Karel Souček E-mail: ksoucek@ibp.cz, tel.: 541 517 166 ZÁNĚT, NÁDOROVÉ MIKROPROSTŘEDÍ A NEOANGIOGENEZE Otázky Jaké je možné vysvětlení nízké účinnosti kolonizace mikrometastáz? Jaký mechanismus může vysvětlit korelaci mezi velikostí nádoru a prognózou vzniku metastáz? Jaké důkazy podporují zapojení EMT v nádorové patogenezi, jaké jsou naopak proti? podpůrné proliferační signály deregulace supresorů růstu/proliferace odolnost k buněčné smrti neomezená replikace neoangiogeneze invaze a metastázování mutace a genomická nestabilita zánět přestavba energetického metabolismu únik před zničením imunitním systémem Typické znaky nádorové buňky Douglas Hanahan & Robert A. Weinberg: Hallmarks of Cancer: Next Generation, Cell, 2011 Stromální komponenta karcinomu duktální karcinom prsu karcinom střeva adenokarcinom žaludkulobulární karcinom prsu Příklad: Hodgkinův lymfom – 99% buněk normální lymfocyty obklopující Reed-Sternebergovu buňku Hemangiom – neoplastické endoteliální buňky tvoří většinu masy nádoru Variabilita poměru neoplastických buněk a stromatu Rakovina není onemocnění jedné buňky Základní principy a znaky karcinogeneze Copyright © 2011 Elsevier Inc. Terms and Conditions Cell 2011 144, 646-674DOI: (10.1016/j.cell.2011.02.013) Výměna mitogenních signálů mezi různými typy buněk v normální tkáni Řada těchto interakcí přetrvává i v neoplastických tkáních Důkaz – autologní transplantace nádorů kůže (1961) Uplná nezávislost - ascit Heterotypická signalizace varle střevo Ústní dutina Prsní žláza Hojení rány Zajištění homeostázy (sekundy – minuty) Koagulace Provizorní ECM Zánět (hodiny – dny) Infiltrace leukocytů Trofické faktory stimulují migraci a proliferaci dalších buněk Proliferace (dny – týdny) Vstup fibroblastů a endoteliáních buněk do rány Reorganizace ECM Remodelace a maturace (týdny – měsíce –roky) Reorganizace kolegenové ECM Zakrytí rány epitelem Migrace keratinocytů, ustanovení nové bazální membrány Hojení rány Hojení rány Nádor – nehojící se rána Nádor – nehojící se rána Remodelace epiteliální tkáně během hojení, EMT, MET Exprese vimentinu (mes.) během hojení u normálních epiteliálních buněk Příklad plasticity buněk – spontánní indukce -SMA (mes.) z ztráta exprese cytokeratinu (ep.) Induce EMT působením MMP-3 Remodelace epiteliální tkáně během hojení, EMT, MET nádor, stejně jako zdravá tkáň, vyžaduje přísun živin a kyslíku a odvod metabolitů a CO2 Nové endoteliální buňky vznikají v průběhu embryogeneze – dochází k vaskulogenezi – formování cév v dospělosti je tento proces utlumen, aktivován jen přechodně - hojení ran, ovulační cyklus Během nádorové progrese je trvale aktivní VEGF-A (induktor) vs. TSP-1 (inhibitor) Exprese VEGF-A je indukována hypoxií a řadou onkogenů Pericyty a buňky derivované z kostní dřeně přispívají k nádorové neoangiogenezi Chronická aktivace neoangiogeneze v nádoru vede k tvorbě nenormálních cév Neorganizovaně, složitě větvených Zdeformované, zvětšené Nestálý průtok krve Krvácivost, netěsnost Abnormální proliferace a apoptóza endoteliálních buněk Neoangiogeneze Makrofágy mohou produkovat VEGF, asociují s neovaskulogenezí, produkují MMP-9, produkují mitogenní faktory a reorganizují stroma Makrofágy hrají důležitou úlohu v angiogenezi Hypoxie, neoangiogeneze Angiogeneze a klinická prognóza Angiogeneze jako cíl protinádorové léčby Angiogeneze jako cíl protinádorové léčby Inhibice angiogeneze - paradox Heterotypické interakce jako cíl protinádorové léčby Cytokiny a nádorová progrese Zánět a nádorová progrese Zánět a nádorová progrese Infiltrace CD45+ buněk do solidních nádorů Imunitní systém, zánět a tumorigeneze Rakovina slinivky Slinivka břišní, pankreas Slinivka břišní, pankreas smíšená exo/endokrinní žláza, produkující trávicí enzymy a hormony (váha ~ 80g, velikost ~ 15 cm) stroma: na povrchu pouzdro (husté vazivo) – z něj vybíhají septa → laloky → lalůčky (cévní + nervové zásobení + větvení vývodů); podkladovou tkání je řídké vazivo parenchym: pankreatické aciny + trámčité uspořádání buněk (Langerhansovy ostrůvky) Pankreas EXOKRINNÍ ČÁST PANKREATU složená alveolární žláza syntetizuje a produkuje trávicí štávu (cca 2 L/den): proteolytické endopeptidázy (trypsinogen, chymotrypsinogen), amylázy, lipázy a deoxyribonukleázy → mají za úkol štěpit tráveninu (chymus), přicházející z žaludku také zde probíhá produkce látek, podílejících se na alkalizaci sekretu (snížení pH = ↑ funkčnost trávicích enzymů) pankreatické aciny – bazofilní cytoplazma, množství sekrečních granulí, produkce trávicích enzymů centroacinózní buňky – světlá cytoplazma, přímo navazují na vsunuté vývody, alkalizace sekretu absence myoepitelových buněk ENDOKRINNÍ ČÁST PANKREATU Langerhansovy ostrůvky • velikost 100-200 um, počet ~ 1 mil., 1-2% objemu slinivky • trámčitý stavební typ s bohatým kapilárním zásobením (fenestrované kapiláry) ostrůvky jsou obklopeny tenkou vrstvou řídkého vaziva součástí „Diffuse Neuroendocrine Systém“ (DNES) systému světlá cytoplazma s přítomností sekrečních granulí → 4 typy buněk: A buňky – glukagon (cca 20%) B buňky – inzulín (cca 70%) D buňky – somatostatin (cca 5%) PP buňky – pankreatický polypeptid (< 5%) Langerhansův ostrůvek http://quasargroupconsulting.com/Encyclopedia/anatomy/pancreas.php Regenerace pankreatu Nízká intenzita proliferace Nízká klonogenní kapacita Délka života u myších buněk ~ 1 rok (podobně jako u jater) Regenerační kapacita odlišná od jaterní Buňky zvýší svoji proliferační kapacitu, ale k úplné obnově poškozené tkáně nedojde Lgr5+ buňky nejsou přítomny, jsou indukovány při poškození v buňkách duktu nebo v podmínkách in vitro – vliv mikroprostředí? Buňky pankreatu jsou plastické Během zánětu lze nalézt buňky s duktální i acinární charakteristikou Transdiferenciace Risk pro vnik onemocnění (acinar-to-ductal metaplasia) Regenerace pankreatu Rakovina slinivky Rakovina slinivky Mutace u nádorů slinivky radikální resekce - stádium I a II Adjuvantní terapie Chemorezistentní onemocnění radioterapie Nádor slinivky - léčba Adjuvantní terapie Léčba metastazujícího adenokarcinomu slinivky Biologické vlastnosti nádoru slinivky Nádor je komplexní tkáň závislá na komunikaci mezi různými buněčnými typy Karcinomy zahrnují neoplastické buňky a buňky stromatu – fibroblasty, myofibroblasty, zánětlivé buňky, endoteliální buňky, pericity Většina nádorů je na stromatu závislá s výjimkou ascitických nádorů Formování nových cév je kritickým faktorem determinující růst solidních nádorů Antiangiogenní léčba může vést k paradoxním výsledkům Rakovina jako nikdy se nehojící rána Zánět – jeden z rizikových faktorů pro vznik nádorů slinivky EMT předchází metastázování nádorových buněk slinivky Shrnutí Otázky Jakým způsobem může inhibice neoangiogeneze zlepšit nebo neutralizovat účinnost konvenční chemoterapie? Jakým způsobem mohou makrofágy ovlivňovat proces tumorigeneze? Jakým způsobem mohou onkogeny narušit interakci mezi nádorovými buňkami a nádorovým stromatem?