Bases Moleculares de las Neoplasias
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Neoplasias Características Generales Neoplasias Características Generales Introducción Las neoplasias son la enigma de la biología: porque una célula bien diferenciada y que responde a numerosos mecanismos de control, pierde estas dos características? En humanos, las neoplasias son la segunda causa de muerte; en animales la situación es diferente: en animales de compañía las neoplasias son una causa importante de muerte, mientras que en animales de renta, hay neoplasias epidémicas. Además, los animales sirven de modelo de estudio. Definiciones El término neoplasia deriva del griego neo- nuevo, y –plasia, formar. Rupert Willis definió (1967) la neoplasia como masa anormal de tejido con un crecimiento superior al tejido normal y no coordinado con el resto de tejidos del organismo, y que continua creciendo cuando se ha eliminado el estímulo. Por tanto, podemos resumir las características de las neoplasias: Crecimiento tisular excesivo No responde a mecanismos de control Una vez iniciado, crece independientemente del estímulo Alteración de la expresión del código genético El término tumor deriva del latín (masa) al igual que el término coloquial cáncer (cangrejo). La oncología (griego: oncos, tumerfacción; logos tratado) es la ciencia que estudia las neoplasias. Metástasis (griego: meta- más allá; stasis – asentamiento) es el asentamiento tumoral alejado del origen neoplásico. La reincidencia es la reaparición neoplásica en el lugar de origen después de una extirpación. Neoplasias benignas y malignas Los términos benignidad y malignidad hacen referencia al comportamiento biológico más o menos peligroso o agresivo, es decir, la capacidad de causar una enfermedad grave. El diagnóstico anatomopatológico de una neoplasia en estos términos se basa en la correlación entre el patrón de crecimiento anatomopatológico y su comportamiento clínico; el diagnóstico también puede proveen una predicción del comportamiento del tumor en el futuro. Para el diagnóstico de neoplasia benigna o maligna, se utilizan criterios macroscópicos y microscópicos. Criterios macroscópicos. La mayoría de las neoplasias son nódulos sólidos pero macroscópicamente no se puede saber si una neoplasia tendrá un comportamiento benigno o maligno. 86 Neoplasias Características Generales o Tamaño – pequeño/grande o Forma – simétrico/asimétrico o Márgenes – bien limitado, expansivo/mal limitado, invasivo o Ritmo de crecimiento –lento /rápido o Necrosis, hemorragia, úlceras Criterios microscópicos. Son el fundamento del diagnóstico de benignidad o malignidad. Estos criterios nos permiten determinar el origen de la neoplasia y prever su comportamiento. o Criterios microscópicos generales: Morfología de la célula Diferenciación y anaplasia. Tasa de crecimiento Invasión local Metástasis Criterios microscópicos Diferenciación y anaplasia La diferenciación celular refiere a la medida en que un tejido y una celular tumoral se parecen al tejido normal y a la célula de origen morfológica- y funcionalmente. Las neoplasias bien diferenciadas son benignas – sufren maduración y especialización. La anaplasia es la falta de diferenciación. Las neoplasias indiferenciadas son malignas – sufren proliferación sin maduración y diferenciación. Para detectar la diferenciación celular, hay que fijarse en los criterios indicativos de atipia celular, característicos de la anaplasia. Pleomorfismo, anisocitosis, células gigantes. Anisocariosis, relación núcleocitoplasma alta, hipercromasia, células multinucleadas. Nucleolos prominentes, múltiples o gigantes. Además de la diferenciación celular, las neoplasias pueden clasificarse en función de la diferenciación arquitectónica (reproducción de la estructura histológica normal) y por la diferenciación funcional (las células diferenciadas conservan los procesos metabólicos básicos). Tasa de crecimiento La tasa de crecimiento hace referencia a la velocidad de crecimiento; en general, las neoplasias de crecimiento lento son benignas, mientras que las de crecimiento rápido son malignas. Es una simplificación, ya que hay muchas excep87 Neoplasias Características Generales ciones, como la histiocitoma del perro, la leiomioma, el carcinoma del cuello uterino etc. Microscópicamente, los criterios para determinar la tasa de crecimiento es la presencia de mitosis y de necrosis. Invasión local Después de la metástasis, la invasión local es la característica más importante para determinar benignidad o malignidad. Las neoplasias benignas se caracterizan por crecimiento expansivo (delimitado) mientras que las malignas presentan crecimiento invasivo (no delimitado). La forma de crecimiento también es una característica importante: papilar, pedunculado, quístico, encapsulado, ulcerado, infiltrado, mal delimitado etc. Metástasis La metástasis es la siembra o asentamiento de células neoplásicas en otro punto del organismo sin continuidad con el crecimiento primario. Es una característica exclusiva de las neoplasias malignas. Cada tipo de neoplasia tiene su propio patrón de metástasis. Etapas 88 Vías o Alteración de la adhesión o Siembra a cavidades o Degradación de la matriz o Linfática o Diseminación o Hematógena o Implantación o Trasplantación – TVT Neoplasias Características Generales Nota la presencia de células en el interior de los vasos linfáticos (embolo neoplásico) Bases Moleculares de las Neoplasias Introducción A pesar de las grandes diferencias macroscópicas y microscópicas, las neoplasias comparten ciertas características que les confieren un crecimiento y comportamiento típico: Lesión genética no letal – mutación, translocación, amplificación… Origen monoclonal Proceso multifactorial Múltiples pasos – progreso tumoral 89 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Lesión genética no letal La lesión altera el material genético alterando la expresión génica. Esta lesión puede alterar la proteína o su síntesis, influyendo el funcionamiento adecuado de la célula. Si la lesión afecta una proteína reguladora, esta mutación implicará alteración en la regulación de la replicación celular. Origen monoclonal Todas las células neoplásicas se originan de una célula alterada. Las células neoplásicas van acumulando errores genéticos y pueden transformarse en células neoplásicas malignas. Proceso multifactorial Para la transformación de una célula normal en una célula neoplásica, hace falta de más de una mutación: se requiere la acumulación de varias mutaciones que provocaran la pérdida de control sobre la multiplicación. Progresión tumoral Las neoplasias empiezan todas como alteración de una célula y se desarrollan en un tumor benigno o maligno. La neoplasia empieza como tumor inicial, que a continuación provoca invasión local. Esta invasión estimula la angiogénesis, necesaria para el crecimiento neoplásico. El tumor maligno se propaga por metástasis. El proceso multifactorial requiere múltiples pasos para la formación de la neoplasia, y por tanto implica la progresión tumoral. 90 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Genes implicados en la carcinogénesis Hay unos grupos de genes que son los que se ven lesionados a más frecuencia en la mayoría de las neoplasias. Los genes se dividen en estos grupos según su papel en la regulación de la división celular. En general, son genes que codifican proteínas relacionadas con el ciclo celular: proliferación, inhibición, diferenciación etc. Los genes que participan en la regulación celular codifican proteínas que participan en diferentes niveles de regulación y transmisión de estímulos: Factores de crecimiento Receptores de factores de crecimiento Efectores intracelulares Transmisores Enzimas de transcripción Reparadores de DNA Reguladores de la apoptosis 91 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Protooncogenes – oncogenes Los protooncogenes fueron los primeros genes implicados en la carcinogénesis descritos. Se descubrieron investigando los mecanismos de oncogénesis vírica; los virus contenían en su genoma un gen que era el responsable de la transformación neoplásica, y por eso se denominaron oncogenes. Después se comprobó que los mismos genes se encontraban en las células eucariotas, y se denominaron protooncogenes. En el año 1971, Howard Temin propuso que los virus podían haber adquirido los oncogenes de las células eucariotas; en 1972, Huebner y Todaro propusieron que los protooncogenes se podían convertir en oncogenes y ser causa de neoplasias por transducción vírica o por acción de carcinógenos. De protooncogenes a oncogenes En la célula normal, los pro- Control celular Oncoproteína Oncogen tooncogenes codifican proteínas resis PDGF-β lacionadas con la proliferación y di- GF ferenciación celular; son imprescin- Receptor-GF EGF-receptor erb dibles en periodos embrionarios, de Efector intracelular GTP-vinculante ras regeneración y de cicatrización. En Activadores myc las células neoplásicas, los oncoge- Transcripción Ciclinas cyclin D nes tiene su función incrementada – División celular CDK CDK Y estimulan el crecimiento y la división celular. Hay diferentes tipos de oncogenes según el tipo de proteína que codifican en el control del ciclo celular. Factores de crecimiento Ejemplo: sis --> PDGF-β Los factores de crecimiento (GF) son proteínas que estimulan la proliferación de las células, estimulando el paso de G0 a G1 (en el ciclo celular). El oncogen sis codifica la cadena –β del factor de crecimiento derivado de las plaquetas. Se identificó como v-sis (simian sarcoma) y después se descubrió que muchas neoplasias producían PDGF-β. Es un gen que tiene efecto autocrino y tamben produce su receptor. Receptores de factores de crecimiento Ejemplo: erb B – receptores de EGF erb A – receptores de hormonas esteroideas Los receptores de los factores de crecimiento son complejos oligoméricos transmembranales: tiene un dominio externo glicosilado, región transmembrana hidrófobo y dominio citoplasmático con actividad tirosina-quinasa que se activa transitoriamente. 92 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Los oncogenes de la familia erb B codifican los receptores del factor de crecimiento epitelial EGF, mientras que los oncogenes de la familia erb A codifican los receptores de las hormonas esteroideas. Fueron descritos por primera vez como v-erb (eritroblastosis aviar). Los oncogenes del grupo erb B están implicados en carcinomas escamosos – neoplasias de epitelios (pulmón, vejiga, digestivo); los oncogenes del grupo erb A están implicados en las neoplasias de tejidos que presentan receptores para hormona esteroideas, como la mama, ovario etc. Transmisores de señal Ejemplo: ras --> Ras (p21) Los transmisores de señal son proteínas situadas en la cara interna de la membrana celular; su función es recibir estímulos, transmitirlos hacia el núcleo. Hay dos tipos de transmisores: proteínas intercambiadoras de GTP y proteínas tirosina-quinasa no intercambiadoras de GTP. El gen ras fue identificado como v-ras (rat sarcoma); posteriormente oncogenes de esta familia fueron los primeros identificados en neoplasias humanas. En el hombre se describen mutaciones de ras en más de 30% de las neoplasias, especialmente en colon, páncreas y tiroides. La proteína Ras es intercambiadora de GTP. Su forma inactiva es cuando esté unida a GDP; una vez activada, intercambia su GDP a GTP y envía señal al núcleo. La proteína permanece activada poco tiempo y enseguida su GTP pierde un fosfato para transformarse en GDP; esta actividad está potenciada por la acción de GAP (GTPasa Activating Protein). Si la proteína muta, no puede hacer el paso de inactivación y sigue enviando constantemente la señal al núcleo. 93 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Reguladores de la transcripción nuclear Ejemplo: c-myc --> Myc (p62) Los reguladores de la transcripción nuclear son proteínas que inician la transcripción del DNA y finalmente la división celular. El oncogen c-myc codifica la proteínas p62 (Myc), es proteína reguladora nuclear que actúa como factor de transcripción permitiendo la síntesis de proteínas necesarias para la replicación y síntesis de DNA. En las células en reposo (G0), el gen myc se queda inactivo. El oncogen fue descrito como c-myc (mielocitomatosis aviar); se identificó mutado en linfoma de Burkitt (c-myc), neuroblastoma (N-myc) y carcinoma del pulmón (L-myc). Reguladores del ciclo celular Ejemplo: CDK-cyclin El resultado final de todos los estímulos promotores del crecimiento es que las células en reposo entren al ciclo celular. El paso ordenado por las diferentes fases del ciclo está coordinado por las CDK (Cyclin Dependent Kinases). Las CDK pertenecen a una familia de proteínas que se activan por otra familia de moléculas – las ciclinas. Las ciclinas se producen y se degradan de forma cíclica regulando así el ciclo celular. Las CDK fosforilan proteínas inactivas que se expresan durante el ciclo celular de forma constitutiva (ejemplo: pRb). En muchas neoplasias se describen mutaciones o sobreexpresión de CDK o cyclin. Los CDK-cyclin son complejos proteicos constituidos por una proteína CDK y la ciclina. El complejo CDK-cyclin D1 regula la actividad de la proteína pRb; la proteína pRnb es codificada por el gen del retinoblastoma (rb es un antioncogen). La proteína pRb hiperfosforilada es inactiva y permite la progresión del ciclo celular de G1 a S. En muchas neoplasias se describen mutaciones o sobreexpresión de CDK o cyclin D. Antioncogenes En la célula normal, la función de los antioncogenes es inhibir el crecimiento celular, es decir, son supresores de tumores. Los antioncogenes fueron descubiertos en el estudio de retinoblastoma, una neoplasia que afecta niños de forma esporádica o familiar. En algunos antioncogenes se conoce su acción en el ciclo celular, y en otros sólo se ha descrito su actividad en situaciones anormales; en 94 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares las células neoplásicas su función está disminuida o alterada – no inhiben el crecimiento de las células con daño al material genético. Hay diferentes tipos de oncogenes según el tipo de proteína que codifican y su papel en el control del ciclo celular, como los oncogenes: Factor de crecimiento Receptor de factores de crecimiento TGF-receptor Efector intracelular, transmisión APC, NF-1 Reguladores nucleares Rb, p53, p16, BRCA-1,2 Antioncogenes Reguladores del ciclo celular o rb-pRb o TP53-TP53 o BRCA-1 y BRCA-2 – carcinomas de mama 95 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares Reguladores de la transmisión de señal o APC – Adenomatous Polyposis Coli o NF-1 – Neurofibromatosis tipo 1 Receptores de superficie o Receptor inhibidor de GF – TGF-β. En las células epiteliales, hematopoyéticas y endoteliales, TGF-β es un inhibidor potente de la prolferacion; detiene la célula en G1. La mutación de este gen se ha observado en 100% de las neoplasias de páncreas y el 85% de las neoplasias del colon. rb – pRb El gen del retinoblastoma Rb codifica la proteína pRb; fue el primer antioncogen identificado en una neoplasia humana. pRb es una fosfoproteína nuclear que se expresa en todos los tipos de células estudiados; la proteína puede encontrarse hipofosforilada o bien hiperfosforilada: Hiperfosforilada – es la forma activa de la proteína pRb en las células en reposo (G0); la proteína frena el paso del ciclo celular de G1 a S. Hiperfosforilada – es la forma inactiva de la proteína pRb, que activa el paso del ciclo celular de G1 a S. Cuando la celular entra en la fase M, las fosfatasas separan los grupos fosfato y la proteína hipofosforilada se activa. En una célula neoplásica, el gen rb puede estar mutado, o bien los genes que codifican las proteína que fosforilan y defosforilan la proteína. 96 Anatomía Patológica Neoplasias Bases Moleculares p53 – p53 La proteína p53 es una fosfoproteína nuclear de 53 Kd que tiene una vida media corta de 20”. Su función es la vigilancia de la integridad del genoma – se denominan “guardia del genoma” o “policía nuclear”. Este antioncogen está mutado en un 70% de las neoplasias humanas. Cuando hay una lesión del DNA (radiaciones, agentes químicos etc.), en la célula normal se acumula la proteína p53, que frena el ciclo a G1 y permite la reparación del DNA antes de iniciar la replicación. Si el DNA no se puede reparar, la p53 acumulada induce apoptosis. En una célula con lesiones al gen p53, no se frena el ciclo, no se repara el DNA y no se induce la apoptosis, y así la célula acumula más fácilmente mutaciones que pueden inducir una transformación neoplásica maligna. Genes que regulan la reparación del DNA Las células normales tienen gran capacidad de reparación de DNA lesionado previniendo mutaciones en genes que regulan el crecimiento celular. Se sabe que el origen y acumulación de mutaciones que dan lugar a una neoplasia se da por defectos en la reparación del DNA. Se han identificado diferentes genes implicados en la reparación del DNA; los individuos que heredan mutación en estos genes tienen gran riesgo de desarrollar neoplasias. Los genes reparadores de DNA por sí solos no son oncogénicos pero favorecen las mutaciones de otros genes implicados en el proceso de división celular. Enfermedades hereditarias con defectos en estos genes incluyen el CCNPH (carcinoma de colon no polipoide hereditario, la xeroderma pigmentosa y BRCA – neoplasias de mama. Agentes Carcinógenos Carcinógenos químicos En 1778 Sir Percival Pott relacionó el efecto de la exposición continuada al carbón con lesiones a la piel del escroto en los escura-chimeneas. El gremio de escurar chimeneas danés estableció como norma de sus miembros el baño diario – medida completamente eficaz. Hay cientos de productos químicos que causan neoplasias, siempre en función de la dosis. No tienen relación estructural – hay naturales y sintéticos. Provocan diferentes tipos de neoplasias en función de la especie, la vía etc. 97 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Etapas de la carcinogénesis A pesar de las grandes diferencias entre los agentes carcinógenos, todos actúan por etapas; en 1947 Berenblum propuso un modelo teórico que describe la formación de una neoplasia por un agente químico como un proceso de tres etapas: Iniciación Promoción Progresión Su teoría no incluía los conceptos de biología molecular conocidos hoy en día; experimentalmente se ha demostrado que en la carcinogénesis química se sigue una secuencia de iniciación-promoción-progresión. Iniciación La iniciación es un proceso irreversible en el cual un agente químico iniciador (I) provoca una lesión permanente, no letal, en el DNA celular que favorece la transformación neoplásica. Hay relación dosis-respuesta; cuanto más dosis, más probabilidad de que la célula quede iniciada. Promoción La promoción es un proceso reversible en el cual un agente químico, promotor (P) puede inducir la división y crecimiento de una célula iniciada. No provoca una lesión permanente en el DNA y es un efecto acumulador – ha de ser una exposición mantenida y repetida, pero no hay relación dosis-respuesta. Los promotores por sí solos no son capaces de producir una neoplasia por alta que sea la dosis. La progresión es una fase irreversible de crecimiento y proliferación de la célula neoplásica. Iniciación y promoción Iniciación o Carcinógeno detoxificación o Electrolitos intermedios detoxificación o Lesión del DNA Reparación Muerte celular o Lesión permanente del DNA o Célula iniciada – la célula se ha dividido y la lesión del DNA queda fijada. 98 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Promoción o Proliferación celular o Diferenciación alterada o Clon preneoplásico o Mutaciones adicionales o Neoplasia Grupos de agentes químicos carcinogénicos Hidrocarburos aromáticos Aflatoxinas Aminas aromáticas Nitrosaminas Hidrocarburos aromáticos Los hidrocarburos aromáticos contienen anillos bencénicos, que se encuentran en los combustibles fósiles y/o son resultados de su combustión. Ejemplos: Escura-chimeneas – carbón Trabajadores de parafina, alquitrán, petróleo Combustión del tabaco Grasa animal a la brasa. Asociado a cáncer del tracto gastrointestinal. Ahumados – en países nórdicos el consumo es muy habitual y la prevalencia de cáncer del tracto gastrointestinal es más elevada. 99 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Aminas aromáticas Las aminas aromáticas están formadas por anillos bencénicos con radicales amínicos. Ejemplos: β-naftalina. Presente en productos de tintorería; relacionada con neoplasias de vejiga de la orina en trabajadores del a industria tintorera en Alemania. Tabaco. Relacionado con carcinomas de vejiga (aparte de los tumores del aparato respiratorio). Colorantes alimentarios (rojo y amarillo) Aflatoxinas Las aflatoxinas son los carcinógenos químicos más potentes que se conocen – actúan a dosis de microgramo/Kg. de peso vivo. Las aflatoxinas son los productos del metabolismo de hongos de la especie Aspergillus flavus que se desarrolla sobre los cereales; la toxina más potente es la aflatoxina B. Provocan neoplasias hepáticas – hepatocacinoma. En el mundo occidental la incidencia de estas neoplasias es baja, ya que se puede prevenir el desarrollo del moho mediante almacenamiento adecuado; en ciertas regiones de África hay elevada incidencia de estos tumores por la contaminación dietética – almacenamiento a humedad y temperaturas elevadas. En animales hay brotes ocasionales por consumo de cereales contaminados. Nitrosaminas En el grupo de las nitrosaminas se incluye gran cantidad de sustancias químicas diferentes, que actúan a dosis elevados – mg/Kg. de peso vivo. Muchas de las nitrosaminas se forman in situ – el consumo de nitritos (embutidos y conservados) permite la formación de nitrosaminas en el estómago (en presencia de clorhídrico); en el intestino se favorece su síntesis por la acción de bacterias nitrificantes. Alimentos conservados con nitritos: Embutidos Hamburguesas, salchichas Pescado en conservas Otros agentes químicos carcinogénicos Asbesto, cloruro de vinilo, níquel, cromo Insecticidas, fungicidas Exógenos: humo de tabaco, sacarina, ciclamat Endógenos: hormonas (estrógeno, dietilestilbestrol), ácidos biliares El término mutagénico y carcinogénico son ambiguos ya que la mayoría de los productos pueden con mayor o menor probabilidad, más o menos rápido, inducir en algún momento una neoplasia. Carcinogénicos físicos – radiaciones 100 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Todas las formas de energía radiante pueden transformar casi todos los tipos de células e inducir neoplasias: Radiación ultraviolada o Luz solar Radiación ionizante o Radiaciones electromagnéticas Partículas La radiación atraviesa los tejidos vivos y cede su energía a las células provocando diferentes efectos: Acción directa – rotura de la doble cadena del DNA y rotura del cromosoma. Acción indirecta o Alteraciones químicas en biomoléculas – la radiación reacciona con compuestos químicos celulares; por ejemplo el agua se descompone dando radicales libres que provocan lesiones al DNA. o Las bases primidinicas (citosina y timina) absorben la energía solar formando dímeros de timina que alteran las funciones del DNA (replicación, transcripción etc.). Acción no carcinógena – edema por lesión de la membrana, descontrol mitótico (dotaciones aberrantes, multinucleadas), muerte celular. Radiosensibilidad celular La radiosensibilidad refiere a la susceptibilidad de las células de un tejido a ser lesionadas por el efecto de la radiación. En general, las células lábiles son más sensibles que las células estables y las células permanentes. Las células lábiles con un recambio muy rápido (epitelios, médula ósea y tejido linfoide) son más susceptibles de sufrir una lesión a su DNA y mantenerla, por su elevada tasa de división. Radiación UV La principal fuente de rayos UV (A, B y C, de menos a más fuerte) es el sol, pero la capa de ozono absorbe gran parte de esta radiación, filtrando los UVB y UVC. Los melanocitos también absorben la radiación UV que llega a la piel. La acción depende del tipo de rayo (A, B y C), de la dosis y de la sensibilidad de las células expuestas. Los rayos UVB no ionizan la materia. Los rayos UV ejercen acción indirecta, generando dímeros de bases pirimidínicas provocando mutaciones del DNA. La célula mutada intenta reparar los daños, y las reparaciones erróneas son las que provocan mutaciones duraderas. Las neoplasias cutáneas son relacionadas con: Exposición acumulada total o Carcinoma basocelular. Frecuentes en gente mayor; benignas. o Carcinomas de células escamosas. Menos frecuentes y más invasivas, se pueden tratar. 101 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Exposición intensa e intermitente. Melanoma. Los melanomas pueden ser benignos y malignas (invasivo y metástasis local y distal). Radiaciones ionizantes Las radiaciones ionizantes son radiaciones electromagnéticas (rayos X, γ) neutrones de alta energía y partículas cargadas (α y β); las genera la propia tierra y aparatos creados por el hombre. Pueden ejercer acción directa (rompen el DNA), acción indirecta (formación de radicales libres que lesionan el DNA) y acción no carcinógena (edema, muerte celular). Están relacionadas con neoplasias de células lábiles, sobretodo hematopoyéticas (leucemias, linfomas, sarcomas). Carcinogénesis vírica La existencia de “virus oncogénicos” se conoce desde el principio del siglo pasado y cada descubrimiento ha proporcionado amplios conocimientos sobre las bases moleculares de las neoplasias. 1908 – Ellerman y Bang. Etiología vírica de la leucemia aviar. Demostraron que es posible producir la neoplasia inoculando sangre sin células o extracto de células. 1911 – Peyton Rous. “Sarcoma de Rous” en gallinas (Nobel 1966). Demostró que una neoplasia sólida se puede provocar con un agente filtrable. 1970 – Temin y Baltimore. Transcriptasa inversa (Nobel 1975). Demostraron que los viriones del virus del Sarcoma de Rous y de la leucemia felina tendían una DNA polimerasas RNA dependiente. 1976 – Bishop y Varmus. “Oncogenes” (Nobel 1989). Trabajando con el sarcoma de Rous demostraron que el virus tenía oncogenes porque han incorporado protooncogenes de las células. 102 Anatomía Patológica Neoplasias Agentes Carcinógenos – Carcinógenos Químicos Virus oncogénicos RNA virus – familia retroviridae o Subfamilia oncornaviridae DNA virus – familia poxviridae o Poxviridae Alfaretrovirus o Herpesviridae Betaretrovirus o Adenoviridae Gammaretrovirus o Papovaviridae Deltaretrovirus Papilomavirus Epsilonretrovirus Poliomavirus Lentivirus Espumavirus o Hepadnaviridae Oncogénesis – virus RNA – familia retroviridae Los retrovirus son carcinógenos potentes por dos razones: no son citotóxicos ni citolíticos para la célula afectada, y todos ellos están equipados con mecanismos integración como parte de su ciclo de replicación, y eso les permite estar asociados de forma estable y eficaz con el cromosoma del hospedador. La supervivencia de la célula junto con la estabilidad genética de su información oncogénica facilita la transformación neoplásica. Retrovirus – estructura básica Cuerpo ribonucleoproteico o Genoma – 2 cadenas de RNA o Enzimas víricas Transcriptasa inversa Integrasa Proteasa o Cápside Envoltura o Doble capa lipídica o Glicoproteínas transmembranales Retrovirus – estructura del genoma Las dos cadenas de RNA codifican dos o más proteínas: GAG (Grup Specific Antigen). Codifica proteínas estructurales del cuerpo. Son específicos de cada oncornavirus. 103 Neoplasias Bases Moleculares POL (polimerasa). Codifica dos enzimas: o Transcriptasa inversa – necesaria para la transcripción inversa. Es una DNA polimerasa RNA dependiente. o Integrasa – permite la integración del provirus. ENV (envoltura). Codifica las proteínas de transmembrana de la envoltura. Son especie-específicas – permiten el reconocimiento de una célula de una especie animal. Retrovirus – replicación Retrovirus – clasificación Según: Mecanismos de replicación Forma de transmisión Mecanismos de oncogénesis Tiempo de latencia o de transformación Mecanismos de replicación Replicante competente – helper. Su genoma tiene dos copias idénticas de la molécula de RNA con los tres genes. Ejemplo: virus de leucosis aviar. Replicante defectivo. Muchos retrovirus han incorporado un v-oncogen a su genoma y es el responsable de la proliferación neoplásica de la célula infectada. El oncogen, al incorporarse al RNA vírico lo hace en lugar de los genes del virus, que son defectivos y necesitan un virus competente para replicarse. Ejemplo: virus de eritroblastosis aviar. o Hay una excepción: el virus del sarcoma de Rous que incorpora un voncogen igual al v-src sin perder ninguno de sus genes. 104 Neoplasias Bases Moleculares Forma de transmisión Endógenos – transmisión vertical. Una vez han integrado una copia completa del provirus en el DNA de la célula, se puede transmitir de padres a hijos en la línea germinal – óvulos y espermatozoides. Están bajo el control de los genes reguladores celulares, y normalmente son silenciosos. La expresión del provirus puede ser inducida por radiaciones, exposición a mutágenos químicos, estímulos inmunológicos etc. No suelen tener oncogenes en su genoma. Exógenos – transmisión horizontal. Se componen como un agente infeccioso típico y se transmiten por contacto entre individuos. Normalmente son oncogénicos; la mayoría son portadores de un oncogen incorporado en su genoma. Mecanismos de oncogénesis Transductores. Insertan un v-oncogen en el genoma de la célula. Suelen ser replicantes defectivos e inducen neoplasias rápidamente. o Transducción – transferencia de genes de un organismo a otro mediante un virus. Cis-activadores. No tienen un v-oncogen en su genoma pero al integrarse en el DNA del hospedador lo hacen al lado de un c-oncogen y actúan alterando la función de éste. Son replicantes competentes y si inducen neoplasias lo hacen lentamente. o Cis – propio. Trans-activadores. Tienen un gen que codifica una proteína reguladora que puede actuar incrementando la transcripción del LTR del virus o interfiriendo en el control de de la transcripción de los genes celulares. Son replicantes competentes y no suelen ser oncogénicos; solo en algunos casos afectan la transcripción celular. o Trans- separado, alejado. Tiempo de latencia Latencia corta – transformación aguda. Son capaces de trasformar la célula infectada y generar tumores con un tiempo de latencia muy corto – días o semanas. Son portadores de un v-oncogen, incorporado a su genoma y responsable de la transformación neoplásica. o Virus con oncogen sin perder ningún gen celular. Ejemplo: Virus del sarcoma de Rous – src o Virus con oncogen pero que han perdido sus genes. Ejemplo: Virus del sarcoma del gato – FeSV – fms Virus de la mielocitomatosis aviar – myc Latencia larga – transformación no aguda. Son capaces de inducir neoplasias al cabo de mucho tiempo; en muchas ocasiones el animal afectado nunca llega a desarrollar la enfermedad. No tienen un oncogen en su genoma pero se integran en puntos concretos del genoma de la célula para regular la acción de ciertos c-oncogenes. Ejemplos: 105 Neoplasias Bases Moleculares o Leucemia felina – c-myc o Leucosis aviar – c-myc o Leucosis enzoótica bovina (leucemia bovina) – tax Oncogénesis por virus DNA En 1933 se descubrió la primera neoplasia inducida por un virus DNA – Cottontail rabit papillomavirus. El virus CRPV produce papilomas en conejos. A los conejos infectados experimentalmente si se aplican carcinógenos, los papilomas pasan a ser carcinomas. La estructura de los virus DNA oncogénicos es variable: Doble cadena de DNA Cápside proteica Envoltura lipídica La replicación se produce al núcleo de la célula – cuerpos de inclusión intranucleares eosinofílicos. Familia poxviridae La familia poxviridae es la que contiene más virus oncogénicos. Su genoma incluye diferentes grupos de genes: E – early. Genes iniciales. Codifica proteínas “tempranas”: o α - iniciales inmediatas o β – iniciales Son enzimas que regulan la transcripción y replicación del DNA vírico y actúan como “oncogenes”. L – late. Genes tardíos. Codifican proteínas “tardías”. o γ – proteínas estructurales 106 Neoplasias Bases Moleculares Familia herpesviridae Dependiendo de la especie animal, la célula, factores ambientales etc., el DNA puede seguir dos vías distintas: infección productiva – ciclo citolítico. El DNA vírico se integra en el DNA de la célula y después de un periodo de latencia empieza la síntesis de proteínas estructurales y producción de viriones. o Liberación del virus – productivo o Muerte de la célula – lisis – lítico-citolítico. Infección no productiva – ciclo transformante. Producción de neoplasias. Al replicarse el virus controla la maquinaria productiva de la célula y con proteínas E (E6 y E7) bloquea proteínas de la célula (p53, pRb). Infección latente – hay DNA vírico sin las proteínas de transcripción. Enfermedad de Marek Por vía aerógena el virus penetra e infecta numerosas células: Ciclo citolítico: destruye las células y se eliminan viriones. o Células epiteliales del folículo de plumas – vía aerógena. o Linfocitos B – timo y bursa de Fabricio – inmunosupresión asegura la persistencia. Ciclo de transformación en linfocitos T o Integra unos 70 anillos de DNA en el genoma de los linfocitos T y activa genes que inducen la proliferación celular. o El animal presenta linfoma T multicéntrico – nervios, ojos, riñón… Linfoma T con infiltración del nervio ciático Lesiones cutáneas 107 Neoplasias Bases Moleculares Lesiones oculares Virus de Epstein-Barr El virus activa el gen myc provocando proliferación de los linfocitos B (mononucleosis infecciosa) o bien provoca linfoma B de Burkitt en las personas inmunodeprimidas. Familia papovaviridae La familia papovaviridae incluye los géneros papiloma y polioma. Papilomavirus Los papilomavirus son los responsables de producir papilomas (verrugas) – neoplasias benignas de epitelios de revestimiento en personas y muchas especies animales. Los papilomavirus son virus muy complejos que contienen un DNA bicatenario circular. Su DNA contiene genes E que desencadenan la proliferación celular. Papilomavirus bovino o La proteína E6 inactiva el p53 y activa la telomerasa o La proteína E7 inactiva pRb y algunas ciclinas Los papilomavirus normalmente producen neoplasias benignas autolimitantes pero ocasionalmente producen activación de oncogenes y se produce una neoplasia maligna. El papilomavirus bovino produce neoplasias benignas que generalmente presentan regresión espontánea. 108