Celková úmrtnost na rakovinu v USA podle typuCelková úmrtnost na rakovinu v USA podle typu
1971
2002
plíce
úmrtízarok
vaječníkprsprostataslinivkakolon
50 000
200 000
150 000
100 000
0
Struktura hlášených onemocnění novotvary bez dg. C44. A – muži; B – ženy
(podle ÚZIS)
Úmrtnost na kolorektální nádory
(per 100 000 obyvatel; 1987-1988)
Výskyt kolorektálních nádorů
(per 100 000 obyvatel; 1988-1992)
Country Male Female
Australia 26.1 14.2
Denmark 23.6 17.5
Finland 11.9 8.7
Canada 18.1 12.9
UK, Engl.&Wales 20.2 14.2
USA 17.2 12.0
CzechRepublic 29.4 16.4
GDR 20.1 15.2
Sweden 14.7 11.2
Country Male Female
Croatia 17.0 17.7
Denmark 31.5 32.4
Finland 15.7 18.6
Latvia 13.4 14.7
UK, Engl.&Wales 27.9 26.9
USA 39.9 29.9
CzechRepublic 31.7 25.0
GDR 20.1 24.7
Sweden 28.6 28.2
of
STŘEVNÍ EPITELSTŘEVNÍ EPITEL
SebeobnovnáSebeobnovná tkáň s unikátní topologiítkáň s unikátní topologií –– dvourozměrná struktura:dvourozměrná struktura:
ProliferativníProliferativní krypty a diferencované klky (krypty a diferencované klky (villivilli). Jednovrstevná bariera mezi). Jednovrstevná bariera mezi
lumen a vnitřním prostředím.lumen a vnitřním prostředím.
TENKÉ STŘEVOTENKÉ STŘEVO –– kryptykrypty –– dolní částdolní část –– kmenové akmenové a PanethovyPanethovy buňky,buňky,
proliferujícíproliferující „transit„transit--amplifyingamplifying“ diferencující se buňky postupují k vrcholu, klky“ diferencující se buňky postupují k vrcholu, klky
z diferencovaných buněk na vrcholu se odlupujících.z diferencovaných buněk na vrcholu se odlupujících.
TLUSTÉ STŘEVOTLUSTÉ STŘEVO –– nejsou klky, na dně krypt kmenové buňky (nejsou zde P.nejsou klky, na dně krypt kmenové buňky (nejsou zde P.
buňky), 2/3 kryptybuňky), 2/3 krypty proliferujícíproliferující buňky, 1/3 diferencované b. na konci se odlupujíbuňky, 1/3 diferencované b. na konci se odlupují
dodo lumenulumenu ((apoptózaapoptóza –– anoikisanoikis).).
2 hlavní linie buněk:2 hlavní linie buněk:
EnterocytyEnterocyty –– absorbtivníabsorbtivní linie, nejpočetnějšílinie, nejpočetnější
Sekreční linieSekreční linie:: gobletgoblet buňky (buňky (sekretujísekretují protektivníprotektivní mucinymuciny –– přibývají směrem kepřibývají směrem ke
kolonu)kolonu)
EnteroendokrinníEnteroendokrinní buňky (asi 1%,buňky (asi 1%, sekretujísekretují hormonyhormony –– serotonin, sekretin)serotonin, sekretin)
PanethovyPanethovy buňkybuňky –– jen v t. střevějen v t. střevě –– sekretujísekretují antimikrobiální látkyantimikrobiální látky –– kontrolakontrola
mikrob. obsahu ve střevě.mikrob. obsahu ve střevě.
Aktivní migrace buněkAktivní migrace buněk doprovázená diferenciací a odlupováním dodoprovázená diferenciací a odlupováním do lumenulumenu
33--5 dní5 dní
Obnova střevní výstelkyObnova střevní výstelky
Příčný řez částí stěny střeva
Každá tkáň je organizovaným seskupením buněk držených pohromadě buněčnými adhezemi, ECM nebo
oběma. Tkáně jsou spojeny dohromady v různých kombinacích a tvoří funkční jednotky - orgány
VýskytVýskyt
industrializované země (životní styl, výživa)industrializované země (životní styl, výživa)
ČR (třetí nejčastější příčina úmrtí na rakovinu)ČR (třetí nejčastější příčina úmrtí na rakovinu)
věková distribuce (muži nárůst případů od 60 let; ženy od 70 letvěková distribuce (muži nárůst případů od 60 let; ženy od 70 let))
EpitelEpitel kolorektakolorekta
střevní kryptystřevní krypty (část proliferační a diferenciační)(část proliferační a diferenciační)
výměna epiteluvýměna epitelu (zrání buněk, odumírání(zrání buněk, odumírání apoptózouapoptózou--anoikisanoikis
((detachmentdetachment--inducedinduced apoptosisapoptosis))
koncentrace růstových faktorů vkoncentrace růstových faktorů v kryptáchkryptách (v proliferační části více(v proliferační části více
buněk produkujících GF)buněk produkujících GF)
Kolorektální karcinogenezeKolorektální karcinogeneze
porušení rovnováhy mezi proliferací a diferenciací vporušení rovnováhy mezi proliferací a diferenciací v kryptěkryptě
hyperproliferativníhyperproliferativní krypta, adenom, adenokarcinom, karcinom,krypta, adenom, adenokarcinom, karcinom,
metastázymetastázy
NÁDORY KOLOREKTA (CRC)NÁDORY KOLOREKTA (CRC)
Podélný řez kryptou tenkého střevaPodélný řez kryptou tenkého střeva
Střevní krypta a profil růstových faktorů
post-
mitotická
zóna
zóna
proliferace
poškození
buňky
terminální
diferenciace
p53
epiteliálně-
mesenchymální
interakce
APOPTÓZA
anoikis
(programovaná
buněčná smrt)
APOPTÓZA
DIFERENCIACE
PROLIFERACE
KosinskiKosinski C., PNAS 2007C., PNAS 2007
Normální epitel a adenomy v myším tenkém a tlustém střevěNormální epitel a adenomy v myším tenkém a tlustém střevě
A, BA, B –– normální epitelnormální epitel –– proliferujícíproliferující buňky pozitivní probuňky pozitivní pro markermarker cyklujících buněkcyklujících buněk
Ki67(hnědá barva)Ki67(hnědá barva)
C, DC, D –– adenom v tenkém střevě a fokusy aberantních krypt v kolonuadenom v tenkém střevě a fokusy aberantních krypt v kolonu minmin myší. Barveno namyší. Barveno na
přítomnost betapřítomnost beta--kateninukateninu..
normální buňkynormální buňky –– betabeta--kateninkatenin na hranici mezi buňkamina hranici mezi buňkami
adenom a aberantní kryptyadenom a aberantní krypty –– betabeta--kateninkatenin v celé buňcev celé buňce
In vivo progression of colon epithelial cells
GUT-WALL
GUT-LUMEN
EPITHELIAL
CELLS
APOPTOSIS
PROLIFERATION
DIFFERENTIATION
of
Kolorektální nádory vznikají progresivní akumulací genetických aKolorektální nádory vznikají progresivní akumulací genetických a
epigenetických změn vedoucích k transformaci normálního střevníhepigenetických změn vedoucích k transformaci normálního střevního epiteluo epitelu
do adenokarcinomu.do adenokarcinomu.
Molekulární mechanismy kontrolujícíMolekulární mechanismy kontrolující homeostázuhomeostázu jsou terčem změn podílejícíchjsou terčem změn podílejících
se na vzniku nádorů.se na vzniku nádorů.
Molekulárně genetické poznatkyMolekulárně genetické poznatky
►► Mnohastupňová progrese na molekulární i morfologické úrovni.Mnohastupňová progrese na molekulární i morfologické úrovni.
►► Genetické (mutační aktivaceGenetické (mutační aktivace onkogenůonkogenů a inaktivace nádorově supresorovýcha inaktivace nádorově supresorových
genů) a epigenetické změny (metylace) podporují tvorbu nádoru pgenů) a epigenetické změny (metylace) podporují tvorbu nádoru poskytujíceoskytujíce
klonální růstovou výhodu změněným buňkám.klonální růstovou výhodu změněným buňkám.
►► Klíčovým molekulárním krokem je ztráta genomové stability.Klíčovým molekulárním krokem je ztráta genomové stability.
►► Dědičné nádorové syndromy často odpovídají formám klíčových geneDědičné nádorové syndromy často odpovídají formám klíčových genetickýchtických
defektů u zárodečných linií, jejichž somatický výskytdefektů u zárodečných linií, jejichž somatický výskyt nastartuje sporadickénastartuje sporadické
nádory kolonu.nádory kolonu.
Ztráta genomové stabilityZtráta genomové stability je klíčovým molekulárním a patogenetickým krokemje klíčovým molekulárním a patogenetickým krokem
vyskytujícím se na počátku nádorového procesu a vytváří permisivvyskytujícím se na počátku nádorového procesu a vytváří permisivní prostředí proní prostředí pro
výskyt změnvýskyt změn onkogenůonkogenů a nádorově supresorových genů.a nádorově supresorových genů.
3 hlavní formy:3 hlavní formy:
►►NestabilitaNestabilita mikrosatelitůmikrosatelitů (MSI)(MSI)
►►Nestabilita chromozómů (CIN)Nestabilita chromozómů (CIN) -- zisk či ztráta úseků chromozómů, aneuploidie)zisk či ztráta úseků chromozómů, aneuploidie)
►►Chromozomální translokaceChromozomální translokace
Dědičné poruchy predisponující jedince k nádorůmDědičné poruchy predisponující jedince k nádorům
autozomálně dominantní typ dědičnostiautozomálně dominantní typ dědičnosti
►► polypóznípolypózní formyformy (familiární adenomatózní(familiární adenomatózní polypózapolypóza --
FAP) asi 1%FAP) asi 1%
mutace APC (adenomatous polyposis coli) genu
tisíce adenomatózních polypů ve střevě – riziko vzniku nádoru
téměř 100%.
APC gen
►► nepolypóznínepolypózní formyformy ((hereditheredit.. nepolypnepolyp. kolorektální. kolorektální
karcinomkarcinom –– HNPCC),HNPCC), Lynch syndrom
asi 15%, zvýšené riziko dalších typů nádorů, mutace genů pro
MMR enzymy (mismatch DNA repair), množství mutací v
repetitivních sekvencích DNA - mikrosatelitech
Stádia vývoje nádoru epitelu děložního krčkuStádia vývoje nádoru epitelu děložního krčku
Genetická podmíněnost CRCGenetická podmíněnost CRC
FAP,FAP, LynchLynch syndrom atdsyndrom atd..
Převažující dědičná složkaPřevažující dědičná složka
Jiné mutace zvyšují náchylnostJiné mutace zvyšují náchylnost
při působenípři působení environmenvironm. faktorů. faktorů
Interakce genů a e. faktorů.Interakce genů a e. faktorů.
Další tzv. modifikující genyDalší tzv. modifikující geny
mohou dále ovlivňovat účinky jakmohou dále ovlivňovat účinky jak
genů tak e. faktorů.genů tak e. faktorů.
Přesné rozlišení mezi tzv.Přesné rozlišení mezi tzv.
sporadickými a familiárnímisporadickými a familiárními aa
mezi genetickými amezi genetickými a
environmentálními faktoryenvironmentálními faktory
predisponujícími k CRC nenípredisponujícími k CRC není
striktní.striktní.
Sporadická forma nádorů kolonu – nedědičná, postupný
vývoj řadu let
Na vzniku se podílí rovněž vnější faktory (dieta, životní
styl)
Pozitivní korelace – spotřeba tuku, červeného masa,
alkohol, kouření
Negativní korelace – zelenina, ovoce, vláknina, NSAIDs
Rodinný výskyt „sporadického“ kolorektálníhoRodinný výskyt „sporadického“ kolorektálního
karcinomukarcinomu –– kombinace genetických predispozic sekombinace genetických predispozic se
zevními faktoryzevními faktory
Potřeba pravidelných vyšetření od určitého věku (okultníPotřeba pravidelných vyšetření od určitého věku (okultní
krev,krev, sigmoidoskopiesigmoidoskopie,, kolonoskopiekolonoskopie))
Geny zahrnuté v kolorektální karcinogenezi
• Onkogeny (ras, c-myc, c-myb, hst-1, trk, c-raf, c-src, c- myb, Her2-neu)
• Proteiny H-ras, K-ras, N-ras aktivované přes receptory spojené s G
proteiny a s tyrosin kinázami – aktivace drah kináz RAF, MEF, MAPK –
přechod adenom - karcinom
• Nádorově supresorové geny
p53 – mutace či delece u 70-80% nádorů, poruchy apoptózy,
APC – delece či mutace, brzký děj u adenomů 80%, spojené s deregulací signální
dráhy Wnt a chromosomální nestabilitou. Chyby spojení mikrotubulů a
kinetochoru – abnormální segregace chromosomů - polyploidie
DCC – deletovaný gen u 70-80% nádorů, úloha v zástavě G2/M a apoptóze
• Geny reparace DNA – MMR mismatch repair (hMSH2, hMLH1)
Genetické změny spojené s kolorektální karcinogenezí
Poruchy „mismatch repair“
adenom
2 3
1
microadenoma
in fecal stream luminal promotional
and progression agents
karcinogeny z krve
mutace v zárodečné linii
mutace kmenové
buňky
klony mutované
buňky
mohou podstupovat
další mutace a
pokračovat v proliferaci
cells not apoptosed
not sloughed
Vývoj polyklonality adenomů v kolonu
a) Mutace kmenové buňky např. v genu
APC
b) Kolonizace krypty buňkami APC-/- a
vznik monokryptálního adenomu
c) Polyklonalita vzniká v důsledku
krátkodobé interakce zřejmě změnou
signálování buněk spojených s lamina
propria– mutace v přilehlé kryptě
d) Expanze adenomu
e) Expanze dominantního klonu vede ke
vzniku monoklonálního nádoru
Genetic
regulation
Normal
epithelium
Metastasis
Carcinoma
Dysplastic
adenoma
Tubular
adenoma
Dysplastic
crypts
Histological
stage
ProgressionPromotionInitiation
APC
-catenin
K-ras
DCC
p53
Genetický model kolorektální karcinogeneze
Reproduced from Sharma et al., Eur. J. Cancer 2001
Funkce APC (adenomatous polyposis coli) proteinu
300kD cytoplasmatický protein kódovaný APC genem – často
mutovaný v prvotních stadiích CRC (u adenomů)
APC interaguje s řadou bun. proteinů a drah a přispívá tak k regulaci
diferenciace, migrace, proliferace a adheze. Jeho mutace tak
ovlivňuje všechny tyto procesy.
►► Regulace signálu indukovaného beta-kateninem (regulace Wnt
dráhy)
►► Regulace buněčné adheze prostřednictvím beta-kateninu a E-
kadherinu
►► Regulace migrace buněk interakcemi s mikrotubuly a F-aktinem
►► Blok buněčného cyklu zřejmě přímou inhibicí jeho komponent
Mutace genu APC
vede ke změnám cytoskeletu a
deregulaci beta-kateninu.
Ovlivnění migrace buněk a
mitotického vřeténka –
aneuploidie.
Deregulace beta-kateninu –
poruchy diferenciace a genové
exprese – transformace.
Zvýšená hladina beta-kateninu –
neschopnost APC vazby na
mikrotubuly – deregulace
migrace buněk a segregace
chromozómů.
Figure 7.24a The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)
Mitogenní signál přenášený Ras proteinyMitogenní signál přenášený Ras proteiny
Interakce buněk kolonových krypt s látkami vznikajícími vInterakce buněk kolonových krypt s látkami vznikajícími v
krvi nebo vkrvi nebo v lumenulumenu
►► Mutace APC (Mutace APC (adenomatousadenomatous polyposispolyposis colicoli gene) v kmenovýchgene) v kmenových
buňkách jako výsledek působení látek z krve nebo zárodečnébuňkách jako výsledek působení látek z krve nebo zárodečné
mutace, produkuje abnormality v buněčné proliferaci, migracimutace, produkuje abnormality v buněčné proliferaci, migraci
a adhezia adhezi
►► Abnormální buňky se akumulují na vrcholu krypt, tvoří seAbnormální buňky se akumulují na vrcholu krypt, tvoří se
aberantní fokusy krypt (ACF), které vyčnívají do prouduaberantní fokusy krypt (ACF), které vyčnívají do proudu
stolicestolice
►► Zvyšuje se pravděpodobnost dalších mutací kontaktemZvyšuje se pravděpodobnost dalších mutací kontaktem
proliferujícíchproliferujících buněk s fekálními mutageny a adenomy sebuněk s fekálními mutageny a adenomy se
tvoří postupnou klonální expanzítvoří postupnou klonální expanzí
Epigenetické změny
Hypo- nebo hypermetylace promotorů
Hypometylace – obecný a raný děj – odpovědná např. za overexpresi k-ras
Hypermetylace – inaktivace nád. supresorových genů
Deregulace růstových faktorů
TGF beta – negativní růstových faktor epiteliálních buněk – zástava v G1 fázi,
receptor I a II signálování přes SMAD proteiny
Inaktivační mutace signální dráhy – poruchy apoptózy- progrese adenom-
karcinom.
Zánětlivé onemocnění střeva (IBD)
Nádory často vznikají v prostředí zánětu
Produkce prozánětlivých cytokinů – TNF alfa, IL-1, -6, -8, ROS, prostaglandiny
– podpora, poškození DNA, angiogeneze, inhibice apoptózy a invaze.
Úloha transkripčního faktoru NF kB
►► VýživaVýživa
-- celkový kalorický příjem a frekvence příjmu potravycelkový kalorický příjem a frekvence příjmu potravy
-- obsah a kvalita tuků vobsah a kvalita tuků v potravě (působení žlučových kyselin, obsahpotravě (působení žlučových kyselin, obsah
a kvalita nasycených a nenasycených tuků, lipidováa kvalita nasycených a nenasycených tuků, lipidová peroxidaceperoxidace,,
zvýšená tvorba prostaglandinů)zvýšená tvorba prostaglandinů)
-- ochranný vliv vlákniny (vazba karcinogenů, zkrácení dobyochranný vliv vlákniny (vazba karcinogenů, zkrácení doby
tranzitu střevem, snížení pH)tranzitu střevem, snížení pH)
-- vitaminy a dalšívitaminy a další mikrokomponentymikrokomponenty živin (vit. A, C a E a selen jsouživin (vit. A, C a E a selen jsou
antioxidanty)antioxidanty)
-- konzumace alkoholu a kávykonzumace alkoholu a kávy
kouření (hlavně doutníky a dýmky)kouření (hlavně doutníky a dýmky)
-- potravinové mutageny (zejména heterocyklické aminy ve vařenémpotravinové mutageny (zejména heterocyklické aminy ve vařeném
a pečeném mase a tucích)a pečeném mase a tucích)
-- konzumace masa a vajec (vyšší konzumace je rizikovákonzumace masa a vajec (vyšší konzumace je riziková –– vepřové,vepřové,
hovězí, jehněčí)hovězí, jehněčí)
Faktory vnějšího prostředíFaktory vnějšího prostředí
►► Fyzická aktivitaFyzická aktivita
nedostatek je rizikovým faktoremnedostatek je rizikovým faktorem
předpoklad modifikace diety spředpoklad modifikace diety s vysokým obsahem tukůvysokým obsahem tuků
►►Profesionální faktoryProfesionální faktory
profese zdrojem látek zvyšujících riziko nádorůprofese zdrojem látek zvyšujících riziko nádorů kolorektakolorekta (zejména(zejména
kovoprůmysl, automobilový a dřevařský průmysl)kovoprůmysl, automobilový a dřevařský průmysl)
►Věk (zvýšený výskyt s věkem)►Věk (zvýšený výskyt s věkem)
► Neefektivní imunitní systém► Neefektivní imunitní systém
Chemoprevence
nesteroidní protizánětlivé léky (NSADs); antioxidanty; vápník; selen ; folát
MASTNÉ KYSELINY S KRÁTKÝM ŘETĚZCEM (SCFA)
► C2-5 organické mastné kyseliny (acetát, propionát, butyrát)
► vznikají bakteriální fermentací vlákniny a účastní se regulace funkcí a
cytokinetiky v kolonu
► butyrát slouží jako zdroj energie pro normální epiteliální buňky a indukuje
diferenciaci a apoptózu nádorových buněk střeva
CYTOKINYCYTOKINY
Důležité endogenní faktory ovlivňující kolorektální karcinogenezDůležité endogenní faktory ovlivňující kolorektální karcinogenezii
TNFTNF--familyfamily (TNF(TNF--αα,, FasFas ligand, TRAILligand, TRAIL –– TNFTNF relatingrelating apoptosisapoptosis
inducinginducing factorfactor))
TGFTGF--familyfamily (TGF(TGF--ββ))
EGFEGF –– epidermální růstový faktorepidermální růstový faktor
TumourTumour necrosisnecrosis factorfactor--alphaalpha (TNF(TNF-- αα),), interleukinyinterleukiny
► multifunkční► multifunkční cytokincytokin
► jeden z hlavních► jeden z hlavních mediátorůmediátorů zánětuzánětu
► TNF► TNF-- αα je produkován makrofágy a dalšími buňkamije produkován makrofágy a dalšími buňkami imunitníhpimunitníhp
systémusystému
► koncentrace TNF► koncentrace TNF-- αα v kolonu je zvýšena během chronickéhov kolonu je zvýšena během chronického
zánětu (zánětu (ulcerativníulcerativní kolitida nebo Crohnova choroba)kolitida nebo Crohnova choroba)
► úloha v nádorové kachexii► úloha v nádorové kachexii
► existuje interakce mezi► existuje interakce mezi cytokinycytokiny a dietetickými faktorya dietetickými faktory –– mastnémastné
kyseliny akyseliny a eikosanoidyeikosanoidy
Přenos signáluPřenos signálu cytokinůcytokinů rodiny TGF betarodiny TGF beta
Model signálů dráhyModel signálů dráhy WntWnt
Podpora karcinogenezePodpora karcinogenezeNormální stavNormální stav
Regulace transkripce
drahou beta-kateninu.
Komplex APC, axin
GSK3
Fosforylace a dgradace
beta-k.
Deregulace:Deregulace:
VazbaVazba WntWnt nana FrizzeledFrizzeled
receptoryreceptory
Stabilizace betaStabilizace beta--k.k.
Akumulace v jádřeAkumulace v jádře
Aktivace LEF1/TCFAktivace LEF1/TCF
transkripčních faktorůtranskripčních faktorů
Regulace (deregulace) transkripčních faktorů u střevních buněkRegulace (deregulace) transkripčních faktorů u střevních buněk
Mechanismy působení vysoce nenasycených mastných kyselin (Mechanismy působení vysoce nenasycených mastných kyselin (PUFAsPUFAs))
zahrnuté v kolorektální karcinogenezizahrnuté v kolorektální karcinogenezi
METABOLISMUS KYSELINY ARACHIDONOVÉ (AA)METABOLISMUS KYSELINY ARACHIDONOVÉ (AA)
COXCOX--22
u kolorektálních karcinomů jeu kolorektálních karcinomů je zvýšena exprese COXzvýšena exprese COX--22 a množství PGE2a množství PGE2
PGE2 stimuluje růst a inhibujePGE2 stimuluje růst a inhibuje apoptózuapoptózu nádorových buněknádorových buněk
PGE2 působíPGE2 působí prozánětlivěprozánětlivě a reguluje funkce imunitních buněk (imunosuprese)a reguluje funkce imunitních buněk (imunosuprese)
nesteroidní antiflogistika (nesteroidní antiflogistika (NSAIDsNSAIDs) snižují riziko kolorektálních nádorů a zánět) snižují riziko kolorektálních nádorů a zánět
inhibicí COXinhibicí COX--22
LOX (5LOX (5--, 12,, 12, --15)15)
u kolorektálních karcinomů zvýšená produkce 12u kolorektálních karcinomů zvýšená produkce 12-- a 15a 15-- HPETEHPETE
OvlivněníOvlivnění cytokinetikycytokinetiky,, adhezivityadhezivity aa invazivityinvazivity
Změny genové expreseZměny genové exprese -- aktivace specifických transkripčních faktorůaktivace specifických transkripčních faktorů
(PPAR, NF(PPAR, NFκκB, AP1)B, AP1)
Účinky lipidovéÚčinky lipidové peroxidaceperoxidace (LP)(LP)
Produkty LP mohou mítProdukty LP mohou mít genotoxickégenotoxické účinky a mohou ovlivňovat buněčnýúčinky a mohou ovlivňovat buněčný
cyklus.cyklus.
Během LP jsou produkovány reaktivní kyslíkové radikály (ROS)Během LP jsou produkovány reaktivní kyslíkové radikály (ROS)
ROS mohou aktivovat NFROS mohou aktivovat NF--kBkB
Dráhy přeměny kyseliny arachidonové v prostaglandinyDráhy přeměny kyseliny arachidonové v prostaglandiny
Úloha COXÚloha COX--1 a COX1 a COX--22
Dráha 5Dráha 5--lipoxygenázylipoxygenázy –– vznikvznik leukotrienůleukotrienů
COXCOX--2 i 52 i 5--LPO stimulují buněčnou proliferaci, inhibujíLPO stimulují buněčnou proliferaci, inhibují
apoptózuapoptózu a indukujía indukují neoangiogenezineoangiogenezi
Účinky COX-2 a vztah k apoptóze v tlustém střevě
vedlejší účinky na žaludek
kyselina arachidonová
NSAIDs indukováno u
adenokarcinomu
ovlivňuje dráhy signálové transdukce
při adhezi, růstu a diferenciaci
COX-1
inhibuje
snížení rizika kolorektálních
nádorů/ redukce tvorby
nádorů kolonu
inhibuje apoptózu
zvyšuje bcl-2
snižuje E-kadherin
a adhezi
COX-2
zvýšená apoptóza s FAP
cytokiny, růstové faktory,
hormony a nádorové
promotery
prostaglandiny
COXCOX--2 je nadměrně2 je nadměrně exprimovánaexprimována u 40u 40--90% kolorektálních90% kolorektálních
adenomů a u 90% adenokarcinomůadenomů a u 90% adenokarcinomů
Některé inhibitory COXNěkteré inhibitory COX--1 a COX1 a COX--2 (2 (NSAIDsNSAIDs))
Schematické dráhy některých funkčních efektů inhibice COXSchematické dráhy některých funkčních efektů inhibice COX--1 a COX1 a COX--22
Mechanismy účinků exprese COXMechanismy účinků exprese COX--2 na vývoj2 na vývoj
kolorektálních nádorů:kolorektálních nádorů:
Účinky nezávislé na produkci prostaglandinů (PGE2):Účinky nezávislé na produkci prostaglandinů (PGE2):
Aktivace karcinogenůAktivace karcinogenů
ProdukceProdukce malondialdehydumalondialdehydu
Redukce hladiny volné AARedukce hladiny volné AA
Účinky závislé na produkci PGE2:Účinky závislé na produkci PGE2:
Indukce buněčné proliferaceIndukce buněčné proliferace
InhibiceInhibice apoptózyapoptózy
IndukceIndukce angiogenezeangiogeneze
Zvýšení buněčné motilityZvýšení buněčné motility
Zvýšené metastatického potenciáluZvýšené metastatického potenciálu
Indukce lokální imunosupreseIndukce lokální imunosuprese
Zvýšená exprese COXZvýšená exprese COX--2 u řady2 u řady
buněčných typůbuněčných typů –– makrofágy,makrofágy,
fibroblasty, osteoblasty,fibroblasty, osteoblasty,
endoteliálníendoteliální b.b. –– podporuje růstpodporuje růst
nádoru řadou mechanismů:nádoru řadou mechanismů:
a)a) PGsPGs závislé na COXzávislé na COX--22
stimulujístimulují vnitorobuněčnévnitorobuněčné
receptory (receptory (intrakrinníintrakrinní
mechanismus), b) PG receptorymechanismus), b) PG receptory
((autokrinníautokrinní mechanismus) a PGmechanismus) a PG
receptory jiných buněkreceptory jiných buněk --
endoteliálníendoteliální b.b. –– proangiogenníproangiogenní
efekty (efekty (parakrinníparakrinní mechanismus)mechanismus)
Zvýšená exprese specifických receptorů pro PG (EP4) usnadňuje kZvýšená exprese specifických receptorů pro PG (EP4) usnadňuje kolorektální karcinogeneziolorektální karcinogenezi -- vznikvznik
pozitivní zpětné smyčky zvyšující expresi COXpozitivní zpětné smyčky zvyšující expresi COX--2.2.
Normální b.Normální b. –– nízká exprese EP, nízká exprese COXnízká exprese EP, nízká exprese COX--2,2, -- inhibice růstu při vysokéinhibice růstu při vysoké konckonc. PGE2. PGE2
Nádorové b.Nádorové b. –– zvýšená exprese EP4, zvýšená exprese COXzvýšená exprese EP4, zvýšená exprese COX--2 a tvorba PGE22 a tvorba PGE2 –– růstová stimulacerůstová stimulace
Chell S. et al BBA 2006
Přenos signálůPřenos signálů receptorů EP2 a EP4receptorů EP2 a EP4
AktivaceAktivace adenylátadenylát cyklázycyklázy přes Gpřes G
proteinyproteiny –– stimulace produkce cAMPstimulace produkce cAMP
a PKA, aktivacea PKA, aktivace transkrtranskr. faktoru. faktoru
CREBCREB –– cAMP responsecAMP response--elementelement
(CRE)(CRE) –– genová transkripce.genová transkripce.
EP2/EP4 aktivují paralelněEP2/EP4 aktivují paralelně TcfTcf//LefLef
signální dráhu nezávisle na APC.signální dráhu nezávisle na APC.
EP4 aktivuje PIEP4 aktivuje PI--33--K, Akt a ERK1/2K, Akt a ERK1/2
kinázy akinázy a trtr. faktor EGR1 regulující. faktor EGR1 regulující
expresi genů pro PGE, TNF,expresi genů pro PGE, TNF,
cyklinD1.cyklinD1.
Vazba PGE na receptory spojené s G proteinemVazba PGE na receptory spojené s G proteinem
Molekulární mechanismy COX-2 a NSAIDs
Mechanismy preventivního působeníMechanismy preventivního působení NSAIDsNSAIDs
v kolorektální karcinogeneziv kolorektální karcinogenezi
Mechanismy účinků některýchMechanismy účinků některých NSAIDsNSAIDs
COX-2 v angiogenezi
Vliv různé intenzity apoptózy na homeostázu
Intenzita (rychlost)
apoptózy
Rychlost buněčné
proliferace
homeostáza
akumulace
buněk
úbytek buněk
Vliv narušení (stimulace/inhibice) průběhu apoptózy
v rámci procesu vícestupňové karcinogeneze
poškození
oprava
rakovina
normální
hepatocyt hepatocyt s
poškozenou
DNA
iniciovaný
hepatocyt
pozměněné
ložisko jaterní
tkáně
Růstové
zvýhodnění
a genetická
nestabilita
stimulace apoptózy
inhibice apoptózy
Schematic representation of apoptosis,Schematic representation of apoptosis, oncosisoncosis and necrosisand necrosis
StageStage ofof apoptosisapoptosis viewedviewed byby confocalconfocal fluorescencefluorescence microscopymicroscopy
Viable cell
Early stage of apoptosis
Mid-stage of apoptosis
AnalysisAnalysis ofof DNADNA fragmentationfragmentation ofof apoptosisapoptosis
ViableViable andand apoptoticapoptotic cellscells onon electronelectron microscopymicroscopy
Pathways controlling apoptosis and necrosis. Activation of death receptors, DNA
damage, growth factor loss, radio- or chemotherapy can result in acitvation of
upstream caspases, activation of mitochondria, release of cytochrome c, activation of
Apaf-1, subsequent activation of downstream caspases, and finally DNA fragmentation
and apoptosis. The central role of anti-apoptotic Bcl-2 family members (Bcl-2, Bcl-XL)
and of inhibitors like IAP (inhibitors of apoptosis proteins) is demonstrated.
Mitochondrial activation resulting in release of Ca++, generation of free radicals, lipid
peroxidation and ATP-depletion leads to necrosis.
Upstream
Caspases
A
P
O
P
T
O
S
I
S
Death
Receptors
FasL
TNF
TRAIL
zVAD-fmk
p53BCL-2 Family
BCL-2 BCL-XL
Flips
Flames
DNA Damage
Growth Factor
Loss
PT
Pores
Ion
channels
Cyto-C Cyto-C
Ca++
Oxidants
Free radicals
Superoxides
Lipid
peroxidation
ATP Depletion
NECROSIS
Apaf-1
Caspase9 Pro
Caspase9
Active
Caspase3
Active
Caspase3 Pro
IAP

Molekulární interakční mapa drah spojených sMolekulární interakční mapa drah spojených s apoptózouapoptózou, u nichž byly pozorovány rozdíly v, u nichž byly pozorovány rozdíly v
genové expresi.genové expresi.
Molekuly podporujícíMolekuly podporující apoptózuapoptózu –– červenáčervená
Molekuly potlačujícíMolekuly potlačující apoptózuapoptózu –– zelenázelená
ExpreseExprese mRNAmRNA se mění očekávaným směremse mění očekávaným směrem –– žlutě, opačným směremžlutě, opačným směrem -- modřemodře
AntiAnti--apoptickéapoptické signály z NFsignály z NF--BB
(a)
Regulace aktivity NFRegulace aktivity NF--B závislá a nezávislá naB závislá a nezávislá na IkBIkB.. (a)(a) NFNFBB je aktivován poje aktivován po
aktivaciaktivaci IIBB kinázy (IKK). Tyto kinázykinázy (IKK). Tyto kinázy fosforylujífosforylují IIBB, což vede k jeho degradaci a, což vede k jeho degradaci a
jaderné translokaci uvolněného NFjaderné translokaci uvolněného NF--B. (b) Zároveň samotný NFB. (b) Zároveň samotný NF--B jeB je fosforylovánfosforylován
cytosolovými nebo jadernými protein kinázami, což zvyšuje účinnocytosolovými nebo jadernými protein kinázami, což zvyšuje účinnost genové expresest genové exprese
indukované NFindukované NF--B.B. IIBB, inhibitor NF, inhibitor NF--BB;; NFNF--B, jaderný faktorB, jaderný faktor B.B.
NFB activating signal
NFB-dependent gene expression
Activation of
IB kinases
(b)
Phosphorylation
of NF-B
Conformational
changes
Phosphorylation,
ubiquitination and
degradation of IB
Nuclear translocation and
DNA binding of NF-B
Modulation of nuclear import, DNA
binding, protein-protein interactions
with coactivators or co-repressors,
effects on transactivation
Molekulární interakční mapa NFκB/I κB
Oxidativní stres jakoOxidativní stres jako mediátormediátor apoptózyapoptózy
Mnoho látek, které indukujíMnoho látek, které indukují apoptózuapoptózu jsou buď oxidanty nebojsou buď oxidanty nebo
stimulátory buněčného oxidativního metabolismu. Naopakstimulátory buněčného oxidativního metabolismu. Naopak
řada inhibitorůřada inhibitorů apoptózyapoptózy má antioxidační účinky.má antioxidační účinky.
Možné mechanismyMožné mechanismy::
►► BclBcl--2 protein (produkt2 protein (produkt bclbcl--22 onkogenuonkogenu)) -- vv mitochondriích,mitochondriích,
endoplendopl. retikulu a jaderné membráně. retikulu a jaderné membráně -- regulace ROSregulace ROS
►► AktivaceAktivace polypoly--ADPADP--ribosoriboso--transferasytransferasy a akumulace p53a akumulace p53 --
polymerizace ADPpolymerizace ADP--ribosyribosy ss proteiny vyúsťuje vproteiny vyúsťuje v rychlourychlou
ztrátu zásoby NAD/NADH, kolaps zásob ATP a smrt buňky.ztrátu zásoby NAD/NADH, kolaps zásob ATP a smrt buňky.
►► Oxidace lipidů vOxidace lipidů v bun. membránáchbun. membránách -- mediátorymediátory apoptózyapoptózy
HPETE (po působení TNFHPETE (po působení TNF))
►► Aktivace genů odpovědných zaAktivace genů odpovědných za apoptózuapoptózu přes aktivacipřes aktivaci
specifických transkripčních faktorů jako jespecifických transkripčních faktorů jako je NFNFBB –– rozpornározporná
úloha.úloha.
►► APAP--1, antioxidant1, antioxidant--responsivní faktor může také přispívatresponsivní faktor může také přispívat
kk regulaciregulaci apoptózyapoptózy..
FyziologickyFyziologicky se ROS sese ROS se tvořítvoří vv::
PeroxisomechPeroxisomech -- rozkladrozklad mastnýchmastných kyselinkyselin (MK)(MK) -- peroxidperoxid
KatalázaKataláza využívávyužívá peroxidperoxid vv detoxifikačníchdetoxifikačních reakcíchreakcích
MitochondriíchMitochondriích -- respiračnírespirační cykluscyklus aa katabolismuskatabolismus MK.MK. MnMn superoxidsuperoxid dismutasadismutasa
aa dalšídalší antioxidantaantioxidanta vv mitochondriíchmitochondriích udržujíudržují nízkounízkou hladinuhladinu těchtotěchto ROS.ROS.
BylaByla prokázánaprokázána silněsilně inverzníinverzní korelacekorelace mezimezi produkcíprodukcí ROSROS mitochondriemimitochondriemi
aa délkoudélkou existenceexistence savčíhosavčího druhudruhu..
MikrosomálníMikrosomální systémsystém transportutransportu elektronůelektronů ((cytochromecytochrome P450)P450) -- vyžadujevyžaduje
elektronyelektrony zz NADPH kNADPH k produkciprodukci částečněčástečně redukovanýchredukovaných kyslíkovýchkyslíkových druhůdruhů..
ROSROS vznikajívznikají jenjen zaza přítomnostipřítomnosti selektovanýchselektovaných xenobiotikxenobiotik -- superoxidovýsuperoxidový
radikálradikál -- konverzekonverze nana reaktivnějšíreaktivnější hydroxylovýhydroxylový radikálradikál
MimobuněčnéMimobuněčné dějeděje -- oxidativníoxidativní vzplanutívzplanutí aktivovanýchaktivovaných makrofágůmakrofágů -- NADPHNADPH--
oxidázaoxidáza --superoxidsuperoxid..
AntioxidačníAntioxidační obrannýobranný systémsystém::
►►neenzymatickýneenzymatický:: molekulymolekuly jakojako vitvit E,E, vitvit C aC a glutationglutation působícípůsobící přímopřímo nana ROSROS
►►enzymatickýenzymatický:: superoxidsuperoxid dismutázadismutáza (SOD),(SOD), katalázakataláza (CAT), GSH(CAT), GSH peroxidasaperoxidasa
(GSH(GSH--PxPx) a GSH S) a GSH S transferasatransferasa (GST).(GST). MohouMohou buďbuď přímopřímo odstraňovatodstraňovat ROSROS
nebonebo působitpůsobit recyklacirecyklaci neenzymatickýchneenzymatických molekulmolekul..
Hlavní komponenty antioxidační sítě v buňceHlavní komponenty antioxidační sítě v buňce
BoonstraBoonstra andand Post, Gene 2004Post, Gene 2004
Schematický přehled úlohy reaktivních kyslíkových radikálů v
karcinogenezi. SOD, superoxide dismutase; .OH, hydroxyl radical; ADF,
adult T-cell leukemia-derived factor; GTS, glutathione S-transferase; GHS,
glutathione.
Antioxidant enzyme (catalase, SOD)
Nucleus
Antioxidant
(ADF, GST-, GSH etc.)
H2O2 O2Fe
Cu
Lipid
peroxidation
Genomic
instability
Chemotherapy
Resistance
OH
.
Oncogene
activation Invasion
Metastasis
Protease
Protease inhibitor
damage
Protein
damage
Mutation
DNA
damageNF-B
FOS/JUN
Pravděpodobný mechanismus
chemopreventivního účinku vitamínu C v karcinogenezi
karcinogenní poškození
přímé
zhášeče
ROS
ROS inaktivní produkty
potenciace systému antioxidačních enzymů
(GPx, GST, QR, SOD, CAT, atd.)
iniciace promoce progrese
normální
buňka
iniciovaná
buňka
preneoplastické
buňky
neoplastické
buňky
modifikace epigenetického působení
(protizánětlivé, obnovení mezibuněčné komunikace, atd.)
Poškození DNA:
změny struktury
a mutace genů
Oxidativní stres
Aktivace
karcinogenů
Inhibice
mezibuněčné
komunikace
Abnormální
genová exprese
Abnormální
enzymatická
aktivita
Rezistence
k chemoterapii
Buněčná
proliferace
Dědičné mutace Metastáze a invazivitaExpanze klonů
Iniciační stádium Stádium promoce Stádium progrese
Apoptóza
Trvalý oxidativní
stres
NO
Hypotetické schémaHypotetické schéma ilusturujícíilusturující modulaci signálů oxidem dusíku (modulaci signálů oxidem dusíku (NONO) vedoucí ke) vedoucí ke
změně aktivity transkripčních faktorů a exprese genů.změně aktivity transkripčních faktorů a exprese genů. ((APAP--11 activatoractivator protein 1,protein 1, ERKERK
extracellularextracellular signalsignal--regulatedregulated kinaseskinases,, JAKJAK Janus proteinJanus protein kinaseskinases,, MKPMKP--11 mitogenmitogen--activatedactivated proteinprotein kinasekinase
phosphatasephosphatase--1,1, NFNFBB nuclearnuclear factorfactor B,B, NONO nitricnitric oxide,oxide, OO22-- superoxidesuperoxide,, ONOOONOO--
peroxynitriteperoxynitrite,, p38p38 p38 mitogenp38 mitogen--
activatedactivated proteinprotein kinaseskinases,, PTPPTP proteinprotein tyrosinetyrosine phosphatasephosphatase,, RasRas smallsmall GTPGTP--bindingbinding protein,protein, ROSROS reactivereactive
oxygen species,oxygen species, RXRRXR retionidretionid X receptor,X receptor, SAPKSAPK stressstress--activatedactivated proteinprotein kinaseskinases))
NO, ROS, ONOONitrosation
Oxidation Nitration Metal complexes
Plasma membrane
Protein kinases
SAPK, p38, JAK, ERK
O2 or O2Protein
phosphatases
MKP-1, PTP
RAS
Gene transcription
Transcription factors
NFkB, AP-1, C/EBP, Sp-1, RXR
Nucleus
Hypotéza buněčné proliferace aHypotéza buněčné proliferace a apoptózyapoptózy indukovanéindukované
lipidovoulipidovou peroxidacíperoxidací.. NFNF--B, jaderný transkripční faktorB, jaderný transkripční faktor B.B.
OXIDATIVNÍ STRES A REDOXNÍ NEROVNOVÁHA VE STŘEVĚOXIDATIVNÍ STRES A REDOXNÍ NEROVNOVÁHA VE STŘEVĚ
Mild Substantial
Lipid peroxide
Subtoxic dose
Cytotoxic dose
Oxidative stress
Thiol redox imbalance
Modulates NF-B activity
apoptotic genes
p53, p21, bax, bcl-2
proliferative genes
c-myc, cyclins, cdk
retinoblastoma
Necrosis
Proliferation Apoptosis
BoonstraBoonstra andand Post, Gene 2004Post, Gene 2004
Ovlivnění přenosu signálů a účinky ROS na buněčný cyklusOvlivnění přenosu signálů a účinky ROS na buněčný cyklus
Účinky jsou závislé na dávce a délce expoziceÚčinky jsou závislé na dávce a délce expozice
NekrózaNekróza
ApoptózaApoptóza
Zástava bun.Zástava bun.
cyklucyklu
DiferenciaceDiferenciace
ProliferaceProliferace
Buněčná odpověď na oxidativní stres a oxidačněBuněčná odpověď na oxidativní stres a oxidačně--redukční (redukční (redoxredox) stav.) stav.
Křivky představují terminálně diferencované, mitoticky kompetentKřivky představují terminálně diferencované, mitoticky kompetentní aní a
transformované buněčné typy.transformované buněčné typy.
OXIDATIVNÍ STRES A REDOXNÍ NEROVNOVÁHA VE STŘEVĚOXIDATIVNÍ STRES A REDOXNÍ NEROVNOVÁHA VE STŘEVĚ
Growth
Redox status
Reductants Oxidants
Differentiated
Mitotic
competent
Transformed
Stimulus
Quiescence Proliferation Apoptosis Necrosis
Srovnání obnovy buněk ve střevě, kůži a jaterníchSrovnání obnovy buněk ve střevě, kůži a jaterních proliferonechproliferonech
Epidermis je vysoce účinné signální rozhraní mezi vnějším prostřEpidermis je vysoce účinné signální rozhraní mezi vnějším prostředím a tělem.edím a tělem.
Tzv.Tzv. hyperplastická transformacehyperplastická transformace zahrnuje obranné reakce jako je zánět azahrnuje obranné reakce jako je zánět a protektivníprotektivní aa
reparační procesy jako je vývoj hyperplasie a hojení ran.reparační procesy jako je vývoj hyperplasie a hojení ran.
KeratinocytyKeratinocyty epidermisepidermis jsou nejvíce exponované a mají hlavní kontrolní funkci. Pojsou nejvíce exponované a mají hlavní kontrolní funkci. Po
podráždění a poškození velmi rychle reagují (aktivují se) a uvolpodráždění a poškození velmi rychle reagují (aktivují se) a uvolňují řadu signálníchňují řadu signálních
molekul, jako jsoumolekul, jako jsou cytokinycytokiny, růstové faktory a, růstové faktory a prozánětlivéprozánětlivé mediátorymediátory..
Význam metabolismu AAVýznam metabolismu AA –– eikosanoidyeikosanoidy působí jako tkáňovépůsobí jako tkáňové mediátorymediátory a účastní sea účastní se
kontroly proliferace a diferenciace,kontroly proliferace a diferenciace, apoptózyapoptózy, zánětu, invaze leukocytů apod. Bylo, zánětu, invaze leukocytů apod. Bylo
prokázáno, že tvorbaprokázáno, že tvorba eikosanoidůeikosanoidů je důležitým dějem při rozvoji nádorů.je důležitým dějem při rozvoji nádorů.
Interakce sInterakce s cytokinycytokiny
InIn vivovivo –– vícestupňový modelvícestupňový model a synergismusa synergismus genotoxgenotox. a. a negenotoxnegenotox. faktorů.. faktorů.
Iniciace je navozenaIniciace je navozena genotoxgenotox. látkou a k. látkou a k promoci dochází opakovanou indukcípromoci dochází opakovanou indukcí
regenerativníregenerativní hyperproliferačníhyperproliferační odpovědi po působení buď nádorovými promotory jako jeodpovědi po působení buď nádorovými promotory jako je
TPA nebo po mechanickém poranění.TPA nebo po mechanickém poranění.
Proces začínáProces začíná reverzibilní hyperplasií kůžereverzibilní hyperplasií kůže, následuje objevení se, následuje objevení se klonálníchklonálních
preneoplastickýchpreneoplastických poškozenípoškození (revers. nebo(revers. nebo ireversirevers. papilomy) a končí vznikem. papilomy) a končí vznikem invazívníchinvazívních
aa metastázujícíchmetastázujících karcinomů kůže.karcinomů kůže.
Důležitou roli zde hrajíDůležitou roli zde hrají ROSROS, které vznikají z, které vznikají z velké částivelké části oxidativním metabolismem lipidůoxidativním metabolismem lipidů..
AntioxidantaAntioxidanta aa vychytávačevychytávače radikálůradikálů mohou karcinogenezi kůže inhibovat, tj. působímohou karcinogenezi kůže inhibovat, tj. působí
chemopreventivněchemopreventivně..
KARCINOGENEZE KŮŽEKARCINOGENEZE KŮŽE
Linie kožních buněk a typy nádorů.Linie kožních buněk a typy nádorů.
Fenotyp epidermálního karcinomu se vztahuje ke stadiu diferenciaFenotyp epidermálního karcinomu se vztahuje ke stadiu diferenciacece
buněčného typu, kde sebuněčného typu, kde se exprimujeexprimuje maligní fenotyp.maligní fenotyp.
Epidermální karcinomy jsou často obklopeny oblastí morfologickyEpidermální karcinomy jsou často obklopeny oblastí morfologicky pozměněnýchpozměněných
buněk, často s mutacemi (p53) vedoucími k abnormální proliferacibuněk, často s mutacemi (p53) vedoucími k abnormální proliferaci..
Další mutace (Další mutace (napřnapř-- cc--mycmyc pak vedou k maligní transformaci.pak vedou k maligní transformaci.
Úloha metabolismu AAÚloha metabolismu AA
►► eenzymy se indukují a AA anzymy se indukují a AA a eikosanoidyeikosanoidy se uvolňují po působení nádorovýchse uvolňují po působení nádorových
promotorůpromotorů
►► zatímco indukce je přechodná vzatímco indukce je přechodná v normální tkáni, vnormální tkáni, v neoplastickýchneoplastických místech jemístech je
konstitutivníkonstitutivní
►► díky mutaci vdíky mutaci v rasras onkogenuonkogenu a dalším genetickým defektům působí naa dalším genetickým defektům působí na
neoplastickéneoplastické buňky i některébuňky i některé autokrinněautokrinně stimulované faktory jako např. TGFstimulované faktory jako např. TGF,,
který dále indukuje uvolňování AA zkterý dále indukuje uvolňování AA z fosfolipidů a de novo syntézu kritickýchfosfolipidů a de novo syntézu kritických
enzymů metabolismu AAenzymů metabolismu AA
►► nádorech kůže je zvýšené množství prostaglandinů a 8nádorech kůže je zvýšené množství prostaglandinů a 8-- a 12a 12-- HETEHETE
►►dochází kdochází k aberantní expresi enzymů jako je PGHaberantní expresi enzymů jako je PGH syntázasyntáza 2 (COX 2) a 82 (COX 2) a 8-- aa
1212-- lipoxygenázalipoxygenáza..
►►chemoprevencechemoprevence –– využití inhibitorůvyužití inhibitorů eikosanoidůeikosanoidů
JátraJátra -- klidový orgán sklidový orgán s velmi nízkou bazální hladinou replikace DNA.velmi nízkou bazální hladinou replikace DNA.
VV odpověď na specifickéodpověď na specifické stimulistimuli reagujíreagují rychlou proliferacírychlou proliferací zprostředkovanouzprostředkovanou
pravděpodobněpravděpodobně novou expresí genůnovou expresí genů..
Dediferenciace, změny vDediferenciace, změny v regulaci bun. cyklu, působení růst. faktorů HGF(regulaci bun. cyklu, působení růst. faktorů HGF(hepatocytehepatocyte
growthgrowth f.) a EGF(f.) a EGF(epidermalepidermal growthgrowth f.)f.)
K regenerativní hyperplasiiK regenerativní hyperplasii dochází při reparaci poškození jater vdochází při reparaci poškození jater v důsledku chirurgickédůsledku chirurgické
resekce, částečnéresekce, částečné hepatektomiehepatektomie nebo po působení toxických látek.nebo po působení toxických látek.
NegenotoxickéNegenotoxické karcinogenykarcinogeny např.např. peroxisomperoxisom.. proliferátoryproliferátory (PP) nebo(PP) nebo phenobarbitalphenobarbital --
přímý mitotický stimul inpřímý mitotický stimul in vivovivo stimulující asi 30% buněk během 48h. Ke stimulaci docházístimulující asi 30% buněk během 48h. Ke stimulaci dochází
i ui u hepatocytůhepatocytů kultivovaných in vitro. Molekulární mechanismy nejsou zcela objkultivovaných in vitro. Molekulární mechanismy nejsou zcela objasněny.asněny.
Silná korelace mezi indukcí s. DNA a následnouSilná korelace mezi indukcí s. DNA a následnou hepatokarcinogenitouhepatokarcinogenitou..
Tento proces však dáleTento proces však dále závisí nazávisí na ploiditěploiditě. U jaterních buněk. U jaterních buněk endoreplikaceendoreplikace --
polyploidizacepolyploidizace. Narušení regulace bun. cyklu. Narušení regulace bun. cyklu -- buňky citlivější kbuňky citlivější k působenípůsobení chemchem. látek.. látek.
NegenotoxickéNegenotoxické karcinogeny působí ukarcinogeny působí u hepatocytůhepatocytů téžtéž supresisupresi apoptózyapoptózy. Poškozené buňky. Poškozené buňky
pakpak persistujípersistují vv populaci a po dalším mitogenním působenípopulaci a po dalším mitogenním působení negenotoxnegenotox. karcinogenů z. karcinogenů z nichnich
mohou vznikat nádory.mohou vznikat nádory.
Při působení např. PP hrají důležitou úlohuPři působení např. PP hrají důležitou úlohu receptory PPARreceptory PPAR, jejichž kvantitativní exprese, jejichž kvantitativní exprese
je pravděpodobně odpovědná zaje pravděpodobně odpovědná za rozdíly vrozdíly v citlivosti mezi hlodavci a jinými živ. druhy icitlivosti mezi hlodavci a jinými živ. druhy i
člověkem.člověkem.
HEPATOKARCINOGENEZE
ProliferaceProliferace hepatocytůhepatocytů může být zprostředkovánamůže být zprostředkována cytokinycytokiny
TNFTNF a ILa IL--66 -- přechod G0/G1přechod G0/G1
HepatocyteHepatocyte growthgrowth factorfactor (HGF),(HGF), epidermalepidermal growthgrowth f. (EGF) a TGFf. (EGF) a TGF --
přechod mezi střední a pozdní G1 fázípřechod mezi střední a pozdní G1 fází
Signály mezi různými typy buněkSignály mezi různými typy buněk --KupfferovyKupfferovy buňky (jaterní makrofágy)buňky (jaterní makrofágy)
po stimulaci PP uvolňují TNFpo stimulaci PP uvolňují TNF a ILa IL--66  aktivace specifickýchaktivace specifických
transkripčních faktorů jako jetranskripčních faktorů jako je NFNFB nebo STAT proteinůB nebo STAT proteinů (přenos signálů a(přenos signálů a
aktivace transkripce) vaktivace transkripce) v hepatocytechhepatocytech..
UU lablab. zvířat. zvířat sledovány počty a velikostsledovány počty a velikost morfologicky a enzymatickymorfologicky a enzymaticky
změněných fokusůzměněných fokusů (v nich s. DNA a(v nich s. DNA a apoptózaapoptóza).).
Další stupeňDalší stupeň hepatocelulárníhepatocelulární adenomy a karcinomy.adenomy a karcinomy.
HepatokarcinogenezeHepatokarcinogeneze
Importance of
PPARs in cell
proliferation,
differentiation
and apoptosis.
After activation,
PPAR and RXR form
heterodimers which
bind to DNA regulatory
sequences of target
genes through
interaction with PPRE.
The control by PPARs
of the transcriptional
activity af target genes
gives rise to biological
effects which
may have consequences
for human health.
LTB4, leukotriene B4;
PGJ2, prostagladin
J2; PP, peroxisome
proliferator; PPAR,
peroxisome proliferator-activated
receptor;
PPRE, peroxisome
proliferator responsive
element; 9-cisRA,
9-cis-retinoic
acid; RXR, 9-cisretinoic
acid receptor.
Peroxisome proliferators
(fibrates, phtalates, etc.)
Fatty acids
(PGJ2, LTB4)
Nutrition
PP
Transcription
9-cis-RA
PPRE
RXR
CELL SPECIFIC RESPONSES
Proliferation
Differentiation
and maturation
Apoptosis
MEDICAL RELEVANCE
* Clonal expansion of
preadipocytes promoting
adipogenesis
(participation on
PPAR.)
* Hypothetical risk in
man of cell growth
stimulation by
activation of PPARs.
* Monocyte / macrophage
differentiation
(implication of PPAR)
leading to accelerated
atherosclerosis.
* Enhanced PPARg
expression could lead
to tumoral cell
apoptosis and
represents a
therapeutical approach
in malignant disease.
* Protective effects of
PPAR.
* Adipocyte differentiation
responsible of
obesity and other
related disorders
(implication of PPAR.)
Target genes
RXRPPAR
Schéma signálních drah PPARSchéma signálních drah PPAR
PPARsPPARs fungují jakofungují jako heterodimeryheterodimery s jejich obvyklým partnerems jejich obvyklým partnerem
-- retinoidnímretinoidním receptorem (RXR).receptorem (RXR).
L
PPAR
PPARPPAR
RXR
RXR RXR
CoRep
CoActCoRep
CoAct
CoRep?
L
PPRE PPRE