Nowotwory - część

ogólna

Barbara Górnicka

Katedra i Zakład Anatomii

Patologicznej

Akademii Medycznej

Diagnostyka nowotworów

• Diagnostyka histopatologiczna
• Diagnostyka cytologiczna

(złuszczeniowa, aspiracyjna)

• Immunocyto(histo)chemia
• Metody cytogenetyczne i

molekularne

• Biomarkery nowotworowe

Diagnostyka

histopatologiczna

Ma fundamentalne znaczenie w

klinicznej medycynie

• W odniesieniu do nowotworów odpowiada na

pytania:

*Czy badania zmiana jest nowotworem?
*Czy jest to nowotwór złośliwy, czy łagodny?
*Czy jest to neoplasia śródnabłonkowa, czy postać inwazyjna?
*Czy jest to rak wczesny czy zaawansowany?
*Jaki jest typ histologiczny nowotworu?
*Jaki jest stopień histologicznej złośliwości guza – G?
*Jaki jest stopień zaawansowania klinicznego – S?

Diagnostyka

histopatologiczna

Badaniu podlegają:

• Wycięte w całości zmiany (wraz z

marginesami tkanek zdrowych)

• Większe wycinki – biopsje
• Bardzo drobne wycinki – oligobiopsje

(wycinki z gastroskopii, bronchoskopii,

biopsje gruboigłowe)

Materiał pobrany do badania powinien

pochodzić z właściwego miejsca, być

odpowiedniej wielkości i natychmiast po

pobraniu zostać prawidłowo utrwalony

Diagnostyka

histopatologiczna

Rutynowe procedury

histopatologiczne

• Utrwalanie – 10% roztwór formaliny
• Niekiedy materiał mrożony
• Przeprowadzanie i zatapianie – około 2-3

dni

• Barwienie HE
• Badanie śródoperacyjne – materiał

mrożony

Diagnostyka cytologiczna

Dzieli się na dwie

podstawowe grupy:

• Cytologia złuszczeniowa

(exfoliatywna)

• Cytologia aspiracyjna (BAC)

BAC – warunki

wykonywania

• Ambulatoryjnie – narządy

powierzchowne (tarczyca, ślinianka,
sutek, zmiany położone podskórnie)

• W warunkach szpitalnych – narządy

głębokie (wątroba, trzustka, nerka
itp.)

BAC - wskazania

• Zmiana ogniskowa dobrze

uwidoczniająca się metodami
obrazowania

• Zmiany rozlane – znacznie rzadziej i

tylko w odniesieniu do niektórych
narządów np. podejrzenie zapalenia
tarczycy

Zmiana ogniskowa

• Dostępna palpacyjnie – praktycznie

odstąpiono od takiego wykonywania
biopsji

• Uwidoczniona metodami

wizualizacyjnymi (USG, TK)

BAC - przeciwwskazania

• Bezwzględne - brak zgody chorego

lub możliwości technicznych

wykonania biopsji

• Względne
-brak współpracy chorego
-zaburzenia układu krzepnięcia?
-niektóre jednostki chorobowe (torbiele

bąblowcowe, pheochromocytoma,

naczyniaki)

Rodzaje igieł stosowanych

do BAC

• 27-22 gauge (0,4-0,7mm)
• 22-23 (0,7-0,6mm) zmiany włókniste,

twarde np.. Sutek, trzustka

• 24-25 (0,4-0,5mm) zmiany miękkie,

miąższowe

• 27 (0,3mm) wyjątkowo delikatne

okolice np. gałka oczna, dzieci

Powikłania

• Śmiertelność 1:15000
• Krwawienie
• Sepsa
• Żółciowe zapalenie otrzewnej
• Ostre zapalenie trzustki
• odma

Techniki histologiczne

• Utrwalanie: 70-90% alkohol (HE, Pap)
Cytofix
suszenie (MGG, Wright)

• Barwieniua specjalne:
p.a.S+alcjan śluz
Błękit pruski żelazo
Ziel-Nelsen mikroorganizmy

• Metody immunohistochemiczne: CK,

vimentyna, S-100, LCA, Desmina,

FVIII,chromogranina itd..

Zmiany po wkłuciu

• Krwiaki
• Zawały
• Pseudoinwazja torebki
• Zmiany naprawcze mogące

sugerować złośliwość

BAC – bardzo wygodna dla:

*pacjenta – prawie bezbolesna

*lekarza – szybki wynik

*podatnika – tania

Nie zastępuje badania

histopatologicznego

Immunohistochemia

• 1941r Albert Coons – pierwsze próby

oznakowania bezpośredniego
przeciwciał fluoresceiną

• Polega na ocenie obecności

antygenów za pomocą przeciwciał
przeciwko różnym białkom jądra,
cytoplazmy i powierzchni komórki

Immunohistochemia

Ocena kierunku różnicowania

Kierunek
różnicowania

Markery

Nabłonkowy

Keratyny, EMA, PSA

Limfoidalny

LCA

Melanocytarny

HMB45, MelanA, S100

Mięśniowy

Desmina, aktyna

Glejowy

GFAP, S100

Neuroendokrynny

ChromograninaA, synaptophysina, insulina

Naczyniowy

CD34, CD31, FVIII

Histiocytarny

CD68

Antygeny płodowe

AFP, CEA

Immunohistochemia

Ocena kierunku różnicowania

Marker Rak

Chłoni

Mięsak Czerni

-/+

Vimenty

-/+

LCA

HMB45

-/+

S100

-/+

EMA

-/+

Immunohistochemia

• Diagnostyka różnicowa nowotworów

drobnookrągłokomórkowych wieku
dziecięcego

• Ustalenie punktu wyjścia przerzutu
• Immunofenotypowanie białaczek i

chłoniaków

• Ocena obecności markerów

biologicznych o znaczeniu
prognostycznym lub predykcyjnym

Metody cytogenetyczne i

molekularne

• Wykrywanie dziedzicznych predyspozycji

do rozwoju nowotworów złośliwych

• Diagnostyka niektórych nowotworów

poprzez wykrywanie specyficznych mutacji

• Wykrywanie nielicznych komórek

pozostałych po leczeniu białaczek lub
chłoniaków (PCR)

• Ocena rokowania w niektórych chorobach

nowotworowych

Biomarkery

nowotworowe

Szereg białek cytoplazmatycznych,

białek powierzchni komórek, hormonów
i enzymów można wykryć metodami
biochemicznymi w surowicy chorych (i
w innych płynach ustrojowych) – są to
tzw. biomarkery nowotworowe

Markery wspomagają rozpoznanie,

ale nie mają znaczenia
rozstrzygającego

Biomarkery

nowotworowe

Służą do:
• Wykrywania niektórych nowotworów w

grupach wysokiego ryzyka (PSA)

• Monitorowania wyników leczenia

operacyjnego (CEA, betahCG)

• Klasyfikacji i monitorowania białaczek

(TdT)

• Ocenie rokowania
• Ocenie stopnia zaawansowania choroby

Biomarkery nowotworowe

• CEA

– rak jelita grubego, wątroby, trzustki,

żołądka, płuca, piersi

• AFP

– Yolc sack tumor, Ca hepatocellulare

• Beta hCG

– chorioncarcinoma

• NSE

– rak drobnokomórkowy płuca

• PSA

– rak prostaty

• Kalcytonina

– rak rdzeniasty tarczycy

• Katecholaminy

– pheochromocytoma

• Immunoglobuliny

– szpiczak mnogi

• CA15-3

– rak piersi

• CA19-9

– raki przewodowe

• CA125

– rak jajnika

• TdT

– białaczki

Zespoły

paraneoplazmatyczne

• Są to zespoły objawów klinicznych,

które nie są związane ani z

umiejscowieniem nowotworu ani z

obecnością przerzutów ani z

wydzielaniem hormonów typowych dla

tkanki z której nowotwór się wywodzi

• Występują u około 10% chorych z

nowotworem złośliwym

Przyczyny występowania

zespołów

paraneoplazmatycznych

Ektopowe wydzielanie peptydów lub

nietypowych hormonów:

• Zespół Cushinga

(ACTH) – rak płuca, trzustki, mięsaki

• Hipoglikemia

(insulina) - rak wątroby, mięsaki

• Hiperkalcemia

(peptyd podobny do parathormonu,

TNF alfa, IL-1, TGF alfa) – raki płuca, sutka, nerki,

jajnika

• Policytemia

(erytropoetyna) – rak nerki, rak wątroby

• Zespół rakowiaka

(serotonina, bradykinina) – rak

trzustki, rak żołądka

Przyczyny występowania

zespołów

paraneoplazmatycznych

Działanie przeciwciał przeciwko

komórkom nowotworowym

• Zespół nefrytyczny

• Dermatomyositis

– rak płuca, piersi

• Acanthosis nigricans

– rak płuca, żołądka

• Myasthenia

– rak płuca

• Neuropatie obwodowe

Działanie czynników

aktywujących krzepnięcie

• Zakrzepica żylna (objaw Trousseau)

– liczne

• Zakrzepowe niebakteryjne zapalenia wsierdzia

–

zaawansowane

• DIC

– rak prostaty, niektóre białaczki

Wyniszczenie nowotworowe

– Cachexia neoplasmatica

• Spadek wagi ciała, utrata łaknienia, osłabienie,

niedokrwistość

• Metabolizm jest zwiększony i dochodzi do utraty

tkanki tłuszczowej i mięśniowej

• Jest najprawdopodobniej wynikiem działania

cytokin zwłaszcza TNF alfa (IFN gamma, IL-1). Są

one produkowane głównie przez makrofagi i

monocyty, ale także przez komórki nowotworowe

• Zmniejszenie aktywności lipazy lipoproteinowej,

zahamowanie syntezy syntazy kwasów

tłuszczowych

Molekularno-genetyczne podstawy

choroby nowotworowej

Zmiany zachodzą głównie w obrębie 4

klas genów:

• Protoonkogenów

czyli genów

stymulujących wzrost

• Genów supresorowych

transformacji

nowotworowej – antyonkogenów czyli

genów hamujących wzrost

• Genów kontrolujących apoptozę
• Genów regulujących naprawę

uszkodzonego DNA

Onkogeny

• W prawidłowych komórkach znajdują się geny

zwane

protoonkogenami

, które są

odpowiedzialne za procesy wzrostu i

różnicowania komórek oraz pośredniczą w

przekazywaniu sygnałów międzykomórkowych

zwłaszcza w czasie embriogenezy i procesów

gojenia (onc).

• Szereg mechanizmów może prowadzić do

aktywacji protoonkogenów, czyli do zmiany ich

struktury (w następstwie czego będą kodowane

nieprawidłowe białka) lub do zaburzeń ich

ekspresji. Stają się wówczas

onkogenami

(c-onc).

Mechanizmy aktywacji

protoonkogenów

• Mutacje punktowe.

Najlepiej znana jest mutacja genu

ras. 10-20% wszystkich nowotworów ma taką

mutację. 90% raków trzustki.

• Translokacje chromosomowe

. Mogą spowodować

przeniesienie protoonkogenu w sąsiedztwo

promotora lub sekwencji wzmacniającej, co powoduje

nadekspresję protoonkogenu. Typowy przykład to

chłoniak Burkitta t(8;14)(q24;q32) – przeniesienie c-

myc w sąsiedztwo genu dla łańcuchów ciężkich

immunoglobulin, co powoduje ciągłą stymulację i

nadekspresję c-myc. Translokacja może również

spowodować mutację protoonkogenu lub fuzję dwóch

genów przez co powstaje hybryda będąca nowym

onkogenem np. chromosom Philadelphia występujący

w przewlekłej białaczce szpikowej

Mechanizmy aktywacji

protoonkogenów

• Amplifikacja genów.

Jest to

zwielokrotnienie liczby kopii prawidłowego

protoonkogenu, co skutkuje zwiększoną

ilością białka. Np. amplifikacja erb-B2 w

rakach piersi

• Inne: rekombinacja, delecja, rearanżacja

• Poddanie protoonkogenu kontroli silnego

promotora lub sekwencji wzmacniającej

Onkoproteiny

Produkty białkowe onkogenów

• Czynniki wzrostu i ich receptory
• Białka przekaźnikowe
• Czynniki transkrypcyjne
• Czynniki regulujące cykl komórkowy

Uproszczony schemat

przekazywania sygnału do

proliferacji

Czynniki wzrostu i ich

receptory

• FGF, EGF, TGF-alfa, PDGF, IGF. Czynniki wzrostu

łączą się ze swoistymi receptorami (FGFR,

EGFR,TGFR, PDGFR) w błonie komórkowej i

zapoczątkowują przekazywanie sygnałów

dotyczących wzrostu, różnicowania i proliferacji

komórki.

• Mutacje powodują permanentną aktywację

receptorów dla czynników wzrostu; amplifikacje

uwrażliwiają receptory na bardzo niewielką

podprogową ilość tych czynników; rearanżacje

powodują powstanie genu, który koduje domeny

wewnątrzkomórkowe receptora, która jest

permanentnie aktywowana

Aktywacja onkogenu kodującego

czynniki wzrostu

Aktywacja onkogenu kodującego

receptory dla czynników wzrostu

Czynniki wzrostu i ich

receptory

Czynniki wzrostu

• PDGF – sis – nadekspresja – astrocytoma,

osteosarcoma

• FGF – hst-1 – nadekspresja – rak żołądka

• FGF – int-2 – amplifikacja – rak sutka

Receptory

• EGFR – erb-B1 – nadekspresja – rak płuca, pęcherza

moczowego

• EGFR – erb-B2 – amplifikacja – rak sutka, jajnika,

żołądka

• GDNFR – ret – mutacja – MEN2A i 2B

• GDNFR – ret – rearanżacja – rak brodawkowaty tarczycy

Aktywacja onkogenu kodującego

białka przekaźnikowe

Onkoproteiny i ich związek z

nowotworzeniem

Białka przekaźnikowe

• Kinazy tyrozynowe: src – mutacja - mięsaki
abl – translokacja – PBSz,

OBL

• Białka wiążące GTP: ras – mutacja – raki, mięsaki

• Kinazy serynowo-tyrozynowe – mas – mutacja-

białaczki

Aktywacja onkogenu kodującego

aktywatory transkrypcji

Onkoproteiny i ich związek z

nowotworzeniem

Aktywatory transkrypcji

• myc – translokacja – chłoniak

Burkitta

• N-myc – amplifikacja –

neuroblastoma

• L-myc – amplifikacja – rak

drobnokomórkowy płuca

• myb – mutacja – białaczki

Onkoproteiny i ich związek z

nowotworzeniem

Czynniki regulujące cykl

komórkowy

• Cykliny – cyklina D – *amplifikacja
rak sutka, wątroby, przełyku
*translokacja –

chłoniak grudkowy

• Kinazy cyklinozależna – CDK4 – mutacja,

amplifikacja – glejak, mięsak, czerniak

Molekularno-genetyczne podstawy

choroby nowotworowej

Zmiany zachodzą głównie w obrębie 4

klas genów:

• Protoonkogenów

czyli genów

stymulujących wzrost

• Genów supresorowych

transformacji

nowotworowej – antyonkogenów czyli

genów hamujących wzrost

• Genów kontrolujących apoptozę
• Genów regulujących naprawę

uszkodzonego DNA

Geny supresorowe

• Białka kodowane przez geny

supresorowe hamują proliferację
komórek

• Mutacje tych genów, zarówno

somatyczne jak i wrodzone, są
związane z licznymi nowotworami

Geny supresorowe

Rb – retinoblastoma, osteosarcoma
p53 – zespół Li Fraumeni, większość

nowotworów

BRCA-1 i BRCA-2 – rak sutka, rak jajnika
WT-1 – guz Wilmsa
NF-1 i NF-2 – neurofibromatosis, schwannoma,

meningioma

E-kadheryna – rak żołądka, rak piersi
RTGF-beta – rak jelita grubego
VHL – zespół von Hippel-Lindau
APC – gruczolakowatość jelita grubego

Gen Rb (retinoblastoma)

• Koduje on białko pRb, które odgrywa

kluczową rolę w kontroli cyklu komórkowego;

w postaci aktywnej uniemożliwia przejście z

fazy G1 do S oraz uniemożliwia replikację

przez wiązanie się z czynnikami

transkrypcyjnymi z grupy E2F

• Był pierwszym poznanym genem

supresorowym

• Umiejscowiony jest na chromosomie 13q14

Gen Rb (retinoblastoma)

•

W przypadkach dziedzicznych we wszystkich

komórkach organizmu brakuje jednego allelu Rb

wskutek delecji lub mutacji punktowej. Jeśli w jednym

z retinoblastów dojdzie do mutacji drugiego allela

nastąpi utrata heterozygotyczności; obydwa allele są

inaktywowane i rozwija się nowotwór. Rozwój

nowotworu wymaga więc wystąpienia dwóch mutacji

(hipoteza Knudsona)

•

Siatkówczaki dziedziczne występują w młodszym

wieku, są najczęściej obustronne i wieloogniskowe.

Dzieci te mają również większe ryzyko zachorowania

na osteosarcoma i inne mięsaki tkanek miękkich

•

W przypadkach sporadycznych mutacje somatyczne

muszą wystąpić w obu allelach genu Rb w jednym

retinoblaście

p53

Gdy dojdzie do uszkodzenia

DNA w normalnej komórce,
p53 stymulując aktywację
transkrypcji odpowiednich
genów, zatrzymuje ją w fazie
G1 i kieruje komórkę na drogę
naprawy DNA, a jeżeli ta się
nie uda, na drogę apoptozy.

p53

• Białko p53 uniemożliwia wejście w cykl komórkowy

komórkom z uszkodzonym DNA

• Uszkodzenie DNA powoduje aktywację p53 i wzrost ilości

jego produktu białkowego (nie ulega degradacji), który

wiąże się z DNA i powoduje uruchomienie transkrypcji

różnych genów, które biorą udział w naprawie DNA lub

apoptozie i syntetyzowanie odpowiednich białek

p21/WAF

– hamuje tworzenie kompleksów cyklina/CDK,

co uniemożliwia fosforylację pRb i nie pozwala na wejście

komórki w fazę S

GADD45

(growth arrest and DNA damage) – białko to

bierze udział w zahamowaniu cyklu w fazie G1, a

jednocześnie w naprawie DNA

Bax

– białko kodowane przez bax wiąże i unieczynnia

bcl-2, które jest białkiem hamującym apoptozę

Gen p53

•

Zlokalizowany na chromosomie 17p13

•

Najczęściej występująca zmiana genetyczna w

nowotworach (w ponad połowie nowotworów

człowieka)

•

Zespół Li Fraumeni – dziedziczna mutacja w jednym

allelu każdej komórki organizmu

•

Druga mutacja (zgodnie z hipotezą Knudsona)

wywołuje utratę heterozygotyczności w locus genu

p53

•

Zespół Li Fraumeni – różne nowotwory (mięsaki, rak

sutka, guzy mózgu, białaczki, raki kory nadnercza);

liczne nowotwory u jednego chorego; młody wiek

zachorowania na nowotwory (25x większe ryzyko

wystąpienia nowotworu złośliwego do 50 rż)

BRCA-1 i BRCA-2

• Umiejscowiony na chromosomie

17q21(BRCA-1) i 13q12 (BRCA-2).
Przypuszcza się, że mogą być one
zaangażowane w naprawę DNA i regulację
transkrypcji

• Mutacje te występują niezwykle rzadko w

sporadycznych rakach piersi

• W 80% raków występujących rodzinnie (5-

10%) stwierdza się mutacje tych genów

BRCA-1 i BRCA-2

• Dla nosicieli mutacji w BRCA-1 ryzyko

wystąpienia raka piersi wynosi 70% w wieku

80lat oraz dodatkowo występuje zwiększone

ryzyko wystąpienia raka jajnika i jelita

grubego

• Dla nosicieli mutacji BRCA-2 ryzyko

wystąpienia raka piersi wynosi ponad 60%

w wieku 70 lat (10 lat wcześniej niż w

mutacjach BRCA-1) oraz dodatkowo istnieje

zwiększone ryzyko wystąpienia raka jajnika i

pęcherza moczowego u kobiet, a raka piersi

i gruczołu krokowego u mężczyzn.

Gen APC

(adenomatoums polyposis coli)

• Białko APC występuje w cytoplazmie, gdzie pełni

rolę negatywnego regulatora funkcji przekaźnikowej

beta-kateniny. Inaktywacja APC podnosi poziom

beta-kateniny w cytoplazmie, która przemieszcza

się do jądra stymulując proliferację komórki

• Obniżona adhezyjność komórkowa w nowotworach

może być związana z zaburzeniami wiązania beta-

kateniny z cytoplazmatyczną domeną E-kadheryny

• Mutacje genu APC w polipowatości gruczolakowej

rodzinnej jelita grubego (szereg dodatkowych

mutacji doprowadza do powstania raka w niektórych

polipach) oraz w czerniakach

NF-1 i NF-2

• Białko kodowane przez NF-1 (neurofibromina)

aktywuje GTP-azę i powoduje przejście ras w

postać nieaktywną. Gdy NF-1 jest zmutowany – ras

pozostaje permanentnie w postaci aktywowanej

• Zmutowany jeden allel – neurofibromatosa typu I

oraz zwiększone ryzyko guza Wilmsa,

rhabdomyosarcoma, PBSz, meningioma,

pheochromocytoma

• Białko kodowane przez NF-2 (merlina) wiąże się z

aktyną i białkiem CD44. Mutacje zaburzają

przekazywanie sygnałów na granicy macierz

komórkowa/komórka

• Mutacje – neurofibromatosa typu II oraz zwiększone

ryzyko oponiaków, wyściółczaków, glejaków

Molekularno-genetyczne podstawy

choroby nowotworowej

Zmiany zachodzą głównie w obrębie 4

klas genów:

• Protoonkogenów

czyli genów

stymulujących wzrost

• Genów supresorowych

transformacji

nowotworowej – antyonkogenów czyli

genów hamujących wzrost

• Genów kontrolujących apoptozę
• Genów regulujących naprawę

uszkodzonego DNA

Geny regulujące apoptozę

• Geny hamujące apoptozę – bcl-2, bcl-xL
• Geny proapoptotyczne – bax, bcl-xS,

bad

• Zahamowanie apoptozy może ułatwić

transformację nowotworową, gdyż
wydłuża okres życia komórek, przez co
zwiększa się liczebność populacji
komórek narażonych na działanie
czynników mutagennych