Definizione

Neoplasia: “nuova crescita”

Tumore: rigonfiamento

Oncologia: lo studio dei tumori

Cancro: termine comune della definizione di tumore

Neoplasma: “una massa abnorme di tessuto, la crescita del

quale eccede ed è scoordinata rispetto al tessuto normale e

persiste nella crescita eccessiva anche dopo la cessazione

dello stimolo che la ha evocata”.

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Istologia dei tumori

Metaplasia: Sostituzione di un tipo cellulare differenziato

con un altro di tipo epiteliale o mesenchimale

Anaplasia: Perdita di un fenotipo differenziato

Displasia: Perdita dell’organizzazione di un tessuto

Iperplasia: Aumento della proliferazione cellulare

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In riferimento alle caratteristiche morfologiche delle cellule ed alle modalità di accrescimento e comportamento nei riguardi dei tessuti limitrofi e all’interno

dell’organismo vengono suddivisi in:

Benigni Maligni

Ben differenziato. Il tessuto di origine è ben riconoscibile

La struttura del tessuto di origine è perduta in vario grado così come il differenziamento delle

singole cellule-anaplasia. Pleiomorfismo cellulare: forma e dimensioni non uniformi.

Aumento dimensioni generalmente con una certa regolarità fino ad arrivare ad uno stadio

limite o regredire. Mitosi rare e normali.Espansiva.

Irregolare. Può essere lenta e poi improvvisamente rapida. Mitosi numerose e con

forme abnormi

Espansiva e invasiva.

La massa tumorale è compatta. Comprimono i tessuti vicini senza infiltrarli. Non invasivo.

Spesso “incapsulati” (adenomi)

Lassi e senza capsula.

Invasiva a livello locale e a distanza-metastasi.

Compressione. Sintomi da iperfunzione Distruzione dei tessuti per infiltrazione; disseminazione metastatica; cachessia.

Non recidivano se asportati bene. Non mortali. Possono recidivare. Mortali se non curati.

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Tumori benigni

tiroide - adenomaColon - polipi

Utero-fibroidi Ovario- cisti dermoidinabissi 14

I PRINCIPI DELLA CLASSIFICAZIONE TNM

LA CLASSIFICAZIONE TNM DEI TUMORI MALIGNI È BASATA SULLA

DETERMINAZIONE CLINICA ED ISTOPATOLOGICA (QUANDO POSSIBILE)

DELLA LORO ESTENSIONE ANATOMICA.

•I PRINCIPI DI BASE DELLA CLASSIFICAZIONE TNM SONO APPLICABILI A

TUTTE LE SEDI ANATOMICHE

•LE CATEGORIE DELLA CLASSIFICAZIONE TNM SONO DEFINITE

CLINICAMENTE E POSSONO, IN UN SECONDO TEMPO, ESSERE

RIDEFINITE DA ULTERIORI INFORMAZIONI OTTENUTE CON L'ESAME

ISTOPATOLOGICO E/O CON LA CHIRURGIA.

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La classificazione TNM descrive l'estensione anatomica del tumore, basandosi sulla

valutazione di tre componenti:

•T - identifica l'estensione del tumore primitivo;

•N - identifica l'estensione di metastasi nei linfonodi regionali;

•M - identifica l'assenza o la presenza di metastasi a distanza.

L'aggiunta di numeri a queste tre componenti indica l'estensione del tumore, cioè:

T0, T1, T2, T3, T4

N0, N1, N2, N3

M0, M1

NORME GENERALI DELLA CLASSIFICAZIONE TNM

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Le seguenti definizioni generali sono usate per tutte le sedi anatomiche:T - Tumore primitivo

TX II tumore primitivo non può essere definito.

T0 Non segni del tumore primitivo.

Tis Carcinoma in situ.

T1, T2, T3, T4

Aumento delle dimensioni e/o dell'estensione locale del tumore primitivo.

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pNXI linfonodi regionali non possono essere valutati istologicamente.

pN0 Con l'esame istologico non si osservano metastasi nei linfonodi regionali.

pN1, pN2, pN3

Aumento dell'interessamento dei linfonodi regionali accertato istologicamente.

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pMX Non è possibile accertare microscopicamente la presenza di metastasi a distanza.

pM0 Con l'esame microscopico non si osservano metastasi a distanza.

pM1 Con l'esame microscopico si osservano metastasi a distanza.

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Dopo aver definito le categorie T, N e M e/o pT, pN e pM queste

possono essere raggruppate in stadi. Lo stadio clinico è

essenziale per scegliere e valutare la terapia, mentre lo stadio

patologico fornisce indicazioni utili per la prognosi e per

valutare i risultati finali.

Se esistono dei dubbi riguardanti la corretta categoria T, N o M

di un caso particolare, va scelta la categoria di grado inferiore

(cioè la meno avanzata).

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G - Grading istopatologico

GX Il grado di differenziazione non può essere definito.

G1 Ben differenziato. (a)

G2 Moderatamente differenziato. (b)

G3 Poco differenziato. (c)

G4 Indifferenziato. (d)

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Tumori maligni

Colon - adenocarcinoma Osso - osteosarcoma

Polmone –carcinoma bronchiale Utero – tumore alla cervicenabissi 14

LeucemiaCancro del midollo

Alta produzione di linfociti immaturi, paziente soggetto a continue infezioni

Hodgkin diseaseLeucemia

mieloma

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Metastasi (M) M0 non si hanno evidenze di metastasi

M1 evidenza di metastasi a distanza

Carcinoma pancreatico, met. Al fegato

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Metastatic Cancer

Linfonodi- metastasi dal seno Fegato – metastasi dal polmone

Colonna vertebrale – metastasi dalla prostata Mesentere – metastasi dal colon

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Diffusione dei tumori maligni

Diffusione nelle cavità del corpo o superficialiDiffusione linfatica

Diffusione nel sangue

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Le metastasi

L’invasivita’ permette alle cellule tumorali di penetrare nei vasi sanguigni, linfatici e nelle

cavità del corpo .

Le metastasi sono impianti di tumore lontani dal tumore primario e indicano la

malignità in quanto le neoplasie benigne non metastatizzano.

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Diffusione per via ematica

• Avviene quando le cellule tumorali attraversano il letto dei capillari venosi o arteriosi.

• Il circolo portale arriva al fegato ed il sangue della vena cava ai polmoni, tumori nelle vicinanze di queste vene facilitano metastasi negli organi descritti

ANGIOGENESI

FORMAZIONE DI NUOVI VASI SANGUIGNI

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Disseminazione attraverso le cavità e le superfici del corpo

• Disseminazione attraverso la cavità peritoneale, pleurica, pericardica ed articolare

Diffusione linfatica

Il trasporto attraverso la via linfatica (vasi linfatici) è la via piu’ comune per la disseminazione dei carcinomi. I tumori non contengono vasi linfatici funzionali ma sfuttano quelli circostanti.

Biopsia del linfonodo sentinella

L’ingrossamento linfonodiale puo’ essere dovuto dalla diffusione e crescita delle cellule tumorali ma anche dalla iperplasia reattiva percio’ l’ingrandimento linfonodiale in vicinanza del tumore non necessariamente indica la disseminazione della lesione primaria.

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NF-kB induce citochine che promuovono la sopravvivenza tumorale

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Targeting of Hallmarks of Cancer

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• QUALI CARATTERISTICHE GENETICHE, MOLECOLARI,

BIOCHIMICHE E CELLULARI RENDONO LA CELLULA

TUMORALE DIVERSA DA QUELLA NORMALE?

• TALI CARATTERISTICHE POSSONO ESSERE SFRUTTATE A

LIVELLO DIAGNOSTICO, PROGNOSTICO E TERAPEUTICO?

Trasformazione tumorale :

• almeno 6 mutazioni specifiche di una cellula normale

• normale tasso di mutazione di una cellula è di 10-7 per gene

• numero totale di geni per cellula: 106

• numero di cellule per persona 1013

La probabilità che una persona sviluppi tumore è 1013 x 10-42, cioè 1:1029

PRINICIPI DI BASE DELLA GENETICA DEI TUMORI

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Nonostante ciò il cancro si sviluppa a causa della combinazione di due meccanismi:

• mutazioni che aumentano la proliferazione cellulare: popolazione espansa di cellule

in cui può verificarsi la successiva mutazione

• mutazioni che diminuiscono la stabilità del genoma: aumento del tasso di mutazione

complessivo

Insorgenza tumorale Processo patologico multiplo a più stadi (neoplasia) Crescita cellulare anomala -> perdita dei meccanismi di controllo responsabile della

divisione e del differenziamento cellulare Alcune mutazioni aumentano la proliferazione cellulare, creando una popolazione

espansa di cellule nella quale si verifica la mutazione successiva; Le mutazioni successive intervengono sulla stabilità del genoma, favorendo a loro

volta l’insorgenza di successive mutazioni.

A BC

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L’instabilità cromosomica dei tumori maligni è ben visibile nei cariotipi aberranti

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Una caratteristica fondamentale di tutte le cellule tumorali è l’instabilità genomica causata da:• mutazioni ereditate che controllano l’integrità del genoma• mutazioni somatiche acquisite durante lo sviluppo del tumore

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Proto-oncogeni e oncogeni

I proto-oncogeni sono normali geni cellulari implicati nel controllo della

crescita cellulare. Le mutazioni possono convertire i proto-oncogeni

in oncogeni attivati che sovrintendono la crescita delle cellule

tumorali.

Il loro bersaglio è localizzato in differenti compartimenti e funzioni della

cellula , come nei recettori per la crescita cellulare, nei fattori di

crescita cellulare, nel sistema di trasduzione intracellulare, nelle

proteine che regolano il ciclo cellulare e nei fattori di trascrizione.

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L’attivazione di un proto-oncogene può essere quantitativa e/o qualitativa

Quasi sempre sono mutazioni somatiche (quelle germinali sono per lo più

letali)

Le modalità di attivazione sono:

• amplificazione, citogeneticamente evidenziabile

• traslocazioni cromosomiche che creano geni chimerici, es. cromosoma

Philadelphia

• trasposizione in un dominio di cromatina attiva, es. linfoma di Burkitt

L’attivazione dei proto-oncogeni

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Il cromosoma Philadelphia

Il gene di fusione ABL-BCR produce una proteine che non risponde più ai normali controlli.

LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA

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Geni chimerici prodotti da riarrangiamenti cromosomici specifici di alcuni tumori

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Geni oncosoppressoriGene oncosoppressore:

Un gene oncosoppressore è un gene la cui presenza contrasta l’insorgenza di tumori.

Quando una cellula non è in grado di produrre un gene oncosoppressore, in quanto entrambi gli alleli che lo codificano sono alterati, va incontro alla trasformazione tumorale, e cresce senza controlli.

Le funzioni di questi geni vanno in genere ricercate nella capacità di impedire a una cellula con delle anomalie acquisite nel codice genetico di riprodursi.

Tra gli esempi più noti di geni oncosoppressori si ritrovano i geni Rb e BRCA1, implicati rispettivamente nello sviluppo del retinoblastoma e del tumore della mammella.

Gene Type of cancerAPC Colon/rectum

carcinomaBRCA1 Breast and ovarian

carcinomasBRCA2 Breast carcinoma

DPC4 Pancreatic carcinoma

INK4 Melanoma, lung carcinoma, brain tumors, leukemias, lymphomas

MADR2 Colon/rectum carcinoma

NF1 Neurofibrosarcoma

NF2 Meningioma

p53 Brain tumors; breast, colon/rectum, esophageal, liver, and lung carcinomas; sarcomas; leukemias PTC Basal cell carcinoma

PTEN Brain tumors; melanoma; prostate, endometrial, kidney, and lung carcinomas

Rb Retinoblastoma; sarcomas; bladder, breast, and lung carcinomas

VHL Renal cell carcinoma

WT1 Wilms' tumornabissi 14

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Proliferazione incontrollata

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Bersagli biologici in ambito oncologico

1.Ciclo cellulare

2.Proliferazione cellulare

3.Regolazione proteica

4.Meccanismi d’invasione e metastasi

5.Angiogenesi

6.Immunologia

EPIDEMIOLOGIA

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Epidemiologia dei tumori

Studio della distribuzione delle varie forme di

tumore nelle diverse (etnie, età, abitudini)

popolazioni è utile per mettere in relazione

particolari condizioni ambientali, razziali

(ereditarie) e culturali con l’insorgenza di

neoplasie maligne. Si possono inoltre avere

informazioni sulla eziologia (cause).

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Epidemiologia dei tumori

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Epidemiologia dei tumori

Sir Percival Pott è stato il primo che ha collegato l’elevata incidenza del cancro dello scroto riscontrato negli

spazzacamini con l’esposizione cronica alla fuliggine.

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Ruolo del sesso: Incidenza e mortalità riferita alla sede e al sesso dei tumori più frequenti

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EPIDEMIOLOGIA

• Epidemiologia descrittiva: rileva i dati piu’ significativi sulla presenza di una

malattia e sul numero di decessi da essa causati, nell’ambito di una

popolazione. I parametri principali sono MORBOSITA’ (numero di abitanti

in cui si è verificata la malattia) e MORTALITA’ (numero di morti per quella

malattia), diviso per il numero di abitanti possibili bersaglia della malattia,

indicati entrambi sotto forma di INCIDENZA.

• QUESTA ANALISI HA PERMESSO DI CARATTERIZZARE L’AUMENTO DI

ALCUNE FORME TUMORALI E LA DIMINUZIONE DI ALTRE

(POLMONE/STOMACO).

• L’epidemiologia descrittiva valuta diversi aspetti dell’evento, come

distribuzione geografica, sesso, lavoro, abitudini alimentari, ecc…

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Epidemiologia dei tumori

Andamento nel tempo:I tassi di mortalità si sono modificati nel corso degli anni.

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Incidenza (a) e mortalità (b) per tumore del polmone dal 1970 al 2015 per macroarea. Tassi standardizzati per 100.000 (popolazione standard Europea), età 0-99 anni. Uomini

Fattori geografici ed ambientali: carcinoma dello stomaco

Epidemiologia dei tumori

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EPIDEMIOLOGIA

Epidemiologia analitica: esegue l’analisi comparativa sull’incidenza di un definito tipo di tumore tra due o piu’ gruppi di una popolazione, scelti con modalità bene definite.

Il metodo ANAMNESTICO rileva i dati al momento dell’indagine, mediante test anche retrospettivi, su soggetti malati e non. Questo metodo ha permesso di identificare il ruolo del papilloma virus nella formazione del carcinoma alla cervice uterina.

Il metodo PROSPETTICO analizza due o piu’ gruppi di soggetti sani con abitudini differenti, per un lungo periodo. Ha permesso di identificare le principali cause di alcune patologie tumorali (fumo-polmone, radiazioni-tumori, cibo-intestino)

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Epidemiologia dei tumori

Abitudini di vita: •tumori delle vie respiratorie (fumo)•Cancro della cervice uterina (età del primo rapporto, numero di partners/ Papillomavirus-HPV-)

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Ruolo dell’età: in generale i tumori aumentano con l’aumentare dell’età. Alcuni tumori tuttavia sono caratteristici di una fascia di età.

La maggior parte dei carcinomi si manifesta in età avanzata.Leucemia acuta e tumori cerebrali (neuroblastoma) sono “frequenti”

nell’infanzia

Epidemiologia dei tumori

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Ruolo dell’attività lavorativaEpidemiologia dei tumori

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Il 65 % della mortalità per tumori è attribuibile a cause ambientali, in teoria eliminabili

(abitudini dietetiche, abitudini sociali, fumo di sigaretta, esposizione a sostanze tossiche

derivate dall’industria)

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EPIDEMIOLOGIA

• EPIDEMIOLOGIA MOLECOLARE: utilizzo di analisi biochimiche

per ottenere una correlazione fra esposizione ad un

determinato fattore di rischio (fumo passivo, ingestione di

aflattosine) e modificazione di uno o piu’ parametri biologici.

Inoltre si avvale delle tecniche di biologia molecolare per

determinate la correlazione fra specifiche mutazioni genetiche

ed insorgenza di una patologia. (Mutazione su proto-oncogeni o

proto-oncosoppressori)

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TERAPIA ONCOLOGICA

Nel ventesimo secolo la chemioterapia clinica contro il cancro è stata dominata dallo sviluppo di farmaci genotossici e dalla possibilità di studiare moltissimi farmaci

antitumorali mediante test in topi geneticamente modificati o modelli di xenotrapianti.

Strategie antitumorali:• l’inibizione di specifici percorsi molecolari cellulari (ciclo cellulare) • l’inibizione del cancro come tessuto (proliferazione). • Induzione della morte cellulare (apoptosi). • interazioni con le cellule dell’ospite e dai componenti della matrice cellulare

confinante l’ambiente tumorale.

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• Nel 1896 Beatson dimosto’ che la crescita del tumore alla mammella veniva rallentato dalla rimossione delle ovaie, indicando che la crescita delle cellule nel corpo era influenzata da fattori esterni.

• La scoperta degli estrogeni come fattori stimolanti la crescita tumorale ha portato alla nascita di farmaci antiestrogeni come agenti terapeutici e recentemente ad antagonisti per recettori di fattori di crescita che mediano questi pathways (ex. EGF).

INTERAZIONE TUMORE/OSPITE

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•1898. Coley dimostro’ che la somministrazione di estratti batterici sterilizzati causavano la regressione di linfomi e sarcomi, indicando che l’attivazione delle difese immunitarie poteva fornire una strategia per il trattamento del cancro. L’uso di tossine batteriche nel trattamento del cancro ha portato a strategie basate su interazioni ospite-tumore come approcci immunitari.

•La scoperta, nel 1898 che le radiazioni ionizzanti erano efficaci nel trattamento del cancro ha portato allo sviluppo di radioterapie piu’ efficaci e alla preparazione di farmaci che mimano l’effetto della radioterapia.

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Terapia genotossica

• La prima terapia pratica antitumorale fu scoperta accidentalmente, a

causa di una fuoriuscita di gas mostarda (iprite,utilizzato come gas

urticante nella I guerra mondiale) da un bidone stoccato nel porto di

Bari. Questa fuoriuscita provoco’ un effetto mielosoppressore,

portando come risultato al suo utilizzo nei paziento con linfomi.

• La scoperta di vitamine a basso peso molecolare (acido folico) come

stimolatore della crescita delle cellule tumorali porto’ alla sintesi di

analoghi antagonisti da utilizzare nelle terapie antitumorali.

• Lo studio dell’effetto di questi ed altri composti dimostro’ un’azione

diretta dei composti sul DNA o sulla inibizione della sua biosintesi,

causando un danno all’integrità del materiale genetico cellulare.

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SVILUPPO DI SISTEMI DI SCREENING IN VIVO

• L’evoluzione della sintesi di nuovi composti antitumorali porto’

alla necessità di trovare dei sistemi di screening per un numero

sempre crescente di molecole. Modelli animali trapiantabili con

tumori umani divento’ uno dei modelli di base per lo studio di

nuove molecole antitumorali.

• Inoltre lo sviluppo di modelli animali come i “nude mice” i quali

hanno perso la capacità della risposta immunitaria cellula-

mediata hanno permesso di testare nuovi farmaci contro tumori

umani mediante xenotrapianti in questi ceppi di topi.nabissi 14

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Whole-body image of orthotopically growing HCT 116-RFP human colon cancer in GFP nude mouse.

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VELENI MITOTICI

• Molti dei farmaci che furono inizialmente analizzate per una

possibile attività antitumorale derivavano da prodotti naturali. Ad

esempio, la colchicina, fu una delle prime molecole di cui fu

dimostrata un’attività antitumorale, mediante la sua induzione

dell’arresto del ciclo cellulare in mitosi ed induzione di danno al

DNA: questo disturbando la distribuzione di materiale genetico fra

le cellule figlie durante la citogenesi.

• Altre molecole alcaloidi come vincristina, vinblastina, taxolo

furono successivamente scoperte e studiate per la loro azione sul

DNA e sulla formazione dei microtubuli.

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FARMACI DNA-REATTIVI

Farmaci che agiscono chimicamente con il DNA (alchilazione).Uno sviluppo particolarmente interessante nei farmaci reattivi con il DNA viene dalla scoperta del cisplatino, la cui scoperta origina dai cambiamenti osservati nella inibizione della crescita batterica intorno ad un elettrodo di platino immerso in un apparato elettroforetico contenente nel tampone cloruro d’ammonio.La platinazione del DNA divenne cosi’ un nuovo modo d’indurre un danno al DNA e diede il via allo sviluppo di nuovi farmaci analoghi del cisplatino ma con minore citotossicità.

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INIBIZIONE DELLA REPLICAZIONE DEL DNA

• Una conseguenza della delucidazione della struttura del

DNA fu la sintesi razionale di analoghi delle basi del

DNA, le quali ipoteticamente potevano svolgere

un’azione antitumorale mediante la distruzione del DNA

durante la il processo della replicazione. Alcuni composti

sintetizzati come la 5-fluoroacile (analogo della timidina),

6-mercaptopurina o 8-azaguanina (analoghi delle purine)

svolsero in parte il ruolo di farmaci antitumorali, pur

richiedendo una somministrazione continua.

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TOPOLOGIA DEL DNA COME BERSAGLIO PER LO SVILUPPO DI FARMACI

• Con la scoperta della struttura del DNA divenne evidente che l’avvolgimento del DNA associato con la sua replicazione era termodinamicalmente impossibile nel periodo di tempo che la cellula impiega per copiare il proprio genoma e trasferirlo alle due cellule figlie. Inoltre anche la separazione delle due eliche del DNA prima della copiatura risulta energeticamente impossibile.

• La scoperta degli enzimi TOPOISOMERASI I e II che sono in grado di rompere e ri-attaccare un filamento di DNA (I) e di rompere un singolo o doppio filamento di DNA e di permettere il passaggio di una seconda doppia elica attraverso il punto di rottura ha permesso di creare dei farmaci in grado di bloccare la duplicazione del DNA attraverso l’inibizione delle TOPOISOMERASI (Etoposide, Camfoterocina)

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LA RICERCA DELLA SELETTIVITA’

Le Topoisomerasi sono un buon esempio in quanto l’alta attività

cellulare delle Topoisomerasi, è presente in cellule in forte

divisione cellulare, e queste cellule sono maggiormente sensibili a

farmaci diretti contro le Topoisomerasi. Ultimamente sono stati

sintetizzati farmaci (pro-farmaci) che agiscono sul funzionamento

delle Topoisomerasi solo quando sono attivati dagli enzimi stessi.

Inoltre negli ultimi anni sono iniziati studi di terapia genica ed

immunoterapia contro l’attività delle Topoisomerasi.

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LA RICERCA DELLA SELETTIVITA’

Mentre la selettività della radioterapia sta progressivamente aumentando mediante la localizzazione del campo di radiazioni nell’area specifica della crescita tumorale, la selettività dei farmaci chemioterapici rimane dipendente dalle particolari proprietà del tessuto tumorale.

L’uso di modelli batterici ha permesso di evidenziare il concento importantissimo che i farmaci alchilanti uccidono le cellule in modo esponenziale, con una percentuale di cellule uccise per ogni dose.

Lo spazio che intercorre fra il trattamento e la velocità di formazione di cellule resistenti puo’ fare la differenza fra successo e fallimento della terapia.

Alcune terapie hanno avuto successo in tumori delle cellule del sangue ( le quali hanno un’alta velocità di crescita), ma meno successo nella inibizione della

crescita di tumori solidi. nabissi 14

ATTIVAZIONE E BLOCCO DELL’OROLOGIO BIOLOGICO

• Mentre la maggior parte delle cellule dell’organismo sono in una fase di quiescenza (fase G0, di non divisione), alcune cellule come i precursori delle cellule del sangue o quelle epiteliali dell’intestino sono in grado di dividersi rapidamente. Alcuni meccanismi devono quindi regolare il passaggio da una fase di quiescenza a quella di divisione. Diversi studi hanno dimostrato che nelle cellule esiste un “punto di restrizione” nella fase G1 del ciclo cellulare, passato il quale la divisione cellulare è irrimediabilmente compromessa.

• Gli studi successivi hanno dimostrato che proteine definite FATTORI DI CRESCITA, erano responsabili, mediante legame a specifici recettori di membrana, della fosforilazione di segnali intracellulari che attivavano la replicazione del DNA e la divisione cellulare.

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INTERFASE

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METAFASE

CROMOSOMI REPLICATI MIGRAZIONE AI POLI OPPOSTI FORMAZIONE DELL’INVOLUCRO NUCLEARE

ANAFASE

Metafase, Anafase, Telofase

TELOFASE

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Citocinesi

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MORTE CELLULARE PROGRAMMATA

Nel 1972 fu ipotizzato che la morte delle cellule fosse un processo programmato; questa ipotesi ebbe un profondo effetto non solo nella spiegazione della perdita di cellule durante lo sviluppo embrionale ma anche nelle conoscenze della crescita tumorale.

L’ APOPTOSI fu dimostrato essere un processo energia-dipendente in cui una cellula si “frammenta” in porzioni assimilabili dalle cellule del tessuto circostante, senza provocare un processo infiammatorio.

Inoltre è stato dimostrato che le cellule tumorali sono in grado di sfuggire a questo processo di morte programmata.

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IL CALENDARIO DEL CICLO CELLULARE

Studi pionieristici dimostrarono che le cellule di fibroblasti in coltura andavano incontro a morte dopo un certo numero di divisioni cellulari, mentre le cellule tumorali potevano essere mantenute in coltura per un tempo indefinito.

Studi di genetica molecolare dimostrarono che nelle cellule è presente un enzima definito : TELOMERASI che è in grado di aggiungere sequenze di DNA necessarie per la replicazione del DNA delle cellule. Questo enzima che non è normalmente presente nelle cellule normali, ma come nelle embrionali è fortemente attivo anche nelle cellule tumorali. Questo meccanismo permette alle cellule tumorali di non invecchiare mai e di potersi dividere in modo infinito.

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INTERAZIONI OSPITE-TUMORE

• Le cellule tumorali non esistono come unità isolate ma sono un

componente del tessuto contenente anche cellule sane. Le cellule

dell’ospite non forniscono solo, mediante l’endotelio vascolare, i

precursori della crescita delle cellule tumorali ma secernono

anche fattori che hanno un profondo effetto sulla vita e morte

delle cellule tumorali.

• Questo concetto ha permesso chiaramente di attivare studi sul

blocco dell’attività vascolare cosi’ come quelli relativi ad approcci

immunologici.

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CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE DEI TUMORI

Le cellule tumorali, a differenza delle normali, si raggruppano in maniera piu’ disorganizzata, in formazioni nodulari o cilindriche in conseguenza delle alterazioni morfologiche e funzionali a cui sono soggette (forte crescita, alterazioni cellula-cellula, ecc..).

Le cellule tumorali tendono a proliferare e non a differenziare, in quanto il differenziamenti richiede il mantenimento della cellula in una fase di quiescenza (G0) che ne permette la differenziazione.

Nei tumori si osserva spesso il fenomeno di METAPLASIA, cioè sostituzione di un tipo cellulare in un altro, meno differenziato, ma dello stesso istotipo.

Il volume cellulare delle tumorali è in genere minore, per una maggiore quantità di materiale nucleare (polinucleate, amplificazione genica, aberrazione cromosomica).

Le cellule tumorali tendono a perdere la forma , acquisendo un polimorfismo cellulare che è indice di anaplasia e malignità.

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Le cellule tumorali possono essere polinucleate, apparendo istologicamente molto piu’ colorate (ematossilina/eosina, ioduro di propidio) rispetto alle cellule normali.

Le modificazioni della membrana plasmatica che sono caratteristiche delle variazioni nei livelli d’espressione dei recettori di membrana, della modificazione dei microvilli, dei complessi giunzionali, della polarità cellulare o del potenziale di membrana.

Il reticolo endoplasmatico è in genere minore, mentre aumentano i polisomi liberi, come indice di una aumentata sintesi di proteine costitutive rispetto alle proteine secrete.

Modificazioni nella funzionalità dei mitocondri, lisosomi, perossisomi

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Le modificazioni a livello cellulare sono dovute a diversi

meccanismi che si alterano, nelle cellule tumorali, con

progressione proporzionale alla malignità del tumore. I

meccanismi principalmente alterati riguardano l’attivazione

del ciclo cellulare (comporta una mitosi continua), alterazione

dei geni che regolano l’omeostasi cellulare, alterazioni dei geni

dei fattori di differenziamento e crescita, dei geni che regolano

i meccanismi apoptotici.

DALLA BIOLOGIA DELLA CELLULA TUMORALE ALLA DIAGNOSTICA

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Queste alterazioni comportano la presenza, nel tessuto tumorale, di cellule giganti con formazione di cellule polinucleate dovuto a difetti nel meccanismo di divisione dei cromosomi, di cellule con forma alterata (polimorfismo cellulare), dovuto a modificazioni delle proteine citoscheletriche.

Cellule binucleatenabissi 14

Alterazione della forma e del nucleo in linfociti tumorali (b)

cellule con forma alterata (polimorfismo cellulare), dovuto a modificazioni delle proteine citoscheletriche.

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Alterazione del rapporto nucleo/citoplasma, causato da un aumento del nucleo dato da un cariotipo iperploide, da alterazioni della cromatina, da modificazioni della membrana nucleare e da un aumento del nucleolo (organulo necessario per la formazione dei ribosomi). Inoltre nella cellula tumorale sono visibili modificazioni a livello del citoplasma e della membrana plasmatica, come formazione di microvilli, invaginazioni o evaginazioni (causate da disregolazione del citoscheletro o da componenti lipidici della membrana plasmatica), diminuzione del reticolo endoplasmatico rugoso (responsabile della sintesi di proteine secrete) ed aumento dei polisomi liberi (con aumento delle proteine costitutive).

A) Fegato normale, B, C) Alterazioni del reticolo endoplasmatico

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Metodi diagnostici

La procedura standard per la valutazione dei campioni tissutali è l’esame al microscopio

ottico, dopo fissazione in formalina, inclusione in paraffina e colorazione con ematossilina

ed eosina.

L’ematossilina è un colorante basico che colora il nucleo. L’eosina è un colorante

artificiale debolmente acido, di cui esistono varie forme (eosina B, eosina G), che colora i

citoplasmi, il tessuto connettivo e la sostanza intercellulare in varie tonalità di rosa.

Questo tipo di colorazione, per quanto semplice ed economica, non permette di valutare

alcuni parametri del tumore (istogenesi, patogenesi della lesione analizzata, risposta ai

farmaci) e quindi sono state sviluppate altre tecniche per sopperire a queste richieste

diagnostiche.

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Uso di colorazioni speciali:

PAS (acido periodico di Schiff) che permette di colorare il glicogeno, presente in

grandi quantità nei sarcomi.

Colorazioni tricromiche: permettono di colorare il nucleo, il citoplasma ed il

collagene contemporeanamente

Colorazione per le mucine: permette di colorare le mucoproteine (neutre, acide,

molto acide), ed è utili nella caratterizzazione dei tumori epiteliali

Biopsia midollaredi soggetto sano

(Colorazione ematossilina-eosina)

Biopsia midollaredi soggetto con LLC

(Colorazione ematossilina-eosina)

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Colture cellulari

Analisi in vitro di colture primarie originarie del tumore, in quanto queste cellule possono

esprimere in vitro dei caratteri che sono meno presenti nel tessuto tumorale. Un esempio

il melanoma, che pur non esprimendo melanina in vivo, la esprime in vitro (permettendo

cosi’ l’identificazione precoce della patologia).

Microscopia elettronica

Poco utilizzata nella diagnosi tumorale, tranne che per particolari tipi di tumori come per

la conferma di sarcoma alveolare e per determinare la differenziazione neuroendocrina di

alcuni tumori .

Cellula cancerogena al microscopio elettroniconabissi 14

Immunoistochimica

L’immunoistochimica ha contribuito piu’ di ogni altra tecnica nella diagnostica

istopatologia dei tumori. Sfrutta i principi e le tecniche immunologiche con i vantaggi della

specificità e selettività degli anticorpi. Premesso che si possono ottenere falsi negativi a

causa della denaturazione dell’antigene, dalla sua perdita durante la preparazione del

tessuto o dalla sua bassa concentrazione o falsi positivi dati da reazioni con altri antigeni.

I principali marcatori utilizzati in diagnostica tumorale sono:

filamenti intermedi: cheratina come marcatore della differenziazione epiteliale, desmina

marcatore della differenziazione muscolare, neurofilamenti per il differenziamento

neuronale e GFAP (proteina acida fibrillare gliale) per il differenziamento gliale.

Cellule gliali differenziate marcate con anti-GFAP fluorescente nabissi 14

Marcatori linfocitari: anticorpi monoclonali che riconoscono gli antigeni superficilai dei linfociti, come CD45 (tutti i linfociti), CD3 (linfociti T), CD30 (linfoma di Hodgkin), CD15 (altri linfomi), CD138 (mieloma multiplo). (Fig.4)Proteina S-100: tumori melanocitari e cartilagineiHMB-45: melanoma malignoCEA: tumori epiteliali di origine ghiandolareHCG, a-feto proteina e HPL (lattogeno placentare umano): tumori di origine germinaleCD117 (c-Kit): recettore tirosin-chinasico con forte espressione nei tumori gastrointestinali

Espressione citoplasmatica diffusa del CD138 in cellule tumorali

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Citometria a flussoConsente di valutare diversi parametri in una sospensione di cellule che vengono analizzate attraverso il passaggio in un raggio laser e permette di caratterizzare la presenza di proteine, la grandezza delle cellule, lo stadio del ciclo cellulare, il contenuto di DNA, ecc..La citometria viene utilizzata per stabilire il fenotipo delle cellule nei mielomi e linfomi, per monitorare la risposta ai trattamenti farmacologici, per evidenziare la presenza di cellule tumorali, ecc…

Ibridazione di acidi nucleici e FISHMetodiche di biologia molecolare che permettono di identificare variazioni a livello del DNA (mutazioni, amplificazioni, delezioni), a livello trascrizionale (livelli d’espressione di uno specifico gene) mediante l’estrazione degli acidi nucleici dalle cellule tumorali.La FISH è un metodo non estrattivo con analisi diretta sul tessuto o preparato istologico/citologico mediante l’utilizzo di sonde a DNA che riconoscono specifiche regioni complementari. L’uso di marcatori radioattivi o fluorescenti permette di valutare le reazioni d’ibridazione (sonda-DNA).La FISH viene particolarmente utilizzata per studi citogenetici per evidenziare anomalie nel numero di cromosomi (aneuploidia), amplificazioni o delezioni geniche e riarrangiamenti.

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Analisi della proliferazione cellulareConta delle mitosi: conta al microscopio delle mitosi presenti in vari campi della stessa sezione (risente dello spessore della sezione, della colorazione e dalla capacità dell’operatore)Marcatura con timidina: marcatura del tessuto a fresco con timidina radioattiva, fissazione del tessuto e autoradiografia. I nuclei marcati con timidina sono quelli nella fase S del ciclo cellulare.

Diagnostica di medicina nucleare

Scintigrafia : permette di ottenere informazioni di tipo funzionale legate ai fenomeni

biologici che condizionano la distribuzione del radiofarmaco e la sua variazione nel tempo.

La scintigrafia puo’ essere diretta utilizzando radiofarmaci che tendono ad accumularsi nel

tessuto neoplastico dando luogo ad una immagine positiva della massa neoformata

(iperattività focale, immagine “calda”). Questo metodo, a causa della non totale specificità

dei radiofarmaci a tropismo tumorale a disposizione, riconosce anche diversi processi

patologici non neoplastici. La scintigrafia indiretta utilizza radiofarmaci a tropismo d’organo

che si distribuiscono nel parenchima e non nel tessuto neoformato, rappresentando il

tumore come area “fredda” e riconosce qualunque alterazione che occupa il parenchima

(cisti, ascessi). nabissi 14

Scintigrafia dello scheletro in posizione

anteriore e posteriore; presenza di multiple

aree di ipercaptazione da metastasi da cancro

alla mammella

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La tomografia ad emissione di positroni (PET) è un’evoluzione della scintigrafia e

permette di analizzare i tessuti tridimensionalmente migliorando la risoluzione spaziale

dell’immagine e di quantificare la quantità e concentrazione del radiofarmaco utilizzato.

I principali emettitori utilizzati nella terapia oncologica sono:

Isotopi dello iodio nella visualizzazione di tumori epiteliali tiroidei.

Radiofosfonati: come il pirofosfato utilizzato nell’indagine di lesioni ossee focali (primitive

o metastatiche).

Radiogallo: si lega alla transferrina e si distribuisce principalmente in ossa, fegato e

midollo osseo. Utilizzato nella diagnosi dei linfomi Hodgkin e non-Hodgkin, ma anche

nelle lesioni infiammatorie dove è presente la lattoferrina prodotta dai leucociti, quindi

viene utilizzato anche nella diagnosi di infezioni.

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Metaiodobenzilguanidina (MIBG) radio iodata: utilizzata nella diagnosi di neuroblastomi,

carcinomi della tiroide e nello studio delle innervazioni polmonari e cardiache essendo un

analogo della noradrenalina.

Analoghi radio marcati della somatostatina: visualizza tutti i tumori che esprimono il

recettore della somatostatina ed è principalmente utilizzato nella diagnosi di astrocitomi,

tumori renali, mammari, ovarici e linfomi.

Fluoro-deossi-glucosio: permette di studiare il metabolismo glucidico in quanto la

maggior parte dei tumori mostra un’alta attività glicolitica.

Metil-metionina: aminoacido radioattivo modificato che viene captato dalle cellule con

alta attività di sintesi proteica. Utilizzato nella PET per la diagnosi di tumori cerebrali,

testa-collo, polmone e mammella.

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