nEnzimele implicate in metabolismul si repararea ADN (poli-polimeraza si proteinkinaza dependenta de ADN)

nKinazele implicate in controlul ciclului celular

Apoptoza - implicatii terapeutice

nPe modele animale s-a constatat ca supresia BCL-2 de o oligonucleotida antisens intarzie cresterea tumorala

nAcesta observatie face obiectul unor studii clinice

nSe evalueaza posibilitatea utilizarii TRAIL recombinant pentru a induce apoptoza in celulele maligne

nTRAIL reprezinta baza tratamentului leucemiei promielocitare cu acidul tout-trans retinoic

nUtilizarea unor inhibitori ai caspazelor in tratamentul bolilor degenerative caracterizate printr-o apoptoza excesiva

nButiratul, un acid gras cu lant scurt produs prin fermentatia bacteriana a fibrelor alimentare, determina in vitro:

nStimularea apoptozei, inhibarea cresterii, favorizarea diferentierii

nPosibil rol in prevenirea cancerului colorectal

nCiclooxigenaza intervine in modularea apoptozei celulelor intestinale prin modificarea exprimarii BCL-2

nInnhibitorii ciclooxigenazei (aspirina si medicamente similare) pot stimula apoptoza si inhiba formarea tumorilor