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Carcinogênese Por: Melissa Becker Trois Introdução • Neoplasia literalmente significa “novo crescimento”. • Células neoplásicas continuam a se replicar, aparentemente “desatentas” às influências regulatórias que controlam o crescimento celular normal. • Os tumores malignos são coletivamente referidos como cânceres. Nele, a lesão pode invadir e destruir estruturas adjacentes e disseminar-se para locais distantes (metástases) para causar morte. Características de neoplasias malignas e benignas Benignos Células parecidas/iguais às de origem bem diferenciadas, mitoses raras e configuração normal Malignas Amplo espectro de diferenciação - bem, moderadamente, pouco e indiferenciado. Estroma não ajuda separação entre benignos e malignos mas determina a consistência (desmoplasia). Células indiferenciadas - anaplásicos - formação retrógrada ou inversa. Anaplasia Pleomorfismo, anormalidades nucleares (hipercromáticos, tamanho, forma, nucléolo (s), aumento na proporção núcleo-citoplasma), células tumorais gigantes, mitoses atípicas, perda da polaridade (perdem orientação umas com as outras). Menos propensas a ter mesmas funções Epidemiologia • INCA estima 704 mil casos novos de câncer por ano no Brasil do triênio 2023 - 2025. • A epidemiologia pode estar relacionada ao ambiente específico, raça (possível hereditariedade), cultura e doenças associadas. • Até 2035 número total de câncer e mortes no mundo – 24 milhões e 14,6 milhões. I. Em mulheres: o câncer de mama é o maior incidência II. Em homem: o de próstata III. Região sul concentra 70% dos casos No Brasil O tumor maligno mais incidente no Brasil é o de pele não melanoma (31,3% do total de casos) Mama feminina (10,5%) Próstata (10,2%) Cólon e reto (6,5%) Pulmão (4,6%) Estômago (3,1%). Câncer VS IDH Homens • Nas regiões de maior IDH, os tumores malignos de cólon e reto ocupam a segunda ou a terceira posição • Nas de menor IDH, o câncer de estômago é o segundo ou o terceiro mais frequente entre a população masculina. Mulheres • Nas regiões mais desenvolvidas, o câncer colorretal ocupa o segundo lugar de incidência • Nas de menor IDH, o câncer do colo do útero ocupa essa posição. Variáveis Geográficas e Ambientais • Os fatores ambientais são a causa predominante dos cânceres esporádicos comuns. • Não há escassez de carcinógenos ambientais. Eles se ocultam no ambiente, no local de trabalho, no alimento e nas práticas pessoais. • A luz solar é carcinógena, assim como elementos dos ambientes urbanos ou elementos de certas ocupações. • Elementos da dietas são como possíveis fatores predisponentes. • Os carcinógenos podem estar em práticas pessoais (tabagismo e o consumo alcoólico). • Tudo o que as pessoas fazem para ganhar, subsistir ou desfrutar a vida se torna “ilegal, imoral ou engorda” ou — o que é mais perturbador — possivelmente é carcinogênico. • Fatores ambientais influenciam risco de câncer em pessoas com herança de genes do câncer. Mulheres com mutações em BRCA1 e BRCA2 (genes supressores de tumor) Idade ● A frequência do câncer aumenta com a idade. • A maioria das mortes por câncer ocorre entre 55-75 anos de idade; • A taxa declina, juntamente com a base populacional, após os 75 anos. • A crescente incidência com a idade pode ser explicada pelo acúmulo de mutações somáticas associadas à emergência de neoplasias malignas • O declínio na competência imune que acompanha o envelhecimento também pode ser um fator. • O câncer causa pouco mais de 10% de todos os óbitos em crianças com menos de 15 anos Classificação na hereditariedade As formas hereditárias de câncer podem ser divididas em três categorias baseadas em seu padrão de herança Síndromes de câncer autossômicas dominantes • A herança de um só gene mutante aumenta muito o risco de desenvolver um tumor. • As mutações incapacitantes herdadas em um gene supressor de tumor são responsáveis pelo desenvolvimento desse tumor em famílias. • Os tumores dentro desse grupo com frequência estão associados a um fenótipo marcador específico. Síndromes Autossômicas Recessivas do Reparo do DNA Defeituoso • Caracteriza-se coletivamente por instabilidade cromossômica ou de DNA e altas taxas de certos cânceres. • Ex: xeroderma pigmentoso Cânceres Familiares de Herança Incerta • Praticamente todos os tipos comuns de cânceres que ocorrem esporadicamente ocorrem nas formas familiares, nas quais o padrão de herança não é claro. • Os cânceres familiares não estão associados a fenótipos marcadores específicos. Condições adquiridas • São lesões pré-neoplásicas ou simplesmente “pré-cânceres”. • Embora tais lesões aumentem a probabilidade de malignidade, a maioria não progride para o câncer. • São quadros de lesão tecidual crônica ou inflamação que podem aumentar a probabilidade de malignidade por estimularem a continuação de proliferação regenerativa ou por exporem as células aos produtos da inflamação • Algumas dessas lesões precursoras importantes: 1. Metaplasia e displasia escamosas da mucosa bronquial Observadas em fumantes habituais — um fator de risco para o câncer. 2. Hiperplasia e displasia endometriais Observadas em mulheres com estimulação estrogênica não oposta — um fator de risco para carcinoma endometrial. 3. Leucoplasia da cavidade oral, vulva ou pênis Pode progredir para carcinoma de células escamosas. 4. Adenomas vilosos do cólon Alto risco de transformação para carcinoma colorretal. Desordem genética • O câncer é causado por mutações do DNA • Mostram alterações epigenéticas, como o aumento focal da metilação de DNA e alterações nas modificações da histona, que se originam de mutações adquiridas em genes que regulam essas modificações. • Essas alterações genéticas e epigenéticas alteram a expressão ou função de genes-chave que regulam os processos celulares fundamentais, como crescimento, sobrevida e senescência. Hereditariedade • As alterações genéticas são hereditárias e passadas para as células-filhas na divisão celular. • As células que ancoram essas alterações estão sujeitas à seleção darwiniana (sobrevivência da mais ajustada) • As células que sofrem mutações proporcionam as vantagens de crescimento ou sobrevivência, passando para trás suas vizinhanças e chegando desse modo a dominar a população. • As vantagens seletivas são conferidas a uma única célula que acaba dando origem ao tumor, todos os tumores são clonais • As mutações e alterações epigenéticas conferem, às células cancerosas, propriedades que conferem o fenótipo celular, determinando história natural e resposta às terapias – marcas e características do câncer Genes do câncer Quatro classes de genes reguladores normais Proto-oncogenes promotores de crescimento • Induzem fenótipo transformado quando expressos na célula, levando a proliferação • Versões mutadas ou superexpressas de genes normais – proto-oncogenes. • Codificam fatores pró-crescimento ou que aumentam sobrevivência. • Dominantes, podendo ser só um alelo alterado. Genes supressores de tumor inibidores do crescimento São colocados em dois grupos gerais, “governantes” e “guardiões”. Governantes • São os genes supressores de tumor clássicos • A mutação do gene leva à remoção de um importante freio à proliferação celular • Ex: RB Guardiões • Responsáveis pelo sensoriamento do dano genômico. • Alguns iniciam e coreografam uma complexa “resposta de controle do dano”. • Essa resposta leva à cessação da proliferação ou, se o dano for muito grande para ser reparado, à indução de apoptose. • O TP53, chamado de “guardião do genoma”, • A mutação de TP53 ou de outros sensores de dano genômico não transforma diretamente as células, mas permite e acelera a aquisição de mutações em oncogenes e genes supressores de tumor que podem levar ao desenvolvimento do câncer. Genes que regulam a apoptose • Aumento na sobrevida celular • Maioria está superexpressa. • Os que promovem a apoptose estão subexpressos ou inativados. Genes que regulam interação entre células tumorais e células hospedeiras • Aumentam ou inibem o reconhecimento das células tumorais pelo sistemaimune. Alterações genéticas • As alterações genéticas que caracterizam as mutações associadas ao câncer • Podem ser sutis (p. ex., mutações pontuais ou inserções e deleções) ou grandes o bastante para produzir alterações cariotípicas. Mutações pontuais • Podem ativar ou inativar os resultantes produtos de proteína. • Por exemplo, as mutações pontuais nos proto-oncogenes, como RAS ou EGFR, resultam com frequência em superatividade da proteína • Entretanto, mutações pontuais nos supressores tumorais, como as que afetam os genes RB ou TP53, reduzem ou incapacitam a função da proteína codificada. Mutações condutoras Alteram função, geralmente adquiridas. Mutações passageiras Adquiridas, fornecem vantagem seletiva em relação à terapia. Rearranjos genéticos • Translocações ou inversões cromossômicas. • Por superexpressão de proto-oncogenes. • Ou criam genes de fusão que codificam novas proteínas (cromossomo Ph – LMC – t9-22). Deleções • Eliminações de regiões específicas de cromossomos, com perdas de genes supressores de tumor. • Retinoblastoma: deleções 13q14. • Deleção 17p – perda TP53. Amplificação de genes • Com superexpressão e hiperatividade transformam proto-oncogenes em oncogenes: estruturas extracromossômicas “double minutes" e regiões coradas homogeneamente (HER2) Aneuploidia • Um número de cromossomos que não é múltiplo de 23. • A aneuploidia é notável em cânceres comuns, particularmente os carcinomas Micro-RNAs e Câncer • miRNAs – RNA de cadeia simples, reguladores negativos de genes, inibem expressão gênica. Modificações Epigenéticas e Câncer • Alterações reversíveis, hereditárias, sem mutação. • Hipometilação global do DNA e hipermetilação seletiva localizada no gene promotor • Células de mesma origem com funções aparências distintas. Carcinogênese • O câncer é o resultado do acúmulo de múltiplas alterações genéticas que dão origem ao fenótipo • Surgem de lesões precursoras não neoplásicas, que proporcionam vantagens seletivas às células da lesão precursora. • Depois de iniciados, os cânceres continuam a sofrer seleção darwiniana. • Muitos tumores se tornam mais agressivos e adquirem maior potencial maligno - processo chamado de progressão tumoral • Em nível molecular, a progressão tumoral e a heterogeneidade associada resultam em múltiplas mutações em diferentes gerações de células, gerando subclones com diferentes características • Isso implica na capacidade de invadir, taxa de crescimento, capacidade metastática, cariótipo, responsividade hormonal e suscetibilidade a drogas antineoplásicas • Algumas das mutações podem ser letais; outras podem estimular o crescimento celular (afeta nos proto-oncogenes ou os genes supressores de tumor.) • Durante a progressão, as células tumorais são submetidas a pressões de seleção imune e não imune. • As células que são altamente antigênicas são destruídas pelas defesas do hospedeiro, enquanto aquelas com reduzidas necessidades do fator de crescimento são positivamente selecionadas • Um tumor em crescimento tende a ser enriquecido por subclones • O tumor recorrente quase sempre é resistente ao regime dos medicamentos (manifestação de seleção) • Assim, a evolução genética e a seleção podem explicar duas das mais perniciosas propriedades dos cânceres: a tendência a se tornarem (1) mais agressivos e (2) menos responsivos à terapia com o tempo. Características do câncer 1. Autossuficiência nos sinais de crescimento, pelos quais o crescimento dos cânceres se torna autônomo e não é regulado por indícios fisiológicos 2. Ausência de resposta aos sinais inibidores de crescimento que controlam as proliferações celulares não neoplásicas, como a hiperplasia 3. Evasão da morte celular, permitindo que as células cancerosas sobrevivam sob condições que induzem apoptose em células normais 4. Potencial replicativo ilimitado tornando, portanto, as células cancerosas imortais 5. Desenvolvimento da angiogênese para sustentar o crescimento das células cancerosas 6. Capacidade de invadir tecidos locais e fazer metástase 7. Reprogramação das vias metabólicas — especificamente, uma alteração para a glicólise aeróbica, mesmo quando há abundante oxigênio 8. Capacidade de escapar do sistema imune. Autossuficiência nos Sinais de Crescimento As células cancerosas utilizam uma série de estratégias para impulsionar sua proliferação e se tornar insensíveis aos reguladores do crescimento normal. Sob condições fisiológicas, a proliferação celular pode ser facilmente resolvida nas seguintes etapas: 1. Ligação de um fator de crescimento ao seu receptor específico na membrana celular. 2. Ativação transitória e limitada do receptor do fator de crescimento, que por sua vez ativa várias proteínas transdutoras de sinal no folheto interno da membrana plasmática. 3. Transmissão do sinal transduzido através do citosol para o núcleo por meio de segundos mensageiros ou de uma cascata de moléculas de transdução de sinal. 4. Indução e ativação de fatores reguladores nucleares que iniciam e regulam a transcrição do DNA. 5. Entrada e progressão da célula em um ciclo celular, acabando por resultar em divisão celular. Cada uma das etapas listadas é suscetível à corrupção em células cancerosas. Fatores de Crescimento Fruto de mutações de ganho de função que convertem protooncogenes em oncogenes que produzem oncoproteínas que promovem o crescimento celular • Muitas células cancerosas adquirem autossuficiência de crescimento pela aquisição da capacidade de sintetizar os mesmos fatores de crescimento aos quais são responsivas. Por exemplo, os glioblastomas secretam fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) e expressam o receptor PDGF, e muitos sarcomas produzem tanto o fator de transformação de crescimento a (TGF-a) como o seu receptor. • Em alguns casos, as células tumorais enviam sinais para ativar as células normais no estroma de suporte, o qual por sua vez produz fatores de crescimento que promovem o crescimento tumoral. Receptores de fatores de crescimento Muitos funcionam como oncoproteínas ou mostram superexpressão. Proteínas Transdutoras de Sinal a Jusante • Mutações em genes codificadores de vários componentes das vias de sinalização a jusante dos receptores do fator de crescimento. • Essas proteínas sinalizadoras se juntam ao fator de crescimento ativado e o transmitem ao núcleo, por meio de segundos mensageiros ou de cascata de fosforilação e ativação das moléculas de transdução de sinal. • Dois membros importantes nessa categoria são RAS e ABL. Fatores de Transcrição Nuclear • Por fim, todas as vias de transdução de sinal entram no núcleo • A sinalização através das oncoproteínas, como RAS ou ABL, é inadequada e continua a estimular fatores de transcrição nucleares que impulsionam a expressão dos genes promotores do crescimento. • Os produtos dos oncogenes MYC, MYB, JUN, FOS e REL, funcionam como fatores de transcrição reguladores da expressão dos genes promotores de crescimento, como as ciclinas. • Gene MYC – ciclo celular aumentado e altera o metabolismo. Ciclinas e Quinases Dependentes de Ciclina • O resultado final de todos os estímulos promotores de crescimento é a entrada de células quiescentes no ciclo celular. • Os cânceres podem se tornar autônomos se os genes impulsionadores do ciclo celular se tornarem desregulados por mutações ou amplificação Insensibilidade aos Sinais Inibidores do Crescimento • Ao mesmo tempo que os genes codificam proteínas que promovem o crescimento celular, os produtos dos genes supressores de tumor aplicam freios à proliferação celular. • A quebra de tais genes torna as células refratárias à inibição de crescimento - RB: regulador negativo-chave do ciclo celular - TP53: supressor de tumor codificador da proteína p53. Ativação da parada temporária do ciclo celular (denominada quiescência), indução da parada permanente do ciclo celular (denominada senescência). - Via fator de crescimento transformante-B: inibe proliferação - Inibição de Contato, NF2 e APC: NF2 =E-caderina. APC=inibidor de tumor Evasão da MorteCelular • O acúmulo de células neoplásicas pode gerar de mutações nos genes que regulam a apoptose • Os reguladores dividem-se em duas principais vias, uma que interpreta os sinais extracelulares e outra que interpreta os sinais intracelulares. • A estimulação de cada via resulta na ativação de uma protease normalmente inativa (caspase-8 ou caspase-9, respectivamente), que inicia uma cascata proteolítica • A sequência de eventos que levam à apoptose acontece por meio de sinalização através de receptores da morte, os quais são membros da família dos receptores TNF (via extrínseca), e dano ao DNA e outros estresses (via intrínseca). • A evasão da morte celular ocorre por meio de mutações adquiridas e alterações na expressão gênica que desativam os principais componentes da via intrínseca, de modo a favorecer a sobrevivência celular em face aos estresses intrínsecos - perda da função de TP53. - superexpressão de membros antiapoptóticos da família BCL2. Potencial Replicativo Ilimitado • A maior parte das células humanas normais tem capacidade de 60-70 duplicações. • Com o tempo, as células perdem a capacidade de se dividir e entram em senescência. • Esse fenômeno é atribuído ao encurtamento progressivo dos telômeros nas extremidades dos cromossomos • Em células cujos pontos de controle estão desabilitados, as vias de reparo do DNA são ativadas inadequadamente pelos telômeros encurtados, levando a maciça instabilidade cromossômica e a crise mitótica. • As células tumorais reativam telômeros,protelando a catástrofe mitótica e alcançando a imortalidade. Desenvolvimento de Angiogênese Sustentada • O diâmetro dos tumores não pode aumentar além de 1-2 mm, a não ser que estejam vascularizados. • As células endoteliais recém-formadas estimulam o crescimento das células tumorais adjacentes pela secreção de fatores de crescimento, como fatores de crescimento semelhantes à insulina, PDGF e fator estimulador de colônia de granulócitos-macrófagos. • A angiogênese é necessária não apenas para o contínuo crescimento tumoral, mas também para o acesso à vasculatura e, portanto, à metástase. • A angiogênese tumoral é controlada pelo equilíbrio entre fatores pró-angiogênicos e inibidores. • A hipóxia deflagra a angiogênese pelas ações de HIF-1a na transcrição do fator pró-angiogênico VEGF. Devido à sua capacidade para degradar HIF-1a, e portanto de prevenir a angiogênese, o VHL age como supressor tumoral. Capacidade de Invadir e Metastatizar • A disseminação de tumores envolve uma série de etapas sequencias chamadas de cascata de invasão-metástase. • Essas etapas consistem em: 1. Invasão local 2. Intravasamento nos vasos sanguíneos e vasos linfáticos 3. Trânsito na vasculatura 4. Saída dos vasos 5. Formação de micrometástases 6. Crescimento de micrometástases em tumores macroscópicos. 7. Essa sequência de etapas pode 8. ser interrompida em qualquer estádio, por fatores relacionados ao hospedeiro ou ao tumor. A cascata metastática pode ser subdividida em duas fases (1) invasão da MEC (2) disseminação vascular e realojamento das células tumorais. Reprogramação do Metabolismo de Energia • Mesmo na presença de oxigênio abundante, as células cancerosas desviam seu metabolismo de glicose das mitocôndrias famintas de oxigênio, mas eficientes, para a glicólise (efeito de Warburg) • Os oncogenes e os supressores tumorais que favorecem o crescimento tumoral, como TP53, PTEN e Akt (um intermediário na sinalização de RAS), estimulam a captação de glicose, afetando as proteínas transportadoras de glicose e favorecendo a glicólise aeróbica • "Fome por glicose" utilizada na tomografia por emissão de pósitrons (PET) - solução à base de 18F-fluorodesoxiglicose, um derivado não metabolizável de glicose que é preferencialmente absorvido pelas células tumorais. • Autofagia: desrreguladas. Vários genes que promovem a autofagia são supressores de tumores. • Oncometabolismo: mutações em enzimas que participam do ciclo de Krebs. As mutações na isocitrato desidrogenase (IDH). Evasão do Sistema Imune • PD-L1 (ligante de morte celular programada 1), que frequentemente é expressa na superfície das células tumorais. • Quando PD-L1 se liga ao seu receptor, PD-1, nos CTLs, estes não respondem e perdem a capacidade de eliminar as células tumorais. • A descoberta de pontos de controle que desativam a imunidade antitumoral levou ao desenvolvimento de anticorpos que bloqueiam esses pontos de controle e liberam os “freios” na resposta imune Inflamação Promotora de Tumor como Possibilitadora de Malignidade • O acúmulo de evidências sugere que a inflamação, muitas vezes considerada uma resposta protetora contra tumores, pode paradoxalmente também permitir a malignidade. • Isso ocorre em duas situações diferentes: - Inflamação crônica persistente em resposta a infecções microbianas - Como parte de uma reação autoimune. Agentes carcinogênicos Três classes de agentes carcinogênicos foram identificadas: (1) substâncias químicas (2) energia radiante (3) agentes microbianos. Substâncias químicas Agentes de Ação Direta • Os agentes de ação direta não requerem conversão metabólica para se tornarem carcinogênicos. • Em geral são fracos, mas são importantes porque alguns são drogas da quimioterapia do câncer Agentes de Ação Indireta • A designação ação indireta refere-se a substâncias químicas que requerem conversão metabólica para um carcinógeno final. Carcinogênese por Radiação • A radiação, seja qual for sua fonte (raios UV da luz solar, raios X, fissão nuclear, radionucleotídeos) é um carcinógeno estabelecido. • A radiação ionizante causa quebra do cromossomo, translocações e, menos frequentemente, mutações pontuais, levando ao dano genético e à carcinogênese. • Os raios UV induzem a formação de dímeros de pirimidina dentro do DNA, levando a mutações. • Portanto, os raios UV podem dar origem a carcinomas de células escamosas e melanomas da pele. Oncogênese Viral e Microbiana Vírus de RNA oncogênicos • O vírus linfotrópico de células T humanas (HTLV-1) está associado à forma de leucemia/linfoma de células T • Certas partes do Japão e da bacia do Caribe • HTLV-1 apresenta tropismo por células T CD4 + - subgrupo de células T é o principal alvo da transformação neoplásica. Vírus DNA Oncogênicos HPV • Os HPVs de alto risco (p. ex., tipos 16 e 18) causam vários cânceres, particularmente o carcinoma de células escamosas da cérvice e região anogenital. • Inativam RB e p53, ativam complexos de ciclina/CDK e combatem a senescência celular. • Genes RAS. Epstein-Barr (EBV) • Linfomas de células B em pacientes com imunidade de células T defeituosa (p. ex., naqueles infectados por HIV) • Um subgrupo de linfomas de células T • Carcinomas gástricos • Linfomas de células NK • Em casos raros, até sarcomas, principalmente em imunossuprimidos. Herpesvírus do sarcoma de Kaposi (KSHV) Vírus da hepatite B (HBV) Estima-se que 70-85% dos carcinomas hepatocelulares em todo o mundo se devam a infecção por HBV ou HCV. Nomenclatura Benignos • Sufixo – oma após célula que origina • Adenoma - glândulas • Papilomas – papilas • Pólipo - exofítica (inflamatórios) • Cistadenomas Malignos • Sarcomas: tecido mensequimal sólido. Lipossarcoma, condrossarcoma. • Linfoma e leucemia: células mesenquimais sanguíneas .• Carcinomas: Células epiteliais. Epitélio glandular – adenocarcinoma. Carcinoma de células escamosas. • Pouco diferenciado e indiferenciado: pouco lembra as células de origem Hamartoma • Tecido desorganizado nativo de um local específico, como pulmão ou fígado. • Considerados malformações de desenvolvimento, muitos apresentam aberrações cromossômicas clonais que são adquiridas através de mutações somáticas e, por isso, atualmente são considerados neoplásicos. Coristoma • Anomalia congênita que consiste em ninhos heterotópicos de células. • Por exemplo, um pequeno nódulo de tecido pancreático bem desenvolvido e normalmente organizado pode ser encontrado na submucosa do estômago, duodeno ou intestino delgado. Aspectos Clínicos de Tumores • Caquexia:perda progressiva de gordura e massa magra corporal, acompanhada por profunda fraqueza, anorexia e anemia, é causada pela liberação de citocinas do tumor ou do hospedeiro. • Síndromes paraneoplásicas: são causadas pela produção ectópica e secreção de substâncias bioativas, como ACTH, PTHRP ou TGF-a. • A graduação dos tumores é determinada pela aparência citológica e baseia-se na ideia de que o comportamento e a diferenciação estão relacionados, tendo os tumores mal diferenciados um comportamento mais agressivo. • O estadiamento, determinado por exploração cirúrgica ou imagens, baseia-se no tamanho, local e disseminação para linfonodos regionais e metástases distantes. O estadiamento tem maior valor clínico que a graduação.
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