Celková úmrtnost na rakovinu v USA podle typu 200 000 -l 150 000 - N ._ 100 000 ■Ľ E 50 000 ,-T D 1971 D 2002 I—r- plíce kolon slinivka prostata prs vaječník Germany Austria Portugal Denmark Italy France Belgium European Union The Netherlands United Kingdom Sweden Luxembourg Ireland Spain Finland Greece Incidence Mortality 20 40 60 Incidence per 100,000 people Figure 1 | Colorectal cancer incidence in males in the European Union. Rates of colorectal cancer by incidence, per 100,000 people, and mortality during 1996. Data were collected from Eucan — a service that provides data on the incidence and mortality of 24 key cancers in 15 member states of the European Union2. A žaludek B žaludek 5,38 % 4,16% ostatní tlusté střevo tlusté střevo ^8,44 % 24,74% [^ 8,36% ostatní 33,41 % í l 1 ^ Ék konečník K konečník k 5,48 % i 8,05 % K žlučník i pankreas 1 3'32 % ledviny 3,45 % plíce ■ ^■•'--'■:.: x " i****? a moč. larynx ^^^ 5,37% ústrojí 2,22 % vaječník 5,56% C 6,54% ^^F melanom 2,65 % moc mecnýr 5,87% pifce děloha 6,85% prostota 11,14% 21,79% hrdlo děložní prs melanom 19,74% 2A7 5,02 % Struktura hlášených onemocnění novotvary bez dg. C44. A - muži; B - ženy (podle ÚZIS) Výskyt kolorektálních nádorů vJ (per 100 000 obyvatel; 1988-1992) ■aboratory Country Male Female Croatia 17.0 17.7 CzechRepublic 31.7 25.0 Denmark 31.5 32.4 Finland 15.7 18.6 GDR 20.1 24.7 Latvia 13.4 14.7 Sweden 28.6 28.2 UK, Engl.&Wales 27.9 26.9 USA 39.9 29.9 Úmrtnost na kolorektal™ nádory (per 100 000 obyvatel; 1987-1988) Country Male Female Australia 26.1 14.2 CzechRepublic 29.4 16.4 Denmark 23.6 17.5 Finland 11.9 8.7 GDR 20.1 15.2 Canada 18.1 12.9 Sweden 14.7 11.2 UK, Engl.&Wales 20.2 14.2 USA 17.2 12.0 střevní epitel Sebeobnovná tkáň s unikátní topologií - dvourozměrná struktura: Proliferativní krypty a diferencované klky (villi). Jedno vršte vná bariera mezi lumen a vnitřním prostředím. TENKÉ STŘEVO - krypty - dolní část - kmenové a Panethovy buňky, proliferující „transit-amplifying" diferencující se buňky postupují k vrcholu, klky z diferencovaných buněk na vrcholu se odlupuj ících. TLUSTÉ STŘEVO - nejsou klky, na dně krypt kmenové buňky (nejsou zde P. buňky), 2/3 krypty proliferující buňky, 1/3 diferencované b. na konci se odlupuj í do lumenu (apoptóza - anoikis). 2 hlavní linie buněk: Enterocyty - absorbtivní linie, nejpočetnější Sekreční linie: goblet buňky (sekretují protektivní muciny - přibývají směrem ke kolonu) Enteroendokrinní buňky (asi 1%, sekretují hormony - serotonin, sekretin) Panethovy buňky -jen v t. střevě - sekretují antimikrobiální látky - kontrola mikrob, obsahu ve střevě. Aktivní migrace buněk doprovázená diferenciací a odlupovaním do lumenu 3-5 dní Cell shedding Differentiation and migration 24-48 hr Lamina propria Differentiated cells Crypt-villus junction Goblet Entero- Absorptive cells endocrine epithelial cells celts • • s :•» fctff J J t i / Proliferative progenitors Stem cell Panetn cell Fíg. 1. The anatomy of the small intestinal epithelium. The epithelium is shaped into crypts and villi (Left). The lineage scheme (right) depicts the stem cell, the transit-amplifying cells, and the two differentiated branches. The right branch constitutes the enterocyte lineage; the left is the secretory lineage. Relative positions along the crypt-villus axis correspond to the schematic graph of the crypt in the center. Obnova střevní výstelky LUMEN OF GUT epithelial cell migration from "birth" at the bottom of the crypt to loss at the top of the villus {transit time is 3-5 days) epithelial cells crypt loose connective tissue villus (no cell divisioi cross sectH of villus cross section of crypt villus absorptive brush-border cells mucus-secreting goblet cells direction of movement / (A) nondividing differentiated Paneth cells nondividing differentiated cells rapidly dividing cells (cycle time ~ 2 hours slowiy dividing ste cells {cycle time > 24 hours crypt 100 u. m Figure 22-19 part 1 of 2. Molecular Biology of the Cell, 4th Edit Příčný řez částí stěny střeva LUMEN OF GUT smooth muscle epithelium —E connective tissue ,_ circular fibers longitudinal fibers " connective tissue epithelium epithelial cell fibroblast smooth muscle cells epithelial cell Figure 19-1. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. Každá tkáň je organizovaným seskupením buněk držených pohromadě buněčnými adhezemi, ECM nebo oběma. Tkáně jsou spojeny dohromady v různých kombinacích a tvoří funkční jednotky - orgány NÁDORY KOLOREKTA (CRC) Výskyt industrializované země (životní styl, výživa) CR (třetí nejčastější příčina úmrtí na rakovinu) věková distribuce (muži nárůst případů od 60 let; ženy od 70 let) Epitel kolorekta střevní krypty (část proliferační a diferenciační) výměna epitelu (zrání buněk, odumírání apoptózou-anoikis (detachment-induced apoptosis) koncentrace růstových faktorů v kryptách (v proliferační části více buněk produkujících GF) Kolorektální karcinogeneze porušení rovnováhy mezi proliferací a diferenciací v kryptě hyperproliferativní krypta, adenom, adenokarcinom, karcinom, metastázy a Incidence rates of colorectal cancer b Estimated red-m eat consumption (grammes/day) Figure 5 | Colorectal cancer incidence and red-meat consumption worldwide in men. a /Countries with a high incidence of colon cancer (cases per 100,000 people) are indicated with blue (North America, Australia); countries with moderate levels in pink or red; and countries with low incidence in green (Asia, Africa). Colon cancer incidence is correlated with red-meat intake. b | Countries that consume the most red meatr in g/day, are indicated in blue (North and South America, Australia); countries with moderate levels of consumption in pink or red; and countries with the lowest levels of red-meat intake in green (Africa, Asia). Figure adapted with permission from Ref. 1 © (2003) I ARC Press. Podélný řez kryptou tenkého střeva % positional frequency Fig. 5. Diagram showing a longitudinal section through a small intestinal crypt illustrating how the cell positions are numbered from the base. The diagram shows a typical distribution for the DNA synthesising (S-phase) cells in the crypt (shaded nuclei). An actual set of experimental data are illustrated (left) together with a labelling index frequency plot where labelling index as a percentage is plotted against cell position. This approach can be used to measure any parameter associated with crypt cells including the distribution of dead or dying apoptotic cells. These cell positional distributions are commonly presented with the frequency plotted on the vertical scale and cell position plotted on the horizontal scale with the base of the crypt on the left. 117 Střevní krypta a profil růstových faktorů Crypt (a) Model (b) Growth factor profile (c) & »s cu 0.8 0.6 0.4 0.2 Growth factor o.o epiteliálně- mesenchymální interakce Fíg. 2. Comparison of normal epithelium and adenomas in murine small intestine and colon. (A) SmaLL intestinaL crypt and villus. (B) Colonic crypt and surface epithelium. Proliferative ceils are stained for the ceLL cycle marker Ki67 (brown nuclei) in (A) and (B). (C) An adenoma residing inside a villus of the small intestine of a min mouse. (D) A small Adenoma in small intestine Aberrant crypt focus in colon aberrant crypt focus in the colon of a min mouse. (C) and (D) are stained for ß-catenin. Note the presence of ß-catenin (in brown) in the ceLL boundaries of all nondiseased epithelial ceLLs and the accumulation of ß-catenin throughout the cells in the adenoma and aberrant crypt focus. ■aboratory In vivo progression of colon epithelial cells GUT-LUMEN APOPTOTIC CELLS X EPITHELIAL CELLS CRYPT PROLIFERATIVE PART r GUT-WAL L Birth of an Epithelial Cancer Proliferation. An initial mutation in a S4ngle cell í^igh'i^h'ŕdj disrupts 5-ignal transduction ar the oelk cydŕ. and the errant cell chwdes more- ff equently than its neighbí-rs The changed -el1 and its descend-anl-s- constitute dysplasia, a precancerous growth wh«f cells an- still differentiated and confined ro lhe bottom cell layer ^ i ^ j *• i_aiftÉ^MA. j^ I í f * VrVnSimľTJTT Time pai5Ě5. A iMünd mutation occurs, in an al-ready affected ce3l. ■ush-ering in sweeping changes iti gene express-řoň that modify metabolism, pjrawíh characteristics, and cell shape, AM adhesion hid anchorage, ilip The dúubJy ■mutant cell and its descendants are slightly less -specialized than thetr neighbors-. ľ'Jiíhs' escape f"lim y.ľuwth [čriiLrainti, í:uj:.:-iJ b v í Lhiid muLdlinn, pefüJlbt ihr Ele IJ ťydŕ m jdilTrlKm VjJy a|ľnWlrtg raplď expansion úf I líc- ^ínVth Aä rri'tu!:i. idivllV Jump*. SjJ=CÍat|Xltl<}-rtS CiMtJrlUe lu FjJs lUfiy a i ne* : _ <-11 ■_ Farm. Their nuclei appear enlarged and mibshjpen, reflecting lhe chaoi. unthJn With stiP more rnutaíions.-tfwiftaeasir^Iy -aggí-essive growth is navt a misshapen. ir'stHl microscopic mass. ¥et it remains contained within the epithelium bourwJed by cha basement membrane,. Thř tiny tumor may remain here, as an situ carcinoma, fo-r yeas*. The abnormal cells now occupy all cell leveli. and all are de-differentiated to som e degree. IÍ | SrpIrmLHT^^.iilIJLI INVASION, As ft* dividing rarvnnr cHI* «rtmd through ill- baw-mcni- TTic-rrifrnflnf Irtf* Ihr sut rounding rtromir, m-?lig-nar*c;r bígip» Thfl tumn* ^nd strortiS cf»mmM>ikate, ** thí nnťvr Lordly täte* over- Meanwhile, tance r «Hi í-KRjt* frbrfl-bra.it growth factor anJ va-sculir cnd^thíW growls hrtw, which íubvort nonnat *nB^g,ínciií ro Fpcruil. capiHariTí, wtiiťh tnak-r m snet řrgurxathr tumnr Samt carter írllř creep ?tang do? at^ggi^icd blwd te54f1í; flthfrt ^UocJff bnlwťe-n ifip lining celta tů ínttr lbe circuřJlign, SpfHífbflÉTT!^. METATaSiS, Supplied with nu-tnents. cxygen, a waste removal service and cond-uits-, iVociou-s canca-r ceJls exit and home to Ipmph ntKJes and mo-re- distant riles, the trarettory characteri-st« c-Ftumor type; Vidney or breast to lung; prostate ta bone. Here, further mutations and ■change* 'in gene exprass-ion- ensue, often rendering rti-e original tumor" s ofľspímg í-d diflerent that treatment that one? worked now foil. tto&fHhim |ij Kolorektální nádory vznikají progresivní akumulací genetických a epigenetických změn vedoucích k transformaci normálního střevního epitelu do adenokarcinomu. Molekulární mechanismy kontrolující homeostázu jsou terčem změn podílejících se na vzniku nádorů. Molekulárně genetické poznatky ► Mnohastupňová progrese na molekulární i morfologické úrovni. ► Genetické (mutační aktivace onkogenů a inaktivace nádorově supresorových genů) a epigenetické změny (metylace) podporují tvorbu nádoru poskytujíce klonální růstovou výhodu změněným buňkám. ► Klíčovým molekulárním krokem je ztráta genomové stability. ► Dědičné nádorové syndromy často odpovídají formám klíčových genetických defektů u zárodečných linií, jejichž somatický výskyt nastartuje sporadické nádory kolonu. Ztráta genomové stability je klíčovým molekulárním a patogenetickým krokem vyskytujícím se na počátku nádorového procesu a vytváří permisivní prostředí pro výskyt změn onkogenů a nádorově supresorových genů. 3 hlavní formy: ►Nestabilita mikrosatelitů (MSI) ►Nestabilita chromozómů (CIN) - zisk či ztráta úseků chromozómů, aneuploidie) ► Chromozomální translokace Dědičné poruchy predisponující jedince k nádorům autozomálně dominantní typ dědičnosti ► polypózní formy (familiární adenomatózní polypóza - FAP) asi 1% mutace APC (adenomatous polyposis coli) genu tisíce adenomatózních polypů ve střevě - riziko vzniku nádoru téměř 100%. APC gen ► nepolypózní formy (heredit. nepolyp. kolorektální karcinom - HNPCC), Lynch syndrom asi 15%, zvýšené riziko dalších typů nádorů, mutace genů pro MMR enzymy (mismatch DNA repair), množství mutací v repetitivních sekvencích DNA - mikrosatelitech Stádia vývoje nádoru epitelu děložního krčku (A) • ' 1 1 "• r X * (E) L J 50 fim NORMAL EPITHELIUM 50 [im LOW-GRADE INTRAEPITHELIAL NEOPLASIA (G) 50 jam HIGH-GRADE INTRAEPITHELIAL NEOPLASIA J ÍH) 200 pm INVASIVE CARCINOMA Figure 23-9 part 2 of 2. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. ŕ Familial Sporadic V Genes Modifier gQnes EnvlronrnGnt Rgure 1 | A global view of the genetic contribution to colorectal cancer. The highly penetrant causative mutations in familial adenomatous polyposis (FAP), Lynch syndrome, the hamartomatous polyposis syndromes and other familial conditions underlie cases of colorectal cancer (CRC) that have a strong hereditary component, with little environmental influence, However, there are also several low-penetrance mutations that contribute to CRC susceptibility in an additive way, involving interactions between genes and with environmental factors. As well as accounting for cases of hereditary CRC, these mutations are also likely to contribute to cases of CRC that are classified as 'sporadic', In addition, although none has been identified so far, modifier genes are also likely to influence the effects of genetic and environmental factors that contribute to CRC, Therefore, the distinction between 'sporadic' and 'familial' cases and between 'genetic' and 'environmental' predisposing factors has become blurred and might be better thought of as a continuum of risks contributing to CRC development, APC. adenomatous polyposis coli; BLM, Bloom syndrome; MMR, mismatch repair; TGFßR2, transforming growth factor-ß receptor 2_____________________________________________________________________ 42 Table 1 Heritability of selected cancers Cancer type Study 1 family risk ratios* Study 2 family risk ratios* Proportion of variance due to heritable factors* Testicular 8.57 8.50 ND Thyroid 8.48 12.42 ND Laryngeal 8.00 ND ND Multiple myeloma 4.29 5.62 ND Lung 2.55 3.16 0.26 Colorectal 2.54 4.41 0.35 Kidney 2.46 5.26 ND Prostate 2.21 9.41 0.42 Melanoma 2.10 3.41 ND Breast 1.83 2.01 0.27 The ratios shown here were in part recalculated by Risch9/. Study 1 was carried out in Utah9S. Ratios are based on all first-degree relatives; first-degree relatives of 35,228 probands with cancer were studied. Study 2 was carried out in Sweden99. Ratios are based on siblings; data comprised from 435,000 parents with cancer who had 5,520,756 offspring, 71,424 of whom had cancer. *Based on a twin study comprising 44,788 pairs1C0. ND, not determined. Sporadická forma nádorů kolonu - nedědičná, postupný vývoj řadu let Na vzniku se podílí rovněž vnější faktory (dieta, životní styl) Pozitivní korelace - spotřeba tuku, červeného masa, alkohol, kouření Negativní korelace - zelenina, ovoce, vláknina, NSAIDs Rodinný výskyt „sporadického" kolorektálního karcinomu - kombinace genetických predispozic se zevními faktory Potřeba pravidelných vyšetření od určitého věku (okultní krev, Sigmoidoskopie, kolonoskopie) Funkce APC (adenomatous polyposis coli) proteinu 300kD cytoplasmatický protein kódovaný APC genem - často mutovaný v prvotních stadiích CRC (u adenomů) APC interaguje s řadou bun. proteinů a drah a přispívá tak k regulaci diferenciace, migrace, proliferace a adheze. Jeho mutace tak ovlivňuje všechny tyto procesy. ► Regulace signálu indukovaného beta-kateninem (regulace Wnt dráhy) ► Regulace buněčné adheze prostřednictvím beta-kateninu a E-kadherinu ► Regulace migrace buněk interakcemi s mikrotubuly a F-aktinem ► Blok buněčného cyklu zřejmě přímou inhibicí jeho komponent Truncation of A PC Accumulation Aneuploidy Transformation Cell Chromosome Deregulation migration segregation of ß-catenin Figure 11 Truncation mutations in APC affect cytoskeletal organization and the deregulation of /i-catenin The resulting cytoskeletal changes lead to defects in cell migration and compromised mitotic spindles. This causes the inappropriate accumulation of tissue and also leads to aneuploidy. Deregulation of ß-catenin leads to detects in differentiation and gene expression, causing transformation. Elevated levels of /Ratenin in cells leads to a reduction in the ability of APC to bind microtubules and perfom its function as a cytoskeletal regulator. This could contribute indirectly to defects in cell migration and chromosome segregation. Geny zahrnuté v kolorektální karcinogenezi • Onkogeny (ras, c-myc, c-myb, hst-1, trk, c-raf, c-src, c- myb, Her2-neu) • Proteiny H-ras, K-ras, N-ras aktivované přes receptory spojené s G proteiny a s tyrosin kinázami - aktivace drah kináz RAF, MEF, MAPK -přechod adenom - karcinom • Nádorově supresorové geny p53 - mutace či delece u 70-80% nádorů, poruchy apoptózy, APC - delece či mutace, brzký děj u adenomů 80%, spojené s deregulací signální dráhy Wnt a chromosomální nestabilitou. Chyby spojení mikrotubulů a kinetochoru - abnormální segregace chromosomů - Polyploidie DCC - deletovaný gen u 70-80% nádorů, úloha v zástavě G2/M a apoptóze • Geny reparace DNA - MMR mismatch repair (hMSH2, hMLHl) Genetický model kolorektální karcinogeneze Histological stače Normal epithelium Dysplastic crypts Tubular adenoma Genetic regulation APC ß-catenin K-ras DCC Dysplastic adenoma Carcinoma p53 Metastasis Reproduced from Sharma eř a/., Eur. J. Cancer 2001 Genetické změny spojené s kolorektální karcinogenezi {chromosome i 5 q |_*Uejf»tioQ_j LOF ľ genes APC Normal epithelium L> <Éik, - llyperurolifcralivc qiillu'lium I2p GOľ K-ras 18q LOF DCC 17p LOF ^ Karty uilľiii)tn;i InltTimdiitlť aclennma l.a(c »tlťlKMIl» Carcinoma Mctastaiii MMR genes: hMSIU hMSH3 HMSH6 hMLHl hPMSl hPMS2 Fi%. 1. Genclic changes associated with colorectal lumorigciicsis. This process is accelerated by MMR deficiency (sec text for details). Abbreviations: LOIv loss of function; GOK gain of function; MMR. mismatch repair. Reproduced from Kinzlcr & Vogelslein (2) with modifications. The Chromosomal Instability Pathway Other genetic errors, Bub1, hCDC4 Chromosomal instability Aneuploidy, LOH Adenoma/carcinoma transition APC____* TTCF/LEF1 mutation gene transcription TSurvivin . T c-Myc TCyclinDI p53 Ras mutations Inflammation LOH Progressive loss of apoptosis Fig. 2. The chromosomal instability pathway to colorectal cancel. Mitogenní signál přenášený Ras proteiny Mitogenic signals Ras Cyclin DNA damage Ink4a Caspase 9 Bad PI Anti-apoptosis Pro-apoptosis Fig. 3. Mitogenic signals are transduced by Ras wrhich inhibits the retinoblastoma (Rb) protein allowing E2F and Myc to promote cell cycle progression, pi 6^^ is. a tumour suppressor whose mutation permits cycíin D dependent kinase (CDK) to inhibit Rb. High levels of E2F or Myc activates p 14 and thereby p53 w7hich has multiple outputs. A series of proapoptotic bcl-2 family members are stimulated and via PTEN the aiitiapoptotic actions of AKT are inhibited. Note (hat p5j can still respond to DNA damage, and therefore chemotherapy if the Ras/Rb pathway is disabled. Interakce buněk kolonových krypt s látkami vznikajícími v krvi nebo v lumenu ► Mutace APC (adenomatous polyposis coli gene) v kmenových buňkách jako výsledek působení látek z krve nebo zárodečné mutace, produkuje abnormality v buněčné proliferaci, migraci a adhezi ► Abnormální buňky se akumulují na vrcholu krypt, tvoří se aberantní fokusy krypt (ACF), které vyčnívají do proudu stolice ► Zvyšuje se pravděpodobnost dalších mutací kontaktem proliferujících buněk s fekálními mutageny a adenomy se tvoří postupnou klonální expanzí Epigenetické změny Hypo- nebo hypermetylace promotorů Hypometylace - obecný a raný děj - odpovědná např. za overexpresi k-ras Hypermetylace - inaktivace nád. supresorových genů Deregulace růstových faktorů TGF beta - negativní růstových faktor epiteliálních buněk - zástava v Gl fázi, receptor I a II signálování přes SMAD proteiny Inaktivační mutace signální dráhy - poruchy apoptózy- progrese adenom- karcinom. Zánětlivé onemocnění střeva (IBD) Nádory často vznikají v prostředí zánětu Produkce prozánětlivých cytokinů - TNF alfa, IL-1, -6, -8, ROS, prostaglandiny - podpora, poškození DNA, angiogeneze, inhibice apoptózy a invaze. Úloha transkripčního faktoru NF kB Faktory vnějšího prostředí ► Výživa - celkový kalorický příjem a frekvence příjmu potravy - obsah a kvalita tuků v potravě (působení žlučových kyselin, obsah a kvalita nasycených a nenasycených tuků, lipidová peroxidace, zvýšená tvorba prostaglandinů) - ochranný vliv vlákniny (vazba karcinogénu, zkrácení doby tranzitu střevem, snížení pH) - vitaminy a další mikrokomponenty živin (vit. A, C a E a selen jsou antioxidanty) - konzumace alkoholu a kávy kouření (hlavně doutníky a dýmky) - potravinové mutageny (zejména heterocyklické aminy ve vařeném a pečeném mase a tucích) - konzumace masa a vajec (vyšší konzumace je riziková - vepřové, hovězí, jehněčí) ► Fyzická aktivita nedostatek je rizikovým faktorem předpoklad modifikace diety s vysokým obsahem tuků ► Profesionální faktory profese zdrojem látek zvyšujících riziko nádorů kolorekta (zejména kovoprůmysl, automobilový a dřevařský průmysl) ► Věk (zvýšený výskyt s věkem) ► Neefektivní imunitní systém Chemoprevence nesteroidní protizánětlivé léky (NSADs); antioxidanty; vápník; selen ; folát MASTNÉ KYSELINY S KRÁTKÝM ŘETĚZCEM (SCFA) ► C2-5 organické mastné kyseliny (acetát, propionát, butyrát) ► vznikají bakteriální fermentací vlákniny a účastní se regulace funkcí a cytokinetiky v kolonu ► butyrát slouží jako zdroj energie pro normální epiteliální buňky a indukuje diferenciaci a apoptózu nádorových buněk střeva CYTOKINY Důležité endogenní faktory ovlivňující kolorektální karcinogenezi TNF-family (TNF-a, Fas ligand, TRAIL - TNF relating apoptosis inducing factor) TGF-family (TGF-ß) EGF - epidermální růstový faktor Tumour necrosis factor-alpha (TNF- a), interleukiny ► multifunkční cytokin ► jeden z hlavních mediátorů zánětu ► TNF- a je produkován makrofágy a dalšími buňkami imunitníhp systému ► koncentrace TNF- a v kolonu je zvýšena během chronického zánětu (ulcerativní kolitida nebo Crohnova choroba) ► úloha v nádorové kachexii ► existuje interakce mezi cytokiny a dietetickými faktory - mastné kyseliny a eikosanoidy Přenos signálu cytokinů rodiny TGF beta Figure L Mechanism oľ Signaling by TGFß superľamily members. Binding oľ TGFß superľamilv ligands results in activation oľ a heteromeric receptor complex comprised oľ type I and type II receptors. The activated receptor complex then phosphorylates specific R-Smads, These R-Smads associate with the common Smad, Smad4 and then translocate to the nucleus where they interact with a variety oľ DNA binding partners to regulate gene expression. Model signálu dráhy Wnt Normální stav no Wnl signal LRP" m Ubiguitin-dependent degration Wnl signal LBTwiíi Podpora karcinogeneze Nuclear transloca'ion gene induction Figure 2. A model of Wnl signaling. In the absence uľ Wnl ligand (left panel) AFC, Axin and GSK3 form a complex that results in ß-eatenin phosphorylation and degradation. Binding of Wnt to the Frizzed receptors (right panel) results in stabilization ofß-calenin that then aecummulales i n the nucleus where it associates with LEFITCF transcription factors to regulate gene expression. Writ Signalling J F2 irp BMP Signaling APC; kl gsk \1 tcf . r* Dirfaremia'ion TCF .V ., fi .0 Crypt proliterafori R-SMADJ Co-SMAD //// ST.// ■//.■ Multpte ectopic crypts Normal crypt formation Fig. 3. Wnt, BMP, and Notch pathways control target gene transcription. (Left) Wnt-responsive celts carry a receptor complex consiting of a frizzled seven-transmembrane receptor (Fz) and LrpS or Lrp6. In the absence of secreted Wnt factor (left), the destruction compLex (APC, axin, and the kinases CK1 and GSK3 ]i) induces degradation of cytoplasmic ji-catenin. Tcf completed to compressors such as groucho represses specific Wnt target genes. Receptor engagement (right) bLocks the destruction compLex; ß-catenin accumulates and binds to Tcf in the nucleus to activate transcription of Wnt target genes. (Center) Type ! and type II BMP receptors are not compLexed in the absence of signaL. Secreted BMP factors bring the two receptors together, ultimately leading to the phosphorylation of R-SMADs, their association with co-SMAD, translocation to the nucleus, and subsequent activation of BMP target genes in the nucleus. (Right) When Notch receptor meets its cell-bound Ligand (jagged or detta), sequential proteolytic steps Lead to the reLease of its intracellular domain (NICD), which traveLs to the nucleus, where it complexes with the transcription factor CSL to activate Notch target gene transcription. Cell-surface proteins Fas ligand Fas (CD95) E-cadherin Tumor growth factor-a IQFBP-3 Resistance to chemotherapy Induces apoptosis resistance Enhances adhesion & metastasis Activates EGFR Promotes survival Figure 1. Cleavage of cell-surface proteins other than the ECM components is crucial for MMP-mediated CRC tumorigenesis. Mechanismy působení vysoce nenasycených mastných kyselin (PUFAs) zahrnuté v kolorektální karcinogenezi METABOLISMUS KYSELINY ARACHIDONOVÉ (AA) COX-2 u kolorektálních karcinomů je zvýšena exprese COX-2 a množství PGE2 PGE2 stimuluje růst a inhibuje apoptózu nádorových buněk PGE2 působí prozánětlivě a reguluje funkce imunitních buněk (imunosuprese) nesteroidní antiflogistika (NSAIDs) snižují riziko kolorektálních nádorů a zánět inhibicí COX-2 LOX (5-, 12, -15) u kolorektálních karcinomů zvýšená produkce 12- a 15- HPETE Ovlivnění cytokinetiky, adhezivity a invazivity Změny genové exprese - aktivace specifických transkripčních faktorů (PPAR,NFkB,AP1) Účinky lipidové peroxidace (LP) Produkty LP mohou mít genotoxické účinky a mohou ovlivňovat buněčný cyklus. Během LP jsou produkovány reaktivní kyslíkové radikály (ROS) ROS mohou aktivovat NF-kB Dráhy přeměny kyseliny arachidonové v prostaglandiny Úloha COX-1 aCOX-2 Phospho lipids l CQCAJ Arüdiidonic Acid ■ Dietary Polyunsaturated Fatty Acids (DHA. ÉPA) I COX - 2+AS *\. 17£-hydr ojí y ser ies of ^_ ^-^1 docosaroids (Resokins) COXA COX-2 PGG2 15Ä-HETC—► 15-epMipoxins Arachidonyl Ft hand amide (Anandamide) ..wU v^X_£ PS and TX glycerol esters ^ ~ and ethandamide? COOH OH TXA; OH OH TXB, -c HO OH i'JUl- na I HŮ ÚK cT^C^" COOH Ok 6-keto-P£Ft(J P£E; na OH í>£[y Dráha 5-lipoxygenázy - vznik leukotrienů ^rachcdonic Acid I ctite 5-LO □H LXA,, r. i- LXB, ■ŕňtik > ^V CŮŮH LTB„ 7 'ôkiŤamyl-tranSpepŤidaSe *** ■o« •»t COX-2 i 5-LPO stimulují buněčnou proliferaci, inhibují apoptózu a indukují neoangiogenezi Cancer cell pro'iteration COX-2 5-LO Apoptosts oo oo COX-2 5-LO i i Neo - afigiogenesis CfW „ o 5 LO I I Aratfiictonrc Acid ] Platelets Endothelium Gl tract Kidney / i \ TxA2 PGI2 PGE2 1 i i Tissue Homeostasis ■ H NSAIDs Ceiecoxib Rofecoxit) cytokines, growth factors ^umor promoters Stromal mononuclear cells / \ Figure 1. COX isoforms include constitutive COX-1 which is involved in normal tissue homeostasis and inducible COX-2 which is upregulated at sites of inflammation and in colorectal neoplasms. NSAÍD inhibit both COX isoforms, whereas COX-2 inhibitors are selective for the COX-2 enzyme. TxA2 = -thromboxane. COX-2 je nadměrně exprimována u 40-90% kolorektálních adenomů a u 90% adenokarcinomů Fig. 2 COX-2 expression in tumoral cells and superficial interstitial cells (arrows) in a well differentiated colon adenocarcinoma, im mu noh i s toehem i s try, x 200 Table 1. C0X2 expression in malignant or premalignant human tumours Premalignant or malignant lesion COX2 expression fli 0 Colorectal 80-90 Gastric SO Oesophageal 70 Hepatocellular [liver cirrhosis) 54(81) Pancreatic 67 Head and neck 80 Non-small-cell lung cancer 70 Breast (ductal carclnorna-ln-sltu) 40(60) Prostatic 83-93 Bladder 86 Cervix 43 Endometrial 37 Cutaneous basal cell 25 Cutaneous squamous cell 80 pPNET 100 Glioblastoma multiforme 71-74 Anaplastic astrocytoma (low grade) 44(30) References available at http://1mage,thelancet.com/extras/03oncl205webfr.pdf Některé inhibitory COX-1 a COX-2 (NSAIDs) TABLE 1. Structural class Members COX-1- nonselective COX-2- selective alkanones nabumetone anthranilic acids meclofenamic acid, mefenamic acid meclofenamate esters and amides aiylpropionic acids ibuprofen, flurbiprofen, Ketoprofen, naproxen, diarylheterocvcles SC560 celecoxib, etoricoxib, parecoxib, rofecoxib, valdecoxib di-tert-butyl phenols darbufelone enolic acids piroxicam, tenoxicam, phenylbutazone meloxicam heteroaryl acetic acids diclofenac, ketorolac, tolmetin lumiracoxib indole and indene acetic acids indomethacin, sulindac etodolac, indomethacin amides (and esters) para-aminophenol derivatives acetaminophen salicylic acid derivatives aspirin, diflunisal, sulfasalazine o-(acetoxyphenyl)hept-2-ynyl sulfide (APHS) sulfanilides nimesulide, flosulide log (IC» ratio, COX-2/1) <_- 0 _l lumiracoxib rofecosdb etoricoxib valdecoxib etodolac meloxicam nimpsulide celecoxib diclofenac sulindac meclofeiiamate tomoxiprol I Piroxicam tli fluni sal sodium salicylate niffumic zomepirac fenoprofen ampyrone ibuprofen tolmetin naproxen aspirin indomethacin ketoprofen suprofen flurbiprofen ketorolac 3 o q •x ÍL O Q ■ B h- « (g Schematické dráhy některých funkčních efektů inhibice COX-1 a COX-2 A upper Gl tract decreased mucosal defence Z tumour increased ulcers Z increased apoptosis decreased tumour growth asthmatic lung í increased Leukotriene production Z broncho-constriction kidney (fluid/salt depleted) I decreased GFR & Na reabsorptior k edema: increased biood pressure blood vessels platelets decreased production decreased TxA? production. \ pro-thrombotic? TABLE 2. COX-2-selective agents compared to traditional NSAID s inflammation pain (arthritic, inflammatory, surgical) Alzheimer's disease Cancer Asthma gastrointestinal toxicity, minor such as dyspepsia, diarrhoea gastrointestinal toxicity, major such as perforations, obstructions and bleeds reproduction thrombosis Therapeutic indication equi-effective equi-effective Other beneficial effects NSAID benefit shown from epidemiology but no current evidence for effectiveness of COX-2 selectives Both groups reduce development of colon cancer and possibly esophageal cancer; both groups effective in animal models of cancers in lung and pancreas Side effect no evidence for COX-2- selectives causing asthma attacks in NSAID- sensitive individuals similar effects COX-2- selectives produce less than N SAID s both groups may delay ovulation, implantation, and preterm labor some suggestion that COX-2- selectives may increase thrombotic events at supra therapeutic doses jS Phospholipase A2 Phospholipids Arachidonic acid Peroxidase isomerase PGG2 PGH2 COXIOS COX Prostaglandins r$9 Angiogenesis Thromboxanes 1 Apoptosfs Invasiveness EGFR modulation Aromatase modulation Inflammation Figure 1. The pathways which stimufate tumour growth through COX2 and the mechanisms of action ofcoxlbs. Mechanismy účinků exprese COX-2 na vývoj kolorektálních nádorů: Účinky nezávislé na produkci prostaglandinů (PGE2): Aktivace karcinogénu Produkce malondialdehydu Redukce hladiny volné AA r Účinky závislé na produkci PGE2: Indukce buněčné proliferace Inhibice apoptózy Indukce angiogeneze Zvýšení buněčné motility Zvýšené metastatického potenciálu Indukce lokální imunosuprese Cell-autonornous effect Landscaping effect Paracrine mechanism Stromal cell Intracrine mechanism O o C PGs V EG F Apaptosis Cell migration Immunoregulation Aromatase modulation EGF modulation Endothelial cell AngEogenesis Figure 3. COX2 Is overexpressed In set/era! oeli types, such as macrophages, synoviocytes, fibroblasts, osteoblasts, tumour endothelial cells, and "activated" endothelial cells, and may contribute to tumour growth through several mechanisms: COX2-dependent -prostaglandins can stimulate intracellular receptors fsntracrine mechanism}, seif-prostaglandin membrane receptors (autocrine mechanism), and prostaglandin membrane receptors of different ceils, such as endotfielia! cells, with proangiogenie effects (paracrine or landscaping effect). Molekulární mechanismy COX-2 a NSAIDs Cef I membrane Fig. 4. Molecular mechanisms forCOX-2 and NSAJDs. The right pan of the model illustrates the prostaglandin synthesis pathway as well as the subsequent receptor signaling— the specific prostaglandin receptors as well as the non-canonical ĽGF receptor pathway- As the result of inhibiting COX enzymes, accumulation of ainchadonic acid would directly promote apoptosis and attenuation of positive feedback to proliferation and survival through receptors. The rest of the figure demonstrates several COX-2 independent mechanisms proposed for NSAIDs. Since, not all NSAIDs arc able to act through these mechanisms in every cell type, a brief table is attached to summarize the particular NSAIDs used in each experiment as well as the cell lines involved. Mechanismy preventivního působení NSAIDs v kolorektální karcinogenezi Anti-Neoplastic actions of NSAIDs involving apoptosis CD95 III EGF Cytokines «Mi \ / D -u- NF- B activation COX-2 Apoptosis al Fíg. 6. A summary of the known actions of NSAIDs relevant to prevention of colorectal cancer. Red arrows and blocks indicate actions of TsSAIDs. Mechanismy účinků některých NSAIDs No Mechanism N SAID (concentration) Cell line system Reference ] Accumulation of AA causes apoptosis Sulindac (200 \M), indomethacin HJ'29, HHK293 [141] 2 Serve as ligands for PPARy Indomethacin (40 uMK llufenamic acid Fibroblast [145] (100^M),fenoprofen(100^M),ibuprofen (C3H10T1/2) (100 mM) 3 Inhibits PED Sulindac sulfone (165 |iM) SW480 [140] 4 Inhibits I-k B kinase ß Aspirin, sulindac sulfide, not indomethacin HCT16, Cos, etc. [146] 5 Blocks DNA binding of PPAR 5/ß Sulindac sulfide (100-250plf) HCT116, SW480 [136] 6 Suppresses Bcl-xl Sulindac (120 ^M> HCT116 [137] 7 Blocks Akt activation Celecoxih (25-50 |iM) PC-3, LNCaP [147] COX-2 v angiogenezi Stroma Cells t Ang i oge neši s factor secretion T COX-2 and PG production T anti-apoptotic factors -From constitutive low expression of COX-1 from all cell types -From transient high expression COX-2 from inflammatory cells and tumor cells. Prostaglandin hawmuch ■> geo(0UG o g* - - - v-*-*.80 Angiogenesis factors t Migration T Permeability ľ Neovascular formation Macrophages Inflammatory cells Pro-inflammatory molecules Blood Vessels -positive feedbacks increase the secretion of pro-inflammatory molecules Pig. 1. COX-2 in angiogenesis. This figure models the interactive relationship among cancer cells, endothelial cells and infiltrating inflammatory cells at the site of m mori gene s is. The prostaglandin pool is contributed to by all three different cell types and occasionally stromal cells. The positive feedback through prostaglandin receptors increases COX-2 expression and ensures the continued generation of prostaglandins. In the cancer cell, p no stag Ian din signaling also results in the production of multiple angiogenesis factors, through which they stimulate ne o vascular formation at the site of tu mori gene sis. In inflammatory cells, prostaglandin signaling stimulates the generation of proinflammatory molecules such as IL-2, which further recruits additional circulating monocytes and amplifies the inflammatory response. As a response to increased levels of prostaglandins, angiogenesis factors and pro-inflammatory molecules, endothelial cells proliferate, ungrate and undergo tubal formation, providing additional nutrients for oncogenesis as well as a potential route for metastasis. Figure 2. increased expression ofCOX2 in human cancers is likely to occur via several pathways: mltogen-actlvated protein kinases (MAPKs), protein kinase C,(PKCJ, c-Jun N-terminal kinase (JNK), p38. and protein kinase A (PKA), that induce c AMP synthesis and activation oTNFkB and NF-IL6, as we!! as the CRE promoter site. COX2 gene transcription is Induced through NFkB by an extraceüular-slgnal-reiated kinase (ERK2), p38, and JNK, through NF-IL6 viap38, and through CRE via ERK2 and JNK pathways, PKC^ seems to mediate COX2 transcription through alt ffie three promoter sites. COX-2 Is transcriptionally downregulated by APC and upreguiated by c-Myb, and nuclear accumulation offi-catenln, through the Wni-slgnalling pathway. In human colon and liver carcinogenesis, whereas K-ras Induces COX2 mRNA stabilisation, DR, death receptor: FADD, Fas-associated death domain protein. The Inflammatory Pathway To Colorectal Cancer Bacteria *• Diet carcinogens,environment Enterocyte Chromosomal Instability t Telomere shortening Inflammation I Prostaglandins. Cytokines, lnt*rteukins Prostaglandins, Cytokines, Interieukins Fig. 5. A speculative model for initiation of colorectal cancer by gut flora. Aktivace NFkB bakteriemi Diet Carcinogens 7 .-....,, Commensal Bacteria Cytoplasm f V^J iRelAfcjöG/; Nucleus \ I / -ľľľ. + Toll-hke receptOfs kB Kinase ÍRelA^soj Degradation nflammation. survival genes Fig. 4. The classical NF-kB pathway and its acm nation by bacteria. After reference [98]. NFkB activating signal Activation of IkB kinases i Phosphorylation, ubiquitination and degradation of IkB i (a) (b) Phosphorylation of NF-kB i Conformational changes i Nuclear translocation and DNA binding of NF-kB Modulation of nuclear import, DNA binding, protein-protein interactions with coactivators or co-repressors, effects on transactivation IRcB-dependent gene expressioi Regulace aktivity NF-kB závislá a nezávislá na IkB. (a) NFkB je aktivován po aktivaci IkB kinázy (IKK). Tyto kinázy fosforylují IkB, což vede k jeho degradaci a jaderné translokaci uvolněného NF-kB. (b) Zároveň samotný NF-kB je fosforylován cytosolovými nebo jadernými protein kinázami, což zvyšuje účinnost genové exprese indukované NF-kB. IkB, inhibitor NF-kB; NF-kB, jaderný faktor kB. Vliv různé intenzity apoptozy na homeostazu Rychlost buněčné p rol if e race Intenzita (rychlost) apoptozy Vliv narušení (stimulace/inhibice) průběhu apoptozy v rámci procesu vícestupňové karcinogeneze oprava <------------ poškození normální Růstové zvýhodnění a genetická nestabilita * * rakovina h e pato cy t hepatocyts i iniciovaný poškozenou \hepatocyt DNA v v w pozmenené ložisko jaterní tkáně inhibice apoptozy Schematic representation of apoptosis, oncosis and necrosis APOPTOSIS-*- PHAGOCYTOSIS BY MACROPHAGES OR NEARBY CELLS blebbing PHAGOCYTOSIS, INFLAMMATION Fig. 3- Schematic representation of apoptosis, oncosis, and necrosis, according to taxonomy of cell death proposed by Majno and Joris (67). The early stages of apoptosis are characterized by a relatively intact plasma membrane and intracellular changes as described in the legend to Figure 1 and in the text During the late stage (apoptotic necrosis) the plasma membrane transport function fails resulting in cells that cannot exclude trypan blue or PI, and the remains of the apoptotic eel! are engulfed by neighboring cells. During oncosis, cell mitochondria swell concomitant with a distortion of the mitochondrial structure and swelling of the whole ceil. For some period of time, however, other vital cell functions are preserved albeit to different degrees. Rupture of the plasma membrane leads to a necrotic stage (oncotic necrosis) which is associated with local inflammation (modified, after Majno and Joris, ref. 67). Stage of apoptosis viewed by confocal fluorescence microscopy Viable cell Early stage of apoptosis Mid-stage of apoptosis Analysis of DNA fragmentation of apoptosis Fig. 4—Analysis uľ DNA fragmcTUalion öf SpojHosiS from three cell lines, (a) HL-60 cells, exposed to camptOtheqiO (0*5/jM), Lünes; M-marker lane eonlihnmg a I kb ladder of DNA fragments from 05 la 120 kb: 1 -control, lime 0, 2~ + La.mpioihecin. rime 6 h: 3—+cauipTOtheciB, lime 12 h; 4—+camplothedn1 time 24 li: 5- + campiothecin. lime 30 h. 6= +camptotheciD, lime 48 b. rb)HL-60 cells exposed to EPAOOO^Mf. Lanes; M = marker lane; I = control. Ume 6 h: 2 = ^EPA. ume 6 h: 3^-f EPA, time 12 h: 4- +EPA, time 24 h: 5- + EPA. time 30 h: ft-+ EPA. time 49 li: 7 = control, lime 49 tr (c) G-rirpr-transfected fibroblasts after serum withdrawal (lanes 1 -5) and Mia-Pa-Ca-2 cells exposed lü Í00,íjm EPA (lanes 6 and 7], Lanes: M = mar ker lane as above; ^fibroblasts detaching between 23 and 35h; 2—fibroblasts attached at 4ft h; 3 = fibroblasts detaching between 35 and 48 It; 4 = fibroblasts attached at 74 b: 5- fibroblasts detaching between 48 uthI 74 h: ť-Mia-Pa-Ca-2 cells detaching between 23 and 35 h showing a 'ehromEtiin ladder" of apoptosis; 7-Míh~Ph-Ch-2 cells detaching between 35 and 4S h Viable and apoptotic cells on electron microscopy B fiat/ní rr.- oiti:P.ľiíi 11K4 I íTH| DRS.^.Wl _____I____ K" 1 II I JL 8 l'liFp flKARJU'^lj iumíuaj. c.iHf) i— "■*----------------------•- ■ Qflťp-iiJf.c-^ f r- r-lld i.j.iDI nŕ>*r*Z [plttfrW " i'.'l] (VPINi Ě«i.ic n i< i J v_rc KrliRZ |0v»t . í « >,'| h' ■ b .'; ■,_rC-{Samľ7 u --71 ^_f-o-fij,\pk 11 '; i gf] i-^-fA«m p »íl ■«___r&JKsr-l iŕ.KiJ fcss-n'i ■ J ) V [ľ-M>e i. ■■■■ ]>■ CPI3K. 3Kc>f ^< |i I ŕ iiAja j- i .'mi j .. i:.'; + -----T------ -----1 c------1 ľ -;t»nit .i nr-'n "r— [Ľlť] 11.41i. l.-«»j|^T_ Othi ra *^i ■ Orttl 11 1" | CŕrUJJ^Ifl 3 l'Ptil 3 I ! :ní-.r|j in |ii P.TSJ '": n% fi.'dk* |l X)|"j Íllipfft |l"l T^ Ti Tfl] LX^ -fI AK I4I.S- l»7j) KUJ ^ťl*t«LI_U8| «V,^! rtľ ^ii^i>)ii i.- HaĽl/Jljp4tK fiľ _) «l-= E I _ÍZ 1 [«.iní-: .y.|]i--------j—___ ^j)l- -------í c-Hyb íl.IS 1 - (c-My b I1.1S.1 4BJ] '4i«*. Lvifji) M< "j"'"-""i']<---------.—j.[i'iH)-^l"L' í) I | irj>-L'USf »■**!.■> y í.'rt H>-* M 55! ("mp-1? Lľ'.flfll —!>{APOPTOSrS Molekulárni interakční mapa drah spojených s apoptózou, u nichž byly pozorovány rozdíly v genové expresi. Molekuly podporující apoptózu - červená Molekuly suprimující apoptózu - zelená Exprese mRNA se mění očekávaným směrem - žlutě, opačným směrem - modře Anti-apoptické signály z NF-kB Fas, FasĽ*------ p53------* Bax. Noxa, pig3 rVT NF-kB + BclxT Bcl2 v clAPs, XIAP Diabo/Smac i Caspase-8 LZ) C as pase-3, 7 Apaf-1 A pop t os is ■*------------------------ AIF Figure Z. ľí^MÍik1 i:Lť£t;tint; point of .mii :Lpnp[fi[k signals feoftl NF-kB. IiiiriiiML i open arrows» and iMrinsic 'filled arrows > j|*>plí.isi* p;uW:iys ;ire tk'pu Lťtf. "l"hf cflv£lör caspast?!*, such y* caspasiť-jl ,md caspajrtŕ-7, íwe :Ji:tivutt*d hy iip.sirvtfin iiúiKäiur ĽLtsp^rk.-^. ciispuse-H utul o^pase-y. Ťfuj Initiator t;i.spLise^ EhĽriiM'Ľes &f$ aťiivíJlťd by ťitlirr li^ilndŕ binding to ttto deji.ii receptor tompl«; c>r tyioihnomc ľ ivk"isťd fifööi tLiinn^ťd iitiioci torn tria. Au :inii ii|X>pTOik- ífícvi oř NF-kU i* achieved ihrough fe up ivguiüiion «f ÍAPs thai inhibits casp^ťs aßd lkl-\t that píttfiůeis mitodionUriíä from lurrlKir dama^in^.—*, aerä\utií>ti; -, inhibition. Molekulární interakční mapa NFkB/I kB B C IKK) 11 IKK« IKKp NEMO -fiki/T'KB) r h í 10 _________,__. 8 p ^^ ♦^ťui 9a P a lr pl05NF-KB1^-^ pIOONF-uBSCM^ p52NF-kB2v------J ** <*- HTtfšp)* CvLosol z_r: -' ■ : > Nucleus 15 > ! > .--------'-------- 9L> 12 IkBcl*-«-----1 14 J .*> s p*5KelA + ^'NF-kB 4 6a ^4 ■ ■ - -■ ■ -■ 13 ;\F-kB IicBp*-e 16 >h» 17 c-Rel CRiQ-^-^^ <2ÍD RelB "N .■■>•■ ■ -.:■-■■ ■■ ■ : -■ ■ .- T-n kB IAP's, C--F1JP Al/Bfl-1, Bcl-xL TRAF-1, TRAF-2 APOPTOSIS NSAIDs NFkB larget genes PPAR5 targei genes Figuře 2. (1) NSAIDs inhibit activity of IkB kinase ß (IicKß) which inhibits NFkB signaling by blocking the degradation of IkB and thereby, preventing the translocation of NFkB to the nucleus. (2) NSAID (sulindac) can inhibit the DNA binding activity of PPARö. (3) NSAIDs trigger both the mitochondrial and death receptor-mediated apoptotic pathways with resultant cytochrome c (cyt c) release and DR? up-regulatiom respectively. NSAIDs also inhibit the anti-apoptotic Bel- XL protein resulting in an increase in the ratio of pro-apoptotic B AX: Bcl-XL Cellular stress r Cell-cycle arrest I p53l \ / I Survivin Apoptosis Mitotic catastrophe Figure 2 | Model for survivin-med i ate d protection against mitotic catastrophe. Cellular stresses induce both DNA damage and defects in the mitotic machinery (mitotic damage). DNA damage can lead to cell-cycle arrest, apoptosis or aberrant mitosis. Mitotic damage can lead to eel I-cycle arrest, apoptosis or mitotic catastrophe through aberrant mitosis. In situations in which p53 activity has induced apoptosis, BCL2 expression can rescue cells from death. p53 — and its target genes that encode WAF1 and 14-3-3o~ — also help to prevent aberrant mitosis and mitotic catastrophe. The normal function of survivin isto maintain the integrity of the mitotic spindle and promote mitotic progression. Loss of survivin induces cell-cycle arrest and cell death by mitotic catastrophe in a manner that is independent of both p53 and BCL2. Ho/zever, loss of survivin also induces p53 and WAF1 expression, perhaps indirectly triggering p53-dependent apoptosis (dashed line). Death Receptors FasL TNF TRAIL DNA Damage Growth Factor Loss pstream Casoases F Flips Flames Ion channels i f BCL-2 Family ,00 Ca++ Oxidants Cyto-C Á CO \ Free radicals __ Superoxides f A P O P T O S I S Lipid peroxidation ATP Depletion NECROSIS Pathways controlling apoptosis and necrosis. Activation of death receptors, DNA damage, growth factor loss, radio- or chemotherapy can result in acitvation of upstream caspases, activation of mitochondria, release of cytochrome c, activation of Apaf-1, subsequent activation of downstream caspases, and finally DNA fragmentation and apoptosis. The central role of anti-apoptotic Bcl-2 family members (Bcl-2, Bcl-XL) and of inhibitors like IAP (inhibitors of apoptosis proteins) is demonstrated. Mitochondrial activation resulting in release of Ca++, generation of free radicals, lipid peroxidation and ATP-depletion leads to necrosis. Oxidatívni stres jako mediator apoptózy Mnoho látek, které indukují apoptózu jsou buď oxidanty nebo stimulátory buněčného oxidativního metabolismu. Naopak řada inhibitorů apoptózy má antioxidační účinky. Možné mechanismy: ► Bcl-2 protein (produkt bcl-2 onkogenu) - v mitochondriích, endopl. retikulu a jaderné membráně - regulace ROS ► Aktivace poly-ADP-riboso-transferasy a akumulace p53 - polymerizace ADP-ribosy s proteiny vyúsťuje v rychlou ztrátu zásoby NAD/NADH, kolaps zásob ATP a smrt buňky. ► Oxidace lipidů v bun. membránách - mediatory apoptózy HPETE (po působení TNF a) ► Aktivace genů odpovědných za apoptózu přes aktivaci specifických transkripčních faktorů j ako j e NFkB - rozporná úloha. ► AP-1, antioxidant-responsivní faktor může také přispívat k regulaci apoptózy. Fyziologicky se ROS se tvoří v: Peroxisomech - rozklad mastných kyselin (MK) - peroxid Kataláza využívá peroxid v detoxifikačních reakcích Mitochondriích - respirační cyklus a katabolismus MK. Mn superoxid dismutasa a další antioxidanta v mitochondriích udržují nízkou hladinu těchto ROS. Byla prokázána silně inverzní korelace mezi produkcí ROS mitochondriemi a délkou existence savčího druhu. Mikrosomální systém transportu elektronů (cytochrome P450) - vyžaduje elektrony z NADPH k produkci částečně redukovaných kyslíkových druhů. ROS vznikají jen za přítomnosti selektovaných xenobiotik - superoxidový radikál - konverze na reaktívnej ší hydroxylový radikál Mimobuněčné děje - oxidatívni vzplanutí aktivovaných makrofágů - NADPH- oxidáza -superoxid. Antioxidační obranný systém: ► neenzymatický: molekuly jako vit E, vit C a glutation působící přímo na ROS ► enzymatický: superoxid dismutáza (SOD), kataláza (CAT), GSH peroxidasa (GSH-Px) a GSH S transferasa (GST). Mohou buď přímo odstraňovat ROS nebo působit recyklaci neenzymatických molekul. Schematický přehled úlohy reaktivních kyslíkových radikálů v karcinogenezi. SOD, superoxide dismutase; .OH, hydroxyl radical; ADF, adult T-cell leukemia-derived factor; GTS, glutathione S-transferase; GHS, glutathione. Pravděpodobný mechanismus chemopreventivního účinku vitamínu C v karcinogenezi karcinogenní poškození v*- w prime zhášeče ROS potenciace systému antioxidačních enzymů (GPx, GST, QR, SOD, CAT, atd.) ROS \\ *> inaktivní produkty I © normální buňka iniciace iniciovaná preneoplastické neoplastické v^ buňka buňky X" y buňky modifikace epigenetického působení (protizánětlivé, obnovení mezibuněčné komunikace, atd.) Aktivace karcinogénu Poškození DNA: změny struktury a mutace genů Oxidatívni stres Inhibice mezibuněčné komunikace Buněčná proliferace Dědičné mutace Trvalý oxidatívni stres Abnormální genová exprese Apoptóza Expanze klonů Abnormální enzymatická aktivita Rezistence k chemoterapii Metastáze a invazi vita Iniciační stádium —* Stádium promoce Stádium progrese Plasma membrane Nitrosation Oxidation Nitration Metal complexes Protein kinases SAPK, p38, JAK, ERK Protein phosphatases MKP-1, PTP RAS Transcription factors NFkB, AP-1, C/EBP, Sp-1, RXR yjnununuP" Gene transcription Hypotetické schéma ilusturující modulaci signálů oxidem dusíku (NO) vedoucí ke změně aktivity transkripčních faktorů a exprese genů. (ap-i activator protein 1, erk extracellular signal-regulated kinases, JAK Janus protein kinases, MKP-1 mitogen-activated protein kinase phosphatase-1, NFkB nuclear factor kB, NO nitric oxide, 02- superoxide, 0N00~ peroxynitrite, p38 p38 mitogen-activated protein kinases, PTP protein tyrosine phosphatase, Ras small GTP-binding protein, ROS reactive oxygen species, RXR retionid X receptor, SAPK stress-activated protein kinases) OXIDATÍVNI STRES A REDOXNI NEROVNOVÁHA VE STREVE Subtoxic dose Oxidative stress Thiol redox imbalance Mild Substantial Cytotoxic dose Necrosis Modulates NF-kB activity A proliferative genes c-myc, cyclins, cdk retinoblastoma 1 I A apoptotic genes p53, p21, bax, bcl-2 Proliferation Apoptosis Hypotéza buněčné proliferace a apoptozy indukované lipidovou peroxidací. NF-kB, jaderný transkripční faktor kB. OXIDATÍVNI STRES A REDOXNI NEROVNOVÁHA VE STREVE Quiescence Proliferation Apoptosis Necrosis í O Transformed /y Stimulus Mitotic competent _^_ Differentiated Reductants Redox status Oxidants Buněčná odpověď na oxidatívni stres a oxidačně-redukční (redox) stav. Krivky představují terminálne diferencované, mitoticky kompetentní a transformované buněčné typy. OH* Hydroxy i radicčjí °2 Molecular oxygen Superoxide Hz02 Hydrogen peroxide HOCI Hypochlorous acid Á^02 Singlet oxygen J Antibody 03 Ozone Figure 1 | Reactive oxygen species. Superoxide is generated from various sources, which include the NADPH oxidase (NOX) enzymes (such as the phagocyte NOX, Phox). Two molecules of superoxide can react to generate hydrogen peroxide (H202) in a reaction known as dismutation, which is accelerated by the enzyme superoxide dismutase (SOD). In the presence of iron, superoxide and H202 react to generate hydroxyi radicals. In addition to superoxide, H202 and hydroxyi radicals, other reactive oxygen species (ROS) occur in biological systems. In inflamed areas, these include hypochlorous acid (HOCI), formed in neutrophils from H202 and chloride by the phagocyte enzyme myeloperoxidase (MPO); singlet oxygen, which might be formed from oxygen in areas of inflammation through the action of Phox and M PO- catalyse d oxidation of hatide ions64; and ozone, which can be generated from singlet oxygen by antibody molecules65-66. The last reaction is likely to be important in inflamed areas in which antibodies bound to microorganisms are exposed to ROS produced by phagocytes. The colour coding indicates the reactivity of individual molecules (green, relatively unreactive; yellow, limited reactivity; orange, moderate reactivity; red, high reactivity and non-specificity). For further details see BOXl. Figuře 2 | Transmembrane topology and domain structure of NOX and DUOX enzymes. NADPH oxidase 1 (N0X1), NOX3 and NOX 4 are similar in size and domain structure to the well-studied gp91phox, also known as NOX2. They contain an amino-terminal hydrophobic domain that is predicted to form six transmembrane a-helices. This region contains five conserved histidine residues, four of which provide binding sites for t wo haems. Haern is an iron-containing prosthetic group found in enzymes, electron transfer proteins and oxygen-binding pigments such as haemoglobin. The iron in haems is capable of undergoing reduction and re-oxidation, thereby functioning as an electron carrier. The two haems are located approximately within the two leaflets of the membrane bilayer and together provide a channel for electrons to pass across the membrane. The carboxy-terminal portion of the molecule folds into an independent cytoplasmic domain that contains binding sites for the co-enzymes flavin adenine dinucleotide (FAD) and NADPH. The NOX enzymes catalyse the NADPH-dependent reduction of oxygen to form superoxide, which can react with itself to form hydrogen peroxide (H202). For gp91 phox, the H202 serves as a substrate for myeloperoxidase (MPO), but it is not known whether other NOX enzymes provide H202 for separate peroxidase enzymes. NOX5 contains the same gp91phox-like catalytic core, plus a n amino-terminal calcium-binding domain. The dual oxidase (DUOX) enzymes build on the N0X5 structure by adding at the amino terminus an extra transmembrane a-helix followed by a domain that is homologous to peroxidases such as MPO. This peroxidase-homology domain is predicted to be localized on the outside of the membrane., where it can use ROS generated by the catalytic core to generate more powerful oxida nt species that then oxidize extracellular substrates ÍR). Srovnání obnovy buněk ve střevě, kůži a jaterních proliferonech INTESTINE (Z-5 OArS) LIVER ACINUS Comparison of cell renewal in intestine, skin, ancí liver proliferons. Normal cell turnover in the gastrointestinal tract, skin, and liver appears to proceed similarly, but at greatly different rates. The small arrows and asterisks denote the location of proliferating stem ceils. Proliferating cells may be demonstrated in crypts of the gastrointestinal tract up to the opening of the crypt, limited to the basal layer of the skin, and rarely in the liver. Toxic or destructive events may increase the proliferation rate in these organs so that proliferating cells may be seen in higher layers in the skin and in the hepatic cords. Induction of proliferation of hepatic stem cells requires either massive loss of hepatocytes or inhibition of hepatocyte proliferation by a necrotic dose of genotoxic carcinogen. KARCINOGENEZE KŮŽE Epidermis je vysoce účinné signální rozhraní mezi vnějším prostředím a tělem. Tzv. hyperplastická transformace zahrnuje obranné reakce jako je zánět a protektivní a reparační procesy jako je vývoj hyperplasie a hojení ran. Keratinocyty epidermis jsou nejvíce exponované a mají hlavní kontrolní funkci. Po podráždění a poškození velmi rychle reagují (aktivují se) a uvolňují řadu signálních molekul, jako jsou cytokiny, růstové faktory a prozánětlivé mediatory. Význam metabolismu AA - eikosanoidy působí jako tkáňové mediatory a účastní se kontroly proliferace a diferenciace, apoptózy, zánětu, invaze leukocytu apod. Bylo prokázáno, že tvorba eikosanoidů je důležitým dějem při rozvoji nádorů. Interakce s cytokiny In vivo - vícestupňový model a Synergismus genotox. a negenotox. faktorů. Iniciace je navozena genotox. látkou a k promoci dochází opakovanou indukcí regenerativní hyperproliferační odpovědi po působení buď nádorovými promotory jako je TP A nebo po mechanickém poranění. Proces začíná reverzibilní hyperplasií kůže, následuje objevení se klonálních preneoplastických poškození (revers, nebo irevers. papilomy) a končí vznikem invazívních a metastázujících karcinomů kůže. Důležitou roli zde hrají ROS, které vznikají z velké části oxidativním metabolismem lipidů. Antioxidanta a vychytávače radikálů mohou karcinogenezi kůže inhibovat, tj. působí chemopreventi vně. Linie kožních buněk a typy nádorů. Fenotyp epidermálního karcinomu se vztahuje ke stadiu diferenciace buněčného typu, kde se exprimuje maligní fenotyp. HAIRFOLLICULE BULGE CELLS O BASAL CELLS XX TRICHOEPITHELIOMA LOWER TRANSIT-AMPLIFYING CELLS UPPER TRANSIT-AMPLIFYING CELLS a. BASAL CELL CARCINOMA O SQUAMOUS CELL CARCINOMA O PAPILLOMAS TERMINALLY DIFFERENTIATED KERATINIZED CELL Fig. 6. Skin cell lineage and cancer type. The phenotype of epidemial carcinomas is related to the stage of differentiation of the cell types in the skin where the malignant phenotype is expressed. The most primitive cell is in the bulb of the hair follicle, and the most differentiated cell is the terminally differentiated keratinized cell. Epidermální karcinomy jsou často obklopeny oblastí morfologicky pozměněných buněk, často s mutacemi (p53) vedoucími k abnormální proliferaci. Další mutace (např- c-myc pak vedou k maligní transformaci. NORMAL SKIN FIRST MUTATION {PREMALIGNANT} e.g. p53 mutation SECOND MUTATION CANCER e.g. c-myc Fig. 7. Field Cancerization. Epidermal carcinomas are frequently found to be surrounded by a "field" of morphologically altered cells. These cells are believed be changed by mutation or loss of a gene such as p 53, which produces abnormalities in proliferation. It is postulated that a second mutation, such as in c-myc, then leads to malignant transformation. Úloha metabolismu AA ► enzymy se indukují a AA a eikosanoidy se uvolňují po působení nádorových promotorů ► zatímco indukce je přechodná v normální tkáni, v neoplastických místech je konstitutivní ► díky mutaci v ras onkogenu a dalším genetickým defektům působí na neoplastické buňky i některé autokrinně stimulované faktory jako např. TGFa, který dále indukuje uvolňování AA z fosfolipidů a de novo syntézu kritických enzymů metabolismu AA ► nádorech kůže je zvýšené množství prostaglandinů a 8- a 12- HETE ► dochází k aberantní expresi enzymů jako je PGH syntáza 2 (COX 2) a 8- a 12- lipoxygenáza. ► chemoprevence - využití inhibitorů eikosanoidů HEPATOKARCINOGENEZE Játra - klidový orgán s velmi nízkou bazálni hladinou replikace DNA. V odpověď na specifické stimuli reagují rychlou proliferací zprostředkovanou pravděpodobně novou expresí genů. Dediferenciace, změny v regulaci bun. cyklu, působení růst. faktorů HGF(hepatocyte growth f.) a EGF(epidermal growth f.) K regenerativní hyperplasii dochází při reparaci poškození jater v důsledku chirurgické resekce, částečné hepatektomie nebo po působení toxických látek. Negenotoxické karcinogény např. peroxisom. proliferátory (PP) nebo phenobarbital -přímý mitotický stimul in vivo stimulující asi 30% buněk během 48h. Ke stimulaci dochází i u hepatocytů kultivovaných in vitro. Molekulární mechanismy nejsou zcela objasněny. Silná korelace mezi indukcí s. DNA a následnou hepatokarcinogenitou. Tento proces však dále závisí na ploiditě. U jaterních buněk endoreplikace -polyploidizace. Narušení regulace bun. cyklu - buňky citlivější k působení chem. látek. Negenotoxické karcinogény působí u hepatocytů též supresi apoptózy. Poškozené buňky pak persistují v populaci a po dalším mitogenním působení negenotox. karcinogénu z nich mohou vznikat nádory. Při působení např. PP hrají důležitou úlohu receptory PPARa, jejichž kvantitativní exprese je pravděpodobně odpovědná za rozdíly v citlivosti mezi hlodavci a jinými živ. druhy i člověkem. Proliferace hepatocytů může být zprostředkována cytokiny TNFa a IL-6 - přechod G0/G1 Hepatocyte growth factor (HGF), epidermal growth f. (EGF) a TGFa - přechod mezi střední a pozdní Gl fází Signály mezi různými typy buněk_-Kupfferovy buňky (jaterní makro fágy) po stimulaci PP uvolňují TNFa a IL-6 —» aktivace specifických transkripčních faktorů jako je NFkB nebo STAŤ proteinů (přenos signálů a aktivace transkripce) v hepatocytech. U lab. zvířat sledovány počty a velikost morfologicky a enzymaticky změněných fokusů (v nich s. DNA a apoptóza). Další stupeň hepatocelulární adenomy a karcinomy. HEMATOPOIETIC STEM CELL O, CD-ETHIONINE/AAF PERIDUCTULAR STEM CELL SOLT-FARBER "BIPOLAR" DUCTULAR PROGENITOR CELL o I T DIETHYLNITROSAMINE •^sHEPATOCYTE HEPATOCELLULAR CARCINOMA Fig. 8. Postulated stages of the liepatocvtic lineage that may respond to liver inj my or carcinogenic protocols. Following various models of liver injury or chemical hepatocarcinogenesis different cell types in the liepatocvtic lineage may respond: 1 Undifferentiated periductular oval cells, which may arise from circulating bone marrow precursor cells. 2. Periductular cells intrinsic to the liver, 3. Bipolar ductal progenitor cells, or 4. Mature hepatocytes, which retain the potential to divide. Periductular cells respond to periportal injury induced by allyl alcohol or to choline deficiency-etliioiiine carcinogenesis. Bipolar ductal progenitor cells respond to injury and to carcinogenic regimens, such as the Solt-Farber model, when proliferation of hepatocytes is inhibited. Hepatocytes respond to partial hepatectomy and to carcinogensis by diethylnitrosaiiiine (DEN) (from [132,315]). Hepatokarcinogeneze CHOLANGtOFIBFIOSIS CHOLANGIOCARCINOMA Postulated levels of expression of carcinogenic events during hep&tocarcinogenesis. The stem cell model of hepatocarcinogenesis postulates that carcinogenic events occur in proliferating cells at some stage during differentiation, resulting in expression of the malignant phenotype (blocked ontogeny). Because carcinogenesis most likely results from the accumulation of more than one mutation, it is likely that the first mutation (initiation) takes place at the level of the stem cell and that later muUtions occurring at the level of the transition duct cells or in aberrantly differentiating cells (atypical hyperplasia or cholangiofibrosis) direct the level of expression of malignancy. Hepatoblastoma may represent tumors that arise because of multiple mutations at the stem cell level. Tumors with combined features of hepatocytes and bile ducts (hepatocholangiocarcinomas) may arise from multiple mutations at a later stage of differentiation. Hepatocellular carcinomas arise from a still later stage of differentiation. Peroxisome proliferators (fibrates, phtalates, etc.) o 9-c/s-RA Nutrition PP ^ r ± Fatty acids (PGJ2, LTB4) V___ & ppar(^XJ) %4) ^A/lPPREjJV/1 XR RXR »A/lPPR&A/frarget genes V Transcription______7/ CELL SPECIFIC RESPONSES I Proliferation Differentiation and maturation Apoptosis MEDICAL RELEVANCE * Clonal expansion of preadipocytes promoting adipogenesis (participation on PPARy.) * Hypothetical risk in man of cell growth stimulation by activation of PPARs. * Monocyte / macrophage differentiation (implication of PPARy) leading to accelerated atherosclerosis. * Protective effects of PPARa. * Adipocyte differentiation responsible of obesity and other related disorders (implication of PPARa.) * Enhanced PPARg expression could lead to tumoral cell apoptosis and represents a therapeutical approach in malignant disease. Importance of PPARs in cell proliferation, differentiation and apoptosis. After activation, PPAR and RXR form heterodimers which bind to DNA regulatory sequences of target genes through interaction with PPRE. The control by PPARs of the transcriptional activity af target genes gives rise to biological effects which may have consequences for human health. LTB4, leukotriene B4; PGJ2, prostagladin J2; PP, peroxisome proliferator; PPAR, peroxisome proliferate r-activated receptor; PPRE, peroxisome proliferator responsive element; 9-cis-RA, 9-cis-retinoic acid; RXR, 9-cis-retinoic acid receptor. Schéma signálních drah PPAR PPARs fungují jako heterodimery s jejich obvyklým partnerem - retinoidním receptorem (RXR). Kupffer cells Rodent liver d Mechanism Increased DNA replication Increased proliferation Decreased apoptosis Reactive oxygen species (DNA damage: proliferation) b Short-term response Transcriptional activation of genes that are Involved In fatty-acid metabolism. In the cell cycle and In degradation of endogenous and exogenous compounds (cytochrome p450 family) Peroxisome proliferation Cell proliferation Liver hypertrophy c Long-term response Hepatocellular carcinoma Figure 2 | Consequences of Pparot activation by PP in the liver and proposed underlying mechanisms. Long-term chronic activation of p e roxiso me- prol iterator-activate d neceptor-a (Ppara) in the hepatocytes by its ligands (initial event; a) induces a short-term pleiotrope response (b) followed by hepatocellular carcinomas in both rats and mice (c), The short-term response includes transcriptional activation of enzymes that are involved in fatty-acid metabolism (fatty-acid ß-oxidation, fatty-acid transporters and cytoplasmic liverfatty-acid-binding protein (L-FABP)), of genes that are involved in cell-cycle control and of genes coding for enzymes of the cytochrome p450 family (second-line events)14: peroxisome and cell proliferation (third-line events); and liver hypertrophy and hyperplasia (fourth-line events), The long-term consequence of these events is the development of hepatocellular carcinomas in rodents. d | Several underlying mechanisms are being d e ba tedljl6. Peroxisome proliferators (PPs) induce DNA replication and proliferation of hepatocytes in a P para-dependent manner19,22. Furthermore, PPs repress spontaneous and induced hepatocyte apo ptosis, in vitro and in vivo. As well as controlling of the cell cycle, the production of reactive oxygen species in response to Ppara agonists might damage DNA and promote hepatocyte proliferation., but the implication of Ppara in this effect remains to be proven, Additionally, non-hepatocyte cells, such as Kupffer cells, might participate in the short-term cascade of events by promoting hepatocyte proliferation31, Lipoxygenase ehidonic: acid linoleic Cyclooxygenase 12-J 5-Lipoxygenase € € HODE)(l3-HODE HODE){Í3-HODE Figure 1 | Schematic representation of the PPAR signalling pathways, a | Endogenous agonists of peroxi some-pro liferator-activated receptors (PPARs). PPARs are ligand-inducible leceptors, which can be activated by fatty acids — such as arachidonic orlinoleic acids — and their derivatives, The fatty-acid metabolites that activate PPARs are mainly derived from arachidonic or linoleic acids through the cyclooxygenase or the lipoxygenase pathways. The best characterized at the moment are leukotriene B4 (LTB4) and 8S-HETE (hydroxyeicosatetraenoic acid), which preferentially activate PPAR«; 15-deoxy-prostaglandin J 2 (15-dPGJ2) and 15-HETE, which are PPARy-selectiveligands: and the prostaglandin 12 (PGI2r also called prostacyclin), which is probably a PPARß/u natural ligancl. PPARyis also activated by 9-HODE (hydraxyoctadecadienoic acid) and 13-HODE, either derived from linoleic acid or as components of oxidized low-density lipoprotein (oxLDL). b | PPARs function as heterodimers with their obligate partner retinoid receptor (RXR), The dirner probably interacts with co-regulatorsr either co-activators (CoAct) or co-repressors [CoRep). In the unligandedforrn, PPARß/5-RXR heterodirner, in contrastto PPARa-RXR and P PA Ry- RXR heterodimers, recruits co-repressors and represses the activity of PPARa and PPARy target genes by binding to the peroxisome proliferator response element (PPRE) that is present in their promoters67, In their liga n ded form, the PPAR-RXR heterodimers interact with co-activators, bind to the PPRE that is present in the promoters of their target genes and activate t heir transcription, i^^ Proliferation in keratinocytes Resistance to apoptosis Migration Differentiation in inflammatory conditions Differentiation Cell-cycle withdrawal Clot I o Preadipocytes —T ^e'°id Liposarcoma precursor Wound bed Adipocyte 1 i Resting x___^/ macrophage Adipocyte Lipid-loaded macrophage Figure 3 | PPARß/ö and P PA Ry functions that relate to their carcinogenic properties. a | As demonstrated in a mouse-skin wound-healing model, Pparß/5 inhibits keratinocyte proliferation and participates in inflammation-induced keratinocyte differentiation, which are anti-carcinogenic actions. However it also increases both migration and keratinocyte resistance to Tnf-a-induced apoptosis. b | PPARyis implicated in the differentiation of pre-adipocytesto adipocytes and of monocytes to macrophages. In the presence of PPARyand retinoid receptor (RXR) ligandsr myeloid-cell precursors become resting macrophages, which can be turned to lipid-loaded macrophages, when PPARyand RXR ligands are maintained. PPARycan also withdraw liposarcoma-derived cells from cell division to trigger their differentiation to adipocytes.