CCRCARCINOMA DEL COLON RETTO

Vincenzo Stanghellini051.636-4101

v.stanghellini@unibo.it

CCR lifetime risk

5%

Life habits Hereditary factors

Epidemiologia

Nel mondo

In Italia

Esofago Stomaco Colon-retto

670.000 150.000 970.000

2.000 10.000 32.000

Nuovi casi / anno (incidenza)

Età max. incidenza

Rapporto M:F 3:1 2:1 1:1

6a - 7a decade di vita

INCIDENZA DI CANCRO IN EUROPA (N°/ANNO)

16%

15%

6%

6%

4% 32%

9%1%

9%

2%

GI (579542)

Polmoni (301090)

Mammella (291049)

Ginec (159922)

Vescica (117346)

ORL (120101)

Reni (66426)

Brain (41354)

Mieloma (23239)

Altro (178217)

Source Globocan 2000

INCIDENZA DI CANCRO GI IN EUROPA (N°/ANNO)

23%

10%

6%

9%

52%

Colorettale (304687)

Stomaco (130810)

Pancreas (60139)

Fegato (49574)

Esofago (34332)

Source Globocan 2000

SOPRAVVIVENZA A 5 ANNI PER CANCRO GI IN ITALIA (%)

Colorettale (47)

Stomaco (24)

Esofago (8)

Fegato (4)

Pancreas (4)

Source Globocan 2000

BASSA PREVALENZA DI CCR EREDITARIO

Poliposi giovanile

Peutz-Jeghers

HNPCC

Sporadico

Turcot-Gardner

Bowden

FAP

FAP attenuata

Poliposi infiamm

Houston et al, BMJ 1990

POLIPI E CCR

La maggior parte dei CCR originano da polipi adenomatosi, in seguito a

mutazioni che attivaziono oncogeni e inibiscono geni oncosoppressori

Probabilità di degenerazione maligna

1. Forma sessile > peduncolata

2. Istologia villoso > tubulo-villoso > tubulare

3. Dimensioni (>2.5 cm) > (1.5-2.5 cm) > (<1.5 cm)

Polipi spesso non isolati ma associati ad altri polipi e/o CCR ( 30%)

X 3

10% 2-10% <2%

CCR - FATTORI ESOGENI

Infiammazione cronica della mucosa intestinale

• IBD: RCU, Crohn

• anastomosi uretero-sigmoidea

FANS

Fattori dietetici

• fibre vegetali

• grassi animali

• Ca++

ASPIRINA E MORTALITA’ PER CCR

RR

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

Incidenza CCR

Popolazione US Health professionals

Non consumatori di aspirina

Consumatori di aspirina

Uso regolare sul lungo termine rischio nell’uomo

2-5 cp/wk 0.72 0.56-0.92

6-14 cp/wk 0.30 0.11-0.81

Chan et al. Gastroenterology 2008;134:21-8

Alimentazione e cancro

www.yahoo.com: 40.000.000 voci

Pubmed: 21.238 voci, 2157 nel 2006

Argomento molto “caldo”

RR

0,5

1

1,5

2

Consumo quotidiano

Grassi animali

Fibre vegetali

CCR CHEMOPREVENZIONE: DIETA

Diluisce le sostanze cancerogene

Fermenta gli acidi grassi a catena corta

Accorcia il tempo di transito

Lega gli acidi biliari

Può contenere agenti anti-cancerogeni

CCR CHEMOPREVENZIONE: DIETA RICCA DI FIBRE

CHEMOPREVENZIONE CCRRAZIONALE DELL’APPORTO DI CALCIO

Elevato consumo CCR raro

Inibisce la proliferazione dell’epitelio nell’uomo

Previene la formazione di adenomi nei roditori

CONSUMO DI CALCIO E RISCHIO DI CCR

Casi /100,000

USA Helsinki

Rural Denmark Rural Finland

Copenhagen

0

10

20

30

40

0 900 1100 1300 1500 1700

Consumo di Calcio(mg/day)

CCR - FATTORI GENETICI

0

3

6

9

0 1 >1

0

3

6

9

<50 50-59 >60

RISCHIO DI CCR IN PARENTI DI PAZIENTI CON ADENOMA/CCR

Età del fratello con adenoma n° di genitori o fratelli con cancro

RR RR

CCR - PATOGENESI MOLECOLARE

ONCOGENI aumentata espressione, mut.puntiformi

ONCOSOPPRESSORI inattivazione di entrambi gli alleli per delezionecromosomica e/o mutazione puntiforme

METILAZIONE DNA disattivazione (silenced expression) di geni che vengono metilati (es.mismatch repair

genes)

CCR - PATOGENESI MOLECOLARE

ONCOGENI

- K-ras Cr 18 mut.puntiformi 40-70% K – 5-50% adenomi

- c-myc Cr 12 aumentata espressione 60-70% K

ONCOSOPPRESSORI (recessivi: entrambi alleli LOH loss of heterozigosity)

- APC Cr 5 perdita allelica 20-50% K – 30% adenomi

- MMC Cr 5 delezioni mut.puntiformi 55% K

- DCC Cr 18 delezioni 70% K – raro adenomi

- Gene p53 Cr 17 perdita allelica 75% K – raro adenomi

Accumulo più che la sequenza il determinante principale della progressione neoplastica

“tardivi”

APC K-ras progressione carcinogenetica in assenza di precursore adenomatoso (es. adenoCa in RCU)

APC è stato clonato nel 1991 mediante: a) identificazione delezione interstiziale

sul cromosoma 5q in pz con FAP (LOH); b) studi di analisi del linkage

Studi successivi hanno dimostrato che APC è fondamentale anche in CCR

sporadici (>70% - caratteristica peculiare dei CCR)

>90% delle mutazioni del gene APC determinano un segnale di stop prematuro e

di conseguenza un prodotto genetico troncato ed inefficace. Tale proteina

troncata tipica di APC mutati viene impiegata per lo screening genetico

Cr 5 - APC (adenomatous polyposis coli - tumor suppressor gene)

MODELLO MOLECOLARE DI PROGRESSIONE NEOPLASTICA DEL CRC

Normale Epitelio iperproliferativo

CancroPiccoloadenoma

Grandeadenoma

Inattivazione Oncosoppressore APC

Cr 5

Attivazione Oncogene Ras

Cr 18

Delezione DCCCr 18

(displasia)

Inattivazione p53Cr 17

Displasia

Lieve Moderata Severa

Metastasi

Altre anomalieDNA-MMR etc.

APC/-CATENINA PATHWAY

APC proteina di grandi dimensioni che regola il legame di proteine

intracellulari (-catenina, -catenina, GSK-3, exina, tubulina, GB1, hDLG)

degradazione citosolica (fosforilazione)

-catenina proteina che favorisce l’aggregazione intercellulare

APC mutato accumulo citoplasmatico di -catenina

-catenina in eccesso al nucleo dove interagisce con il fattore di

trascrizione T-cell (Tcf) determinando up-regulation di vari oncogeni (C-Myc,

cyclin D1, PPAR-) (enterociti cripte della mucosa del colon)

APC/-CATENINA PATHWAY

Ruolo precoce della via APC/-catenina (riscontro di alterazioni della -

catenina, anche in polipi adenomatosi benigni)

Alterazioni di -catenina possono portare alla formazione di polipi anche in

presenza di APC normale, in quanto “successive” a quelle di APC

Peroxisome proliferator-activating receptor gene (PPAR). Inibito dai FANS

Oncogene? Modulatore? Codifica per recettori nucleari (regolatori di

trascrizione di proteine che controllano il metabolismo dei lipidi e la crescita

cellulare). Se attivato crescita cellulare, ma differenziazione in cellule

neoplastiche

PATHOGENETIC MECHANISMS OF NSAID-GASTROPATHY

ARACHIDONIC ACID

Protective PgPgI2

Pro-inflammatory PgPgE2, PgD2, PgF2a

COX-1costitutive

COX-2inducible

Gastric mucosal protection Platlet aggregation

Inflammation

PATHOGENETIC MECHANISMS OF NSAID-GASTROPATHY

ARACHIDONIC ACID

Protective PgPgI2

Pro-inflammatory PgPgE2, PgD2, PgF2a

NSAIDSCOX-1costitutive

COX-2inducible

Gastric mucosal injury Platlet aggregation

Analgesic effect Inflammation

Drosophila melangoster o mosca comune della frutta

Wnt = wingless / intern gene la cui

mutazione recessiva si caratterizza con

assenza di ali della drosophila melangaster

WNT1 WNT2, WNT2B WNT3, WNT3A WNT4 WNT5A, WNT5B WNT6 WNT7A, WNT7B WNT8A, WNT8B WNT9A, WNT9B WNT10A WNT10B, WNT11 WNT16

Geni umani che codificano per proteine Wnt

Wnt signaling pathway è un insieme di proteine

designate al trasporto di informazioni dalla superficie

cellulare al nucledo coinvolte in comunicazioni tra

cellule sia nell’embrione che nell’adulto

Fz o FRZ (frizzled) = arricciato, increspato

DSH (dishevelled) = arruffato, scapigliato

Wnt (wingless intern gene)

Fz o FRZ (frizzled)

DSH (dishevelled)

The Wnt/wingless signaling pathway

Proteine Wnt si legano a recettori di

membrana (G-protein) della famiglia Frizzled

(Fz o FRZ) (polarità cellulare) proteine della

famiglia Dishevelled (DSH) (polarità e

differenziazione cellulare) β-Cat che può

raggiungere il nucleo (Arm) fattore di

trascrizione cellulare (T-cell factor = Tcf)

oncogeni

The Wnt/wingless signaling pathway

Dishevelled (DSH) è parte del compesso

recettoriale di membrana FRZ per proteine Wnt

Wnt/FzDSH axin/GSK/APC β-Cat nel

citoplasma β-Cat nel nucleo dove, legando il

fattore di trascrizione T-cell (Tcf) vari oncogeni

(COX-2, PPAR-, C-Myc, cyclin D1)

NSAIDS ?

Metilazione del DNA

Fondamentale fattore epigenetico. Possibile residuo di antiche infezioni

virali (normale meccanismo di identificazione self non-self nei virus)

Modificazione chimica del DNA (CH3) che può essere ereditata e

successivamente rimossa senza modificare la sequenza originale

Es: CH3-C5 dell’anello pirimidinico della citosina ( legame con proteine

trascrizionali) espressione genica (tipico di tutti i vertebrati)

Fisiologicamente coinvolto nello sviluppo (imprinting, inattivazione cr-X,

soppressione di elementi ripetitivi) ma anche carcinogenesi

Ipometilazione: precoce; instabilità cromosomica, imprinting loss (LOI)

Ipermetilazione: associata a promoters e spesso indotta da gene (oncogene

suppressor) silencing

Centinaia di migliaia di geni metilati in ciascuna cellula neoplastica

Cr 18 - Oncogene K-ras

H- K- N-ras. K-ras è più frequentemente coinvolto nel CCR

Codificano per una famiglia di piccole proteine di transmembrana simili a

G-proteins che agiscono come interrutori unidirezionali per la trasmissione

di stimoli extra-cellulari di accrescimento nucleare

In condizioni fisiologiche oscillano da una forma attiva (GTP-bound) ad una

inattiva (GDP-bound). Point-mutations resisetenza a GTP-ase e fissano

la forma attiva continuo stimolo proliferativo

Mutazioni di ras in CCR sporadici (50%), adenomi >1 cm (50%) e solo

raramente in adenomi piccoli.

Ras mutato nelle feci possibile test di screening (fasi precoci di CCR)

Cr 17 - Oncosoppressore p53

Gene più frequentemente mutato nelle neoplasie maligne dell’uomo,

raramente nelle forme benigne (es. adenomi)

In condizioni fisiologiche codifica per attivatore trascrizionale di geni

inibitori della crescita (>20) che interviene in condizioni di stress (es.

danneggiamento del DNA, O2) per facilitare la riparazione del DNA

Previene la propagazione di cellule con DNA danneggiato “guardiano

del genoma” (pro-apoptotico)

Indice prognostico quod vitam negativo

CCR – FORME FAMILIARI

SYNDROMI POLIPOSICHE GI EREDITARIE (AUTOSOMICHE DOMINANTI)

Sindrome sede istotipo pot. maligno lesioni associate

HNPCC colon adenoma comune endometrio, ovaio, ecc.

FAP “ “ “ UGI, CNS, tiroide, ecc.

Gardner’s intestino “ “ osteomi, fibromi, lipomi,

cisti epidermoidi, cancro

ampollare

Turcot’s colon “ “ tumori cerebrali

Peutz-Jeghers tratto GI amartoma raro pigmentazione mucocutanea,

tumori di ovaio, mammella,

pancreas,

endometrio

Poliposi giovanile “ amartoma “ varie, congenite

>adenoma

FAP familial adenomatous polyposis

• 1:8.300-14.025 nati vivi

• Prevalenza 2.3 – 3.2 / 100.000

• M:F = 1:1

• >100 adenomi del colon e/o adenomi multipli + parente I° FAP

• 75-80% ha un genitore affetto

• 0.5-1% CCR (in calo per diagnosi precoce)

• 100% rischio di evoluzione maligna

• Mutazioni APC (braccio lungo 5q) (tutte le cellule hanno un allele mutato - la malattia

adenomatosa inizia per delezione/mutazione dell’allele inizialmente sano)

ETA’ E SVILUPPO DELLA NEOPLASIA IN FAP

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

% c

on

n

eop

lasi

a

anni

FAP Cancro su Adenoma

Sporadico

Età media all’esordio16 (7-36)

95% pts ha polipi a 35 aa

Età media alla comparsa 39 (34-43)

Quando effettuare i test genetici?

1. Persone con caratteristiche incerte di FAP (20 polipi, senza familiarità)

2. Persone con FAP manifesta (100 polipi), ma senza altri casi noti nella

famiglia (paternità dubbia?)

3. Parenti di soggetti affetti da FAP con mutazione genetica nota (stessa

mutazione in tutti i membri della famiglia – normale rischio di CCR)

N.B. La mancata evidenza di mutazioni genetiche

non esclude la presenza di FAP (10% falsi –vi)

HNPCC hereditary nonpolyposis colorectal cancer

già sindrome di Lynch

• 0.8 - 1% CCR

• Rari adenomi del colon in trasformazione maligna

• 45% sviluppa altri carcinomi colici o extra-colici entro 10 aa dal K colon

• Instabilità microsatellitare (MSI)

• Mutazioni MMR (MLH1 – MSH2 - …) >95% dei casi

HNPCC

Esordio precoce

Localizzazioni primitive multiple

Predominanza nel colon destro

adenomipochi o assenti

Carattere autosomico dominante

Cancro dell’endometrio

CRITERI DI AMSTERDAM PER HNPCC

3. Tre o più membri con CRC

2. Due o più generazioni

1. Un membro parente di 1° di altri due

80 anni

41 anniK. endometrio

22 anni

54 anni

1. In uno o più membri diagnosi a < 50 anni

0. FAP è stata esclusa

Tutti i criteri devono essere soddisfatti per la diagnosi di HNPCC

TUMORI EXTRA-COLICI IN HNPCC

Keratoacanthoma / neoplasia delle ghiandole sebacee

(sindrome di Muir-Torre)

Epatobiliare

Stomaco

Tenue

Vie urinarie

Endometrio

Ovaie

HNPCC

0

50

100

0 10 20 30 40 50 60

Ris

chio

di c

an

cro

(%

)

Età

CRC

Endometrio

Mismatch repair (MMR) genes

Correggono accoppiamenti sbagliati delle basi e piccole inserzioni o

delezioni che avvengono durante la replicazione del DNA

hMSH2 e 6 (human mutS homolog 2 e 6), hMLH1 e 3 (human mutL

homolog 1 e 3), hPMS1 e 2 (human postmeiotic segregation 1 e 2) , hEXOI

(human exonuclease I)

In HNPCC (mutazioni / perdita allelica) e 20% di CCR sporadici

(metilazione regione promoter / loss of imprinting -LOI)

Imprinting = perdita selettiva dell’espressione di specifici geni parentali

indotta da metilazione di un allele

Struttura DNA

Desossiribosio

Gruppo fosfato

Base azotata puriniche (adenina - guanina)

pirimidiniche (citosina - timina)

Polimero a doppia elica i cui monomeri sono desossiribonucleotidi :

Modello semplificato di mismatch repair umano

hMSH2 forma con hMSH6 un eterodimero che corre lungo la catena di DNA

per identificare errori

hMLH1 si unisce a PMS2 e, sotto l’effetto di ATP legano hMSH2-hMSH6

Il complesso di 4 proteine e 2 ATP attiva hEXOI ad effettuare la riparazione

Microsatellite instability (MSI)

Zone “microsatellitari” (sequenze ripetute di coppie di basi x 10-100)

Mutazioni accumulo di errori nel genoma particolarmente

frequenti nelle zone “microsatellitari” che sono particolarmente

“pericolose” si trovano anche in geni che controllano la crescita

(es. BAX apoptosi) microsatellite instability (MSI)

LINEEGUIDA PER TEST GENETICI IN CCR

• Forte anamnesi di CCR familiare

• Risultati interpretabili adeguatamente

• Possibilità di influenzare screening e gestione di pazienti e/o familiari

TEST GENETICI DISPONIBILI

• FAP

• HNPCC

• Peutz-Jeghers syndrome (PJS)

• Familial juvenile polyposis (JPS)

http://www.genetests.org consulenza genetica (anamnesi familiare, calcolo del rischio, selezione del test)

ROLE OF INTESTINAL MICROFLORA ON THE DEVELOPMENT OF TUMOR IN MURINE MODEL FOR IBD OR IBD-CANCER

Tumor induced in mouse ileum and colon

Germ-free

Holoxenic 28/130 (21.5%)

P53-/- TCRß -/- KNOCK-OUTKado et al, 2001;61:2395-8

Colon Adenocarcinoma

Germ-free Holoxenic P-Value

Incidence %

N° of Adenoca./mouse

0

0

<0.05

<0.05

70%

0.8±0.8

GPX- KNOCK-OUT MICEGlutathion Peroxidase (GPx)Chu, Cancer Res., 2004;64:962-8

GPX- KO GPX

0/84(0%)

0/28(0%) 0/11(0%)

Human Microbiota

> x10 eucariote cells

encode 9x106 genes

450-fold more than human genome

~20,000 Genes protein-coding

A human supraorganism

1000-1150 bacterial species identified

Each individual harbours >160 species

>57 species common to>90% of individuals

Each individual harbours 1-1.5 Kg of microbiota

Turnbaugh et al, Nature 2007; Qin et al, Nature 2010

Effetti del microbiota nell’uomo

Fisiologici

• Normale sviluppo GI• Adattamento immunologico• Protezione da patogeni• Digestione polisaccaridi• Assorbimento lipidico• Metabolismo di carcinogeni• …

Patologici• Alterate funzioni digestive• CCR• IBD• SIBO • IBS • Colite da antibiotici • Enterite necrotizzante• Steatosi epatica• Obesità • Abnorme percezioni dolorose• Turbe psicologiche• …