NÁDOROVÁ ONEMOCNĚNÍ Nádorová onemocnění jsou spolu s nemocemi kardiovaskulárního sytému nejběžnějšími chorobami v naší populaci a nejčastější příčinou úmrtí. Nádorové onemocnění znamená vznik tkáně, ve které se růst buněk vymkl kontrolním mechanismům buněčné proliferace. Proliferace nádorových buněk probíhá téměř autonomně. Nádorová onemocnění zahrnují různorodé typy chorobného procesu. Vzhledem k aktivitě proliferace rozlišujeme dva základní typy nádorů - nádory benigní (nezhoubné) a maligní (zhoubné). Benigní i maligní nádory jsou geneticky podmíněným onemocněním. S rozvojem molekulární genetiky došlo k objasnění mnoha příčin, které se podílejí na přeměně normální buňky na buňku nádorovou. Benigní nádory rostou relativně pomalu v původním ložisku (nemetastazují). Zachovávají charakter tkáně, ze které vznikly. Po chirurgickém zákroku je ve většině případů pacient vyléčen. Růst maligních nádorů je invazivní, tzn. že prorůstají z výchozího ložiska do okolí a poškozují strukturu a funkci orgánu. Uvolněné nádorové buňky jsou přenášeny lymfatickými a krevními cévami do jiných orgánů, kde pokračují ve své proliferaci jako sekundární ložiska - metastázy. Maligní transformace může postihnout buňky téměř všech tkání. V zásadě existují tři hlavní typy nádorů: (i) sarkomy, které vznikají z mesenchymální
o k a – malignity (leukémie, lymfomy). Přesnější klasifikace pak zahrnuje místo vzniku j(orgán a r ústní ické například nádor močového měchýře, prsu), typ tkáně (dlaždicobuněčný o karcinom t lymfoblastická g u sliznice) a nebo například klinický stupeň či rychlost progrese (akutní a lo o leukémie). m l n e h á s c a eri takto:tenádory jsou í l Morfologický obraz nádorové tkáně může být stručně charakterizován h at o n u tvořeny proliferujícími nádorovými buňkami (parenchym), pojivovou k nenádorovou tkáníře o m(angiogeneze). c í s stimulují i š í (stroma) a cévním systémem, jehož vznik nádory samy e í s ijn em š l í o a (např. h ž ud v pokročilejším věku jedince Většina nádorových onemocnění bývá diagnostikována c n d u t ly á a s lo prsu, z nádory tlustého střeva a konečníku, nádory nádory prostaty). Jsou to takové typy nádorů, . s ý ko ze m ká t v aurčité typy n š v průběhu které vznikají následkem několika o změn a let.eExistují lů také e genetických z r é k e retinoblastom, č (např. P újedinců k a uvmladších m vldětském ň ověku j nádorů se specifickým výskytem u p lymfomy, s viz dálemfamiliárníravýskyt nádorových k leukémie, o y Wilmsův nádor ledvin, o o d V t ý d u onemocnění).to ů in a j r o n u kultury) umožnilo definovat k (tkáňové s e b í Vypracování techniky kultivace buněk in vitro o T it hla ž u i a maligně transformovanými rozdíly mezi normálními u ou buňkami na cytologické úrovni. d o p zs tu s o e h b e ke J tkáně, (ii) karcinomy, které vznikají z epiteliální tkáně a (iii) hematopoetické a lymfoidní
Normální buňky zachovávají specifický buněčný tvar a typické antigenní determinanty odpovídající antigenním determinantám tkáně, ze které byla buněčná kultura odvozena. Zachovávají kontrolu množení kontaktní inhibicí. Zastaví růst po vzájemném kontaktu, v in vitro podmínkách to znamená po vytvoření monolayeru (souvislé jednobuněčné vrstvy pokrývající povrch dna kultivační lahve nebo Petriho misky). Růst buněk je omezený, každá buňka se množí po omezenou dobu, má omezený počet generací. Po určitém počtu generací buňka zaniká v důsledku stárnutí buněk (viz Ontogeneza). Normální buňky mají vysoké požadavky na přítomnost růstových faktorů v kultivačním mediu (potřebují pro svůj růst stimulaci). Nádorové buňky mají většinou v in vitro podmínkách neomezenou proliferační aktivitu, tzn. že vzniká neomezený počet generací, dochází ke ztrátě kontaktní inhibice, transformované buňky rostou v několika vrstvách, buňky bývají přes sebe neorganizovaně nakupené. Buněčná kultura je nesmrtelná a při vhodných kultivačních podmínkách je možná její stálá (časově neomezená) kultivace. Nádorové buňky vykazují různé změny v povrchových
antigenech
jako
je
např.
ztráta
antigenů
kódovaných
hlavním
histokompatibilitním lokusem, exprese nových, pro daný nádor specifických antigenů a nebo exprese fetálních antigenů (viz dále Imunogenetika - imunologie a nádorový růst). Mají nižší
o k ja é a Cytogenetická charakteristika nádorového růstu k r c o i t g u Normální somatické buňky mají diploidní počet chromosomů. U nádorových buněk býváo a l o změněný jak počet chromosomů tak i jejich struktura (numerickém a strukturní aberace). n l e h á s c i tpolyploidie). a (aneuploide, r e l U maligních buněk bývá heteroploidní chromosomální výbava e í h t n o a u Chromosomy transformovaných buněk vykazují často ne k vždy jednoznačněře o náhodné, m c í s i š í definovatelné strukturní aberace. U některých nádorových onemocnění se vyskytují pro ně e í s ijn em š l í typické nenáhodné (systematicky se opakující) a no h například translokace. d aberace, ž strukturní c d u u á a případech st olytkáni .je v některých lo vý nádorové z Stanovení chromosomálních odchylek s á e t m k k v z a n š ra onemocnění. diagnostickým a též prognostickým o énádorového lů Chromosomální e markerem z k e e č P k m ň j onemocnění. výbava, tzn. počty chromosomů al přestavby, mohou vypovídat o progresi ú o u v a p s k o změny r terapie. Detekce y jsou vodítkem m Charakteristické chromosomální pro volbu o o d t ý V d typických chromosomálních aberací ů je u některých jnádorových in auonemocnění i kritériem pro o r t o n u k chromosomu posouzeníe úspěšnosti léčby.bNapř. vymizení marker z kostní dřeně pacienta s í t a o T i l ž onemocnění s chronickou myeloidní po úspěšné léčbě. h uleukémií znamenáuremisi i u d o so u p t s o ez h e b k Je požadavek na množství proteinových růstových faktorů v kultivačním médiu.
V dnešní době je možné u některých nádorových onemocnění, jako jsou např. hematologické malignity, metodami molekulární genetiky spolu s cytogenetickými metodami zachytit i zbytkové (residuální) množství nádorových buněk. Mechanismus maligní transformace Jak bylo již uvedeno výše, vlastní příčinou maligní transformace (vznik rakovinných buněk) jsou změny na molekulární úrovni. Maligní transformace může začít v jediné buňce. Může postihnout buňky téměř kterékoliv tkáně a následně pak jejich klonálním namnožením vzniká maligní tkáň (nádor) s autonomním, často neomezeným růstem. Klonální množení znamená, že všechny buňky vznikly z jedné výchozí buňky. Přeměna normální buňky v buňku nádorovou je většinou vícestupňový proces, při kterém dochází v buňce ke kumulaci mutací v určitých genech. To znamená, že v DNA dojde postupně k několika různým mutacím v různých genech, které ve svém výsledku způsobí maligní zvrat buňky. K vlastnímu malignímu zvratu dojde tedy až po premaligním stádiu. Změna genetické informace v jediném genu podílejícím se na regulaci buněčné proliferace tedy nevede ihned ke vzniku nádorového onemocnění. Vznik nádorového onemocnění je komplexní a většinou dlouhodobý proces (závisející mimo jiné na typu nádoru), na kterém se
o k ja genů: é a Za regulaci a kontrolu buněčné proliferace jsou odpovědné zejména tři skupiny k r c o protoonkogeny a tumor-supresorové (nádory suprimující) geny, které mají tzásadní význam gi u a lo pro regulaci buněčného dělení, a dále pak mutátorové geny, které kontrolují stabilitu geonomu o m l buňky hv nbuňku e (podílejí se na opravách chyb získaných během replikace). Přeměna s riá ec a l e o-t genech a ní nádorovou je tedy vyvolána mutacemi v protoonkogenech, tumor-supresorových h t a k e ou m ř mutátorových genech. Mutace vedou k nekontrolovanému množeníctransformovaných í s i š e j ní m í buněk, což je hlavní rys maligního zvratu. s š l o í di h e a ž d án u stu y c Onkogenetika o a l ý z l e. s á o t m k rodiny) Maligní nádory se mohou vyskytnout v rodině z lůvýskyt uzčlena a n kov ésporadicky šk ra(náhodný e nebo existuje v rodině opakovaný výskyt téhož typuPnádor(ů)če u mnoha členů rodiny e k m ň j l ú o u p sje onemocnění v zhoubným rnádorem a (familiární výskyt). k V obou případech genetickým o y m o o d ke zhoubnému t ý (i)uaktivovat V d onemocněním. Mutace vedoucí bujení n mohou zvýšenou funkci ů i o a j r ke ztrátě funkcek genu (např. t (viz dále), (ii) vést protoonkogenu o n u mutace tumor-supresorových s e b í T dále), (iii) vyvolato nesprávnou expresi it genuhchromosomovou genů, viz translokací, nebo (iiii) la ž u i u ou translokací. Na vzniku maligní vést ke vzniku chimérického genuochromosomovou d p zs tu s o e h b e ke J podílejí jak faktory genetické, tak faktory vnějšího prostředí.
transformace se dále podílejí epigenetická potlačení exprese klíčových genů (viz Epigenetika) jako jsou např. geny kontrolující průběh reparace poškozené DNA. Protoonkogeny Protoonkogeny (c-onc) jsou vysoce evolučně konzervované geny, které řídí důležité funkce regulující buněčný růst a diferenciaci buněk. Do současné doby bylo identifikováno více než 150 protoonkogenů. Regulují buněčnou proliferaci na všech úrovních signálních drah. Produkty protoonkogenů jsou růstové faktory, receptory růstových faktorů, molekuly s proteinkinasovou aktivitou (tzn. regulují fosforylaci, například fosforylují tyrosin, serin nebo threonin). Jsou odpovědné za přenos signálů mezi buňkami. To znamená z membrány cytoplasmou do jádra. Další molekuly podílející se na regulaci buněčné proliferace v jádře působí jako tzv. transkripční faktory. Ovlivňují transkripci cílových genů vazbou s DNA v oblasti jejich promotoru (viz Buněčná signalizace). Mutace mění protoonkogeny na onkogeny – geny, které se podílejí na vzniku nádorových buněk. Jejich produkty (onkoproteiny) jsou odpovědné za změny regulace buněčné proliferace. Změna v jednom z párových protoonkogenů na homologních chromosomech je dostatečná k tomu, aby došlo ke změně regulace buněčné aktivity. Mutace protoonkogenů
o k v somatických buňkách – mutace somatické. ja é a k r c o oblasti gi Mutace protoonkogenů mohou zasáhnout přímo gen nebo mohou zasáhnout tregulační u genu. Mutace mají aktivační charakter, tzn. mohou vyvolat změnu av regulaci intenzity lo o m množství n transkripce (tj. přepisu informace z DNA), která vede ke změně tvořeného l e h á s c i růstového a(například r l produktu (kvantitativní změna). Zvýšené množství produktu te faktoru) ní e h t o anebo expresiře a funkci umutací mění vyvolá zvýšení podnětů pro množení buněk. Tento typ k o í s í m ic š genu a vede ke stimulaci buněčného dělení a proliferace. e í s ijn em š l í a no d chduplikace až dtandemové ž seuvyskytují V genomu některých zhoubných nádorů u ádětí o stexistujelynapříklad a z multiplikace určitého genu. Takovýsltyp mutace v nádorech mozku . ý ko ze m ká t v a tvorbě n (neuroblastomu). Zmnožení genetické o é š(gen N-myc) a vede lůk nadbytečné e kinformace z r e č je množení P kúnekoordinovanému mgenu. lNásledkem ň oktoho vdochází produktu multiplikovaného u a p mitotickou s aktivitu m k který oreguluje y buněk posílením signálu, buněk. or o d V ý ut d n a ji jiné,ucharakteristické růse vyskytují, mimo to Také u hematologických malignit chromosomální o n k s b í laprotoonkogenů. mutace,Te které vedou keozměnám funkce iturčitých Translokace mezi ž h iuvede k přemístění chromosomy 8 a 14 protoonkogenu c-myc z dlouhého raménka u u d o o p zs tu s o e h b e ke J mají charakter dominantní mutace. Mutace protoonkogenů vznikají u většiny z nich
chromosomu 8 na q raménko chromosomu 14, a to do blízkosti genu, který kóduje těžký řetězec imunoglobulinů (IgH, viz Imunogenetika). Protoonkogen c-myc se tak dostává pod vliv regulační oblasti tohoto vysoce transkripčně aktivního genu a dochází i k navýšení jeho transkripce (kvantitativní změna). Zvýšené množství produktu genu myc je jednou z příčin maligní transformace B lymfocytů za vzniku Burkittova lymfomu.
chromosomy 8
nález v Burkittově lymfomu 14
8
IgH protoonkogen c-myc
14
IgH
c-myc
o k ja é a k r c i to g u a lo o Jiným typem mutace je změna struktury genu v důsledku translokace m l (vznikáhnfúzní, e c iá (onkoproteinu) chimerický gen), což má za následek syntézu změněného as produktu r e l t í h buněk. te o(kvalitativní změna), který je příčinou poruchy regulace množení n a u e o m ick ř í s š Příkladem je reciproká translokace mezi chromosomy vede ke vznikuí tzv. e j9naí 22, která m s š i u většiny e pacientů s chronickou l o í markeru Filadelfského chromosomu, chromosomálního a h d ž d kteráánje u částy cprotoonkogenu ac-abl, u 9 soddělí t o myeloidní leukémií. Zlom na chromosomu l ý z l e. s á o t m ktaké došlo translokací přemístěna a připojena genu v bcr šnakchromosomu z 22,lůve kterém a n k části o a e z r če nesoucí é Pchromosom kvzniká kFiladelfský ke zlomu. Přestavbou chromosomu 22 fúzní gen bcre m ň j l ú o u p s v a abl s onkogenním potenciálem. k r o y m o o d V ý ut d n ji u a rů to o n k í las t ob Te i ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je Reciproká translokace
chromosomy 9
Filadelfský chromosom 22
9
bcr protoonkogen c-abl
22
fúze genů bcr
c-abl
Reciproká translokace
Tumor-supresorové geny
o k Uplatňují se zejména v regulaci trvání interfáze. ja é a k r c Mutace v obou alelách určitého tumor-supresorového genu na homologním páru i to u og chromosomů vede k poruše regulace buněčného cyklu. Mutace v tumor-supresorových a l o m n genech mají recesivní charakter. Nádorové supresorové geny přestávají plnit svou funkci, e iál ch s a když oba chybí (příčinou je např. delece - ztráta části chromosomu), l tnebo te změněna ní er jeou-obou h apři kombinaci jejich struktura (mutací měnící smysl genetického zápisu) obou typů e k ou a nebo ř m c í s i š í mutací. e jn m í s š i e l í a no d ch žonemocnění Rodinný a sporadický výskyt nádorového d u u á o st ly . a l z s á s tím Mutace tumor-supresorových genů buňkách, ale ov somatických ýpředevším e t vznikají m k k v z a n š narahomologním ov obouégenech lů páruzchromosomů. rozdílem, že v buňce musí nastat e mutace k e e č jeden mutovaný P však k známých), m(s výjimkou ň tří odosud j l Na rozdíl od protonkogenů tumorú u v a p s k r m to o být zděděn supresorový gen může do (mutace ý Vy zárodečná). d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Jsou to buněčné geny, jejichž produkty se podílejí na pozastavení množení buněk.
Pokud mutace v tumor-supresorových genech nebo mutátorových genech (viz dále) vzniknou pouze v určitých somatických buňkách, nalezneme je pak jen v buňkách nádorové tkáně. Z pohledu výskytu nádoru v populaci mluvíme v takovém případě o sporadickém výskytu nádorového onemocnění a proto výskyt nádorového onemocnění v rodině odpovídá populačnímu riziku vzniku nádorového onemocnění. Pokud je však jedna mutovaná alela genu, který se podílí na maligní transformaci, zděděna od jednoho z rodičů, mluvíme o familiárním výskytu nádorového onemocnění, tzn. o děděné predispozici k určitému typu nádorového onemocnění. Děděné mohou být nejen mutace v tumor-supresorových genech, ale i v mutátorových genech (viz dále). Mutace se vyskytuje ve všech buňkách organismu, manifestuje se však jen v určité tkáni (v závislosti na konkrétním genu). Výskyt určitého typu nádoru v rodině je pak vyšší než je jeho výskyt v populaci. Z celkového množství nádorových onemocnění přibližně 5 - 10% má dědičný charakter. Tentýž typ nádorového onemocnění se může vyskytovat sporadicky, nebo mít familiární výskyt. Z hlediska formální genetiky se výskyt dědičně predisponovaných nádorů jeví jako dědičnost autosomálně dominantní s neúplnou penetrancí. To znamená, že jen u některých jedinců, kteří
o k nádorů je zděděna jedna mutovaná alela příslušného tumor-supresorového genujaa nebo é a k mutátorového genu, kterou nesou všechny buňky individua. Mutace druhéor alely nastane c i t g u v somatické buňce. a lo o mčlenůlrodiny hstejným n Pro familiární výskyt nádorů je charakteristické postižení více e á s c i te nebo typem nádoru a časnější vznik nádorového onemocnění.laVýskyter bývá bilaterální í h at o n u multifokální (bilaterální neurinom akustiku, retinoblastom obou očích, k bilaterální nádoríře o vm c s i š í opakovat. prsu), nádorové onemocnění se během života jedince Přítomnost zděděné e může í n m s j š e nádorů různých l orgánůo í dii ke vzniku mutace ve všech buňkách organismu můžežněkdy vést a h c n d nádoru u plicsnebo tu nádor á o y a (např. karcinom prsu + malobuněčný lnádor ovarií). Výskyt jednoho s ý kol e. m káz t vnádoru.š az lů za pak může upozornit na riziko vzniku o en dalšího k ké Prgenů zčepohledujesporadického a m ň Jeden z detailně prostudovaných tumor-supresorových ú ra u pl so v k familiárního výskytuonádorového ov tomto genu podmiňují do onemocnění t Vy je gen Rb,nýkdymmutace d vznik nádorůtoretiny (retinoblastom). ů Příkladem jimutovanéauformy genu je například r n Při sporadickémbovýskytu obě mutace u s určitým časovým odstupem k vznikají mikrodelece. s e í o T it hlana jednom z párových chromosomů v buňkách retiny. Přiiu familiárním výskytužje mutace u ou d o p zs tu s o e h b e ke J zdědili mutovanou alelu vznikne nádorové onemocnění. U případů s familiárním výskytem
zděděna od postiženého rodiče a je tedy přítomna ve všech somatických buňkách potomka. Druhá mutace vznikne v buňce (nebo i více buňkách) retiny. Retinoblastom je léčitelné onemocnění pokud je včas diagnostikováno. Nádory jsou odstranitelné laserovými paprsky. V rodinách s familiárním výskytem určitého nádorového onemocnění je možné řadou přímých a nepřímých molekulárně genetických metod detekovat přítomnost zárodečné mutace. Vyšetření může být jak prenatální tak postnatální a je zaměřené na geny, které jsou vázány s příslušným nádorovým onemocněním (tumor-supresorové geny, mutátorové geny). Zde je nutné mít na paměti, že zárodečná mutace je pouze prvou mutací v řadě (premaligní stádium), která zahájí vícestupňový proces měnící buňku na buňku nádorovou. Postupně dojde k několika různým mutacím v různých genech, které ve svém výsledku teprve způsobí maligní zvrat buňky. Vícestupňový proces maligní transformace lze dobře demonstrovat na karcinomu tlustého střeva s předcházející polypózou střevní sliznice. Genetické změny, které postupně vedou ke vzniku karcinomu tlustého střeva je možné zjednodušeně popsat takto: 1. stupeň: normální epitel se mění na hyperplastický po ztrátě obou alel tumor-supresorového genu APC (adenomatous polyposis coli) na chromosomu 5;
o k ja é a 3. stupeň: mutace protoonkogenu (onkogen K-ras) vede ke střednímu adenomatóznímu k r c i to stádiu (adenomy nad 1 cm); g u o a l o 4. stupeň: ztráta (mutace = delece) tumor-supresorového genu (DCC) 18 m nalchromosomu n e zhoršuje stav střevní sliznice do pozdního stádia polypů. as eriá tech l hstádia abenigního t odo- maligního a ení u Do této doby je stav hodnocen jako benigní. Zvrat ze o m ick íř s š í pozdější vznik metastáz je provázen akumulacíe dalších genetických poškození. U í75% ijn hem genu aTP53 lš nao í s dtumor-supresorového karcinomů tlustého střeva je to ztráta žfunkce c buněčnéhodcyklu á(viz n u proykontrolu u význam t o chromosomu 17. Tento gen má výjimečný a s l ý z l e. s á o t m Buněčné dělení – regulace buněčného cyklu). genomu".k Gen TP53 k jako z "strážce a n kov Je označován š ů a l e z r cyklučveprvnímjekontrolním bodě ébuněčného reaguje na poškození DNAm dočasnýmňzastavením P k l DNA.so v ú ra utak reparaci p mezi G1 a S fází a umožní k m to o do Vy ý d Vznik karcinomu inje dávánaudo souvislosti s působením o tlustého střevarůje sled mutací, který j t oobsaženými v potravě. n vlastnostmi k su látek s mutagenními e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J 2. stupeň: následuje vznik časných adenomů (menších než 1 cm) vlivem hypometylace DNA;
Uvádíme několik dalších tumor-supresorových
genů asociovaných se vznikem určitých
nádorových onemocnění. Vybraná nádorová onemocnění asociovaná s mutacemi tumor-supresorových genů Gen
Chromosom
Rb-1 WT1/WT2 TP53
APC
BRCA1 BRCA2
13q14 11p13 17p13
5q21
17p21 13q12-q13
Mechanismus působení Regulace buněčného cyklu Regulace buněčného cyklu Pozastavení cyklu v G1 fázi, transkripční faktor
Lokalizace nádoru oči (retinoblastom), kosti, prsa, plíce, močový měchýř, prostata Wilmsův nádor ledvin a nádory dalších orgánů urogenitálního traktu různé typy nádorů (cca 50% všech má mutace TP53)
Regulace hladiny β-kateninu (složka cytoskeletu), buněčné proliferace a buněčná adheze
tlusté střevo (FAP - familiární adenomatózní polypóza; sporadické kolorektální karcinomy), a nádory dalších orgánů
Opravování dvouvláknových zlomů DNA
prsa, ovaria, prostata, larynx, zažívací trakt, pankreas
Mutátorové geny
o k opravy (reparace) chyb v DNA vznikajících během replikace. Mutace těchto genů ja vedou é a k k hromadění a udržování mutací v buňce jako je nesprávné párování purinůoarpyrimidinů, c i t g u modifikace templátu mutagenem a následné chybné párování, nesprávná registraceo a l o počtu nukleotidů v repetitivní sekvenci polyA nebo v repetitivní dinukleotidů msekvenci n l e h á s c i tjako mutace (CA) (viz následující obrázek). Mají charakter recesivní lmutace, a eobdobně r e í htěchto amutací t v buňce tumor-supresorových genů. Zvýšená frekvence a kumulace je příčinou en o u k o ř m c í s i maligní transformace. Mutace mutátorových genů se ve fenotypu projevují nestabilitou délky š í e jn m í s i e í mikrosatelitních lokusů (viz Molekulární genetika). Mutace v reparačních genechlš zvyšujío a n ž ud ch d u 100x - 1000x frekvenci mutací v genomu. a ázá lo ý st oly . s e geny t DNA mhMSH2, khMSH6, kgenomuazjsou v Nejvíce prozkoumané geny opravy lidského a n š ů o l e z r alespoň é současně k mutované e dva jzevýše zmíněných hMLH1, hPMS1, hPMS2.m Pokud jsou č P k ň l so v ústřevara(HNPCC – human unepolypózních p k genů, podmiňují vznik karcinomů tlustého m to o do Vy ý d nonpolyposis cancer of colon; sporadický i familiární výskyt) ů in aaiudalších typů nádorů (nádory o j r t o endometria). íProk některé n ovarií, glioblastomy, karcinomy ukombinace mutací je typický s e b o Turcotův syndrom T it je klinicky la charakterizován jako koincidence vznik Turcotova syndromu. ž h u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Mutátorové geny (MMR geny) kontrolují stabilitu buněčného genomu. Odpovídají za
n
familiárního výskytu primárních nádorů tlustého střeva
s nádory centrálního nervového
systému, případně i s leukémií. Obrázek znázorňuje typy spontánních mutací, které vznikají během replikace, mutace jsou označené šipkou. i) ii) iii) iv) v)
dvoušroubovice DNA – párování purinů a pyrimidinů chybné párování nukleotidů během replikace modifikace templátu mutagenem a následné chybné párování nesprávná registrace počtu nukleotidů v repetitivní sekvenci polyA nesprávná registrace nukleotidů v repetitivní sekvenci dinukleotidů (CA)n
Templátové vlákno DNA
Nově syntetizované vlákno DNA
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l v)hn e i) ii) iii) iv) as eriá tec l adenin í h at o n u tymin e o m ick ř í cytosin s š e j ní m í guanin s š l o í di h e a ž d án u stu y c O -methylguanin o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s Na opravách nesprávného párování nukleotidů po replikaci DNA se podílejí produkty k o r y m o o d obrázek). Následující t znázorňuje situaci, kdy ý obrázek d mutátorových genů (viz následující V u n a Produkty mutátorových ji s tyminem. růs guaninem namísto to párování adeninu došlo k chybnému o n u k í las t ob Te i ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je 6
genů, ve vzájemné kooperaci, chybné párování basí rozpoznají, iniciují vystřižení chybného úseku nově syntetizovaného vlákna příslušnými enzymy a podle templátu DNA zařazení odpovídajících nukleotidů.
hMSH6
Chybné párování nukleotidů
hMSH2
hMLH1 hPSH2
hMSH2
Mutagenní faktory vnějšího prostředí a geny sekundárně ovlivňující vznik nádorů Vznik nádorů mimo výše uvedené geny sekundárně ovlivňují (i) geny řídící přeměnu
o k a j é a Změny v genech regulujících buněčný růst jsou vyvolány faktory vnějšího prostředí k r c o (mutageny), které jsou členěny na (i) chemické látky, (ii) fyzikální vlivy,t (iii) biologické gi u a lo vlivy (viz též kapitola Mutace a reparační mechanismy). o m l n e h á s c Chemické látky a eri te l - až po jejich ní h at aktivní o Většina kancerogenně působících chemických látek jeuv organismu e o m ick ř í s š í je základním přeměně na vlastní kancerogeny. Metabolická předpokladem e aktivace í n m s j š i he s DNA. Při metabolické l o íinterakcidkancerogenu kancerogenního účinku, který pak nastává po a ž cdispozice jedince (fyziologické d án u stugenetická o aktivaci chemických látek se uplatňujelindividuální y a z l e. s á o ý t m k k nádorových onemocnění. odchylky metabolismu), která následně ovlivňuje frekvenci en kov é š Praz čelů e za k a vgenetickýchú faktorů jej na úrovni třídy m chemických ň olátek Dobře prozkoumaná interakce l u p sloučeniny, s mezi kterémpatří celárařada léků. Jsou to k chemické o y enzymů metabolizujících o o d V t ý d u enzymy, jako např. ů kódované rodinou in genůaCYP. V lidském genomu jich o cytochrom P-450, j r t o rodiny CYPí (např n až stovky. bGeny k gensukódující cytochrom P-450) jsou existují desítky e o vzniká variabilita T it v metabolismu la léků. polymorfní a proto v populaci ž h u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J chemických látek, (ii) geny pro reparaci DNA, (iii) geny imunitní odpovědi.
Geneticky podmíněná schopnost jedince detoxikovat škodlivé látky, která ovlivňuje individuální vnímavost k chemicky indukovaným nádorům, může být vysvětlena na příkladu vlivu kouření na výskyt plicních nádorů. Účinek enzymu AHH (aryl hydrocarbon hydroxylase) pro metabolismus polycyklických uhlovodíků cigaretového kouře na konečné kancerogenní produkty je geneticky kontrolován. Při geneticky podmíněné vysoké aktivitě enzymu jsou kuřáci více ohroženi vznikem plicních nádorů. V lidské populaci je podstatně méně jedinců resistentních ke kancerogennímu účinku cigaretového kouře, tzn. s nízkou aktivitu AHH. Fyzikální vlivy Záření (ionizující záření, UV záření) zvyšuje riziko výskytu některých typů nádorů (např. leukémií, nádorů kůže). Poškozuje DNA, vyvolává zejména zlomy a přestavby chromosomů nebo chromatid. Významným preventivním opatřením snižujícím riziko vzniku maligních nádorů je omezení slunění a v klinické praxi omezení rentgenologických vyšetření. Pro chemické sloučeniny i zářením platí, že jejich kancerogenní aktivita je ovlivněna genomem jedince a teprve interakce s jedinečnou sadou alel (genů) určuje charakter a rozsah poškození. Např. záření zvyšuje riziko výskytu nádorů zejména u jedinců s vrozenými
o k ja Biologické vlivy é a k r c to Komplexní gi Do skupiny nádorů vyvolaných biologickými vlivy patří nádory virové etiologie. u a lo biologický faktor navyšující výskyt nádorových onemocnění je stárnutí organismu o (viz m l n e h Ontogeneza). á s c a eri te l hvirovéareplikaci, t oto- znamená, že ení Maligní zvrat buňky nastává, když nedojde ke kompletní u k do buněčnéíř o genom m c s nedojde k lýze buňky a uvolnění virových partikulí. Virový je pak včleněn i š í m e í n s j š DNA a působí zde jako mutagen. Mutagenní e vyvolat změnuagenetické l o í účinekdivirů může h ž c do genomu buňky n d virový u genyy (vnese u vlastními informace v DNA hostitelské buňky buď (a) t á o a s z (b) l e. protoonkogenů ) ánebo sl zvýší ýtranskripci o onkogen, nebo svými regulačními geny buněčných t m v šk az lů zak n o e vyvolá bodovou mutaci nebo chromosomální r (např.čtranslokaci), k képřestavbu e je která ovlivní P m ň ú ra u pl so v regulaci buněčného dělení. k y m to o do Vtyto ý Do současné dobydbyly identifikovány viry vyvolávající nádory u lidí: u n ů i o a j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J defekty reparace DNA (viz kapitola Mutace a reparační mechanismy).
Retroviry (RNA viry s charakteristickou schopností reverzní transkripce); HIV-1 virus je asociován s výskytem Kaposiho sarkomu a B-lymfomu a další lidský retrovirus HTVL-1 je příčinou vzniku T buněčné leukémie. DNA viry ze čtyř odlišných rodin DNA virů - herpesviry, hepadnaviry, papovaviry (papillomaviry) a adenoviry. DNA viry s jednoznačně prokázaným vztahem k maligní transformaci jsou lidské papillomaviry (HPV), které jsou např. příčinou vzniku karcinomu děložního čípku, papillomatózy hrtanu a dlaždicobuněčného karcinomu ústní sliznice. Také je potvrzena souvislost mezi chronickou infekcí virem hepatitidy B (hepadnaviry) a zvýšeným výskytem hepatocelulárního karcinomu. Jedním z nejvíce studovaných nádorů virové etiologie u lidí je Burkittův lymfom a nasofaryngeální karcinom. Jejich vznik je podmíněn mutagenním účinkem viru Epstein Barrové (EBV) ze skupiny herpesvirů. Burkittův lymfom je značně rozšířen u dětí na území rovníkové Afriky. Vysoký výskyt malárie vede ke snížené obranyschopnosti a zejména děti predisponuje ke zvýšenému výskytu lymfomů. Na našem území EBV virus vyvolává infekční mononukleózu.
o k ja stylu (hygienické návyky a podmínky, dietetické návyky a pod.). Někdy je zaznamenáván é a k r c jejich specifický územní výskyt. i to g u a lo Imunitní systém a nádorová onemocnění o m l n e h á s c má důležitou U nádorových onemocnění obecně platí, že imunitní reakceajedince i te úlohu r l - systém ní hImunogenetika). te oImunitní při vzniku a progresi maligního procesu (viz kapitola a u k a eliminovatíře o m rozpoznat c jedince může v počátečním stádiu nádorového sonemocnění i š í m e í n s j š transformované buňky v důsledku nově vzniklých které nádorové i hdeterminant, e l o í antigenních a d ž d án u yc buňky odlišují od normálních buněk. ou t a s l ý z l e. s á o t m k Jsou to Některé antigenní determinanty nádorovýchvbuněk jsou typ nádoru. z pro určitý a n ko é šk typické ů a l e z r čonemocnění. e je Je však nutné tzv. nádorové markery a lze je využít při diagnostice nádorového P k m ň l markerů ú diagnostickou o nejsouv specifickou unádorových a p s mít na zřeteli, že nálezy metodou. k r o y m o o di některéV enzymy a hormony, t přítomnost je do určité ý jejichž d Mezi nádorové markery patří u n ů aprostatický antigen (PSA) je jispecifický ronemocnění. tproo určité nádorové míry typická Např. o n u k s e b í l(prostatická t a citlivý T marker u karcinomuoprostaty. Kyselá ifosfatasa frakce) je enzym, který je ž h u i u prostaty. u Některé antigeny vyskytující se asociovaný s metastazujícím karcinomem d o o p zs tu s o e h b e ke J Nádory s virovou asociací se často vyskytují u více členů rodiny díky určitému životnímu
u melanomů (např. MAGE, Melan-A) jsou významným diagnostickým markerem. Hepatomy (nádory jater) sekretují alfa-fetoprotein (AFP), buňky karcinomu tlustého střeva karcinoembryonální antigen (CEA), které nejsou sekretovány normálními buňkami (nebo jen v minimálním množství). Imunologická reakce jedince je záležitost genetické disposice. Snížená imunologická reakce může být také uměle navozena při některých léčebných zákrocích (např. po transplantacích použitím imunosupresiv). U imunosuprimovaných pacientů, obdobně jako při vrozené imunodeficienci, je zvýšený výskyt maligních nádorů ve srovnání s jejich výskytem v populaci. Imunosuprese může být vyvolána i stresem, malnutricí (nedostatečnou výživou), vlivem alkoholu a má pak také vliv na zvýšený výskyt určitých nádorových onemocnění. Posílení imunitního systému jedince při léčbě nádorových onemocnění je významnou podpůrnou složkou terapie. Jednou z možností je imunoterapie produkty imunitního systému. U některých nádorových onemocnění (např. Grawitzův nádor ledviny, některé leukémie, maligní melanom) se k léčbě úspěšně používají rekombinantní cytokiny, které posilují buněčnou imunitu (viz Imunogenetika). Je to např. interleukin 2, interferon alfa a další. Jejich podávání omezuje systémová toxicita. Další perspektivní směr imunoterapie je vývoj
o k ja é a k r Preventivní opatření a směry terapie c i to g u a a včasná terapie. Zásadní podmínkou úspěšné léčby maligních nádorů je časná diagnóza lo o m l onemocnění n a K časné diagnóze přispívá identifikace osob se zvýšeným rizikemenádorového h á s c i tonemocnění. atypu nádorového r e l jejich preventivní prohlídky (viz dále). Volba terapie závisí na e í h t n o a u V současnosti se stále více klade důraz na cílenou o terapii s ohledem k na genotyp buněkře m c í s i š í nádorové tkáně. e í s ijn em š l í o a výskytu h při familiárním d (například ž případech Mezi preventivní opatření v indikovaných c n d u u t ly á a s lo diagnostická z nádorového onemocnění) patří pravidelná vyšetření. Je to například endoskopie . s ý ko ze m ká t v a traktu n š u nádorů u nádorů zažívacího traktu, mamografie a prsu,eovarií, lů močového e kaosonografie z r é e (například č zákroky P chirurgické mjsou považovány ň okprofylaktické j atp. Za preventivní opatření l ú u v a životního stylu, p téměř s celého tlustéhomstřeva). Úprava k– odstranění r o y u adematózní polypózy o o d V ý ut d n včetně diety, je ji u a rů touznávanou prevencí. o n k í las t ob Te i ž uh u i u d o so u p t s o ez h e b k Je nádorových vakcín pro vybraná nádorová onemocnění. Existují další strategie imunoterapie,
které se zatím spíše nacházejí ve stadiu výzkumu, případně klinických studií.
Terapie nádorových onemocnění vyžaduje komplexní přístup. Vedle dnes už klasické kombinace chirurgického zákroku, chemoterapie, případně hormonální terapie a radioterapie, se na specializovaných pracovištích vypracovávají strategie imunoterapie a genové terapie. Při medikamentózní léčbě maligních nádorů se používají převážně cytostatika, jejichž účinek je založen na zástavě syntézy DNA, přímém poškození DNA a inhibici mitózy. Vzácněji se využívají inhibitory proteosyntézy a látky poškozující buněčné membrány. Kromě klasických cytostatik se uplatňují i bioaktivní látky jako jsou např. hormony, interleukiny, interferony a vitamíny. Běžný způsob léčby je kombinovaná terapie, tzn. současné nebo následné podávání několika chemoterapeutik. Tak lze dosáhnout lepších léčebných výsledků než jednolékovou terapií a zpomalit vznik rezistence k podávanému léku. Klasická chemoterapie namířená proti proliferujícím nádorovým buňkám není specifická. Postihuje i dělící se buňky ostatních tkání. Dávky cytostatika jsou proto limitovány jeho toxicitou pro normální tkáně. Naproti tomu omezení dávky cytostatika v důsledku vedlejších toxických účinků může u nádorových buněk vyvolávat rezistenci. V současné době probíhá intenzivní výzkum nových strategií použitelných v léčbě nádorových onemocnění. Cílem je dosažení vysoké afinity k nádoru a relativně nízké toxicity
o k ja angiogeneze v nádorové tkáni, kterou nádorové buňky indukují geneticky řízenými signálními é a k r c drahami. i to g u lo Genová terapie je technika, při které je do nádorové buňky nebo buňkyajiného typu začleněn o múčinkuljako je například n e funkční gen, který vnese novou informaci vedoucí k terapeutickému h á s c i Genová a eatp. r l te terapie by ní likvidace nádorových buněk, posílení protinádorové imunitní odpovědi h t u a ko e mohla být v budoucnu kauzální terapií nádorových onemocnění. o ř m c í s i š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
pro ostatní tkáně. Jako velmi nadějná strategie protinádorové léčby se jeví inhibice
