Manual Oncologie 2012

Lucian Miron Mihai Marinca

ONCOLOGIE GENERAL

Ediia a II-a

Editura Gr. T. Popa 2012

INTRODUCERE Omenirea se gsete n faa unei probleme critice de sntate public: n urmtoarele decade, cancerul va deveni cea mai important boal mondial. Dimensiunea acestei probleme n societatea modern este doar parial reflectat de statisticile de mortalitate i morbiditate. Cuvntul cancer precipit reacii emoionale negative i oc, i multe persoane (inclusiv profesionitii din sntate) l gsesc dificil de utilizat, prefernd s utilizeze eufemisme precum neoplasm, mas tumoral sau malignitate. Creterea incidenei globale a cancerelor este datorat att frecvenei crescute a tumorilor asociate stilului de via n rile srace (ex. cancerele de col uterin i hepatocarcinoame) dar i n Occident (ex. cancerele mamare, de plmn, colon i prostat), ct i absenei preveniei primare i secundare, indisponibilitii sau folosirii inadecvate a resurselor de diagnostic i tratament. Astfel, se estimeaz c spre anul 2020 incidena cancerelor va crete de 2,5 ori n rile puin dezvoltate, dei va rmne stabil sau chiar va scdea uor n cele industrializate. Presupunnd o cretere constant a incidenei i o mortalitate anual de 1% la nivel global, la momentul respectiv ar putea exista anual 26,4 milioane de noi pacieni, 17,1 milioane de decese i 80 de milioane de persoane cu cancer n via dup cinci ani de la diagnostic. Ctre anul 2020, se estimeaz c mortalitatea prin cancer o va depi pe cea prin bolile cardio-vasculare, dublndu-se pn n anul 2030. Actual, cancerul omoar mai multe persoane dect SIDA, tuberculoza i malaria la un loc, fiind responsabil de 12,5% din toate decesele pretutindeni n lume (7,9 decese la 100.000 locuitori n anul 2007, dintre care 72% n rile mediu i n curs de dezvoltare, unde ratele de supravieuire sunt adesea cu pn la 50% mai reduse dect cele nregistrate n rile dezvoltate). Un concept frecvent enunat, dei nu n totalitate exact, este acela c problema cancerului ar fi aproape exclusiv legat de costuri. Cancerul este ntr-adevr o boal scump, care reclam resurse importante pentru depistare, prevenie, diagnostic, tratament i urmrire, iar acest concept se bazeaz pe diferenele de inciden, mortalitate, curabilitate i supravieuire ntre rile cu resurse reduse, medii i foarte crescute. De exemplu, n Europa i Statele Unite, o femeie prezint 70% anse de supravieuire dup un cancer de col uterin, n timp ce acestea sunt de numai 58% n Tailanda, 42% n India sau 21% n Africa sud-saharian; n rile cu resurse limitate, doar 41% din femeile diagnosticate cu cancer de col uterin au ansa accesului la un tratament adecvat. Cu toate acestea, din ce n ce mai multe persoane sunt vindecate actual de cancer. De exemplu, n 1940, una din patru persoane supravieuia dup 5 ani de la tratament, pentru ca n prezent supravieuirea s creasc la 40-50% (cu alte cuvinte, peste 100.000 de pacieni astzi n via ar fi murit de cancer n mai puin de 5 ani n anii 40). Cnd sperana de via n populaie este normal, rata de supravieuire relativ la 5 ani este de circa de 64% pentru toate cancerele luate mpreun.

Aceste progrese se datoreaz unor tehnici de diagnostic mai bune i unor mijloace noi de tratament, dintre care multe au aprut odat cu creterea volumului de cunotine asupra biologiei celulei maligne. Oncologia (gr. [onkos] = mas, tumor; logos = tiin) este ramura medicinei care se ocup cu studiul i tratamentul tumorilor maligne (bolii canceroase). Este o specialitate tnr, dinamic i progresist care abandoneaz rapid legturile cu dogmele trecutului, cancerul fiind considerat o entitate din ce n ce mai complex pe msura nelegerii unor aspecte biologice fundamentale. n ciuda faptului c este patologia cea mai extensiv studiat din toate timpurile i a progreselor spectaculoase n descifrarea mecanismelor sale celulare i moleculare, patologia transformrii maligne rmne ns incomplet elucidat. Oncologul este un clinician care se ocup de managementul pacienilor pe toat durata timpului su de activitate. Acesta se poate forma n domeniul oncologiei medicale, radioterapiei sau chirurgiei oncologice, i va continua s-i rennoiasc permanent cunotinele pentru beneficiul optim al pacienilor cu cancer, lund n considerare necesitile medicale, psihologice i sociale ale acestora i ale familiilor acestora. Oncologul medical este un medic specializat n evaluarea i investigarea pacienilor cu cancer, n administrarea i evaluarea rezultatelor tratamentelor sistemice active (incluznd chimioterapia, terapiile endocrine i biologice), i ale celor suportive i paliative (dup definiia Royal College of Physicians, UK). Volumul de cunotine n studiul cancerului crete foarte rapid n comparaie cu oricare alt disciplin medical, schimbnd dramatic orizontul posibilitilor terapeutice. Sigurana administrrii i eficacitatea tratamentelor sistemice antineoplazice reclam de la oncologi o nelegere aprofundat a biologiei tumorale, interaciunilor dintre tumor i pacient i a celor medicamentoase, pentru a putea anticipa, adapta i monitoriza att efectele benefice ct i cele adverse ale medicaiei, ceea ce i constrnge la o necesitate de informare permanent. Cu toate acestea (sau tocmai din aceste motive) munca n domeniul oncologiei este o carier promitoare, devenind n mod special satisfctoare datorit posibilitii de a ajuta oamenii ntr-o perioad critic a existenei lor. i din acest punct de vedere, inaugurarea n anul 2012 a multateptatului Institut Regional de Oncologie Iai reprezint cu certitudine o victorie n lupta contra cancerului, deschiznd un drum mai luminos oncologei naionale. Lucrarea actual este i un omagiu adus nvtorilor notri din trecut i colegilor din prezent, fr de care munca n domeniul oncologiei ar avea valoare limitat, iar progresul ar fi dificil.

Autorii

INTRODUCERE Omenirea se gsete n faa unei probleme critice de sntate public: n urmtoarele decade, cancerul va deveni cea mai important boal mondial. Dimensiunea acestei probleme n societatea modern este doar parial reflectat de statisticile de mortalitate i morbiditate. Cuvntul cancer precipit reacii emoionale negative i oc, i multe persoane (inclusiv profesionitii din sntate) l gsesc dificil de utilizat, prefernd s utilizeze eufemisme precum neoplasm, mas tumoral sau malignitate. Creterea incidenei globale a cancerelor este datorat att frecvenei crescute a tumorilor asociate stilului de via n rile srace (ex. cancerele de col uterin i hepatocarcinoame) dar i n Occident (ex. cancerele mamare, de plmn, colon i prostat), ct i absenei preveniei primare i secundare, indisponibilitii sau folosirii inadecvate a resurselor de diagnostic i tratament. Astfel, se estimeaz c spre anul 2020 incidena cancerelor va crete de 2,5 ori n rile puin dezvoltate, dei va rmne stabil sau chiar va scdea uor n cele industrializate. Presupunnd o cretere constant a incidenei i o mortalitate anual de 1% la nivel global, la momentul respectiv ar putea exista anual 26,4 milioane de noi pacieni, 17,1 milioane de decese i 80 de milioane de persoane cu cancer n via dup cinci ani de la diagnostic. Ctre anul 2020, se estimeaz c mortalitatea prin cancer o va depi pe cea prin bolile cardio-vasculare, dublndu-se pn n anul 2030. Actual, cancerul omoar mai multe persoane dect SIDA, tuberculoza i malaria la un loc, fiind responsabil de 12,5% din toate decesele pretutindeni n lume (7,9 decese la 100.000 locuitori n anul 2007, dintre care 72% n rile mediu i n curs de dezvoltare, unde ratele de supravieuire sunt adesea cu pn la 50% mai reduse dect cele nregistrate n rile dezvoltate). Un concept frecvent enunat, dei nu n totalitate exact, este acela c problema cancerului ar fi aproape exclusiv legat de costuri. Cancerul este ntr-adevr o boal scump, care reclam resurse importante pentru depistare, prevenie, diagnostic, tratament i urmrire, iar acest concept se bazeaz pe diferenele de inciden, mortalitate, curabilitate i supravieuire ntre rile cu resurse reduse, medii i foarte crescute. De exemplu, n Europa i Statele Unite, o femeie prezint 70% anse de supravieuire dup un cancer de col uterin, n timp ce acestea sunt de numai 58% n Tailanda, 42% n India sau 21% n Africa sud-saharian; n rile cu resurse limitate, doar 41% din femeile diagnosticate cu cancer de col uterin au ansa accesului la un tratament adecvat. Cu toate acestea, din ce n ce mai multe persoane sunt vindecate actual de cancer. De exemplu, n 1940, una din patru persoane supravieuia dup 5 ani de la tratament, pentru ca n prezent supravieuirea s creasc la 40-50% (cu alte cuvinte, peste 100.000 de pacieni astzi n via ar fi murit de cancer n mai puin de 5 ani n anii 40). Cnd sperana de via n populaie este normal, rata de supravieuire relativ la 5 ani este de circa de 64% pentru toate cancerele luate mpreun.

Aceste progrese se datoreaz unor tehnici de diagnostic mai bune i unor mijloace noi de tratament, dintre care multe au aprut odat cu creterea volumului de cunotine asupra biologiei celulei maligne. Oncologia (gr. [onkos] = mas, tumor; logos = tiin) este ramura medicinei care se ocup cu studiul i tratamentul tumorilor maligne (bolii canceroase). Este o specialitate tnr, dinamic i progresist care abandoneaz rapid legturile cu dogmele trecutului, cancerul fiind considerat o entitate din ce n ce mai complex pe msura nelegerii unor aspecte biologice fundamentale. n ciuda faptului c este patologia cea mai extensiv studiat din toate timpurile i a progreselor spectaculoase n descifrarea mecanismelor sale celulare i moleculare, patologia transformrii maligne rmne ns incomplet elucidat. Oncologul este un clinician care se ocup de managementul pacienilor pe toat durata timpului su de activitate. Acesta se poate forma n domeniul oncologiei medicale, radioterapiei sau chirurgiei oncologice, i va continua s-i rennoiasc permanent cunotinele pentru beneficiul optim al pacienilor cu cancer, lund n considerare necesitile medicale, psihologice i sociale ale acestora i ale familiilor acestora. Oncologul medical este un medic specializat n evaluarea i investigarea pacienilor cu cancer, n administrarea i evaluarea rezultatelor tratamentelor sistemice active (incluznd chimioterapia, terapiile endocrine i biologice), i ale celor suportive i paliative (dup definiia Royal College of Physicians, UK). Volumul de cunotine n studiul cancerului crete foarte rapid n comparaie cu oricare alt disciplin medical, schimbnd dramatic orizontul posibilitilor terapeutice. Sigurana administrrii i eficacitatea tratamentelor sistemice antineoplazice reclam de la oncologi o nelegere aprofundat a biologiei tumorale, interaciunilor dintre tumor i pacient i a celor medicamentoase, pentru a putea anticipa, adapta i monitoriza att efectele benefice ct i cele adverse ale medicaiei, ceea ce i constrnge la o necesitate de informare permanent. Cu toate acestea (sau tocmai din aceste motive) munca n domeniul oncologiei este o carier promitoare, devenind n mod special satisfctoare datorit posibilitii de a ajuta oamenii ntr-o perioad critic a existenei lor. i din acest punct de vedere, inaugurarea n anul 2012 a multateptatului Institut Regional de Oncologie Iai reprezint cu certitudine o victorie n lupta contra cancerului, deschiznd un drum mai luminos oncologei naionale. Lucrarea actual este i un omagiu adus nvtorilor notri din trecut i colegilor din prezent, fr de care munca n domeniul oncologiei ar avea valoare limitat, iar progresul ar fi dificil.

Autorii

1

CAPITOLUL 1

CELULA NEOPLAZIC. FENOTIPUL MALIGN

La nceputul secolului XXI, cancerul continu s rmn o problem global de sntate. n ntreaga lume, cancerul reprezint principal cauz de deces, dup bolile cardio-vasculare.

INSERT 1.1. INCIDENA CANCERULUI

O persoan din trei a fost, este sau va fi diagnosticat cu cancer pe parcursul vieii.

n anul 2000 au f ost nregistrate 10,4 milioane de cazuri noi de cancer pe an, 6,5 milioane de decese anuale prin cancer i peste 25 de milioane de persoane cu cancer n via. Lund n considerare o cretere anual a incidenei i mortalitii de 1%, se apreciaz c n anul 2030 vor fi 25.4 milioane de cazuri noi, 16.4 milioane de decese anual i 75 milioane persoane cu cancer n via.

n Romnia, conform datelor ageniei internaionale GLOBOCAN, n 2005 au fost nregistrate 59.899 de cazuri noi (275,6%ooo) fa de 40.317 (177,37%ooo), i 41.502 decese prin cancer (199,37%ooo) fa de 36.519 (160,66%ooo) n 1994.

Circa 50% dintre cancere survin n rile cu nivel economic mediu i sczut, n care declararea cazurilor de cancer nu este efectuat cu regularitate. Odat cu creterea duratei medii de via se estimeaz c peste jumtate din populaie ar putea fi diagnosticat cu o form de cancer ntr-un anumit moment al vieii [1].

I. Ce este cancerul ? n termeni descriptivi, cancer este un termen-umbrel utilizat pentru a desemna un mare grup de boli (mai mult de 200) cu caracteristici comune, care pot apare la orice vrst i pot interesa orice esut sau organ, determinnd o varietate de forme clinice i histologice, foarte diferite ca modalitate de debut, posibiliti de detectare precoce i diagnostic, stadiu de difereniere celular, rat de cretere, potenial de invazie i metastazare, prognostic, opiuni terapeutice, evoluie i complicaii. Dificultatea utilizrii acestui termen rezid astfel n ncrctura sa complex de semnificaii, inevitabil negative. Pentru clinician, cuvntul cancer sugereaz evoluia unei tumori ce invadeaz local i poate disemina la distan (metastaza) n orice sediu din corpul uman, determinnd o varietate enorm de aspecte clinice. Pentru anatomopatolog cancerul evoc un esut de neoformaie, cu caracteristici morfologice particulare, ce infiltreaz structurile normale din care ia natere. Pentru biolog, cancerul reprezint un grup relativ redus de boli determinate de defecte moleculare similare n funcionarea celular, rezultnd defecte comune prin alterri ale genelor celulare. Datorit acestor sensuri multiple, o definiie ideal, comprehensiv, a cancerului este n continuare dificil de formulat [2].

Celula neoplazic. Fenotipul malign

2

II. Trsturi definitorii ale neoplaziei. Fenotipul malign Ca i condiie patologic i fiziopatologic, noiunea de tumor malign pune problema definirii criteriilor ce caracterizeaz orice proliferare anormal, indiferent de esutul de origine. Una dintre cele mai populare definiii ale cancerului a fost formulat n 1951 de oncologul britanic R. A. Willis: O mas anormal de esut a crei cretere se produce n exces fa de normal, este necontrolat i neconcordant cu cea a esuturilor normale, i care continu n acelai mod progresiv chiar dup ncetarea stimulului care a determinat-o. Definiia pune accentul pe una din caracteristicile eseniale ale fenotipului malign, autonomia (independena fa de stimulii fiziologici de cretere), dei tumorile rmn totui dependente de organismul-gazd prin nutriie i aport sangvin. Tabel 1.1. Caracteristici celulare n cancerele umane (fenotipul malign) [2,3]

Instabilitatea genomic i susceptibilitate crescut la mutaii spontane Proliferarea intensificat (i frecvent autonom, prin semnalizare proliferativ susinut i insensibilitatea la supresorii creterii) i difereniere alterat Imortalizarea (replicare nelimitat, prin absena senescenei i apoptoz insuficient) Inducia angiogenezei Invazia local, n diferite straturi celulare i alte esuturi (cu perturbarea arhitecturii celulare) Metastazarea n ganglionii limfatici regionali i n organe/esuturi la distan Reprogramarea metabolismului energetic Eludarea distrugerii imune i promovarea creterii tumorale de ctre rspunsul inflamator

Progresele explozive n domeniul biologiei celulare i moleculare au condus la ideea c la nivel biologic i molecular cancerul este un termen generic care definete o gam extrem de larg de boli caracterizate prin alterarea proceselor de cretere i proliferare celular. Comun tuturor cancerelor este capacitatea acestor alterri de a induce la nivel celular fenotipul malign, ale crui trsturi includ: tendina de a se manifesta similar cu celula progenitorie stem (capacitate de

autorennoire, difereniere, organogenicitate, diviziune asimetric); rspuns accentuat la factorii stimulatori ai creterii; rezistena relativ la stimulii inhibitori ai creterii; capacitate de diviziune nelimitat; capacitate de a crete n organe diverse, ntr-un micromediu foarte diferit

fa de cel de provenien; cretere rapid a ratei mutaiilor, care permit generarea rapid a unor noi

variante de celule-fiice; nerespectarea barierelor tisulare, fapt care permite invazia n esuturile

nconjurtoare i organe, vase de snge i limfatice; capacitate de a atrage i sintetiza o reea vascular proprie (angiogeneza); capacitate de a minimaliza un rspuns imun i/sau evita distrugerea de ctre

celulele efectorii ale sistemului imun.

ONCOLOGIE GENERAL

3

Aceste criterii sunt larg utilizate n cercetarea experimental i dezvoltarea preclinic a terapiilor antineoplazice, fiecare dintre aceste trsturi devenind o potenial int terapeutic. Aceste proprieti pot fi dobndite treptat, devenind mai evidente n stadii variate ale progresiei cancerului. Privite separat, nici una dintre acestea nu este specific cancerului, i sunt exprimate n proporii diferite n tumori diferite. Majoritatea acestor procese pot fi de asemenea identificate individual n boli non-neoplazice, iar unele pot fi exprimate n cursul rspunsurilor normale (fiziologice) adaptative, avnd un corespondent n esutul normal, cum ar fi: Alterarea mecanismelor de control al creterii este un fenomen central n

formarea de cicatrici cheloide, sau n tumori benigne (ex. fibrom uterin). Fenomenul precoce de implantare a embrionului n peretele uterin i

dezvoltarea placentei sunt similare invaziei tumorale locale. Motilitatea celular permite celulelor neurale s migreze de la nivelul crestei

neurale de origine pentru a forma sistemul nervos. Migrarea la distan prin circulaia n vasele sangvine i limfatice,

extravazarea i colonizarea neutrofilelor, monocitelor i limfocitelor n diverse leziuni este unul dintre evenimentele critice ale inflamaiei, oferind un model de metastazare.

Numai asocierea dintre proliferarea celular necontrolat, alterarea diferenierii i metabolismelor, instabilitatea genomic i invazivitatea local i eventual metastazarea definete n ansamblu cancerul. Fiecare localizare neoplazic prezint istoria sa natural (numit i progresie biologic), ce depinde de sediul anatomic al tumorii primare, cile anatomice de rspndire, de viteza cu care celulele canceroase disemineaz n organism, de mecanismele de aprare ale gazdei i de ali factori coexisteni. n acelai timp, n lumina progreselor actuale n studiul biologiei tumorale, cancerul poate fi privit ca o boal rezultat prin dereglarea sistemelor de control al celulei, care acioneaz la nivelul transduciei, reglrii proliferrii i a diferenierii. Celulele tumorale prezint numeroase defecte la nivelul cilor de semnalizare (transducie), ce comand n mod normal ntreruperea proliferrii, repararea defectelor genetice i iniierea apoptozei atunci cnd alterrile celulare devin periculoase pentru organism. Celulele neoplazice, considerate imature funcional, nu mai rspund la semnalele biologice ntr-o manier adaptat la necesitile i variaiile micromediului n care supravieuiesc, rezultatul fiind autonomia celular. O tentativ de definiie complet ar putea fi urmtoarea: Cancerul este un grup de boli ale organismelor nalt pluricelulare, care reprezint o cretere anormal de celule cauzat de modificri n expresia a multiple gene, conducnd la dereglarea balanei dintre proliferarea i moartea celular, evolund n final spre o populaie de celule cu defecte genetice, care invadeaz esuturile i metastazeaz n sedii la distan, cauznd o morbiditate semnificativ i n absena tratamentului moartea gazdei [3].


4

III. Elemente descriptive ale cancerului Cancerul caracterizat de alterri n expresia a multiple gene, care conduc la dereglarea programului normal de diviziune celular i difereniere, cu un dezechilibru ntre replicarea i moartea celular care favorizeaz creterea unei populaii celulare cu defecte genetice. Principalele caracteristici ce difereniaz o tumor malign de una benign sunt: capacitatea de a invada local, de a disemina n ganglionii limfatici regionali i de a migra i coloniza organe i esuturi la distan n organism. Carcinogeneza desemneaz procesul de transformare a unei celule normale din organism ntr-una canceroas, ca un proces complex pluristadial. Pe msur ce tumora evolueaz, populaia celular care prolifereaz exprim o heterogenitate crescnd n caracteristici cum ar fi: antigenicitatea, invazivitatea, potenialul metastatic, rata de proliferare celular, statusul de difereniere i rspunsul la agenii citotoxici. Neoplasmele maligne au trsturi morfologice particulare, care permit anatomo-patologului sau biologului s le caracterizeze ca anormale. Cancerele cu origini diferite prezint caracteristici distincte.

De exemplu, factorii majori implicai n producerea lor la nivelul estului de origine sunt diferii: radiaiile ultraviolete (RUV) pentru cancerele cutanate, fumul de igar pentru cancerul bronho-pulmonar. Sunt de asemenea diferene n mecanismul molecular implicat n carcinogeneza fiecrui tip de cancer, n modalitatea de diseminare de la nivelul tumorii primare etc. Tratamentul va fi aplicat difereniat; de exemplu, rezecia chirurgical a tumorii maligne este posibil mai frecvent pentru cancerele de piele dect pentru tumorile pulmonare.

Tumorile sunt clasificate i denumite n funcie de esutul din care se formeaz (localizare), comportament, histologie i grad de stimulare a celulelor normale (difereniere), tipurile principale fiind: carcinoame (derivate din epiteliile de nveli), cele mai frecvente (85-90%);

de exemplu, cancerele cu originea n esutul glandular (mamar, colo-rectal, prostat etc.) sunt denumite adenocarcinoame.

sarcoame (derivate din esuturile conjunctive, muchi, oase) limfoame i leucemii (derivate din esuturile hematopoietice) astrocitoame/glioblastoame (derivate din celulele esutului nervos) Perspectiva iniial, mai general, asupra neoplaziilor, prezint astfel nivele de complexitate care pot deveni insurmontabile [4,5].

IV. Proprieti caracteristice celulei maligne Se desemneaz sub termenul de transformare celular malign ansamblul de evenimente care fac ca celula normal s treac la un status malign. Acesta se poate manifesta n principal prin diverse modificri: morfologice (pierderea asemnrilor cu esutul de origine) biochimice (dereglarea proliferrii i a apoptozei) biologice (dobndirea unui fenotip transformat) imunologice (inducerea in vitro de tumori la animale imunocompetente)

ONCOLOGIE GENERAL

5

Celulele maligne prezint urmtoarele trsturi: 1. Provin dintr-o singur celul care conin o acumulare de mutaii cu rol

iniiator, cu alte cuvinte cancerul are origine i dezvoltare clonal. Majoritatea tipurilor celulare maligne par s aib originea ntr-o singur celul anormal, care a acumulat o serie de mutaii cu rol iniiator; se accept n general c este suficient transformarea uneia dintre cele 1014 celule ale organismului. Clona neoplazic n formare continu s acumuleze alterri genetice i epigenetice ce conduc la modificri fenotipice, este supus seleciei, pentru ca, n final, teritoriul tisular respectiv s devin un cancer. Unele cancere provin din clone maligne multiple, fie ca efect al aa-numitei cancerizri n cmp, n care mai multe celule ale esutului sunt expuse la aciunea unui carcinogen (ex. mucoasa cilor aeriene la fumtori), fie ca rezultat al defectelor motenite la nivelul anumitor gene [6].

INSERT 1.2. EVALUAREA CLONALITII TUMORILOR MALIGNE

Originea clonal a unei tumori poate fi confirmat prin studiul mutaiilor oncogenelor specifice, al mutaiilor genelor supresor tumorale, sau al unor markeri genetici (anomalii cromosomiale).

De exemplu, clonalitatea poate fi evaluat la femeile heterozigote pentru markeri genetici localizai pe cromosomul X, cum ar fi gena glucozo-6-fosfat-dehidrogenazei (G6PD), iduronat-2-sulfatazei sau gliceratkinazei.

Cea mai frecvent metod pentru a determina clonalitatea tumoral implic analiza tipului de metilare adiacent locusului nalt polimorfic al genei receptorului androgenic (HUMARA). Frecvena polimorfismului HUMARA n populaia general este mai mare de 90%, astfel nct devine uor de stabilit clonalitatea dac toate celulele ntr-o tumor exprim aceleai alele.

Pentru neoplaziile cu anomalii cromosomiale specifice (deleii, translocaii), cum ar fi cromosomul Philadelphia n leucemia mieloid cronic (LMC), analiza cariotipic poate fi utilizat pentru a investiga clonalitatea. De asemenea, rearanjarea genelor receptorului imunoglobulinic i a genei receptorului celulei T poate servi ca marker de clonalitate a limfoamelor maligne B i T.

2. Sunt instabile genetic datorit defectelor n repararea leziunilor ADN, conducnd la heterogenitatea populaiei celulare de la nivelul tumorii.

Celulele maligne produc clone active care devin din ce n ce mai puin responsive la mecanismele de control ale proliferrii i prezint o capacitate crescut de a supravieui n mediu strin, precum n cazul metastazelor.

3. Pot fi identificate prin morfologia lor anormal, de obicei diferit de celula corespondent normal a esutului de origine.

Celulele tind s fie variabile ca dimensiuni i form, au nuclei mari, cu nucleoli mai muli i proemineni, i cromatin cu un aspect mai hipercromatic; citoplasma este mai redus cantitativ dect n celula normal, raportul nucleu/citoplasm fiind frecvent supraunitar.

4. Tind s fie mai puin difereniate dect esuturile nconjurtoare, cu care pot prezenta unele asemnri, dar pot fi i nedifereniate, fcnd dificil identificarea esutului de origine.

5. Sunt dezorganizate n relaie cu celelalte celule i pierd capacitatea de a-i ndeplini funciile normale, dar ctig funcii diferite capacitate de migrare, sintez de molecule biologic active (enzime, hormoni etc.) care amplific activiti organice specifice.


6

6. Pierd capacitatea de recunoatere i aderen la celulele aceluiai esut, permind migrarea spre alte sedii ale organismului.

Faptul c sunt capabile s creasc fr s fie ataate de un substrat exprim independena celulelor maligne de ancorarea la esutul similar.

7. Pierd sau i altereaz markeri i receptori de pe suprafaa membranei, modificndu-i activitile normale i devenind de nerecunoscut de ctre sistemul imun, care nu le percepe ca anormale (non-self).

8. Devin nemuritoare ca urmare a alterrii susceptibilitii la apoptoz (moartea celular programat) prin pierderea funciilor genelor supresor.

Apoptoza are rolul de a limita numrul diviziunilor pe care le sufer o celul normal, prevenind replicarea ulterioar a unor eventuale defecte genetice/structurale.

9. Prezint un potenial replicativ nelimitat. Celulele normale prezint un program autonom de control a numrului de diviziuni (finit) dup care devin senescente. Acest mecanism de control implic regiunile terminale de la capetele cromozomilor numite telomere, care se scurteaz cu ocazia fiecrei diviziuni. n celula malign, acest mecanism lipsete, ducnd la meninerea lungimii telomerelor.

10. Numrul total i procentul de celule care prolifereaz (fracia sau rata de proliferare) ntr-o tumor este mult mai crescut dect cel al celulelor normale cu aceeai origine tisular.

Numrul de celule n mitoz este frecvent mai crescut fa de celulele normale; astfel, frecvent se pot identifica 20 mitoze la 1000 de celule maligne, n timp ce n esutul benign sau normal, numrul mitozelor este

ONCOLOGIE GENERAL

7

V. Tumori maligne vs. benigne Termenii de neoplasm sau neoplazie (lat. neo=nou, plasio=cretere) sunt utilizai curent ca sinonime celui de tumor malign. Este foarte important de reinut aceast difereniere ntre cele dou tipuri de baz ale tumorilor: benign i malign crucial n stabilirea tratamentului i prognosticului unui pacient care se poate face pe baza urmtoarelor trsturi:

1. Celulele maligne invadeaz i distrug esuturile normale din jur. Tumorile benigne cresc prin expansiune i sunt obinuit ncapsulate, fr invazia esuturilor vecine, pe care ns le pot comprima, prin efectul de mas, cu consecine negative asupra funciei acestora i putnd chiar pune n pericol viaa prin compresiunea nervilor, vaselor de snge sau prin secreia unor substane biologic active, precum hormonii, care modific mecanismele homeostatice normale.

2. Tumorile maligne tind s migreze pe calea vaselor limfatice i sangvine spre ganglionii limfatici i spre alte esuturi ale corpului uman, sau pe calea seroaselor n marile caviti. Tumorile benigne rmn localizate i nu metastazeaz.

Tabel 1.2. Diferene ntre tumorile benigne i cele maligne

TUMORI BENIGNE TUMORI MALIGNE Difereniate histologic Nedifereniate (anaplazice) Mitoze rare Mitoze frecvente Cretere lent Cretere rapid Circumscrise i ncapsulate Infiltrative i nencapsulate Neinvazive i compresive Invazive i distructive Non-metastazante Metastazante

3. Tumorile benigne sunt de obicei asemntoare cu esuturile n care iau natere. Iniial, unele tumori maligne (n particular cele cu cretere mai lent i mai puin invazive, cu alte cuvinte bine difereniate) se aseamn structural i funcional cu esutul de origine, pentru ca ulterior, pe msura progresiei procesului malign prin invazie i metastazare s piard aceste similitudini.

Dezvoltarea unei populaii de celule maligne (mai puin difereniate) ntr-o populaie de celule normale (difereniate) este numit uneori dedifereniere. Termenul nu este probabil corect, deoarece implic ca o celul deja bine difereniat d revin n cursul procesului de carcinogenez la un statut de nedifereniat. Este mai probabil ca originea celulei maligne s fie ntr-un progenitor comun tisular numit celul stem (su) care prezint capacitatea de autorennoire i este blocat (sau deturnat) ntr-o etap precoce de difereniere.

4. Odat ce ajung ntr-un stadiu detectabil clinic, tumorile maligne prezint o rat rapid de cretere (sptmni-luni), spre deosebire de cele benigne care prezint o cretere lent pe parcursul a mai multor ani.


8

5. Tumorile maligne continu s creasc chiar i n condiiile spolierii nutritive a gazdei, ducnd n cele din urm la decesul acesteia. Aceste tumori comprim i invadeaz esuturile vecine, metastazeaz n organele vitale (creier, mduv, pulmon, ficat) determinnd compromite-rea funciilor vitale ale gazdei. Efectele cele mai frecvente sunt: caexia, hemoragia i infeciile.

Confirmarea diagnosticului de tumor malign se obine pe baza examenului anatomo-patologic macroscopic i microscopic, completat (dac este cazul) prin investigaii de imunohistochimie sau microscopie electronic [9,10,11].

VI. Istoric Cancerul nu este o boal modern, cu certitudine exist de mii de ani, dei astzi este mult mai frecvent dect n trecut.

Cea mai veche descriere a cancerelor umane se refer la opt cazuri de tumori mamare descrise n papirusul egiptean Edwin Smith (cca. 3000-1500 Hr) iar la mumiile egiptene au fost diagnosticate cancere ovariene i nazofaringiene. Cel mai vechi specimen histologic de cancer uman a fost depistat pe cranul unei femei datnd din epoca bronzului (1900-1600 Hr). Scheletele mumificate ale incailor peruvieni, datnd de circa 2400 ani, conin leziuni sugestive de melanom malign. n codul lui Hammurabi (Mesopotamia antic) se specifica: [...] dac un doctor a tratat o ran grav cu un instrument de bronz i bolnavul a murit, s i se taie minile. [] un doctor d dovad de nelepciune dac las cancerul n pace. Cuvntul cancer deriv din grecescul karkinos (rac, crab) menionat n scrierile lui Hippocrate din Kos (460-375 .Hr.), ca i din latinescul cancrum utilizat de ctre Galen din Pergam (129-199), care mprea tumorile n forme ulcerate (karkinos) i forme solide (karkinomas). Dup cderea Imperiului Roman, concepiile lui Hipocrate i Galen sunt preluate de colile bizantine, persane i arabe. Aetius din Amideea (medicul mpratului bizantin Iustinian) las o descriere excelent a carcinomului uterin, considerat incurabil. Rufus din Efes descrie cancerele cutanate i melanoamele, iar Arhigenes pe cel mamar. Abu-Ali al-Husayn, crturar persan mai cunoscut sub numele de Avicenna (980-1037) scrie o enciclopedie monumental numit Al-Qnm (Canon), codificare final a principiilor medicinei greco-arabe care sumeaz toate cunotinele medicale ale timpului, inclusiv cele oncologice. Aspecte de anatomie patologic ale cancerelor (esofagiene, gastrice, rectale, pancreatice) sunt descrise de ctre G. Morgagni, ilustru reprezentant al colii italiene de la Padova (sec. XIV). Descoperirea microscopului a contribuit decisiv la stabilirea bazelor histologice de ctre M. Malpighi (1628-1694) deschiznd o perioad nou n cercetarea cancerului. Primul studiu sistematic despre cancer a fost publicat de ctre Peyriche la Academia din Lyon, sub titlul Quest-ce que cest le cancer? Cancerul, ca boal degenerativ, este descris i n lucrarea lui C.Gendron (1663-1750), Recherches sur la nature et guerison des cancers. n 1851, W. Marsden fondeaz la Londra primul Spital de cancer (Hospice), cu dou obiective: ngrijirea bolnavilor de cancer i cercetarea cancerului. Procesul metastazrii este abordat de o pleiad de medici din secolul XIX precum J. Muller, Th. Schwann i Henle. n 1881, Billroth efectueaz cu succes prima gastrectomie pentru un cancer de stomac, iar n 1884 Godle extirpa o tumor cerebral. Secolul XIX se ncheie cu descoperirile lui Rntgen i ale soilor Curie, ce au condus la naterea radiodiagnosticului i radioterapiei, i cu cercetrile lui Beatson, ce efectueaz prima ovarectomie ca metod de hormonoterapie n cancerul mamar (1895). R. Virchow (1821-1902) a formulat concepiile moderne asupra histogenezei cancerului.

ONCOLOGIE GENERAL

9

Dup 1900 sunt puse bazele reelei sanitare oncologice i este fundamentat sistemul oncologic modern. Conceptul lui W. Halsted privind radicalitatea interveniilor chirurgicale a dominat chirurgia n prima jumtate a secolului XX; radioterapia se dezvolt dup 1920, iar chimioterapia dup 1945. Dup anul 2000, odat cu descifrarea codului genetic uman, se deschide o nou er n cercetarea cancerului prin descoperirea metodelor de msurare a expresiei a mii de gene tumorale i normale. Printre acestea, determinarea nivelelor de ARN prin metoda microarray este cunoscut ca semntura expresiei genice sau profilul molecular al tumorii respective. n ultima decad, progresele majore n genetica, biologia i capacitatea de a caracteriza cancerele la nivel molecular au creat numeroase oportuniti pentru ameliorarea tratamentelor i accelerarea dezvoltrii noilor terapii moleculare intite mult mai selective i mai puin toxice dect chimioterapia convenional deschiznd drumul medicinei individualizate [13].

Rezumat

Cancerul este o boal mondial, component foarte important a patologiei umane, i una din cauzele majore de deces dup bolile cardio-vasculare.

Cancerul este un termen generic care definete o gam extrem de larg de boli caracterizate prin alterarea proceselor de cretere i proliferare celular.

n ciuda aspectelor clinico-patologice foarte diverse, toate cancerele prezint mai multe trsturi similare, fapt care sugereaz c leziunile moleculare ce conduc la transformarea malign i progresie sunt rezultatul unor alterri genetice comune, dar nu identice; n consecin, cancerul reprezint o boal a expresiei anormale a genelor.

Bibliografie 1. Stephens FO, Aigner KR, eds. Basics of oncology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009:

3-16. 2. Schultz AW. Molecular biology of human cancers An advanced students textbook. New

York: Springer, 2007: 1-23. 3. Ruddon RW, ed. Cancer biology, 4th edition. New York: Oxford University Press, 2007:3-16. 4. Weber GF. Molecular mechanisms of cancer. New York: Springer, 2007: 45-214. 5. Tannock IF, Hill PR, Bristow RG, Harrington F. The basic science of oncology, 4th edition.

New York: McGraw Hill Medical Division Publishing, 2005: 1-249. 6. Pecorino L. Molecular biology of cancer mechanisms, targets and therapeutics. New York:

Oxford University Press, 2005: 1-20. 7. Melstedt H, Schrijvers D, Bafaloukos D, Greil R, eds. ESMO Handbook of Principles of

translational research. Geneva: Informa Healthcare, 2007: 1-22. 8. DeVita VT Jr, Lawrence TS, Rosenberg SA, DePinho RA, Weinberg RA, eds. DeVita,

Hellman, and Rosenbergs Cancer: Principles and practice of oncology, 8th edition. Philadelphia: Wolter Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins, 2008: 3-12.

9. Miron L, ed. Oncologie general. Bacu: Editura Egal, 2000: 9-15. 10. Abeloff MD, Armitage JO, Niederhuber JE, Kastan MB, McKenna WG, eds. Abeloffs

Clinical Oncology, 4th edition. Philadelphia: Churchill Livingstone Elsevier, 2008: 3-20. 11. Nagy V, ed. Principii de cancerologie general. Curs pentru studeni. Cluj-Napoca: Editura

Medical Universitar Iuliu Haeganu, 2007: 37-47. 12. Lacave R, Larsen CJ, Robert J, eds. Cancrologie fondamentale. Paris: John Libbey Eurotext,

2005: 293-303. 13. Nery R. Cancer: An enigma in biology and society. London-Sydney: Croom Helm, 1986: 1-5.

Principii de biologie tumoral

10

CAPITOLUL 2

PRINCIPII DE BIOLOGIE TUMORAL

Cauzele care conduc la apariia cancerelor sunt numeroase i variate, incluznd factori de mediu (factori exogeni, 75% din cazuri) pe de o parte, i vrsta, predispoziia genic, statusul hormonal i imunologic (factori endogeni, 25% din cazuri), pe de alt parte. Prin perturbarea unui spectru larg de ci de semnal fiziologice, aceti factori determin, sau contribuie la, transformarea celulelor normale n celule maligne.

I. Bazele genetice ale transformrii maligne Dezvoltarea cancerului este un proces multistadial caracterizat de acumularea unui numr de alterri ale codului ADN, numit carcinogenez. Aceste alterri, care se produc n majoritate n cursul vieii individului, la nivelul celulelor somatice pot fi genetice sub form de mutaii (modificarea secvenei ADN), deleii (pierderea unei secvene), sau amplificri (cpii multiple ale aceleiai secvene) sau epigenetice (modificri n statusul de metilare a ADN, care rezult n activarea sau supresia unor gene n regiunea afectat) [1].

Acidul deoxiribonucleic (ADN) conine informaia genetic codificat necesar pentru realizarea caracterelor specifice unui organism, a crei unitate fundamental este gena segment de ADN care determin un caracter fenotipic (o gen o protein un caracter). Modificarea structurii unei gene normale (mutaia), produce o variant genic (alel), a crei funcie poate rmne normal, sau se poate modifica (deseori cu repercusiuni patologice).

Pentru ca o celul normal s se transforme ntr-o celul malign sunt necesare n medie 6 mutaii. Rata medie a mutaiilor este de aproximativ 10-6 per gen i per celul. Probabilitatea ca oricare celul din cele 1014 ale unui organism uman s sufere succesiv cele ase mutaii este de aproximativ 1014 x 10-36 (adic 10-22). Apariia cancerului (chiar n aceste condiii) este explicat prin 2 mecanisme: Unele categorii de mutaii stimuleaz proliferarea celular, determinnd o

populaie numeroas de celule-int pentru mutaiile urmtoare; Alte categorii de mutaii afecteaz stabilitatea ntregului genom, determinnd

astfel creterea ratei globale a mutaiilor. n cazul deficienei/absenei reparrii ADN i/sau apoptozei, mutaiile somatice (dobndite) se vor transmite celulelor-fiice conducnd la formarea unei clone celulare modificate ns nu sunt ereditare, deoarece nu afecteaz de obicei celulele germinale. Dac acest eveniment se produce totui, mutaiile respective se vor transmite de la o generaie la alta, avnd ca rezultat agregarea familial a unor cancere specifice. Indiferent dac mutaiile survin (spontan) la un individ sau (ereditar) la mai multe persoane dintr-o familie, cancerul este considerat o boal cu mecanism genetic prin excelen, deoarece iniierea i dezvoltarea unei tumori implic producerea n cascad a unor mutaii multiple n diferite gene care controleaz proliferarea, repararea ADN, ciclul mitotic i moartea celular.

ONCOLOGIE GENERAL

11

Majoritatea cancerelor sunt monoclonale (o tumor este format de expansiunea clonal a unui singur precursor celular care a suferit mutaii la nivelul acestor gene-cheie, care pot fi separate n cel puin dou categorii majore: oncogenele i genele supresoare ale creterii tumorale [2].

A. Oncogenele Oncogenele celulare (c-onc) codific factori de cretere, de difereniere i de transcripie. Aceste gene joac un rol esenial n stimularea proliferrii celulare necontrolate, promovnd creterea autonom, continu, a celulelor maligne (n absena semnalelor mitogenice normale). Oncogenele apar prin activarea protooncogenelor (corespondentele lor celulare normale), ca rezultat al unor mutaii cu ctig de funcie. Produii de sintez ai oncogenelor (oncoproteine) sunt asemntori ca structur i funcie cu cei normali (protooncoproteine), care pot funciona ca liganzi sau receptori pentru factorii de cretere, molecule de semnal al transduciei, factori de transcripie i/sau componente ale ciclului celular. Activarea protooncogenelor se poate realiza prin mai multe mecanisme: mutaii punctiforme (ex. genele familiei Ras)

Protooncogena Ras codific o protein G membranar responsabil pentru transducia semnalului celular. Produii genei Ras rmn activai n absena unui semnal adecvat din partea factorului de cretere corespunztor; mutaiile genei Ras sunt implicate n 30% dintre cancere (inclusiv melanomul malign, cancerul bronho-pulmonar sau de pancreas).

translocaii cromozomiale (ex. t(9,22) cromosomul Philadelphia) Au fost descrise peste 40 de asemenea translocaii cu potenial activator al unor oncogene, n special n limfoame i leucemii.

amplificare genic (ex. genele familiilor Myc i Erb) Acest fenomen are ca rezultat producerea mai multor cpii ale unor oncogene normale structural.

inserie viral Acest proces (denumit i mutagenez inserional) este implicat n cazul carcinogenezei biologice, prin retrovirusuri oncogene (ex. HTLV1).

n prezent, sunt cunoscute peste 100 oncogene, clasificate n mai multe categorii n funcie de nivelul celular la care acioneaz proteinele pe care le codific: factori de cretere celulari (ex. PDGF); receptori ai factorilor de cretere (ex. EGFR, Ret); componente ale cilor de semnalizare intracelular (ex. Ras, Abl); proteine nucleare (n special factori de transcripie) (ex. Myc); proteine implicate n controlul ciclului celular (ex. MDM2). Oncogenele se transmit autosomal dominant, ca atare mutaia (activarea) unei singure alele a protooncogenei respective este suficient pentru a modifica fenotipul celular. ntruct sunt gene dominante, majoritatea mutaiilor responsabile de activitatea oncogenelor survin la nivelul celulelor somatice, mutaiile germinale fiind probabil incompatibile cu dezvoltarea embrionului [3,4].


12

B. Genele supresoare de tumori (gatekeeper) n condiii normale, genele supresoare de tumori (GST, mai corect genele supresoare ale creterii tumorale, denumite i gene gatekeeper [eng. portar]) determin inhibarea proliferrii celulare. n urma alterrii ambelor cpii alelice (inactivare alelic, necesar deoarece aceste gene sunt transmise autosomal recesiv), versiunile mutante ale GST din celulele maligne sunt inactive, rezultnd absena uneia sau mai multor proteine normale inhibitorii ale creterii celulare sau promotoare ale apoptozei. n general, prima mutaie este motenit, iar cea de-a doua apare ca urmare a aciunii unui factor exogen (teoria celor dou lovituri a lui Knudson) dar este posibil i ca ambele mutaii s se datoreze unor influene externe. Studiile de citogenetic au permis identificarea mai multor mecanisme de inactivare a GST: recombinri somatice prima dovad a existenei acestui fenomen deleii pierderea unei cpii funcionale a unei GST, adic pierderea heterozigozitii

(loss of heterozygosity, LOH) mecanismul cel mai frecvent pierderea unui cromozom, asociat cu duplicarea cromozomului restant. GST codific proteine cu funcii extrem de diverse: receptori membranari (ex. PTCH), proteine citoplasmatice (ex. APC, NF1), proteine nucleare (ex. p53, Rb1, VHL, WT1, TM, BRCA1) etc.

INSERT 2.1. GENELE SUPRESOARE DE TUMORI. GENELE DE STABILITATE

Genele gatekeeper (ex. APC, VHL, TP53, NF1, PTEN) codific proteine implicate direct n controlul creterii celulare (ex. inhib mitoza, sau promoveaz apoptoza), funcia lor fiind critic pentru supresia tumoral. Mutaiile germinale ale oricreia dintre acestea determin producerea unor boli genetice cu transmitere dominant, ce asociaz un risc crescut de dezvoltare a cancerului (ex. sindromul Li-Fraumeni).

Genele caretaker codific proteine implicate n meninerea stabilitii genomului, care controleaz procese cum ar fi: condensarea cromozomial, activitatea centromerilor, kinetocorilor sau punctelor de control ce previn separarea prematur a cromatidelor pn cnd cromozomii sunt corect aliniai la nivelul fusului de diviziune. Alterrile acestor gene au drept consecin creterea frecvenei mutaiilor la scara ntregului genom, inclusiv la nivelul protooncogenelor i/sau al GST, i determin fenomenul numit instabilitate cromozomial/genomic.

ntre genele gatekeeper i genele caretaker nu exist o delimitare precis. Astfel, genele BRCA1 i 2 sunt gene gatekeeper prin activitatea de control al transcripiei, dar i caretaker prin intervenia n calea de reparare a rupturilor ADN bicatenare. De asemenea, gena supresor APC poate fi implicat i n controlul stabilitii genomice.

Exist trei categorii majore de anomalii cromozomiale (citogenetice) care pot fi ntlnite n cancer ca o consecin a instabilitii genomice, caracteristic tuturor cancerelor: anomalii numerice, anomalii structurale i amplificri genice. Indiferent de categoria din care fac parte, acestea induc activarea persistent a cilor semnalelor de transducie a creterii, supresia morii celulare programate (apoptoza), senescena, i alterarea punctelor-cheie de control al ciclului celular, conferind celulei maligne supravieuire pe termen lung sau imortalitate [4,5].

ONCOLOGIE GENERAL

13

C. Genele de stabilitate (de reparare a ADN, caretaker) Genele de stabilitate codific proteine implicate n meninerea stabilitii genomului (denumite i gene caretaker [eng. ngrijitor). Alterrile acestora conduc la creterea frecvenei mutaiilor la scala ntregului genom, inclusiv a protooncogenelor i GST, precum i la apariia instabilitii cromosomiale. Toate cile de reparare a leziunilor ADN sunt implicate n apariia cancerelor, dar consecinele afectrii fiecreia sunt diverse.

n funcie de severitate, leziunile ADN pot fi letale (determin apoptoza) sau non-letale (pot determina alterri funcionale, dar se i transmit celulelor-fiic). Repararea leziunilor non-letale ale ADN reprezint o barier important mpotriva mutaiilor determinate de carcinogeni i prin mecanismele endogene. Genomul celular este vulnerabil la influenele unei largi categorii de factori exogeni i endogeni. Actual, sunt recunoscute peste 100 de forme distincte de leziuni ADN, de la modificarea bazelor la rupturile intracatenare. Mutaiile i alterrile celulare identificate n celulele maligne reprezint numai o fracie din totalul celor care survin n cursul vieii umane, deoarece marea majoritate sunt nlturate sau reparate prin unul dintre multiplele mecanisme de reparare a ADN.

Genele de stabilitate afecteaz indirect proliferarea sau supravieuirea celular, prin influenarea capacitii organismului de a repara leziuni non-letale n alte gene, incluznd protooncogenele, GST i genele care regleaz apoptoza. Pentru a menine integritatea genomic, celulele utilizeaz sistemele de reparare ale ADN i punctele de control ale ciclului celular (cell cycle checkpoints), care asigur repararea rupturilor lanurilor de ADN nainte ca celula s progreseze n ciclul celular, pentru a preveni carcinogeneza. Cile majore de reparare a leziunilor ADN sunt: repararea prin excizia nucleotidelor (nucleotide excision repair, NER) repararea prin excizia bazelor (base excision repair, BER) repararea erorilor de mperechere (mismatch repair, MMR)

Unul dintre cele mai importante sisteme de reparare, cel al MMR, intervine dup replicare i este responsabil pentru meninerea stabilitii genice. Acesta elimin mutaiile unice la nivelul bazelor purinice i pirimidinice, precum i leziunile prin inserii/deleii care pot surveni n cursul replicrii ADN prin ctigul sau pierderea unitilor din interiorul secvenelor repetitive de ADN numite microsatelii (microsatellite instability, MSI).

sinteza de ADN translezional recombinarea secvenelor terminale omologe/neomologe n cazul rupturilor

dublu catenare (DSB). Mutaiile funcionale ale genelor de reparare a ADN accelereaz acumularea mutaiilor la nivelul GST i protooncogenelor. Defectele aprute n majoritatea acestor ci de reparare determin predispoziia la cancer (numit i fenotip mutator; genele implicate n repararea ADN sunt numite i gene mutator). Cu unele excepii, sunt necesare mutaii n ambele alele ale acestor gene mutator pentru a induce instabilitatea genomic adic capacitatea de a achiziiona (sau incapacitatea de a repara) mutaii, n absena unor factori cauzatori ai acestora. n acest sens, se poate considera c genele mutator fac parte dintre GST [6].


14

Ex. Gena ATM (ataxia-telangiectasia mutated, crs. 11) este implicat n detecia leziunilor ADN, cu rol important n progresia celulei n ciclul celular. Rupturile dublu-catenare multiple duc la creterea ratei de rearanjament cromozomial, cu sindrom ataxie-telangiectazie (ataxie cerebeloas progresiv, creterea incidenei unor maligniti [limfoame, leucemii], dar i la ameliorarea rspunsului la radioterapie.

D. Genele arhitecturale (landscaper) Un al patrulea grup de gene ale cror mutaii conduc la creterea semnificativ a susceptibilitii pentru dezvoltarea unui cancer este cel al genelor landscaper (eng. peisagist) care determin relaiile cu micromediul tumoral (stroma) i pot fi de asemenea considerate ca fcnd parte dintre GST. Cascada biochimic stromal const din proteine de semnal care apar la nivelul matricei extracelulare, i joac un rol foarte important n reglarea a numeroase aspecte ale vieii celulare. Creterea unei celule depinde att de interaciunile intercelulare, ct i de cele dintre aceasta i proteinele matricei extracelulare; aceasta se realizeaz fie prin contact direct, fie prin intermediul moleculelor implicate n transducia semnalului biologic. Anomaliile celulelor stromale i membranelor biologice care apar datorit defectelor n unele gene landscaper pot perturba creterea celular n epitelii, conducnd astfel la apariia diverselor carcinoame.

Ex.: Proteinele membranare cu GM mare (glicoproteinele, proteoglicanii) au rol structural, dar sunt i asociate transduciei. n matricea extracelular exist enzime proteolitice cu rol n degradarea (clearing) moleculelor din spaiul intercelular, ce nu mai sunt necesare celulelor. n anumite condiii, celule specifice, precum cele ale sistemului imun, pot penetra matricea extracelular i emite semnale care induc proliferarea celular anormal i fenotipul malign.

Prin supravegherea micromediului stromal, produii codificai de ctre genele landscaper (proteine ale matricei extracelulare, markeri celulari de suprafa, molecule de adeziune, factori de cretere) contribuie la controlul proliferrii i diferenierii celulare [6].

E. Genele de reglare (genele microARN, miR, oncomics) Genele microARN (miR) codific molecule mici de ARN necodant (de circa 22 nucleotide) cu rol n reglarea posttranscripional a expresiei genice. miR se cupleaz pe baz de complementaritate a secvenei cu regiunile netranslate 3 ale moleculelor ARNm inducnd degradarea acestuia sau inhibarea translaiei. Genele miR pot fi att GST ct i oncogene, n funcie de genele lor int, aceeai gen miR putnd funciona, n esuturi diferite, n ambele ipostaze.

Ex.: miR+221 i miR-222 regleaz expresia oncogenei c-Kit n eritroblati, acionnd ca GST; aceleai ARNmi pot controla activitatea unor GST (PTEN, TIMP3) n diverse tumori solide.

Rolul genelor ARNmi const n: Reducerea nivelelor proteinelor codificate de unele GST Creterea nivelului proteinelor codificate de unele oncogene Alterarea activitii unor componente implicate n reglarea mecanismelor

epigenetice. Ex.: miR-29 (crs. 7q32) regleaz direct ADN-metiltransferazele DNMT-3A i -3H, pierderea sa avnd ca rezultat final metilarea promotorilor ca mecanism de inactivare a unor GST.

ONCOLOGIE GENERAL

15

II. Evenimente epigenetice implicate n transformarea malign Termenul de epigenetic se refer la orice informaie care influeneaz reglarea expresiei genelor i a unor procese intracelulare critice, modificnd informaia genetic n genom (fr ns a codifica secvena nsi a ADN), i care poate fi transmis n succesiunea generaiilor de celule, odat cu diviziunea celular. Motenirea epigenetic pare s joace un rol esenial n reglarea a numeroase procese celulare (creterea, metabolismul, diferenierea etc.), i de asemenea a modalitii n care celulele rspund la agresiunea diverilor ageni citotoxici (inclusiv chimioterapicele sau radiaiile ionizante). Reglarea epigenetic implic cel puin trei mecanisme interconectate:

1. hipermetilarea ADN 2. modificrile post-translaionale ale histonelor 3. alterrile cromatinei de la distan (ex. modificrile proteinelor specifice

care se leag de secvenele insulatorii) Modificarea covalent a ADN, n care un grup metil se transfer de la S-adenozid-metionin la poziia 5 a citozinei prin intermediul unei familii de citozin-ADN-5-metiltransferaze (DNMT), este cea mai bine studiat alterare epigenetic n cancer. De exemplu, a devenit evident c anumite GST pot fi inactivate nu numai prin modificri structurale, ci i prin hipermetilarea secvenei promotoare a genei, fr modificri n secvena bazelor din structura ADN.

III. Ciclul celular n cancer Numrul imens (1016) de celule ale organismului trebuie s se replice i s se diferenieze aproape perfect, de fiecare dat, adic s asigure cpiile fidele a celor peste 40.000 de gene i 3 milioane de baze ADN (faza S) i s distribuie cromozomii egal n celulele-fiice (mitoza). Secvena stadiilor prin care o celul se divide este numit ciclul celular (Fig. 1). n cursul progresiei extrem de bine reglate i ordonate a acestor faze are loc replicarea complexului genomic, iniiat biochimic de stimuli endo- i exogeni i modulat de mecanisme de control att interne ct i externe: Fazele ciclului celular sunt:

0. Faza G0 (gap 0 sau repaus) durat variabil (uneori foarte lung) Celulele acumuleaz ATP i cresc n dimensiuni, fiind programate s ntreprind funcii specializate, dar majoritatea nu se divid (G0). Dup stimulare prin semnale interne/externe, celula poate intra n ciclul celular propriu-zis, format din secvenele G1, S, G2 i M (~24 ore).

1. Faza G1 (gap 1 sau interfaz) durata ~ 8-10 ore Are loc sinteza de proteine, ARN i enzime necesare pentru sinteza ADN, n faza tardiv G1 are loc accelerarea sintezei de ARN i de enzime necesare pentru sinteza ADN;.

2. Faza S (sinteza ADN) durata ~ 5-6 ore Coninutul de ADN celular se dubleaz.

3. Faza G2 (gap 2) durata ~ 3-4 ore Sinteza ADN se oprete, dar continu sinteza de proteine i ARN, precum i a precursorilor microtubulari ai fusului celular.


16

4. Faza M (mitoza) durata 1-2 ore Sinteza de proteine i ARN scade brusc, iar materialul genetic este mprit ntre dou celule-fiic. Dup completarea mitozei, noile celule intr fie n faza G0, fie n faza G1.

Figura 1. Reprezentare schematic a reglrii fazelor ciclului celular (adaptat dup Nguyen LQ, 1998)

Reglarea ciclului celular n mod normal, celulele au un control precis asupra duplicrii ADN, ce asigur diviziuni celulare corecte i protecie mpotriva pierderii informaiei genetice. Procesul diviziunii celulare n cancer este foarte asemntor cu cel normal, dar n multe cazuri se pierd mecanismele de control al ciclului celular, ceea ce duce la anomalii ale creterii celulare (tumori, defecte de dezvoltare) sau la apoptoz. Trecerea celulei prin diferitele faze ale ciclului celular este activat, coordonat i reglat de un set de proteine numite cicline i de asociaia acestora cu enzime specifice, numite kinaze ciclin-dependente (cdk). De asemenea, exist 2 clase majore de factori care regleaz ciclul celular n sens negativ, prin inhibarea activitii complexelor ciclin-cdk (c/cdk): familiile Cip/Kip i INK4/ARF [8]. Influena reciproc ntre activarea i dezactivarea complexelor c/cdk la diverse nivele ale ciclului celular este cheia progresiei i reglrii acestuia, fiecare faz oferind situsuri de control specifice (Fig. 1). Zonele critice de suprapunere a acestor complexe biochimice numite puncte de control (cell cycle checkpoint) monitorizeaz progresia ordonat a ciclului celular.

INSERT 2.2. PUNCTELE DE CONTROL ALE CICLULUI CELULAR

Punctul de control G1 (de restricie) ntrzie sau blocheaz ciclul celular ca rspuns la lezarea ADN, pentru ca aceasta s nu se replice n cursul fazei S.

Punctul de c ontrol G2 blocheaz ciclul celular naintea mitozei, ca rspuns la lezarea / nereplicarea ADN, pentru a asigura completarea optim a fazei S.

Punctul de control M (metafaza) blocheaz segregarea cromozomial, ca rspuns la lipsa alinierii fusului mitotic.

ONCOLOGIE GENERAL

17

Cnd apare o leziune a ADN, celula nu poate depi punctul de control, iar ciclul celular este blocat pn la corectarea defectului respectiv, sau eliminarea celulei deficiente nainte ca mutaia s fie transmis la descendenii acesteia. Punctele de control ale ciclului celular sunt deci proteine care acioneaz ca senzori la leziunile ADN, ca semnale de transducie sau ca efectori. Perturbarea funciei lor n special pierderea cel puin unuia din mecanismele eseniale de reglare a ciclului celular (p16INK4a, ciclina D, cdk4, Rb) va propaga mutaii ce pot induce carcinogeneza, reprezentnd paradigma transformrii maligne [9].

n majoritatea cancerelor, dei sunt implicate mutaii la nivelul a numeroase gene, sunt activate sau inactivate inadecvat relativ puine ci de semnal biologic. Studii recente pe celulele maligne n cultur, asociate cu analiza genetic, au demonstrat n cancerele umane survin modificri la nivelul a cel puin cinci ci de semnal care controleaz n principal: funcia proteinfosfatazei 2A (PP2A); meninerea lungimii telomerelor; activarea oncogenei Ras; inactivarea genei supresor Rb; inactivarea genei supresor p53 [6].

n acest context, trsturile importante ale ciclului celular malign sunt: instabilitatea genomic cu acumularea mutaiilor n gene multiple; proliferarea necontrolat n absena necesitilor fiziologice; scurtarea fazei G1, durata normal a fazelor S i M; eecul mecanismelor de control de a bloca ciclul celular; lipsa declanrii apoptozei n prezena leziunilor ADN [1].

IV. Celulele stem maligne Exist dovezi c dezvoltarea tumoral (potenialul replicativ nelimitat) poate rezulta ca urmare a selectrii i expansiunii clonale a unora dintre celulele stem de organ, ale cror procese biologice sunt comparabile cu cele ale celulelor stem somatice, dar care au dobndit un comportament agresiv ca urmare a mutaiilor procarcinogene. Originea celulelor stem maligne este n continuare subiect de dezbatere; acestea ar putea proveni din fuziunea a mai multe celule cu mutaii, prin transferul orizontal de gene (fagocitoz urmat de ncorporarea genomului) de la donorul apoptotic la o celul-acceptor. Celulele stem prezint capacitate de: Autorennoire celulele stem somatice se rennoiesc ntr-o manier mai

regulat fa de cele maligne. Difereniere celulele stem somatice se difereniaz n celule mature, n

timp ce celulele stem tumorale se difereniaz anormal. Organogenez celulele stem somatice genereaz esuturi normale, iar cele

maligne esuturi anormale. Limitarea tisular specific-indus este reglat de micromediul tumoral, ns celulele stem derivate din mduv prezint o plasticitate semnificativ, care contribuie la formarea stromei i endoteliilor.

Diviziune asimetric celula stem formeaz dou celule-fiice (o nou celul stem, i un progenitor capacitat ctre difereniere, ce nu se poate autorennoi sau prolifera [10].


18

V. Modificri eseniale pentru transformarea malign Cancerul poate fi definit ca o dezordine celular caracterizat de acumularea progresiv a unei mase de celule care vor invada structurile locale, esuturile i organele organismului-gazd. Acestea apar ca rezultat al reproducerii celulare excesive i necompensate de o pierdere celular adecvat, dei celulele maligne mor cu o rat mai rapid dect cele normale. Dezechilibrul proliferativ rezultat datorit anomaliilor genetice ale celulelor tumorale, dar i incapacitii organismului-gazd de a depista i distruge asemenea celule se autoamplific.

A. Instabilitatea genomic Repararea mutaiilor ADN, rspunsul celular la lezarea ADN i calea p53 sunt critice n meninerea stabilitii genice. Defectele acestor mecanisme determin o cretere a ratelor de mutaii genice, care va conduce la dezvoltarea cancerului. Capacitatea de a suferi mutaii spontane joac un rol esenial att n iniierea, dar i n desfurarea carcinogenezei, deoarece elimin progresiv mecanismele de reparare a agresiunilor genetice (prezente n celula normal) i, implicit, determin modificri ale funciilor oncogenelor i GST. Mai mult, instabilitatea genomic va determina ulterior achiziionarea altor proprieti ale fenotipului malign, i de asemenea va permite adaptarea celulei neoplazice la mecanismele de aprare ale gazdei, i rezistena ei la tratament. Instabilitatea genomic poate avea loc la dou nivele: macrosomal (modificri ale cariotipului, desemnate generic ca aneuploidie); microsomal (secvena ADN, copiere, fidelitatea reparrii). La nivelul unei tumori maligne pot fi identificate diferite categorii de anomalii: modificarea secvenei nucleotidelor amplificare genic regiuni care conin mai multe gene (frecvent oncogene)

pot fi multiplicate, ajungnd s conin mii de cpii ale acelor gene Amplificarea genic este identificat n numeroase cancere i se poate constitui n adevrate semnturi genetice pentru unele dintre acestea (ex. amplificarea N-myc n neuroblastoame); n unele cazuri, are semnificaie prognostic. Amplificarea poate apare ca eveniment tardiv n cadrul dezvoltrii fenotipului de instabilitate a microsateliilor (MSI) sau de instabilitate cromozomial (CIN). n funcie de mrime, poate sau nu s fie vizualizat prin tehnici citogenetice, cu aspect variabil: fragmente de ADN extracromozomial (double minute, DM), colorare omogen a unor poriuni cromozomiale (homogeously stained regions, HSR) etc.

inversiuni sau translocaii cromozomiale pot fi echilibrate (fr pierdere sau ctig de material genetic) sau neechilibrate

alterarea numrului de cromozomi (afectarea ploidiei genomice) n ambele sensuri (pierdere/ctig) [3,4,8]. B. Independena (autonomia) fa de semnalele de cretere

Celulele normale necesit prezena unor semnale externe mitogene din partea unor factori de cretere pentru a se divide. La nivel celular, cancerul reprezint nainte de toate pierderea funciilor de reglare; celulele maligne nu rspund de manier adecvat la necesitile i variaiile mediului n care triesc.

ONCOLOGIE GENERAL

19

Alterrile n secvena ADN (mutaiile) scurtcircuiteaz cile normale de cretere conducnd la creterea necontrolat; celulele maligne sunt independente de semnalele mediate de factorii de cretere normali, i produc propriile semnale stimulatorii i/sau le eludeaz pe cele inhibitorii, i deregleaz mecanismele moleculare care proceseaz aceste semnale n interiorul celulei nsi. Aceste strategii sunt orchestrate de numeroase oncogene n celula malign, care: poate sintetiza factori de cretere (stimulare autocrin) ex. PDGF, TGF poate supraexprima receptori pentru factorii de cretere etc. ex. EGFR poate prezenta activri ale creterii independente de ligand sau receptor poate conine ci intracelulare de semnal activate intrinsec [10]. Cile cancerului Proliferarea, diferenierea i supravieuirea celulelor normale sunt reglate de un numr relativ limitat de ci de semnal biologic, parial interconectate. Acestea transmit i integreaz semnale de la factorii de cretere, hormoni, interaciuni intercelulare i celul-matrice extracelular, i se pot transforma prin dereglare (activare inadecvat / inactivare) n ci ale cancerului (generice, sau specifice anumitor localizri). S-a demonstrat implicarea cauzal a mai mult de 250 gene diferite n cancerul uman (dar mult mai multe gene regleaz o mare varietate de mecanisme conexe). O cale a cancerului poate fi definit ca un sistem reglator a crui activare sau inactivare printr-o mutaie genetic sau fenomen epigenetic este esenial pentru dezvoltarea unui cancer uman. Exemple de astfel de ci sunt:

1. calea MAPK: Ras, Raf, MEK, ERK i MAPK (oncogene) Calea Ras-Raf-kinaza mitogenic extracelular (MEK)-kinaza extracelular de semnal (ERK) este supraactivat ntr-o multitudine de cancere (tiroid, ficat, pancreas, colo-rectal, ovar, sn, prostat, rinichi, bronho-pulmonar, LAM, melanom). Odat ce ligandul extracelular (TGF, EGF, VEGF, PDGF) se leag de receptor, calea de semnal este activat prin autofosforilare i regleaz proliferarea, diferenierea, supravieuirea, angiogeneza, metastazarea, aderarea.

2. calea PI3K: PI3K, Akt (oncogene) i PTEN, CTMP (GST) Calea fosfo-inozitol-3-kinaz (PI3K)Aktmammalian target of rapamycin (mTOR) joac un rol central n diferite funcii celulare. Akt funcioneaz ca un nod spre care converg semnalele ce implic tirozinkinaze cum ar fi HER2, VEGFR, PDGFR, IGF1, promovnd la rndul su progresia n ciclul celular, sinteza proteinelor, motilitatea, neovascularizaia, supravieuirea prin activarea transcripiei i/sau inhibarea proteinelor proapoptotice (p53, Bax, caspaza-9).

3. calea TP53: Mdm2, Hdm2 (oncogene) i p53, ATM, Bax (GST) Proteina p53 este n centrul reelei biologice implicate n activri/inactivri la nivel celular. Ca i calea de semnal PI3K-Akt-mTOR, este implicat n majoritatea cancerelor umane.

4. calea Rb1: ciclina D1, cdk4 (MYC) (oncogene) i p16, p15, p57 (GST) Este implicat n majoritatea cancerelor umane.

5. calea TGF: SMAD2, SMAD4, RUNX (GST) Este implicat n unele carcinoame, leucemii, sarcoamele de pri moi.

6. calea Jak/STAT: STAT3, STAT5 (oncogene) i STAT1, SOCS1 (GST) Este implicat n anumite carcinoame, leucemii i limfoame.


20

7. calea NFB: Rel (oncogen) i CYLD (GST) Este implicat n leucemii i unele carcinoame.

8. calea WNT: WNT1, catenin (oncogene) i APC, AXIN (GST) Este implicat n cancerele de colon, mamare, gastrice, hepatice.

9. calea SHH: SHH, SMO, GLI1 (oncogene) i PTCH1/2, SUFU (GST) Este implicat n cancerele cutanate, cerebrale, bronho-pulmonare.

10. calea NOTCH: NOTCH1 (GST) Este implicat n limfoamele T i unele carcinoame [5, 11].

Factorii de cretere Factorii de cretere sunt obinuit definii ca substane biochimice ce stimuleaz proliferarea celular i, frecvent, promoveaz diferenierea celulelor-int. Receptorii factorilor de cretere sunt proteine codificate de ctre diverse proto-oncogene, cu 3 domenii: unul de legare (extern), unul lipofil (transmembranar), i unul tirozinkinazic (citoplasmatic). n mod normal, tirozinkinaza este activat tranzitor prin legarea de liganzii specifici, fenomen urmat de dimerizarea rapid i autofosforilarea receptorului, i apoi recrutarea i/sau activarea a numeroase enzime care sunt o parte component a cascadei de semnal biologic. Proliferarea celulelor normale parcurge urmtoarele etape: legarea unui ligand (factor de cretere, component a matricei extracelulare,

molecul de adeziune, sau molecul de interaciune) de un receptor specific localizat la nivelul membranei celulare (obligatorie doar n celula normal)

activarea limitat i tranzitorie a complexului ligand-receptor, ce activeaz la rndul su un semnal biologic, prin sinteza unei proteine la nivelul feei interne a membranei celulare

transducia semnalului n citosol, prin intermediul mesagerilor secunzi sau a moleculelor de semnal ce activeaz direct transcripia Transducia semnalului la nivel celular se face pe calea: (a) micrii ionilor (canale ionice), cu conversia ulterioar a modificrii de potenial n semnal biologic; (b) cuplrii ligand-receptor, care determin fosforilarea proteinelor (cu modificri subsecvente n conformaia i/sau activitatea enzimatic) prin intermediul tirozinkinazelor i/sau serin-tirozinkinazelor.

inducia/activarea unor factori reglatori nucleari ce iniiaz transcripia ADN intrarea i progresia celulei n ciclul celular, avnd ca rezultat diviziunea. n ciuda stimulrii autocrine a celulelor transformate, prin sinteza n exces de factori de cretere celulari, s-a demonstrat c aceasta nu este suficient de una singur pentru malignizare. Proliferarea extensiv poate ns s contribuie la instalarea fenotipului malign prin creterea ratei mutaiilor spontane sau induse n populaia celular respectiv. Pe de alt parte, celulele maligne pot dezvolta frecvent auto-suficien n privina necesitii de factori de cretere, prin dobndirea capacitii de a-i sintetiza. Mai mult, versiunea oncogenic (prin mutaii, rearanjri genice i supraexpresie) a receptorilor corespunztori anumitor factori de cretere se asociaz cu dimerizarea constitutiv i activarea lor fr legarea de ligand, cu furnizarea continu de semnale mitogene ctre nucleu [10,11].

ONCOLOGIE GENERAL

21

C. Insensibilitatea la semnalele antiproliferative Pentru a menine homeostazia, celulele normale rspund la semnalele inhibitorii ale creterii (majoritatea celulelor organismului nu sunt n starea de diviziune activ), care determin: tranziia celulei n afara ciclului celular, spre compartimentul quiescent (G0),

semnalele antiproliferative fiind dirijate prin intermediul proteinei Rb. diferenierea celular, mecanism complex coordonat de proteinele Myc i

Max, asociate factorilor de transcripie Mad; dac Myc este supraexprimat, echilibrul este perturbat i complexele Myc/Max blocheaz diferenierea.

Mutaiile dobndite de ctre celulele maligne interfer cile de semnal inhibitor (codificate de ctre GST), fiind implicate n insensibilitatea acestora la semnale antiproliferative [12].

De exemplu, factorul transformant al creterii (TGF) induce inhibiia proliferrii celulare, efectul su fiind mediat de ctre stimularea cdk inhibitorii a p27.

D. Sustragerea de la fenomenul apoptozei n esuturile normale, proliferarea celular este limitat de diferenierea terminal i contrabalansat de pierderea celular, frecvent pe calea apoptozei (moartea celular programat). Longevitatea patologic (imortalitatea) celulei maligne este consecina blocrii apoptozei, perturbarea homeostaziei tisulare putnd contribui semnificativ la carcinogenez.

INSERT 2.3. CONTROLUL PROLIFERRII CELULARE

Apoptoza este un f enomen biologic (evolutiv, bine conservat i reglat) de control celular al autodistrugerii, adesea ca rspuns la leziuni severe ale ADN, ce nu pot fi reparate (spre deosebire de necroz, o form a morii celulare consecutiv unor leziuni celulare acute). Poate fi declanat i de proliferarea celular inadecvat, de condiii diverse de stres (precum denutriia) sau de ctre celulele citotoxice imune.

O alt modalitate de limitare a proliferrii celulare este senescena replicativ. Celulele supravieuiesc, dar i pot inactiva ireversibil ciclul celular n cursul fenomenului de difereniere terminal, dup un numr mare de cicluri replicative, sau, mai rapid, ca rspuns la semnalele inadecvate de proliferare.

Apoptoza poate fi indus prin 2 ci de semnalizare biologic: calea extrinsec i cea intrinsec, care converg ntr-o cascad de evenimente finale ce implic proteazele numite caspaze (cystein-containing aspartate-specific proteases).

n centrul mecanismului cii intrinseci, utilizat pentru a rspunde leziunilor ADN induse de ageni citotoxici/radiaii, este mitocondria. Echilibrul dintre proteinele pro- i antiapoptotice (genele Bak, Bax, Bad, p53, respectiv B-cell leukemia/lymphoma: Bcl-2, BclxL, Bclm) regleaz permeabilizarea membranei mitocondriale (mitochondrial outer membrane permeabilisation, MOMP), eliberarea citocromului c i formarea unui complex multiproteic (apoptosom), care va activa ulterior caspazele (prin intermediul proteinei adaptoare Apaf-1). Calea extrinsec este iniiat de receptori celulari de suprafa (receptori ai morii celulare) activai de citokine-ligand (att receptorul, ct i ligandul fcnd parte din superfamilia factorilor de necroz tumoral, TNF), sau de proteinele de suprafa ale celulelor citotoxice imune (ligandul Fas, FasL); este obinuit utilizat de limfocitele T (LyT) i celulele natural killer (NK) ca rspuns la semnalele intrinseci de stres celular (inclusiv leziunile ADN), radicalii activi de oxigen, infeciile virale i activarea oncogenelor [10,13].


22

Eliberarea de citocrom c din mitocondrii i/sau (respectiv) asocierea domeniului intracelular al receptorilor morii celulare cu proteinele complexului DISC (death-inducing signalling complex), induc activarea unei ci executorii distincte calea caspazelor. Cele 14 caspaze cunoscute actual la mamifere (dintre care 12 au fost identificate la om), sunt de dou tipuri: caspazele iniiator (caspazele 2, 8, 9, 12) cliveaz proformele inactive ale caspazelor efector (3, 6, 7). Odat activate, acestea din urm cliveaz alte proteine de substrat n interiorul celulei, executnd procesul ireversibil al apoptozei. Proteinele inhibitorii ale apoptozei sunt de obicei inhibitori direci ai caspazelor (IAP), cum ar fi, de exemplu, survivin, care acioneaz la nivelul apoptosomului) [6].

Cile de reglare ale apoptozei Numeroase, chiar dac nu toate celulele maligne sunt caracterizate de defecte la nivelul cilor de reglare ale apoptozei, precum: proteina p53 factorul nuclear kappa-B (NF-B) sistemul ubicuitin-proteasomic calea PI3K/Akt

INSERT 2.4. CALEA p53 DE REGLARE A APOPTOZEI

Dobndirea de mutaii la nivelul genei TP53, care codific proteina (sau calea) p53, este ntlnit n majoritatea cancerelor umane (50%). Stresul celular poate induce apoptoza; n majoritatea cazurilor, activarea TP53 este implicat cnd survin leziuni duble la nivelul ADN, i induce transcripia unor proteine-semnal de tip NOXA sau PUMA, creterea Bax i inhibarea Bcl-2. Mecanismul precis poate diferi n funcie de tipul celular i tipul de stres celular.

Ca factor transcripional, proteina p53 controleaz mecanismele de reparare ale ADN, trecerea celulei prin fazele ciclului celular, inducia (dar i sensibilitatea) la apoptoz via ci distincte de rspuns la evenimente genotoxice, i ntr-o manier specific n funcie de tipul celular afectat:

- activarea unor gene att ale cii intrinseci (calea receptorilor morii celulare) ct i extrinseci (prin inducerea transcripiei factorilor pro-apoptotici i inhibiia factorilor anti-apoptotici (membrii familiei Bcl-2).

- activarea genelor sistemului redox (pe calea inducerii/facilitrii deschiderii porilor mitocondriali).

- reglarea negativ a semnalelor PI3K prin activarea genei supresor PTEN (care protejeaz p53 de aciunea inhibitorie a MDM2).

E. Potenial replicativ nelimitat Celulele normale prezint un program autonom de control (ceas biologic) al numrului de diviziuni celulare prin scurtarea cu ocazia fiecrei mitoze a regiunilor terminale de la captul cromozomilor, numite telomere.

Telomerele sunt compuse din secvene de 1000-5000 de hexameri (TTAGGG) repetitivi legai de proteine specifice factorii de legare ai telomerelor 1 i 2 (telomere-binding factor, TBF).

Diferenierea este direct corelat cu mortalitatea celular; dup un numr finit, prestabilit, de diviziuni, toate celulele somatice vor intra ntr-o stare de non-diviziune terminal (senescen replicativ), exprimnd modificri ale expresiei proteinelor ce regleaz ciclul celular (ex. lezarea cii de inducere a genei c-fos).

ONCOLOGIE GENERAL

23

n contrast cu celulele difereniate normale, telomerele celulelor stem (dar i ale celor maligne!) sunt nlocuite de enzima numit telomeraz, a crei producie este conservat sau activat.

Telomeraza este o reverstranscriptaz (ADN-polimeraz) specializat care poate promova carcinogeneza printr-un mecanism independent de lungimea telomerelor: utilizeaz configuraia ARN (AAUCCC) pentru a aduga noi secvene repetitive TTAGGG la captul 3 cromozomial, meninnd astfel lungimea telomerelor. Activitatea telomerazei este inhibat n celulele normale, ns a fost detectat n mai mult de 90% din tumorile umane.

Alterarea reglrii mecanismelor de scurtare a telomerelor determin potenialul replicativ nelimitat (i imortalitatea) celulei respective. Mai mult, meninerea reactivitii telomerelor n aceste condiii creeaz un potenial crescut de recombinare i fuziune cromozomial, care (dac senescena replicativ nu se declaneaz) poate contribui la fenomenul de instabilitate genetic n cancer. Inducia senescenei replicative poate fi mediat de activatorii Rb1 i p53. Celula proliferant acumuleaz gradual inhibitori ai cdk p21, p57, i mai ales p16INK, care altfel ar induce blocarea ciclului celular prin intermediul Rb1. Astfel, defectele Rb1, TP53 i inhibitorilor cdk n celulele maligne pot preveni, de asemenea, fenomenul de senescen [12,13].

F. Creterea tumoral La eucariote se pot identifica 4 populaii distincte de celule normale, o parte dintre acestea alctuind un compartiment (redus) de celule nemuritoare:

1. celulele germinale sunt capabile de autoreproducere indefinit, posibil ca rezultat a trecerii prin meioz.

2. celulele stem prezint dou funcii eseniale: producerea de celule destinate diferenierii i de celule care se autorennoiesc; spre deosebire de celulele maligne, acestea prezint un potenial replicativ limitat, cu un numr mare, ns finit, de cicluri reproductive.

3. celulele parial difereniate au o capacitate replicativ limitat; toi descendenii lor devin celule deplin difereniate, non-reproductive, cu anumite funcii specializate.

4. celulele specializate mature (provenite din proliferarea celor parial difreniate) nu se pot reproduce [13].

Rata de cretere (timpul de dedublare, TD) a unei tumori depinde de: componenta proliferativ (growth fraction) fracia de celule care au suferit

diviziunea, sau se divid activ; dac fracia de cretere se apropie de 1 i rata morii celulare este redus, TD se apropie de timpul de ciclu celular (24h).

numrul total de celule tumorale determinat arbitrar prin msurarea tumorii; este important deoarece este un indicator al stadiului tumoral.

timpul ciclului celular intervalul mediu necesar unei celule ce a completat mitoza ca s creasc, s se redivid i s treac din nou prin mitoz.

rata intrinsec a pierderii celulare (cell loss) dificil de msurat in vivo.


24

Tabel 2.1. Timpul de dedublare pentru unele tumori umane (dup Ghilezan N, 1992)

Localizare Tipul tumorii Timpul de dedublare (sptmni) Cancer bronho-pulmonar - adenocarcinom 21 - carcinom epidermoid 12 - carcinom microcelular (small cell) 4 Cancer de sn - tumor primar 14 - metastaze pulmonare 11 Cancer testicular 4 Limfoame 4 Cancer colo-rectal - tumor primar 90 - metastaze pulmonare 14

Fracia de cretere scade pe msur ce tumora devine mai mare i ulterior, datorit restriciilor de spaiu, nutritive i de vascularizaie tumoral se produce aspectul de platou; prezumtiv, fracia de cretere ar trebui s creasc din nou dup terapiile care reduc volumul tumoral (citoreducie).

Creterea unei tumori poate fi determinat prin msurarea variaiei volumului tumoral n timp. Creterea exponenial a celulelor tumorale apare atunci cnd multiplicarea intereseaz un procent mai mare de celule dect distrugerea (prin apoptoz sau alte tipuri de pierderi) i presupune ca timpul necesar pentru ca tumora s-i dubleze volumul (TD) s fie constant:

TD = (GF x Tc) q GF, coeficientul de cretere (growth fraction); Tc, durata ciclului celular; q, pierderea celular (cell loss).

Aceasta conduce la falsa impresie c rata de cretere tumoral este tot mai mare n timp; o cretere a diametrului unei tumori de la 0,5 la 1 cm este dificil de detectat, n timp ce una de la 5 la 10 cm este mult mai evident. Ambele exemple necesit ns 3 timpi de dedublare i, n cazul n care creterea este exponenial, acetia se vor realiza n aceeai perioad de timp.

Studiul creterii tumorilor umane este limitat de mai multe considerente tehnice, medicale i etice (cum ar fi necesitatea iniierii ct mai precoce a terapiei sau dificultatea msurrii precise a dimensiunilor tumorale), ns sunt disponibile date consistente (din studiul a peste 780 de tumori umane) din care rezult c: exist o larg variaie n rata de cretere tumoral, chiar ntre tumorile de

acelai tip histologic i cu aceeai origine; tumorile pediatrice i cele chimiosensibile ale adultului (limfoame, tumori

germinale) au tendina s creasc mai repede dect tumorile non-responsive (colo-rectale, pulmonare);

TD mediu pentru metastazele pulmonare este cuprins ntre 2 i 3 luni; la acelai pacient, metastazele de cancer bronho-pulmonar, colo-rectal sau

renal tind s creasc mai repede dect tumorile primare [14]. n faza de dorman (carcinom in situ) ce dureaz mai muli ani, creterea este lent, tumora atinge un diametru de doar civa milimetri (1 milion [106] celule, corespunznd unei mase de 1 mg). Odat ce apare neovascularizaia, creterea este mult mai rapid, iar dup cteva luni sau ani, n funcie de tipul tumoral, se atinge pragul de detecie clinic i imagistic, de circa 1 cm diametru (1 miliard [109] celule, corespunznd unei mase de 1 g). n decursul urmtorilor ani, o tumor netratat poate atinge pragul letal, adic 1012 celule sau 1 kg greutate. n condiiile n care se presupune c tumorile provin dintr-o singur celul (teoria monoclonal), rezult c tumora de 1 g este rezultatul a aproximativ 30 de timpi de dedublare, n timp ce aceeai tumor va cntri circa 1 kg dup ali aproximativ 10-15 timpi de dedublare.

ONCOLOGIE GENERAL

25

Din aceste motive perioada n care tumora poate fi detectat (perioada clinic), reprezint numai un interval scurt i tardiv din ntreaga evoluie a tumorii. Acesta variaz n funcie de mai muli factori, inclusiv localizarea cancerului: tumorile superficiale (sn, adenopatii periferice) pot fi detectate clinic ncepnd de la dimensiuni mici (1 cm); tumorile organelor interne sunt ns susceptibile s rmn nediagnosticate pn la atingerea unor dimensiuni notabile. Perioada preclinic lung din evoluia tumorii permite (uneori) celulelor tumorale s metastazeze naintea stabilirii diagnosticului clinic al tumorii primare, astfel nct detecia precoce poate determina reducerea metastazrii, dar nu o previne. Curbele de cretere tumoral sunt reprezentri grafice ale creterii tumorale n funcie de timp, a cror origine sunt studiile experimentale i clinice, i sunt clasificate n dou tipuri:

1. curbele exponeniale (caracteristice leucemiilor i limfoamelor) ritmul de cretere este constant n unitatea de timp, indiferent de numrul total al celulelor (proporia celulelor din compartimentul proliferativ este aceeai indiferent de volumul tumorii);

2. curbele gompertziene (caracteristice tumorilor solide) prezint o prim poriune exponenial, urmat de o aplatizare (platou) ce corespunde scderii ritmului de cretere pe msura creterii volumului tumoral.

Reducerea vitezei de cretere n cazul tumorilor mari este datorat probabil intensificrii morii celulare i atenurii multiplicrii celulare pe msur ce aportul nutriional tumoral se deterioreaz, i crete toxicitatea cumulativ a produilor de catabolism. De asemenea, tumora conine o proporie important de celule non-maligne (macrofage, limfocite, fibroblati), a cror proliferare i migrare vor influena modificrile volumului tumoral. Creterea tumoral poate fi mai lent n etapele iniiale ale dezvoltrii i datorit faptului c populaia redus numeric a celulelor tumorale trebuie s depeasc mecanismele (imune etc.) de aprare ale gazdei, i va lua amploare numai o dat cu intervenia neoangiogenezei.

Figura 2. Caracteristica creterii tumorale: cinetica exponenial (leucemii i limfoame) i cinetica de tip Gompertz (tumori solide).

Indiferent de tipul lor, toate curbele de cretere prezint dou caracteristici: specificitatea este dat de faptul c fiecare tip de tumor prezint o cretere

bine definit i specific; n cadrul aceluiai sistem tumoral pot exista variaii (ex.: ritmul de cretere mai rapid al tumorilor nedifereniate fa de cele bine difereniate, sau al metastazelor fa de tumora primar).

regularitatea este expresia ritmului ordonat de cretere, ce poate fi constant sau scade progresiv (conform modelului exponenial sau gompertzian) [15].


26

G. Dezvoltarea unei angiogeneze susinute Dezvoltarea esuturilor normale depinde de asigurarea unui aport nutritiv prin vasele de snge; arhitectura vascular (variabil la adult) este stabilit n mare msur n cursul embriogenezei, ns poate fi ulterior modificat n anumite condiii fiziologice (ex. sarcina) sau patologice (ex. procesul de cicatrizare). Prin alterarea echilibrului dintre factorii proangiogenici i antiangiogenetici din micromediul tumoral, celulele maligne pot induce neoangiogeneza, creterea unei noi vascularizaii care (dei deficitar din punct de vedere structural i funcional), face ca tumora s poat supravieui i eventual expansiona (invazia local i la distan). n absena acestei capaciti, chiar n prezena anomaliilor genetice care deregleaz creterea i supravieuirea individual a celulelor, o tumor avascular nu poate crete mai mult de 1-2 mm n diametru. Deoarece angiogeneza este un eveniment critic pentru creterea i diseminarea tumoral, aceasta este foarte bine controlat (vezi cap. Invazia i metastazarea) [10,12].

Bazele moleculare ale angiogenezei nu sunt clarificate n totalitate, dar implic creterea produciei de factori proangiogenici i pierderea celor inhibitori. Declanarea acestui proces survine odat cu creterea masei tumorale i apariia fenomenului de anoxie tisular, cu sinteza factorului proangiogenic indus de hipoxie (hypoxia-inducible factor, HIF-1) i a factorului de cretere vascular endotelial (VEGF). De asemenea, este redus nivelul unor molecule inhibitorii produse de celulele tumorale (trombospodina-1), sau de ctre organism, ca rspuns la tumor (ex. angiostatin [derivat din clivarea proteolitic a plasminogenului], endostatin, tumstatin [derivai din colagen]).

H. Capacitate de invazie i metastazare Invazia i metastazarea sunt markerii biologici i clinici ai tumorilor maligne, reprezentnd i sursa major de morbiditate i mortalitate datorate cancerului. Pentru invada matricea extracelular, a migra de la nivelul tumorii primare, a intra n circulaia sangvin/limfatic i a forma cu specificitate de migrare (homing) colonii secundare, celulele tumorale trebuie s parcurg o serie de etape (cascada metastatic). Metastazarea apare ca rezultat al unor multiple anomalii ce survin n numeroase celule ale tumorii primare , i le confer o predispoziie de metastazare care a fost numit semntura metastatic (complet numai n anumite subclone celulare). Aceasta implic, n afar de caracteristicile intrinseci ale celulelor tumorale, i caracteristicile micromediului, cum ar fi componentele stromei, prezena celulelor imune infiltrative i angiogeneza. Mutaiile vor altera activitatea enzimelor i moleculelor implicate n fenomenul de invazie local, ca i n relaia celul-celul i adeziunea extracelular. Metastazarea este un proces biologic ineficient: n ciuda deversrii zilnice n circulaie a milioane de celule de la nivelul tumorii primare, metastazele devin clinic evidente numai la unii pacieni, i de obicei n numr relativ redus. Totui, diseminarea la distan rmne principala cauz de deces n cancer, astfel nct descifrarea complet a mecanismelor metastazrii este foarte important pentru tratarea eficace a cancerului.

ONCOLOGIE GENERAL

27

Rezumat Dezvoltarea cancerului reprezint un proces multistadial caracterizat prin

acumularea unor modificri celulare genetice (mutaii, deleii, amplificri), dar i epigenetice (alterarea metilrii ADN), proces denumit carcinogenez.

Instabilitatea genomic predispune la dezvoltarea fenotipului malign; poate avea loc att la nivel macrosomal (cariotipul cromosomial) ct i la nivel microsomal (secvena ADN, copiere, fidelitatea reparrii).

Perturbarea controlului ciclului celular este una din emblemele cancerului. Mutaiile genelor supresor sau de reparare a ADN pot rezulta ntr-un fenotip mutator, ce permite acu

Manual Oncologie 2012

Documents

Transcript of Manual Oncologie 2012