Autorizado o uso não-comercial, desde que referida a autoria e toda a produção derivada compartilhada sob a mesma licença (Creative Commons 2.5 Brasil)

Deilson Elgui de Oliveira Professor Assistente Doutor de Patologia

Fac. Medicina - UNESP Botucatu, SP, Brasil

elgui@patologiamolecular.net

Fundamentos de História Natural e Biologia dos Cânceres

Junho de 2011

Modificado de WILLIAMS GT. Cell 65:1097-8, 1991. [PMID: 1648446]

Homeostasia dos tecidos

POPULAÇÃO

CELULAR

Proliferação

Morte Celular

Diferenciação

Estímulo (e.g., TNF, anti-APO-1, Fas-L)

Inibição (e.g., bcl-2, sinais do ambiente)

Neoplasias durante a vida

Momentos diferentes... ... doenças diferentes!

- “Tumores do desenvolvimento”

- Neoplasias embrionárias, hemato-

poiéticas, de partes moles, etc.

População adulta População pediátrica

- “Tumores da agressão crônica”

- Predominantemente neoplasias

epiteliais, incluindo carcinomas.

Etiopatogenia dos cânceres

Cânceres

hereditários

Cânceres esporádicos

Fatores genéticos

Fatores ambientais

• Menos freqüentes

• Surgimento precoce

durante a vida

• Poucas alterações

genéticas, mas muito

significativas

• Patogênese relativamente

mais simples

• Múltiplas doenças

• Síndromes de câncer

hereditário

• Mais freqüentes

• Surgimento tardio

durante a vida

• Maior heterogeneidade

genética

• Patogênese complexa

• Doença única ou

poucas doenças

• Agressão crônica

Adaptado de SCORDO. Atlas de Fisiopatologia © 2004 Guanabara-Koogan

Adaptações celulares Normal

Atrofia Hipertrofia

Hiperplasia Metaplasia Displasia

Lâmina basal

Célula epitelial

Arte de Joanne Kelly © 2004

Lesões precursoras de cânceres

Tecido normal Hiperplasia Displasia leve Carcinoma

in situ

Carcinoma

invasor

Reversível Irreversível

Proliferação celular

Diferenciação celular

Integridade genômica

Câncer do colo uterino

PITOT. Fundamentals of Oncology, 4th ed. 2002.

Carcinogênese

ELGUI DE OLIVEIRA D. Tese de doutoramento. UNESP, 2002. - http://bit.ly/bn32vj

Etapas da carcinogênese

Agressão

1. Lesão não-

letal no DNA

Proliferação

Celular

2. Fixação da

lesão no DNA

Iniciação

Proliferação

Celular

4. Acúmulo de mutações

adicionais

Proliferação

Celular

3. Proliferação clonal

de células iniciadas

Proliferação

Celular

5. Proliferação de células

geneticamente instáveis 6. Transformação

Celular

Promoção

Proliferação

Celular

Proliferação

Celular

7. Proliferação de

Células Malignas 8. Progressão

Tumoral

Progressão

Proliferação

Celular

Biologia do crescimento tumoral

Carcinogênese epitelial

Tecido normal Displasia leve Displasia severa

Novo clone maligno

Agressão crônica

Célula transformada!

•Acúmulo de alterações

genéticas iniciais

•Crescimento autônomo

•Potencial invasivo

•Maior instabilidade

genética

Biologia dos cânceres

10 102 103 1

0

5

10

15

20

25

Tempo de duplicação (dias)

Po

rcen

tag

em d

e tu

mo

res

Sarcomas

Carcinomas

Bases moleculares dos cânceres

Protoncogenes/Oncogenes

Genes supressores de tumor

Genes associados à apoptose

Micro RNAs (miRNAs)

Genes associados à imortalização

e senescência celular

Genes associados ao reparo do DNA

Adaptado de HANAHAN & WEINBERG. Cell. 144(5):646-74, 2011. [PMID: 21376230]

Biologia dos cânceres

Estimulação de

angiogênese

Resistência à

apoptose

Auto-suficiência em

estímulos de crescimento Evasão de supressores

de crescimento

Imortalização

Invasão

e metástases

Metabolismo

energético alterado

Instabilidade

genética

Inflamação

tumor-induzida

Imunoevasão

HANAHAN & WEINBERG. Cell 100:57-70, 2000. [PMID: 10647931]

Desenvolvimento neoplásico

In vitro

Perda da inibição por contato, com formação de focos em cultura;

Crescimento independente de ancoragem em meio semi-sólido;

Baixa demanda nutricional (crescimento em meio

pobre em nutrientes)

In vivo

Tumorigênese em animais imunosuprimidos (SCID)

O Fenótipo Maligno

Determinação do fenótipo maligno

Meio + 10% SFB

Meio sem SFB

A. Crescimento Independente de ancoragem

B. Invasão in vitro C. Tumorigênese em animais imunosuprimidos

Sem crescimento Com crescimento Meio semi-sólido

Sem tumores Com tumores

72h

RAS mutante (G12V)

Região precoce (ER) do

SV40

Antígeno large T Compromete as vias de pRb e

p53.

Antígeno small T Inibe PP2A, estabiliza myc e

ativa a via PI3K.

Unidade catalítica da

telomerase (hTert)

Transformação de células humanas

HAHN et al. Nature 400:464-8, 1999. [PMID: 10440377]

Transformação de células humanas

RASG12V RASG12V

SV40 large T

p53DD

CCND1

CDK4R24C

SV40 small T MYCT58A

TERT TERT

A combinação de 6 oncogenes causa transformação e confere

tumorigênese a células mamárias e mioblastos humanos.

HAHN et al., 1999. KENDALL et al., 2005.

Células humanas primárias

Mesenquimais: fibroblastos, mioblastos

Epiteliais: rins, mama, cavidade oral, próstata, ovário,

vias aéreas

Transformação de células humanas primárias

1 ou 2 oncogenes* = sem transformação

2 ou 3 oncogenes* = sem transformação

4 ou mais oncogenes* = potencial transformação

Ensaios de transformação celular

* celulares ou virais

Figura 15-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Receptores tirosino-quinase

Mutações em c-KIT nos GISTs

Porção justamembrana intracelular

Porção intercalar

Domínio tirosina-quinase 1

Domínio tirosina-quinase 2

Domínios Ig-símile

Sítio de ligação ao SCF

NH2

COOH

Duplicações envolvendo éxon 9, em Ala-502 e Tyr-503 (~5%)

Mutações envolvendo éxon 11, entre Lys-550 e Arg 586 (~80%)

Mutações em ponto no éxon 13: Lys-642Glu (~ 4%)

Mutações em ponto no éxon 17: Asn-822 Lys ou His (~ 2%)

Porção justamembrana extracelular

Mutações em c-KIT nos GISTs

SCF monomérico kit inativo kit ativado kit mutado

ou

mutação

éxon 11

Adaptado de LUO et al. Cell 136:823-37, 2009. [PMID: 19269363]

Características dos cânceres

Estimulação de

angiogênese

Resistência à

apoptose Auto-suficiência em

estímulos de crescimento

Insensibilidade a sinais

anti-crescimento

Proliferação

irrestrita

Invasão e

Metástase

Estresse

Imunológico

Estresse

Metabólico

Estresse

proteotóxico

Estresse

Mitótico

Estresse

Oxidativo

Estresse

Genético

Sobrevivência/Proliferação

em ambientes estranhos

Hipóxia

↓pH

Aneuploidia

Radicais

livres

Senescência

Modificado de Luo et al. Cell 136:823-37, 2009. [PMID: 19269363]

Dependência não-oncogênica

Remodelamento

do estroma

Sinais de

sobrevivência

alterados

Hipóxia Metabolismo

alterado

Sinais de proliferação

alterados

Instabilidade genética e

aneuploidia

Evasão

Imunitária

Sinais de

sobrevivência

Sinais

heterotípicos Angiogênese Glicose Estresse

oxidativo

Dano/reparo

de DNA

Instabilidade

Mitótica

Estresse

proteolítico

Novos

epítopos

Viabilidade tumoral

Dependências desenvolvidas pela célula neoplásica

DAI et al. Cell. 130(6):1005-18, 2007. [PMID: 17889646]

Heat-Shock Factor 1 (HSF1)

A B

C D E

Figura 20-37 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Principais vias de sinalização

BISSELL MJ, LABARGE MA. Cancer Cell. 7(1):17-23, 2005. [PMID: 15652746]

O microambiente tecidual

Células-tronco normais Células-tronco geneticamente alteradas

LIOTTA LA, KOHN EC. Nature. 430(7003):973-4, 2004. [PMID: 15329701]

Anoiquise

Fenômeno Biológico

Angiogênese VEGF-A, FGFs VEGF-A, FGF-2 VEGF-, NO

Linfangiogênese VEGF-C, -D VEGF-C, -D VEGF-C

Invasão tumoral e

angiogênese - MMPs, uPA MMPs, uPA

Migração e sobrevivência

de células tumorais - IGF, HGF/SF -

Imunotolerância IL-6, TNF-, CSF-1 - -

Angiogênese, proliferação

de células tumorais e

imunotolerância

- -

EGF, FGFs,

PIGF, IGF,

PDGF

Quimiotaxia e transdiferen-

ciação de fibroblastos TGF- - TGF-

Produção de TGF-b por

macrófagos PDGF PDGF PDGF

Atração de macrófagos - MCP-1, CSF-1,

G-CSF -

Modificado de KOPFSTEIN L e CHRISTOFORI G. Cell Mol Life Sci. 63(4):449-68, 2006. [PMID: 16416030]

Microambiente tumoral

BM: Lâmina basal

BV: Vasos sangüíneos / angiogênese

LV: Vaso linfático / linfangiogênese

TC: Célula tumoral

TAM: Macrófago associado ao tumor

F: Fibroblasto

CAF: Fibroblasto associado ao tumor

TS: Estroma tumoral

Modificado de BISSELL MJ, LABARGE MA. Cancer Cell. 7(1):17-23, 2005. [PMID: 15652746]

Microambiente na carcinogênese

Câncer

Diferenciação

Apopto

se

Apopto

se

Pro

lifera

ção

Pro

lifera

ção

Microambiente

alterado

Câncer

Diferenciação

Microambiente

normal

Modificado de RADISKY D et al. Semin Cancer Biol. 11(2):87-95, 2001.[PMID: 11322828]

Microambiente tumoral

Sistema

imunitário Vasculatura

Estroma Matriz Extracelular Crescimento

Tumoral

Sistema

imunitário

Vasculatura

tumoral Estroma tumoral

Matriz extracelular

tumoral

Células epiteliais malignas

ativação fatores pró-angiogênese

aumenta adesão promove deposição