Współczesne podstawy

patogenezy nowotworów u

dzieci

Prof. dr hab. n. med. Maryna

Krawczuk - Rybak

Nowotwór - definicja

  Nieprawid

ł

owa tkanka rosnąca niezależnie od mechanizmów

kontroli komórkowych

  Sygna

ł

y do przeżycia i rozmnażania

Transformacja nowotworowa:

I

–

zmieniona wrażliwość na czynniki wzrostowe

- zdolność do nieograniczonej liczby podzia

ł

ów (nieśmiertelność)

– oporność na apoptoz

ę

- utrata zdolności do zahamowania wzrostu komórek

II

– powstanie unaczynienia (angiogeneza)

III

– ucieczka spod nadzoru immunologicznego

Podział komórki

Mitoza (M):

profaza

(kondensacja chromatyny)

metafaza

( ułożenie chromosomów na wrzecionie podziałowym)

anafaza

( segregacja chromatyd do przeciwległych biegunów komórki)

Interfaza

:

synteza DNA (S)

G

1

faza po mitozie (przerwa pomitotyczna)





G0 G

2

faza spoczynkowa przerwa między syntezą DNA
(dojrzewanie i różnicowanie a kolejną mitozą

komórki)

(przerwa przedmiototyczna)

Regulacja cyklu komórkowego:

• Kinazy zależnie od cyklin
• Cykliny

A. Czynnik mutagenny:

• promieniowanie jonizujące,

nitrozaminy, związki alkilujące

• zwiększenie częstości

podziałów komórkwych

sprzyja drugiej mutacji

• promotory mają działanie

drażniące i pobudządzają
regenerację tkanki

A. pierwsza mutacja B. druga mutacja C.
następne mutacje

B.

Wystąpienie

dwóch mutacji w
somatycznej linii
komórek powoduje
tak duże
przyspieszenie ich
tempa podziałów, że
liczba komórek
szybko przekracza
milion - powstaje

KLON

ZMUTOWANYCH
KOMÓREK.

C.

Prawdopodobieństwo
wystąpienia kolejnych
mutacji powodujących

dalsze złośliwienie
klonu

znacznie się

zwiększa.

Geny zaangażowane w powstanie

nowotworu

1.

ONKOGENY

(prawidłowe geny mogące doprowadzić

do transformacji nowotworowej)

•

pełnią funkcję we wzroście i różnicowaniu komórek

Ujawnienie potencjału onkogennego poprzez:

mutacje punktowe



Zwielokrotnienie materiału genetycznego

(amplifikacje np. MYC, ERB-B)



Nadmierna ekspresja czynników translokacyjnych



Utrata materiału genetycznego np.: jednego z alleli i

utrata heterozygotyczności (LOH)



Zmiany strukturalne onkogenu

Myc w neuroblastoma

Geny zaangażowane w powstanie

nowotworu

2.

GENY SUPRESOROWE

(antyonkogeny)

• resesywne geny supresorowe promują transformację

nowotworową, gdy aba allele zostaną unieczynnione.

Np.

1/ dziedziczna postać retinoblastoma

: dwie następujące po

sobie mutacje  unieczynnione oba allele genu

I mutacja w komórkach rozrodczych
II mutacja somatyczna
Produkt genu RB-1 odgrywa wa

ż

n

ą

rolę regulatora cyklu

komórkowego

2/ guz Wilmsa

– geny supresorowe

*

WT-1 (ramię krótkie chromosomu 11) jest czynnikiem

transkrypcyjnym

*

WT-2

Translokacje

chromosomowe

1/

Deregulacja onkogenów zlokalizowanych

2/

fuzja fragmentów w

miejscach złamań chromosomów z genów w miejscach złamań
wskutek przemieszczania w pobliże

elementów regulatorowych:

utworzenie nowego mozaikowego

głównie w nowotworach transkryptu
układu chłonnego głównie w rozrostach szpikowych

i guzach litych

Ad1

. Pomieszczenie onkogenu c myc (8q24) – regulacja proliferacji i różnicowania komórek] od jednego z ugrupowań

genów immunoglobulin kodujących łańcuchy ciężkie lub lekkie  nadekspresja zmienionego strukturalnie

onkogenu

Ad2

. Fuzja genu : MLL (11q23) z genem AF4 (t4;11)

BCR (22q11) z genem ABL (t9;22)  produkcja białka o aktywnosci kinazy tyrozynowej
FLII z EWS (t11;22)

Fuzja chromosomów w FISH

Białaczka promielocytowa

Translokacja chromosomów t (15;17)

Nieprawidłowy produkt genu
receptora kwasu retinowego  RAR

Brak różnicowania promielocytów

Leczenie:

Duże dawki kwasu retinowego

Zespoły wrodzonej mutacji

genów supresowych



Zespól Li-Fraumeni

– mutacja genu p53 (TP53) na

chromosomie 17 kodujacego białko transkrypcyjne,
(kontrola etapów cyklu komórkowego, regulacja
apoptozy, regulacja procesów naprawczych DNA)

 Rodzinna predyspozycja do rozwoju nowotworów

pochodzenia mezynchymalnego i nabłonkowego



zespół rodzinnego raka okrężnicy

- mutacja genu

APC



rodzinne występowanie raka sutka i raka jajnika

–

mutacja genu BRCA1 lub BCRA2

APOPTOZA

programowana fizjologiczna śmierć

komórki

Sygnały stresu

Sygnały przeżycia Sygnały śmierci

- uszkodzenie DNA

- cytokiny

- wadliwa proliferacja

- kontakt z

- niedotlenienie cytotoksycznymi
- aktywacja onkogenów

limfocytami T

Recepcja sygnałów

lub

komórkami NK



aktywacja enzymów
(proteazy cysteinowe,
kaspazy)



APOPTOZA

APOPTOZA

INDUKOWANIE

•

bax

•

p53

(strażnik genomu)

• reguluje

– cykl komórkowy
– przeżycie komórki
– odpowiedź na

zniszczenie DNA

• inicjacja procesów

naprawczych DNA

• aktywacja genów

efektorowych cyklu
komórkowego i apoptozy

• supresja proliferacji

komórek nowotworowych

HAMOWANIE

•

bcl-2

•

(bcl-x, bad, bag, bak, bik)

•

lektyna

•

surwiwina (IAP)

Apoptoza erytrocyta i limfocyta

Cytokiny

• białka mediatorowe

regulujące procesy wzrostu komórek, migracji,

apoptozy

• wpływają na

:

- wzajemne relacje między komórkami nowotworowymi a

mikrośrodowiskiem

- wzrost i przeżycie komórek nowotworowych
- regulują naciekanie guzów nowotworowych przez leukocyty
- stymulują powstanie naczyń krwionośnych
- uczestniczą w kształtowaniu macierzy pozakomórkowej
- uczestniczą w procesie tworzenia odległych przerzutów
- regulują odpowiedź immunologiczną (indukcję immunosupresji)

• polaryzacja w kierunku Th2

(IL-4, IL-5, IL-6, Il-10, IL-13)

w czasie ujawniania choroby nowotworowej

Antygeny nowotworowe

TSA

– tumor specific antigens

TAA

– tumor associated antigens

 prezentacja antygenu – komórki dendrytyczne
 połaczenie z cząsteczkami kompleksu zgodności tkankowej MHC

Powstanie antygenów nowotworowych

:

- mutacje  produkty zmutowanych genów
- infekcje wirusowe  antygeny wirusowe
-

Amplifikacja klonalna

rozpoznanie przez układ immunologiczny ??????

NIE !

UCIECZKA SPOD NADZORU IMMUNOLOGICZNEGO

Antygeny nowotworowe

 NIEZDOLNOŚĆ DO ODPOWIEDZI IMMUNOLOGICZNEJ GDYŻ:
• komórki nowotworowe są genetycznie i fenotypowo

mniej stabilne

•

łatwa adaptacja

komórek nowotworowych do nowych warunków

• mimo ekspresji zmutowanych białek nie wiążą się z molekułami

MHC

• brak ekspresji molekuł kostymulujących:

brak prezentacji antygenów

brak rozpoznania i niszczenia przez limfocyty T

tolerancja immunologiczna

Angiogeneza w procesie nowotworowym



Aktywacja  Migracja  Proliferacja kom. śródbłonka

ETAPY:

I.

Niedotlenienie tkanek



Wytwarzanie i uwalnianie czynników wzrostu naczyń (np. VEGF)



Związanie z receptorami na powierzchni komórek śródbłonka i pobudzenie ich



Pobudzenie do syntezy enzymów (metalloproteinazy, aktywator plazminogenu, plazmina)



Migracja pobudzonych komórek śródbłonka w kierunku komórek nowotworowych

 

cząstki adhezyjne, integryny

Przyciąganie i „zakotwiczenie” nowo powstających naczyń



Tworzenie cewek naczyniowych i ich stabilizacja

Angiogeneza w procesie

nowotworowym

II.

Mutacje genów (supresorów i onkogenów)



Powstanie fenotypu angiogennego



Wydzielanie czynników angiogennych



Stymulacja komórek śródbłonka

Oporność wielolekowa

• może rozwijać się wskutek zmian na jakimkolwiek etapie szlaku działania leków

• zaburzenia te mogą dotyczyć:

1.

transportu leków

(białka transportujące ATP - zależna, tzw. ABC)

2.

metabolizmu leków

(np. zaburzenia fosforylacji lub przyspieszony rozkład aktywnych metabolitów)

3.

procesów detoksyfikacyjnych

(glutation i jego transferazy, metalotioneina)

4.

zmiany ekspresji punktów docelowego działania cytostatyków

5. mechanizmów naprawy komórkowej

6.

indukcji apoptozy

(CD95-zależnej lub niezależnej, zaburzenia ekspresji

i

wzajemnego stosunku białek pro- i antyapoptycznych)

GLUTATION

METABOLIZM APOPTOZA

LEK

LEKU

białka regulujące

apoptozę

DNA

topoizomeraza II
naprawa DNA

LPR, PGR, MPR

(1)

(1)

(2)

(4,5)

(6)

(3)

Komórka nowotworowa:

- autonomiczna

- oporna na większość sygnałów indukcyjnych apoptozę
- oporna na sygnały proapoptotyczne
- uzależnienie od czynników przeżycia (Il-3, IGF-1,

neurotrofiny

- nadekspresja białka BCL-2 i innych inhibitorów apoptozy

- mutacja genu Bax
- utrata lub zmniejszona aktywność kaspaz