Onkobioloogia

Vähitüübid

Taavi Päll
lektor, Tallinna Tehnikaülikool

Recap

taffstuff

Pilt: New York Times.

Ajaloost

Egiptus, 16-17. dünastia

  • Vanim teadaolev kirjeldus vähist pärineb 1500 BC Egiptusest.
  • Papüürus kirjeldab muuseas ka 8 rinnavähi juhtu mida raviti põletusega.
  • Kirjutises konstanteeritakse et see haigus on ravimatu.

Allikas: Wikipedia. Pilt: "Edwin Smith Papyrus v2" by Jeff Dahl

Kasvajad kui tulnukad

  • Hippokrates: vähi "kehavedelike tasakaalu häire teooria" (must-, kollane sapp, veri ja flegma)
  • vähke ajalooliselt käsitletud ka kui võõrkeha, mis on ennast haige kehas sisse seadnud.

Pilt: Vähi kirurgiline eemaldamine, 1689. Wikimedia.

Kasvajad on koelise struktuuriga

  • 1655. avastas Robert Hooke mikroskoopi kasutades, et taimekude koosneb rakkudest.
  • Seoses mikroskoopia arenguga 19. saj. saadi aru,
    • kasvajad koosnevad rakkudest
    • pärinevad normaalsetest kudedest

microscopist

Pilt: internet.

Vähki põhjustavad kartsinogeenid

  • 1775. a. identifitseeris kirurg sir Percivall Pott korstnapühkijatel nõe ja munandikasvajate vahelise seose - keskkonnas leiduvad kartsinogeenid võivad põhjustada vähki.

Pilt: Korstnapühkijad, hilised 1800-ndad. Wikimedia.

Vähitüübid

Kliiniline klassifikatsioon

Kliiniliselt võib kasvajad jaotada kaheks

  • healoomulised (lokaliseerunud, mitteinvasiivsed)
  • pahaloomulised (invasiivsed, metastaatilised)

Metastaasid ehk vähi siirded vastutavad lõviosa kasvajatest tingitud surmade eest!

  • TNM-klassifikatsioon

Pilt: doctorsgates.blogspot.com

Neli põhilist vähitüüpi

Epiteliaalsed Mitte-epiteliaalsed
kartsinoomid (carcinoma) sarkoomid (sarcoma)
hematopoieetilised
neuroektodermaaltuumorid

Epiteel

Kehaosi väljast ja õõsi seest kattev rakukiht (katteepiteel) või näärmeid moodustav rakukogum (näärmeepiteel).

lamerakk naarmeepiteel

Basaalmembraan

BM (basement membrane) on epiteeli all asuv rakuvälise maatriksi kiht

  • peamiseks funktsiooniks on epiteeli ankurdamine all olevale sidekoele (strooma)
  • mehhaaniline barjäär

Kartsinoomid

Kartsinoomid on kõige sagedasemad epiteliaalset päritolu kasvajad

  • vastutavad 80% vähisurmade eest

Epiteelid pärinevad erinevatest lootelehtedest

  • kops, maks, sapipõis, söögitoru, magu ja soolestik pärineb endodermist
  • nahk ektodermist
  • munasarjad mesodermist

Kartsinoomid jagunevad laias laastus kaheks

  • adenokartsinoomid (adenocarcinoma)
  • lamerakk-kartsinoomid (squamous-cell carcinoma)

Kartsinoomide sagedasemad paikmed

Adeno Lame-rakk Muud tüüpi
kops nahk väikeserakuline kopsuvähk (neuroendokriinsed rakud)
käärsool (colon) ninaõõs suurerakuline kopsuvähk
rind neel (oropharynx) maksakartsinoom
kõhunääre (pancreas) kõri neerukasvaja
magu kops transitoorse epiteeli kasvaja (kusepõis)
söögitoru söögitoru
eesnääre emakakael
emaka sisemine limaskest (endomeetrium)
munasari

Mitte-epiteliaalsed kasvajad

  • sarkoomid - sidekoekasvajad
  • hematopieetilist päritolu kasvajad (valged verelibled)
    • leukeemiad - nn. verevähk
    • lümfoomid - tahked kasvajad lümfisõlmedes (B- ja T-rakud)
  • neuroektodermaaltuumorid

Sarkoomid

  • sidekoe kasvajad
  • moodustavad ~1% vähkidest
  • mesodermaalset päritolu
Sagedasemad sarkoomid
osteosarkoom
liposarkoom
leiomüosarkoom
rhabdomüosarkoom
fibrosarkoom
sünooviumi sarkoom
angiosarkoom
kondrosarkoom

Hematopoieetilised ja lümfoidsed kasvajad

Tuumorid mis tekivad veres, luuüdis ja lümfisõlmedes

Rakutüübid:

  • Äge ja krooniline müelogeenne leukeemia, müelodüsplastilised sündroomid ja müeloproliferatiivsed haigused: granulotsüüdid, erütrotsüüdid, trombotsüüdid, makrofaagid ja nuumrakud (mast cells)

  • Lümfoomid, lümfotsüütsed leukeemiad ja müeloomid: B-, T-, NK- ja plasma rakud

    • äge lümfotsüütne leukeemia (ALL) tekib 80% juhtudel B-rakkudest ja 20% T-rakkudest

Sagedasemad hematopoieetilised kasvajad

äge lümfotsüütne leukeemia (ALL)
äge müelogeenne leukeemia (AML)
krooniline müelogeenne leukeemia (CML)
krooniline lümfotsüütne leukeemia (CLL)
multimüeloom (MM)
non-Hodgkin's lümfoom (NHL)
Hodgkin's tõbi

Translokatsoonid on hematopoieetilistes kasvajates tavalised

ALL-i translokatsoonid

Tsütogeneetiline translokatsioon Molekulaar-geneetiline mutatsioon %
krüptiline t(12;21) TEL-AML1 fuusion 25.4%
t(1;19)(q23;p13) E2A-PBX fuusion 4.8%
t(9;22)(q34;q11) BCR-ABL fuusion (90% CML juhtudest) 1.6%
t(4;11)(q21;q23) MLL-AF4 fuusion 1.6%
t(8;14)(q24;q32) IGH-MYC fuusion
t(11;14)(p13;q11) TCR-RBTN2 fuusion

Neuroektodermaalsed kasvajad

  • Vähid mis tekivad kesknärvisüsteemis ja perifeerses närvisüsteemis
  • ektodermaalset päritolu
  • glioomid, glioblastoomid, neuroblastoomid, shwannoomid/oligodendroglioomid ja medulloblastoomid
  • moodustavad 1.3% diagnoositud kasvajatest, suremus samas kõrge 2.5% vähisurmadest

CNS/PNS kasvajad

  • glioblastoomid GBM ja astrotsütoomid: astrotsüüdid
    • GBM, agressiivne IV staadiumi astrotsütoom
  • shwannoomid/oligodendroglioomid pärinevad müeliini moodustavatest rakkudest
  • retinoblastoom
  • neuroblastoomid pärinevad PNSi ganglionitest

Vähid mis ei klassifitseeru epi-mese-neuro järgi

Melanoom

  • Eestis 12pt/100tuh
  • kirurgiline ravi lähtub paksusest (>1 mm),
  • elulemus on otseselt seotud paksusega
  • siirded lümfisõlmedes:
    • >4 mm 35%
    • <1 mm 0.1%

SCLC

Small-cell lung cancer (SCLC) is an exceptionally aggressive disease with poor prognosis

  • 10–15% of the new lung cancer cases year
  • high proliferative index and early metastasis

SCLC

  • sarnased neurosekretoorsetele rakkudele (nt. neerupealised, ajuripats)
    • sekreteerivad peptiidhormoone nt. adrenokortikotropiin
  • arvatavasti siiski kopsu enda endodermaalset päritolu rakud, mis on transdifferentseerunud

Epiteeli-mesenhümaalne transformatsioon

EMT on raku transdifferentseerumine, kus algne kartsinoomi rakk omandab mesenhümaalse fenotüübi

  • EMT on seotud metastaseerumisega
  • NB! EMT ei ole kartsinoomis histoloogiliselt jälgitav
  • tegemist võib olla transientse seisundiga

Reeglina säilitavad vähid oma päritolu-koe tunnused

Olulise ühendva bioloogilise printsiibina säilitavad vähirakud alati mõne distinktse diferentseerunud tunnuse mis seob neid oma päritolukoega

kermets

Anaplastilised kasvajad

Anaplaasia - kasvaja mis on kaotanud koespetsiifilised tunnused (1-2% juhtudest)

  • histopatoloogliselt pole võimalik identifitseerda päritolu-kude
  • võib tekkida dediferentseerumise teel
  • võib pärineda tüvirakkudest
  • pleomorfism, rakud ja tuumad on ebaühtlase suuruse-kujuga

anaplaasia

Molekulaarne klassifikatsioon

Vähid arenevad progresseeruvalt

Kasvaja kliiniline progressioon

Neoplaasiad - eri tüüpi kasvajalised moodustised

Rohkem-vähem defineeritud "peatused" kasvaja arengus:

Normaalne kude > hüper-/metaplastiline > düsplaasia > lokaalselt invasiivne > metastaasid

Healoomulised kasvajad

Healoomulised (benign) kasvajad võivad olla hüperplastilised või metaplastilised (hyperplastic, metaplastic)

  • hüperplastiline kude näeb välja normaalsena, välja arvatud märgatavalt suurenenud rakkude arv
  • metaplastilises koes on üks normaalne kude asendunud teisega nt. Barreti söögitoru

metaplaasia

Düsplaasia

wart

Düsplaasiad sisaldavad juba rakke mis näevad välja ebanormaalsed.

  • healoomulised kuid pre-maliigne seisund (basaalmembraan on terve!)
  • adenoomid, polüübid, papilloomid, soolatüükad

Pahaloomulised kasvajad

iseloomustab invasiivsus st. vähirakud on tunginud läbi basaalmembraani

  • lokaalselt invasiivne
  • siirded

BM

Metastaasid e. siirded

Kasvajakolooniate teke keha teistesse osadesse/organitesse

  • lisaks invasiivsusele peab vähirakk omandama ka amööbse liikumise võime (motility)
  • ja võime adapteeruda "võõras keskkonnas"

Kasvajad on monoklonaalsed

Teoreetiliselt võivad kasvajat moodustavad vähirakud olla pärit

  • monoklonaalselt
  • polüklonaalselt

Kasvaja klonaalsus

Epigeneetika viitab monoklonaalsele päritolule

R. Weinberg et al. analüüsisid leiomüoome, 1965. a

  • X-kromosoomi inaktivatsioon on juhuslik
  • 30% Aafrika päritolu naistel on polümorfsm G6PD geenis (asub X-is)
  • heterosügootide analüüsil leiti, et igal leiomüoomil esines ainult ühte geeni versiooni

Kasvaja klonaalsus - müeloomid

  • müeloomid pärinevad B-rakkude eellastest, antikehi tootvatest plasmarakkudest
  • iga antikeha toodab üks kloon
  • igal patsiendil toodab müeloom vaid ühte antikeha

Kasvaja evolutsioon: Clonal expansions

  • Common feature of neoplastic progression is the expansion of a clone with a genetic or epigenetic alteration.
  • This may be a matter of chance, but is more likely due to the expanding clone having a competitive advantage
  • Clonal expansions are most often associated with the loss of the p53 (TP53) or p16 (CDKN2A/INK4a) tumor suppressor genes
  • process of developing cancer involves successive waves of clonal expansions within the tumor

Countries showing highest and lowest incidence of specific types of cancer

Cancer site Country of highest risk Country of lowest risk Relative risk H/L
Melanoma Australia (Queensland) Japan 155
Lip Canada (Newfoundland) Japan 151
Nasopharynx Hong Kong United Kingdom 100
Prostate U.S. (African American) China 70
Liver China (Shanghai) Canada (Nova Scotia) 49
Penis Brazil Israel (Ashkenazic) 42
Cervix (uterus) Brazil Israel (non-Jews) 28
Stomach Japan Kuwait 22
Lung U.S. (Louisiana, African American) India (Madras) 19
Pancreas U.S. (Los Angeles, Korean American) India 11
Ovary New Zealand (Polynesian) Kuwait 8

Kasvajarisk on seotud elustiiliga

Suitsetamine: 96% kopsuvähkidest tekib suitsetajatel

Sigarette päevas enne haigestumist Suheline risk
mittesuitsetaja 1
1 kuni 5 8
5 kuni 15 12
15 kuni 25 14
25+ 27

Keskkonna ja elustiilifaktorid

Type % of total cases
Cancers due to occupational exposures 1–2
Lifestyle cancers
Tobacco-related (sites: e.g., lung, bladder, kidney) 34
Diet (low in vegetables, high in nitrates, salt) (sites: e.g., stomach, esophagus) 5
Diet (high fat, lower fiber, broiled/fried foods) (sites: e.g., bowel, pancreas, prostate, breast) 37
Tobacco and alcohol (sites: mouth, throat) 2

Kartsinogeenina toimivad nii füüsilised kui keemised mutageenid

  • röntgenkiired
  • benseen (ägedad leukeemiad)
  • vinüülkloriid (maksa angiosarkoom)
  • raadium(osteosarkoom)
  • asbest (mesotelioom)
  • põsetubakas (suuõõne kartsinoom)
  • etc. etc

Mutageesuse test: Amesi test

Mutageensus korreleerub kantserogeensusega! Kuid kõik kantserogeenid ei ole mutageenid, selliseid nimetatake kasvaja promootoriteks

  • Uuritav aine aktiveeritakse metabooselt kasutades roti maksa ekstrakti
  • aktiveeritud aine lisatakse his-mutantsetele Salmonella tassidele
  • algne Salmonella mutant ei suuda kasvada söömel milles puudub histidiin
  • katse lõpus loetakse kolooniad üle
  • mida rohkem kolooniad seda tugevam mutageen

Bruce Ames's carcinogens identified in the normal diet

Foodstuff Compound Concentration in foodstuff
Black pepper piperine 100 mg/g
Common mushroom agaritine 3 mg/g
Celery furocoumarins, psoralens 1 mg/g, 0.8 mg/g
Rhubarb anthraquinones varies
Cocoa powder theobromine 20 mg/g
Mustard, horseradish allyl isothiocyanate varies
Alfalfa sprouts canavaninec 15 mg/g
Burnt materialsd large number varies
Coffee caffeic acid 11.6 mg/g

Significant portion of human cancers is attributable directly to the consumption of foodstuffs

The Ames test combined with other discoveries led to the model, still unproven, that a significant portion of human cancers is attributable directly to the consumption of foodstuffs that are mutagenic and hence carcinogenic.

Lingid loengutele