Introduzione Evidenze di legame infiammazione-cancro Perché infiammazione aumenta rischio tumore...
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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
Infiammazione e cancro
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.
Il cancro é una malattia causata da difetti nei meccanismi cellulari di controllo della stabilitá del genoma e e della proliferazione cellulare
NF-kB
NF-kB é un fattore trascrizionale rapidamente attivato in risposta a infezione, infiammazione e stress (danno al DNA)
Regola-attivazione dei linfociti-infiammazione-inibisce apoptosi-stimola crescita cellulare
stress infiammazione
Le subunitá possiedono il dominio REL di legame al DNAREL (la piú importante: REL-A o p65)p50p52, derivata da proteolisi di p105
Esiste come Etrodimero di due tipi:REL/p50REL/p52
NF-kB pathway canonico
NF-kB é mantenuto nel citoplasma da interazione con IkB
In seguito a stimolo, il complesso IkB Chinasi (trimero IKK ) inattiva IkB
NF-kB ha segnali di localizzazione nucleare
NF-kB entra nel nucleo
citoplasma
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 targetfeedback loop: IkB
proliferazione: MYC, Ciclina D1
anti-apoptosi: BCL2 family (bloccano BAX), cIAP (bloccano caspasi)
Infiammazione:
citochine (e.g., IL-1, IL-6, TNF-a, IFN b, GM-CSF)chemochine (e.g., IL-8, MIP-1 , MCP1, RANTES, and eotaxin),molecole per adesione (e.g., ICAM, VCAM, and E-selectin)effettori, stress ossidativo (e.g., iNOS and COX-2).risposta immunitaria (MHC proteins)
proteasi (MMP9 proteins)
NFKB ha un ruolo sia in cellule infiammatorie che in cellule tumorali
NFKB, infiammazione e cancroIndizi:NF-KB é fondamentale per il processo infiammatorioNF-kB é un attivatore di geni anti apoptotici=oncogeniTumori umani presentano NF-kB costitutivamente attivato
validazione del ruolo di NF-kB in modelli muriniEpatite 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
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).
iperplasia controllata
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.
Ripopolazione del fegato e cancro
Un ambiente ricco in stimoli proliferativi puó favorire la selezione di una cellula “iniziata” (pre tumorale)
commento
Infiammazione - tumore
ColangiteInfiammazione 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 epatitemodello 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)
IkBSR IkBSR
In presenza di DOX, il gene é spento, NF-kB é attivoIn assenza di DOX, il gene é acceso, ikBSR inattiva NF-kB
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
Se inattiviamo NF-kB? (attivando IkBSR)
meno HCC!
MD
R2
-/-
MD
R2
-/-
Ikb
SR
acc
eso
MD
R2
-/-
Ikb
SR
sp
en
to
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 apoptosiSe 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
epatite
NF-kB
apoptosi
HCC
IkBSR
MDR2-/-
dox
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?
macrofagi
endotelio
epatocitiNFkB
TNF
NFKB funziona sia in cellule
infiammatorie che in cellule tumorali
MODELLO di carcinogenesi chimica di HCC
NF-kB, cellule e citochine infiammatorie
Induzione HCC in topi adulti:-Trattamento singolo DEN
-Trattamento con promotore per 6 mesi -Comparsa HCC intorno ai 6-8 mesi
DNA alkylation
DENpromotorepromotore
HCCHCC
mesi
Carcinogeni e HCC:DEN
diethylnitrosamina
DANNO
HCC
DANNO
HCC
Ruolo NF-kB
Produzione di IL6
TLR
DEN
HCC
Attivazione macrofagi
Stimolazione cell tumorali
CELLULE NECROTICHE
WtNF-kB-/-
Trattamento con DEN induce proliferazione (ripopolamento) nel fegato
Proliferazione é dipendente da NF-kB
Proliferazione misurata nel fegato come % di cellule positive alla BrdU
Il trattamento con DEN induce IL6Questa induzione dipende da NF-kB
Immunoistochimica per IL6 su sezioni di fegato da topi wt o NF-kB -/-
WT NF-kB-/-
Funzione di IL6 in HCC indotta da DEN:IL6 é richiesta per la proliferazione indotta da DEN
Proliferazione misurata nel fegato come % di cellule positive alla BrdU
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?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
conclusioniLe 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
Chirurgia-chemioterapia-radiazioni:Le principali opzioni terapeutiche inducono infiammazione sistemica o localeCausa: danno tissutale o morte di cellule tumorali
Chirurgia: danno tissutale /infezioni – stress pathway
chemioterapia-radiazioni: induzione di necrosi
______________________________NB: Necrosi può avere duplice effetto:Morte di cellule infiammatorie pro-tumorali
cellule responsabili del microambiente infiammatorioMorte di cellule infiammatorie anti-tumorali
cellule effettrici della risposta immunitaria anti-tumorali
“therapy induced inflammation”Ulteriore livello di complessitá
Farmaci antiinfiammatori possono avere sia azione profilattica che terapeuticariducono 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 infiammatorieSequestro delle citochine /chemochine/recettori che mantengono il microambiente infiammatorio (antiIL6, anti TNF, anti CCR2)modulare la risposta infiammatoria che segue la terapiaEliminare cellule infiammatorie responsabili della progressione tumorale, preservando le cellule responsabili della risposta immunitariaInibizione selettiva di citochine pro-tumorali.
Terapia anti-infiammatoria come terapia antitumorale