09.03.07 lez 4 ONCOLOGIA Secci

Luca

Abbiamo visto piu’ o meno quali sono le caratteristiche dei tumori, come crescono e che cos’e’ che spiega la loro capacita’ metastatizzante. Ma ancora non abbiamo detto niente su che cosa fa si che una cellula, fino a quel momento normale, diventi una cellula che poi, in seguito a tutta una serie di modificazioni successive, diventera’ una cellula neoplastica. In poche parole, non abbiamo ancora iniziato quella che e’ la parte riguardante l’eziologia del processo tumorale e quindi dobbiamo adesso cominciare a vedere quelli che sono gli agenti cancerogeni o comunque le sostanze in grado di indurre un processo tumorale.

Gli Agenti Cancerogeni sono di varia natura:- Chimici- Fisici- BiologiciNoi accenneremo soltanto pochissime cose sugli agenti di natura fisica e pochissimo anche su quelli biologici, che sicuramente riprenderete nel corso di malattie infettive perche’ si tratta soprattutto di virus o batteri (Enterobacter).Parleremo quindi soprattutto di quelli chimici, anche perche’ dai dati risulta evidente che almeno l’80% dei tumori sono dovuti all’azione di cancerogeni chimici.

AGENTI CHIMICI

Quali sono le evidenze che i cancerogeni chimici siano la classe piu’ importante quando parliamo di sostanze in grado di iniziare il processo tumorali? Innanzitutto si e’ visto in diverse occasioni che esiste una relazione abbastanza evidente tra l’esposizione ad agenti chimici e l’incidenza di tumori. Esistono anche dati epidemiologici che risalgono addirittura alla fine del ‘700 in cui gia’ da allora era stata messa in relazione l’aumentata incidenza di polipi della mucosa nasale con l’uso del tabacco. L’osservazione piu’ importante fu poi quella di Pott, il quale una volta identificato che i tumori allo scroto degli spazzacamini di Londra era dovuto ad una mancanza di igiene, quindi al fatto che nelle pieghe dello scroto si andasse a depositare la fuliggine, basto’ semplicemente consigliare una maggiore igiene perche’ questo tipo di tumore scomparisse da tutta Europa.Il primo studio sperimentale in cui si dimostro’ esattamente di quali cancerogeni si parlava, fu quello di questi due giapponesi nel 1915 che, partendo dalle osservazioni di Pott, pennellando del catrame sulla pelle di conigli dimostrarono che dopo un certo periodo di tempo il soggetto presentava dei papillomi che poi evolvevano in epiteliomi, cioe’ tumori maligni.

Circa venti/trenta anni dopo altri ricercatori americani identificarono nel catrame una classe di cancerogeni che e’ quella degli idrocarburi policiclici aromatici, che e’ appunto una delle classi di cancerogeni umani piu’ importanti.

1761 - J. Hill1770 - P. Pott1915 - Yamigiwa e Ichikawa

Quando si parla di cancerogeni chimici bisogna subito distinguere o sottolineare alcune coseInnanzitutto il potere oncogeno di questi composti deriva dalla struttura chimica, quindi e’ importante il tipo di molecola di cui stiamo parlando. Ma come vedremo non e’ tanto importante la struttura chimica del composto di partenza, quanto quella del metabolita che si viene a formare una volta che questo composto viene trasformato dal sistema farmaco metabolico p-450 dipendente. Dobbiamo quindi andare a studiare il metabolita che si produce e non tanto la molecola di partenza.

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C’e’ poi da dire che mentre la maggioranza di cancerogeni sono definiti come genotossici, quindi in grado di legarsi direttamente al DNA e produrre delle alterazioni irreversibili nel nostro genoma, ci sono evidenze che ci siano anche altri composti che possono indurre cancro senza un’azione genotossica diretta. Probabilmente perche’ questi composti inducono modificazioni del metabolismo tali da produrre delle specie reattive che a loro volta vanno nel DNA e inducono quelle mutazioni che gli altri composti inducono direttamente. Per esempio, l’aumentata generazione di specie reattive dell’ossigeno potrebbe essere uno dei meccanismi con cui questi composti, che di per se’ non sono in grado di danneggiare il DNA, possono comunque alla fine indurre alterazioni irreversibili nel nostro genoma.

Per comodita’ didattica i cancerogeni vengono divisi in diverse classi, queste le principali nell’uomo:

- Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)- Ammine Aromatiche- Coloranti Azoici- Nitrosocomposti- Agenti Alchilanti- Composti Inorganici (Metalli)- Composti di Origine Naturale

Come vedete gli idrocarburi policiclici sono i primi di questa lista, sia perche’ cronologicamente sono stati i primi ad essere identificati, sia perche’ effettivamente la loro diffusione nell’ambiente e anche a livello individuale continua ad essere una condizione importante.

Cominciamo a vedere cosa sono gli idrocarburi policiclici:

IDROCARBURI POLICICLICI / \

OMOCICLICI ETEROCICLICI Gli idrocarburi policiclici sono anelli benzenici condensati tra di loro e possono essere divisi in omociclici ed eterociclici. I primi sono costituiti solo da carbonio e idrogeno mentre per i secondi si parla di anelli benzenici dove qualche carbonio e’ sostituito per esempio da azoto e che comunque non siano costituiti soltanto da legami tra C e HAltra cosa importante, esistono tantissimi idrocarburi policiclici ma soltanto alcuni sono in grado di indurre cancro. Perché? E’ una domanda che ha fatto impazzire la ricerca per anni, dopodiché si sono cominciate a capire certe cose, la prima delle quali e’ che il potere oncogeno di questi composti e’ strettamente dipendente dal numero di anelli. Il precursore e’ il Benzene che non viene considerato come policiclico perché ha un solo anello, partendo quindi da due anelli si e’ visto che da 2 a 3 anelli non hanno potere oncogeno, da 4 a 6 sono diversi gli idrocarburi in grado di indurre cancro, mentre invece quelli con più di 7 anelli non hanno più potere oncogeno. Possibile spiegazione e’ che sono molecole così complesse e grosse che non hanno una facile accessibilità a quello che e’ il target, presumibilmente qualche base del DNA, quindi semplicemente per una questione di ingombro stericoNon e’ soltanto il numero degli anelli quello che fa si che un composto sia cancerogeno e un altro no, ma si e’ visto anche che eventuali sostituzioni negli anelli possono aumentare il potere oncogeno. Sostituzione significa che se al posto dell’H noi introduciamo per esempio dei gruppi metilici, cioe’ se al posto di C–H noi abbiamo C–CH3, questo composto a seconda di dove avviene la sostituzione diventa molto piu’ oncogeno del composto non sostituito.

Questi sono alcuni dei cancerogeni:

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Vedete il Benzo(a)pyrene, considerato uno dei cancerogeni chimici piu’ potenti, che ha 5 anelli benzenici. E’ quello che viene monitorato come marker di inquinamento perche’ viene prodotto dall’esalazioni dei motori delle macchine, gasolio del riscaldamento etc..

Benzo(a)pyrene

Qui vedete un idrocarburo policiclico dove due H sono stati sostituiti da due gruppi metiliciTanto e’ vero che il Benzo(a)antracene, che sarebbe il composto non sostituito, viene adesso chiamato 7,12-Dimetilbenzo(a)antracene, perchè 7 e 12 sono le posizioni che sono state modificate. Benzo(a)antracene

Il benzo(a)antracene non e’ fortemente oncogeno, il Dimetilbenzo(a)antracene e’ un potentissimo cancerogeno. Una possibile spiegazione, anche se non so questa cosa quanto sia ancora valida, voi sapete che nell’anello benzenico ci sono elettroni spaiati che muovendosi conferiscono una particolare reattivita’ in certi punti della molecola. In questi punti piu’ facilmente la molecola puo’ legare dei target, per esempio basi del

DNA, e quindi questa regione, molto importante per quanto riguarda l’oncogenicicta’ dei composti, viene chiamata Regione K (K sta per kreb, che in tedesco vuol dire Cancro). Molti di questi composti, tipo il benzo(a)antracene, hanno un debole potere oncogeno perche’ esiste un’altra regione, chiamata Regione L, che inibisce la Regione K, insomma c’e’ un antagonismo tra diverse zone della molecola. Quando noi operiamo la sostituzione con dei gruppi metilici, in pratica quello che stiamo facendo e’ bloccare la Regione L consentendo alla regione K di esprimere la sua reattività e quindi la capacita’ di legare il Dna provocando danni.

Vi dico pero’ che questo e’ stato messo in discussione dopo che ci si e’ accorti che c’e’ un’altra regione particolarmente importante ed e’ stata riscontrtata un’associazione tra potere oncogeno e presenza di questa regione, definita Regione Dei {non sono sicuro sia il nome esatto}, che sembra essere piu’ rilevante di quanto non siano queste altre.Detto questo ricordatevi che la cosa piu’ importante in realta’ e’ che questi composti non hanno nessun potere oncogeno, mentre invece l’azione oncogena e’ svolta da un loro metabolita.Ecco perche’ dobbiamo definire il benzo(a)pyrene come un precancerogeno, nel senso che quella molecola di per se’ e’ inerte e deve essere prima trasformata in un metabolita che a questo punto diventa il vero cancerogeno.

Perche’ gli idrocarburi policiclici sono cosi’ importanti? Perche’ sono distribuiti nell’ambiente in varie forme. Sono presenti per esempio nel catrame, nei prodotti di combustione, cioe’ tutti i prodotti petroliferi che richiedono un trattamento ad altissime temperature, sono presenti nel tabacco (non tanto tabacco ma si generano nella sua combustione), quindi diciamo che sono molte le fonti che possono portare alla diffusione di questi idrocarburi.Come veniamo a contatto con questi idrocarburi policiclici?

- Catrame - Inalazione Diffusione - Tabacco Esposizione - Ingestione - Prodotti di Combustione - Contatto

Vi ricordo un classico, per esempio il cancro della mucosa boccale era particolarmente frequente nei pescatori, perche’ sono soliti scatramare la rete e per sprecare meno tempo si mettevano la rete

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tra i denti per poter avere le due mani libere e continuare a fare il loro lavoro. In questa particolare categoria, proprio per questo motivo, si ha una forte incidenza di tumori alla mucosa boccale.Anche il processo di affumicatura delle carni e dei pesci porta alla produzione di idrocarburi policiclici, si dice anche che cuocere la carne oltre il necessario sia anche quello un modo per creare idrocarburi policiclici. Anche se non so questo quanto possa essere rilevante dal punto di vista oncogeno.

- CatramaturaRischio Professionale - Affumicatura Carni e Pesci

- FumoRischio individuale - Inquinamento

Oltre al rischio professionale e ambientale, c’e’ quello individuale che riguarda soprattutto il fumo. Abbiamo detto infatti che dalla combustione del tabacco si generano molti cancerogeni, badate bene non solo idrocarburi policiclici, ma comunque ci sono anche quelli.

Che tipo di tumori danno gli idrocarburi policiclici? Danno tumori diversi a seconda del tipo di esposizione. Possono dare quindi Sarcomi sottocutanei, possono dare tumori polmonari per inalazione, tumori al fegato se il trattamento viene fatto in maniera diversa e come abbiamo visto, se pennellati come hanno dimostrato i nostri amici giapponesi tanti anni fa, danno tumori cutanei perche’ essendo composti fortemente idrofobici tendono a rimanere nel sito di applicazione e quindi il rapporto dose-tessuto sara’ massima nel punto di pennellamento e questo giustifica il fatto che il tumore insorga laddove il cancerogene e’ stato pennellato.

AMINE AROMATICHE

Le Ammine Aromatiche sono cancerogeni formati da anelli benzenici che pero’ hanno come caratteristica di essere legati al gruppo terminale NH2, quindi gruppo amminico e chiamate aromatiche perche’ hanno anelli aromatici.Per molto tempo si e’ considerata l’Anilina come il cattivo di turno, in realta’ l’anilina, che viene prodotta soprattutto nelle fabbriche dove si fanno coloranti, non c’entrava niente. Fortemente cancerogeno e’ invece la 2-Naftilamina, che e’ un cancerogeno specifico per la vescica, infatti ha portato a sviluppare tumore alla vescica praticamente nel 100% delle persone che lavoravano in settori in cui si sviluppava questo particolare composto.Il rischio professionale e’ alto in persone che lavorano con coloranti, vernici, gomme e tutti quegli ambienti di lavoro in cui e’ possibile produrre come prodotto collaterale questo cancerogeno.

2-Naftilamina

Anilina

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Un’altra ammina aromatica importante, non tanto per l’uomo, e’ il 2-Acetilaminofluorene:

Chiamata cosi’ perche’ come vedete ha un gruppo acetilico in cui un idrogeno del guppo amminico ( NH2) e’ sostituito dal COCH3.Questo composto era stato prodotto in Giappone ed era pronto per essere immesso nel mercato come pesticida, ma proprio in quegli anni era diventato obbligatorio il test sugli animale perche’ venisse escluso un possibile effetto cancerogeno. Quando questo composto fu testato si dimostro’ essere un potentissimo cancerogeno e la sua vita come pesticida fu stroncata prima ancora di iniziare, per fortuna degli insetti ma anche nostra.Questo composto pero’ divenne molto importante perche’ fu utilizzato e studiato nei laboratori per cercare di capire perche’ questi composti fossero cancerogeni.

2-Acetilaminofluorene

COLORANTI AZOICI

I coloranti azoici sono sicuramente meno potenti sia degli idrocarburi policiclici sia delle ammine aromatiche, in altre parole per indurre cancro per esempio a livello sperimentale e’ necessario dare dosi nell’ordine di grammi, mentre con gli altri noi otteniamo cancro con microgrammi. Quindi stiamo parlando di un potere oncogeno molto meno importante.

Questi coloranti azoici si chiamano cosi’ perche’ erano dei composti che venivano usati per colorare alimenti e soprattutto bibite, perche’ facendo le solite indagini di mercato (soprattutto negli Stati Uniti) si e’ visto che quanto piu’ una cosa e’ colorata tanto piu’ e’ appetita dalla mamma che va a fare la spesa. Quindi in America troverete le verdure piu’ verdi che si possano immaginare, le torte piu’ gialle o rosa etc. Una delle componenti importanti (di solito gli americani il burro non se lo fanno mancare mai) il burro generalmente non ha un colore particolarmente giallo, ma si e’ visto che uno che va a comprare preferisce il giallo, quindi valanghe di questi coloranti, tanto e’ vero che questo composto si chiama anche giallo burro. Una volta testati su animali pero’, questi composti si dimostrarono cancerogeni soprattutto epatici e quindi ci fu una retromarcia abbastanza precipitosa. Adesso l’FBA, che e’ l’ente federale americano per il controllo della tossicita’ dei composti, e’ molto severa nell’approvare dei composti da aggiungere come coloranti.

NITROSOCOMPOSTI

Qui siamo davanti ad una classe di cancerogeni estremamente importante e anche molto subdola. Fino adesso abbiamo parlato di composti ai quali siamo esposti da un punto di vista ambientale. I nitrosocomposti invece, oltre che essere generati in diverse attivita’ professionali, sono particolarmente subdoli perche’ vengono anche sintetizzati dal nostro organismo.Prima di arrivare a quello pero’, diciamo che i Nitrosocomposti possono essere classificati in due grosse sottoclassi:

Nitrosocomposti/ \

Nitrosamine Nitrosamidi

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La differenza e’ che questi composti (si riferisce alle Nitrosamine), come tutti quelli che abbiamo visto adesso, richiede metabolismo per svolgere un’azione oncogena. Questi (ora invece si dovrebbe riferire alle Nitrosamidi) invece non hanno bisogno di attivita’ enzimatiche, si decompongono spontaneamente e sono quindi in grado di alterare il genoma delle nostre cellule senza che un particolare sistema enzimatico debba intervenire per metabolizzarli. Diciamo che queste sono molto pericolose per il lavoratore che viene a contatto, perche’ sono estremamente reattive, diffondono rapidamente in tutto l’organismo, fanno quello che devono fare, che non e’ certamente una cosa positiva, e poi scompaiono dall’ambiente. Invece le Nitrosamine sono meno pericolose per il lavoratore, ma sono piu’ pericolose per … {parola incomprensibile}…L’esposizione Esogena ai nitroso composti deriva da queste possibili fonti:

Esposizione Esogena - Fonti Ambientali (Cibi, cosmetici, Pesticidi, Fumo di sigaretta, Tabacco, Prodotti della gomma) - Fonti Occupazionali (Industrie della gomma, Fabbriche di coloranti, Industrie chimiche)

Come vedete nel fumo di sigaretta ci sono, oltre che idrocarburi policiclici, diverse nitrosamine alcune delle quali si chiamano nitrosamine specifiche del tabacco. Sono presenti anche nel tabacco, tanto e’ vero che anni fa e’ stato fatto uno studio molto interessante (soprattutto in Virginia e Alabama, cioe’ dove esistevano storicamente coltivazioni di tabacco) che esiste una forte correlazione tra masticazione del tabacco (la gente ha l’abitudine di masticare il tabacco) e tumori della mucosa boccale. Addirittura quando sono andati a chiedere da che parte della bocca preferissero masticare, questa relazione era ancora piu’ evidente.Questo non e’ specifico solo del tabacco, ma la stessa cosa succede anche in alcune popolazioni indiane dove masticano la foglia di una pianta {mi pare abbia chiamato la pianta Bettel} che contiene piu’ o meno gli stessi cancerogeni e anche in quel caso e’ stato osservato un’aumentata incidenza di cancro alla mucosa boccale.

Esistono quindi tutta una serie di fonti che possono produrre nitrosocomposti, che poi ovviamente possono avere un’azione cancerogena nell’uomo. Come vi ho detto prima la peculiarita’ di questa classe e’ che possono essere prodotti anche nel nostro organismo a partire da precursori molto semplici, per esempio i nitrati, utilizzati come conservanti, che una volta assunti subiscono un processo riduttivo e danno luogo alla formazione di nitriti. Se contemporaneamente noi stiamo assumendo alimenti o anche farmaci che contengono ammine secondarie (quindi di per se’ sono assolutamente flaccide e tranquille), si genera una reazione a Ph acido per cui a partire da nitrati convertiti in nitriti piu’ ammine secondarie noi andiamo a formare la Dimetilnitrosamina, capostipite di questa classe di cancerogeni: Reduttasi del cavo orale Acido Nitroso + Amine Secondarie

NO3 - → NO2 - → HNO2 → N(CH3)2 – N = O DimetilNitrosamina

Ione Nitrato Ione Nitrito ↓↑ N2O3 Anidride Nitrosa

Questo giustifica il fatto che in certe aree della Cina, ma anche in Italia soprattutto nella zona intorno a San Marino e zona romagnola, dove ci vanno pesanti con i nitrati perché sono utilizzati

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soprattutto come conservanti nei prodotti come salumi, esistesse un’aumentata incidenza dei tumori gastrici.

Questo e’ il modo con cui si formano nel nostro organismo, quindi in maniera endogena, tanto e’ vero che sono stati fatti studi successivi per stabilire se esistesse una variabilità individuale nella capacità nitrosante, cioè vedere se in un'altra popolazione ci sono individui che sono in grado di operare questa reazione e formare piu’ cancerogeni e se ci fossero dei fattori che potessero inibire o aumentare questa capacità nitrosante.Nel test della nitrosocolina si danno ai volontari i nitrati, ovviamente non si da’ l’amina secondaria altrimenti saremmo ad Auschwitz, si da la prolina assolutamente inoffensiva e si va a valutare nelle urine quanta nitrosoprolina si e’ formata. Da questa quantità io posso in qualche modo identificare un’azione nitrosante più o meno maggiore quindi un possibile rischio aumentato o meno.

Si e’ visto anche che per esempio nei fumatori, oltre a tutte le altre cose che arrivano con il fumo, questi sembrerebbero avere anche una maggiore capacità nitrosante, quindi formano piu’ nitrosamina nell’organismo. Invece gli antiossidanti la farebbero ridurre. Fumo ↑ - Antiossidanti ↓

Una cosa sugli antiossidanti: voi sicuramente per anni sarete bombardati dalla pubblicita’ sul fatto degli antiossidanti, ricordatevi che molte di queste cose sono delle forzature, con questo io non voglio negare l’efficacia degli antiossidanti, ma ricordatevi che hanno scritto un lavoro che vi consiglio di leggere sul Journal of American Medical Association in cui un gruppo di ricercatori danesi ha seguito una popolazione che assumeva quasi quotidianamente Vitamina C, Carotene e varie altre vitamine da utilizzare come antiossidante ed e’ stata osservata una maggiore mortalita’ in chi prendeva antiossidanti cronicamente e quando andava bene non c’era nessun effetto migliorativo. Quindi un conto sono gli antiossidanti che tutti noi dovremmo prendere quasi quotidianamente negli alimenti, un conto e’ invece cercare di potenziare l’azione antiossidante prendendo pillole di varia natura con questa illusione dell’antiossidante. Perche’ in realta’ potrebbe succedere che l’antiossidante inibisca la produzione di specie reattive dell’ossigeno che sono importanti come risposte allo stress (le specie reattive non sono da vedere sempre come dei killer).

AGENTI ALCHILANTI

Gli Agenti Alchilanti sono agenti che non richiedono trasformazione enzimatica, un po’ come le Nitrosamidi che abbiamo visto prima, e sono dei composti particolarmente eterogenei che hanno la particolarita’ di essere usati spesso come antitumorali perche’ sono dei composti che generalmente bloccano la replicazione del DNA, quindi partendo sempre dall’idea che la cellula cancerogena si divide piu’ delle altre, quindi bloccando la replicazione io dovrei riuscire a bloccare il processo. A parte il fatto che questo e’ abbastanza discutibile, ma c’e’ anche da dire che molti di questi in realta’ sono cancerogeni, quindi alla lunga potrebbero proprio indurre tumori. Anche se in caso di tumori avanzati il rapporto rischio-beneficio fa si che noi li usiamo pur conoscendo il loro rischio.

[Fine prima ora] Agenti Alchilanti (Ciclofosfamide, Clorambucil, Melfalan)

- Non richiedono Metabolismo Enzimatico - Sono di natura Chimica molto eterogenea - Molti sono usati come farmaci antitumorali - Alcuni di essi inducono neoplasie linfoidi, leucemie etc

Siccome le cellule tumorali hanno un diverso programma metabolico delle cellule normali, generalmente si danno gli agenti alchilanti proprio per evitare che le cellule tumorali siano piu’ protette. Molti di questi infatti sono usati come farmaci antitumorali in quanto la loro azione dovrebbe essere mirata a bloccare la replicazione delle cellule. Vi ho anche detto che alcuni di

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questi sono in grado di indurre tumori in quanto tali, e come vedete infatti danno tumori tipo leucemie e neoplasie linfoidi, anche se questo effetto lo manifestano dopo lungo tempo, infatti in caso di tumore avanzato si impone la scelta di questi agenti alchilanti.

COMPOSTI INORGANICI

Tutti quelli che abbiamo visto fino adesso sono composti chimici di natura organica, diciamo di sintesi, quindi composti che piu’ o meno sono sintetizzati dall’uomo o, se sono presenti nell’ambiente, sono comunque organici.Abbiamo pero’ tra i cancerogeni chimici anche una serie di composti inorganici e tra questi sicuramente alcuni metalli.

- Pesticidi → Linfomi e LeucemieARSENICO - Nell’Acqua → Angiosarcomi Epatici - Raffinerie Cu → Carcinomi Polmonari

NICHEL → Carcinomi Polmonari, Carcinomi Gastrici, Carcinomi Renali, Carcinoma Nasolaringeo

CADMIO → Carcinomi Polmonari, Carcinomi Prostatici

CROMO → Carcinomi Polmonari, Carcinomi GastroIntestinali Tra i metalli uno dei piu’ cancerogeni e’ sicuramente l’arsenico, il quale spesso e volentieri non da cancro perche’ fa prima a spedirvi all’altro mondo. Come vedete l’arsenico e’ presente in diverse situazioni, quindi diverso sara’ l’effetto a seconda del tipo di esposizione (digerito, per via cutanea, inalato).Anche il Nichel e’ un sospetto cancerogeno umano, puo’ dare diversi tipi di tumori. Per quanto riguarda il Cadmio invece non sarei molto sicuro, e’ stato dimostrato sperimentalmente che sarebbe in grado di provocare tumori polmonari e prostatici, ma in realta’ e’ veramente difficile dimostrare che il cadmio sia cancerogeno. Stessa cosa piu’ o meno vale per il piombo, nonostante sia stato esaltato, che non sembra essere cancerogeno.

COMPOSTI DI ORIGINE NATURALE

Ultima classe di cancerogeni chimici e’ quella rappresentata da composti di origine naturale. Quindi non e’ che i composti cancerogeni necessariamente li produca l’uomo come effetto dell’industrializzazione e cose varie, in realta’ ci sono diversi composti di origine naturale che sono cancerogeni simili o anche piu’ potenti di quelli prodotti dall’uomo.

Uno di questi e’ l’Aflatossina B1 (vedi formula sopra) principio attivo dell’Aspergillus Flavus (Aspergillaceae), una muffa che si forma su delle pianticelle (per esempio arachidi), che in molte regioni del mondo costituiscono una risorsa alimentare importantissima. Questa muffa si diffonde nella pianta, contamina gli alimenti, e l’aflatossina B1 puo’ entrare nel nostro organismo e indurre diversi danni. Ricordatevi che e’ anche un potentissimo agente necrogenico, quindi fortemente epatotossico, tanto e’ vero che e’ stata identificata in seguito alla moria di polli in Inghilterra,

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morivano per necrosi epatica. L’alta incidenza di carcinomi epatocellulari e’ probabilmente dovuto ad un’interazione tra il virus dell’epatite B e l’aflatossina B1.Quel grosso progetto sponsorizzato dall’organizzazione mondiale della sanita’, che ha portato alla vaccinazione per il virus dell’epatite B, ha sradicato i carcinomi che erano cosi’ diffusi in quelle aree, facendo pensare che l’aflatossina B1, in mancanza del virus, non fosse cancerogesa. Di fatto e’ uno dei pochi composti che e’ cancerogeno in tutte le specie, cosa abbastanza insolita, perche’ raramente gli altri cancerogeni inducono cancro in piu’ di due specie. Quindi possiamo definirlo come il cancerogeno piu’ potente che conosciamo.

Tolti i metalli (che inducono tumori piu’ per un’azione di tipo lesivo, tipo il nichel che non puo’ essere eliminato e alla lunga induce uno stress ossidativo e conseguente danno al DNA), abbiamo visto che ci sono tutta una serie di cancerogeni chimici la cui struttura e’ molto diversa tra loro.Cosa hanno quindi in comune questi composti? Sicuramente una cosa in comune e’ la necessita’ di una trasformazione di tipo enzimatico. Questa trasformazione avviene ad opera del sistema farmaco-metabolico che e’ localizzato nel reticolo endoplasmatico liscio presente in tutte le cellule anche se il fegato e’ l’organo per eccellenza deputato alla biotrasformazione, in quanto tale e’ anche quello che risente maggiormente dei danni indotti da questi composti.

Cosa succede quando parliamo di trasformazione biometabolica e generazione di cancerogeni?Prendiamo quella molecola di Acetilaminofluorene (AAF) che abbiamo classificato come amina aromatica, e vediamo che questa e’ la molecola di partenza, che in quanto tale non e’ in grado di interagire con il DNA e quindi di indurre modificazioni irreversibili quali quelle che noi ci aspettiamo quando parliamo di induzione di processo tumorale. L’Acetilaminoflluorene viene metabolizzato a livello della p-450 e come vedete una prima tappa di questo processo metabolico consiste nell’inserire un atomo di Ossigeno, quindi si forma il cosiddetto idrossiderivato, che e’ la stessa molecola ma con un Ossigeno in piu’, N-idrossiacetilaminofluorene. Questo composto non e’ ancora il cancerogeno finale, ha bisogno di un ulteriore tappa ad opera di una solfotransferasi, che introduce un gruppo solfato sostituendolo all’O, e ora abbiamo l’estere solfato dell’AAF. Quest’ultimo e’ il vero cancerogeno:

p-450 Solfotransferasi

AAF → N - OH – AAF → Estere Solfato

Da quello che abbiamo imparato studiando questa molecola, noi possiamo dire che la maggior parte dei composti sono dei pre-cancerogeni, che per diventare cancerogeni devono andare incontro a delle tappe metaboliche che producono un cancerogeno intermedio e poi quello che viene definito come cancerogeno ultimo o cancerogeno finale (in questo caso L’Estere Solfato).Qui ovviamente abbiamo parlato dell’AAF, ma questo e’ vero anche per altri composti. Per esempio nella Naftilamina, cancerogeno vescicale e amina aromatica, dopo trasformazione metabolica si ha il processo di idrossilazione che permette possa legarsi con l’Acido Glucuronico, che ha il compito di rendere piu’ facile l’escrezione di questo composto. Si forma il Glucuronide di questa B-Naftilamina, ma nel momento in cui viene eliminata con le urine a Ph acido trova un enzima (presente solo nell’uomo e in altri pochissimi animali), la glucuronidasi, che stacchera’ la glucuronide dando luogo alla formazione dell’idrossi derivato dalla B naftilamina. Questo e’ il vero cancerogeno, cioe’ quello che andra’ ad indurre il tumore alla vescica. Infatti andando a fare studi su specie animali che non hanno questo enzima, si e’ visto che la B-Naftilamina non fa assolutamente niente. {il prof ha lasciato le diapositive per troppo poco tempo, ho fatto in tempo a scrivere solo l’inizio e la fine delle prossime due reazioni}

p-450

2 NAFTILAMINA → …….. → ..….. → N – OH 2-NAFTILAMINA

Passiamo ad un’altra classe, DimetilNitrosamina, il metabolismo di questo composto ci servira’ anche in lezioni future perche’ ci spieghera’ le famose transizioni per cui una base del DNA viene

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sostituita da un’altra base, cosa molto comune in molti tipi di tumori umani, insomma questo composto lo riprenderemo piu’ avanti.Anche la dimetilnitrosamina in quanto tale non e’ cancerogena, anche questa deve essere metabolizzata, come vedete anche qui in una prima fase si forma questo composto con un gruppo polare –OH, dopodiche’ questo composto perde spontaneamente aldeide formica. Quindi quello che rimane e’ questo composto, molto instabile, si stacca l’Azoto, si forma una molecola d’acqua e rimane questo CH3 che e’ estremamente reattivo perche’ e’ in difetto di elettroni, quindi tendera’ ad interagire con dei siti nucleotidici perche’ cerca una sua stabilita’ trovando un sito che invece e’ in grado di cedergli o di compartecipare un elettrone. Questo Ione metil carbonio e’ il vero cancerogeno, e non la molecola iniziale:

DIMETILNITROSAMINA → …… → ….. → +CH3 + N2 + H2O Ione Metil Carbonio Quindi noi ci troviamo, pur partendo da composti completamente diversi, ad avere una proprieta’ comune a tutti quanti, che e’ quella di produrre dei metaboliti altamente reattivi in quanto elettrofilici. Quindi indipendentemente dal composto di partenza, stiamo producendo dei composti in difetto di elettroni e che quindi tendono a formare legami covalenti con siti nucleotidici (presenti un po’ ovunque, ma a noi interessano soprattutto quelli presenti nel DNA).

Arriviamo al metabolismo del Benzo(a)pyrene, anche nei composti policiclici si formano inizialmente dei metaboliti che non sono cancerogeni, questi vanno incontro ad azione di altri enzimi (ipossidoidrolasi) e si formano altri composti intermedi (per esempio 7,8-diidrodiolo perche’ ha due gruppi idrossilici) fino a quando si ha un’ultima reazione dove si forma un epossido che ha le stesse caratteristiche di reattivita’ che abbiamo visto per lo ione metil carbonio e per l’estere solfato. Quindi ancora una volta abbiamo prodotto un metabolita cancerogeno finale in grado di legarsi a dei siti nucleotidici del Dna e sara’ proprio questo che produce i tumori.Esistono anche vie metaboliche che invece portano a metaboliti che non hanno nessun potere oncogeno, e questo ve lo sto dicendo perche’ ricordatevi che non e’ che da un composto si generi sempre un metabolita cancerogeno. In realta’ dovete vedere il metabolismo di questi composti come un complesso di reazioni dove si formano metaboliti assolutamente privi di tossicita’ (e quindi facilmente eliminati senza conseguenza alcuna) e purtroppo anche qualche metabolita che ha potere oncogeno. Questo e’ importante perche’ spiega la variabilita’ individuale, cioe’ individui che hanno certi enzimi che funzionano piu’ di altri, potranno metabolizzare o formare piu’ metaboliti cancerogeni o viceversa. Questo spiega perche’ in condizioni di rischio piu’ o meno simili ci siano degli individui piu’ facilmente suscettibili a tumori rispetto ad altri. Naturalmente l’attivita’ enzimatica e’ espressione sia di un corredo genetico che puo’ essere diverso, cioe’ un gene che funziona di piu’ o di meno, ma puo’ essere anche la conseguenza di esposizione a fattori in grado di modulare l’attivita’ di questi enzimi (per esempio il fumo aumenta molto l’attivita’ di questi enzimi che producono questo tipo di metabolita).

In conclusione per quanto riguarda i cancerogeni chimici, abbiamo detto che in realta’ sono pre-cancerogeni e per acquistare potere oncogeno devono essere metabolizzati a livello del sistema farmaco metabolico e attraverso questa complessa serie di reazioni enzimatiche possono essere generati metaboliti reattivi, che proprio per la loro avidita’ di elettroni, tendono a interagire con diverse macromolecole tra le quali sicuramente la piu’ rilevante e’ rappresentata dal DNA (visto che stiamo parlando di cancro). Il metabolita che e’ in grado di legarsi al DNA e indurre il danno, che poi risultera’ eventualmente in una mutazione, viene definito come cancerogeno ultimo o cancerogeno finale.

Mettiamo un attimo da parte i Cancerogeni chimici che poi comunque riprenderemo piu’ avanti. Vi avevo anticipato che avrei detto qualcosa, ma solo qualche cosa, sui cancerogeni di natura fisica e cancerogeni di natura biologica.

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AGENTI FISICI

Tra gli agenti fisici in grado di indurre cancro, noi possiamo avere radiazioni ionizzanti e radiazioni ultraviolette. Per quanto riguarda l’esposizione a radiazioni ultraviolette, e’ noto che queste sono in grado di aumentare l’incidenza di basaliomi {che dovrebbero essere i carcinomi basocellulari} oppure di carcinomi spinocellulari. Inoltre c’e’ una relazione abbastanza evidente tra esposizione a raggi ultravioletti e insorgenza di melanoma, quindi questi come vedete sono tumori che riguardano la cute, facilmente spiegabili perche’ la cute e’ il primo target di questo tipo di radiazioni.Quali sono i fattori di rischio? Innanzitutto la poca disponibilita’ di melanina, soprattutto nelle popolazioni nordiche che nell’evoluzione si sono attivate meno a coprirsi di melanina per la posizione geografica. Quando questi individui, che gia’ hanno un’aumentata incidenza di questi tipi di tumori, si sono trasferiti (in seguito alle famose spedizioni coloniali) in paesi dove invece l’intensita’ solare e’ particolarmente forte, l’aumento di questi tumori e’ risultato ancora piu’ evidente.Ricordatevi che le radiazioni ultraviolette piu’ dannose sono quelle con una lunghezza d’onda che va da 280 a 320, che sono quelle preferite da voi per andare ad abbronzarvi e che non trovate la mattina presto.Perche’ queste radiazioni sono cancerogene? Perche’ sono in grado di indurre i cosiddetti dimeri di pirimidina, che non e’ quella cosa triangolare che c’e’ in Egitto { -_- }L’esposizione alle radiazioni ultraviolette fa si che due timine vicine si leghino tra di loro, formando un dimero. Questo fenomeno fa si’ che nel momento in cui la cellula deve replicare e si deve formare un legame tra questa base e l’altra, questo non sia possibile proprio per la formazione di questo dimero, quindi si ha un blocco della replicazione che puo’ portare a delle alterazioni che possono aumentare la frequenza di mutazioni. C’e’ una sindrome, il xeroderma pigmentoso, in cui l’individuo ha un difetto genetico che consiste nell’incapacita’ di riparare questo tipo di danno (infatti normalmente ci sono degli enzimi che riconoscono l’errore e tagliano il DNA a monte e a valle di questo dimero, ricostituendolo in maniera corretta), facendo quindi accumulare queste mutazioni e questi individui hanno un rischio 2000 volte piu’ alto rispetto ad un individuo normale.Le radiazioni ionizzanti sono ancora piu’ pericolose, infatti sono in grado di indurre diversi tipi di tumori. Ne abbiamo un’ampia evidenza dai dati epidemiologici sui minatori che operano in miniere dove sono presenti sostanze radioattive, vanno incontro ad un’aumentata incidenza di carcinomi polmonari. Ben noto anche il fatto che individui presenti a Hiroshima hanno sviluppato, a distanza di molti anni, diversi tumori in vari organi. Altro esempio e’ l’esplosione della bomba atomica nelle isole Marshall che ha portato ad un enorme aumento di tumori della tiroide di bambini nelle vicinanze di quest’isola. Altro esempio e’ la fuga radioattiva di Chernobyl, con conseguente aumento di tumori della tiroide. Queste radiazioni hanno indotto infatti delle mutazioni a livello di un recettore, chiamato Ret, che si esprime in maniera aberrante. Ricordatevi anche che la radioterapia, se non fatta in maniera adeguata, e’ fonte di tumori, a dimostrazione che questo tipo di radiazioni, che siano presenti nell’ambiente o che vengano fuori nella terapia medica, hanno un effetto cancerogeno molto importante.

AGENTI BIOLOGICI

Quando parliamo di agenti biologici con proprieta’ cancerogene, parliamo soprattutto di virus, la maggior parte a DNA. Sicuramente e’ cancerogeno il Papilloma, soprattutto per la cervice uterina, cosi’ come sono cancerogeni il Virus Epstein-Barr e i virus dell’Epatite B e C.Per quanto riguarda i meccanismi, io non mi dilunghero’ perche’ lo farete in malattie infettive e sicuramente anche in medicina interna. Vi dico soltanto che per qualcuno di questi, tipo il primo, si ritiene che delle parti del virus abbiano la capacita’ di ingannare il ciclo cellulare, nel senso che fanno si che vengano inibiti gli inibitori del ciclo, quindi questo virus stimola la proliferazione in quanto va a sopprimere i meccanismi di controllo del ciclo. Per quanto riguarda i virus dell’epatite C e B, il meccanismo e’ meno chiaro, sicuramente e’ il danno che causano che e’ importante, cioe’

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inducono un massiccio danno a livello epatico e integrandosi nel genoma possono in qualche modo favorire la selezione di cellule che poi possono diventare neoplastiche.Infine tra agenti cancerogeni di natura non virale, vi accenno l’Helicobacter Pylori (anche questo lo vedrete in gastroenterologia), vi dico solo che e’ responsabile di carcinomi e linfomi gastrici. La sequenza con la quale si arriva al carcinoma e’ generalmente caratterizzata da un’iniziale gastrite cronica che poi evolve in metaplasia e displasia. I linfomi gastrici hanno la caratteristica che insorgono nel tessuto linfoide associato alla mucosa, anche chiamati Maltomi dall’acronimo MALT (Mucosa-Associated Lymphoid Tissue). L’Helicobacter pylori vi ricordo che era stato proposto come possibile causa di gastriti e ulcere, e’ stato molto difficile dimostrarlo, ma e’ una cosa importantissima infatti una volta identificato l’agente bastano una decina di giorni di antibiotico e scompare tutto cio’ che e’ stato creato dall’helicobacter. E’ anche vero che per molti individui questo batterio e’ asintomatico, invece ci sono un 20/30% che svilupperanno ulcera e alla lunga puo’ portare un’ulteriore evoluzione in carcinoma.Comunque questi argomenti li farete piu’ avanti

Vediamo di tornare nuovamente ai cancerogeni chimici, con la comune proprieta’ di avere una forte elettrofilicita’.Detto che questi composti sono da considerarsi cancerogeni perche’ in grado di interagire con il DNA, bisogna vedere cosa si intende interagire con il DNA:Vuol dire essere in grado, una volta che si legano, di portare a rotture dei filamenti che possono essere sia singoli che doppi (generalmente sono rotture a singolo filamento, quelle a doppio filamento sono caratteristiche delle radiazioni ionizzanti). Possono portare alla formazioni di basi alchilate, cioe’ l’introduzione di un gruppo CH3 in una base, definita quindi base alchilante. Possono formare azoti, dove azoti sta per una situazione in cui una grossa molecola, per esempio l’estere solfato o l’epossido derivante dal metabolismo del benzo(a)pyrene si legano al Dna. Ricordatevi che non parliamo di azoti quando parliamo dell’introduzione di un gruppo alchilico, ma quando parliamo di molecole molto piu’ complesse. Intercalazione, cioe’ far si’ che questo cancerogeno si infili tra un filamento e l’altro del Dna, tenendolo attaccato e quindi impedendo che al momento della replicazione i due filamenti possano agire come stampo.Ricordatevi che i siti piu’ nucleofilici nel Dna sono rappresentati da atomi di azoto, perche’ sono proprio dei punti piu’ facilmente aggredibili da questi cancerogeni. Tuttavia il sito che e’ piu’ importante dal punto di vista dell’oncologia, e’ rappresentato dagli atomi di ossigeno che, nonostante siano meno nucleofili e quindi raramente troviamo un’interazione tra cancerogeno e atomo di ossigeno, e’ implicato nei legami idrogeno. Per esempio tra citosina e guanosina ci sono 3 legami idrogeno, uno di questi e’ dovuto all’Ossigeno e se io faccio in modo che l’ossigeno sia bloccato da un legame, non avro’ piu’ disponibile questo ponte idrogeno con l’altra base, quindi la guanina non avra’ piu’ 3 legami disponibili per legarsi con la citosina, e questo e’ fonte di molti guai.

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