patogenesi molecolare e cellulare dell'bph ii

PATOGENESI PATOGENESI

MOLECOLARE E MOLECOLARE E

CELLULARE CELLULARE

DELL’IPERTROFIA DELL’IPERTROFIA

PROSTATICA BENIGNA PROSTATICA BENIGNA

(BPH)(BPH)

Carmelo BoccafoschiCarmelo Boccafoschi

UR.O.P. - Catania 26 Marzo 2010

L’ipertrofia prostatica benigna (BPH) è una

condizione progressiva caratterizzata da un

ingrossamento della ghiandola prostatica che

coinvolge anche una sintomatologia delle

basse vie urinarie (LUTS).

Circa il 50% degli uomini sviluppa sintomi

correlati con l’BPH verso i 50 anni, con

un’incidenza che aumenta del 10% ogni 10

anni.

Diversi meccanismi sembrano essere coinvolti

nello sviluppo e nella progressione dell’BPH.

L’invecchiamento

rappresenta il meccanismo

principale, anche se

recentemente sono stati

indicati come centrali le

interazioni ormonali, la

sindrome metabolica e i

fenomeni infiammatori.

Negli uomini adulti si verifica un significativo

processo di rimodellamento tissutale a livello

prostatico, soprattutto nella zona di transizione.

Si verificano delle interferenze nel delicato

equilibrio delle vie di segnale della crescita, e

questo genera delle interazioni stroma-epitelio

che portano all’aumento del volume prostatico.

Ratio Stroma – Epithelio:il peso della prostata

% Epitelio % lumen % muscolare % connettivale % stroma (totale)stroma-epiteliomuscolo-epitelio

Schuster, J Urol 1999

Minore di 30 g Maggiore di 30 g 6.585.828.435.7 7.454.918.6

16.169.420.732.414.5 6.2 1.8

La crescita cellulare è una conseguenza sia di

un aumento della proliferazione cellulare sia di

una diminuzione del processo di apoptosi.

Studi scientifici hanno dimostrato un sostanziale

decremento dell’indice apoptotico sia nel tessuto

ghiandolare sia nel tessuto epiteliale prostatico quando

si è in presenza di ipertrofia prostatica benigna. Tale

decremento apoptotico porta ad uno sbilanciamento

dell’equilibrio di crescita in favore della proliferazione

cellulare, con conseguente sviluppo dell’iperplasia.

Kyprianou et al., 1996

ALTERAZIONI ORMONALI

Anche se gli androgeni non

sono la causa dell’BPH, la

sviluppo dell’ipertrofia ne

richiede la presenza.

L’attività dell’DHT è

aumentata nell’BPH

rispetto ai tessuti prostatici

normali. Gli estrogeni stimolano la proliferazione delle

cellule stromali, oltre ad aumentare la sintesi

di diversi fattori di crescita (per es. FGF-2)

SINDROME METABOLICA

Fattori di rischio per lo sviluppo dell’BPH

(non ancora ben documentati):

Diabete mellito non insulino-dipendente

(NIDDM)

Ipertensione

Obesità

Bassi livelli di colesterolo ad alta densità

(HDL-C)

INFIAMMAZIONE

Negli ultimi anni è emerso il ruolo

dell’infiammazione cronica nella patogenesi

dell’BPH.

(Sciarra, Di Silverio et al., 2008)

Frequentemente associata a prostatiti croniche.

Presenza di infiltrati infiammatori nel 98% dei

casi di BPH. (Kohnen et al., 1979)

L’infiammazione cronica supporta il processo di

crescita fibro-muscolare nell’BPH. (Kohnen et al., 2002)

Il tessuto prostatico è normalmente popolato da

un piccolo numero di cellule T, linfociti B,

macrofagi e mastociti.

Nei pazienti con BPH il tessuto contiene ampie

infiltrazioni di linfociti T e B e numerose colonie

macrofagiche.

La risposta immunitaria è principalmente

mediata da cellule T regolatorie (CD-4) nello

stroma e citotossiche (CD-8) nell’epitelio.

Nell’BPH i mediatori dell’infiammazione rimangono

cronicamente attivati. Dato che il locale accumulo di

linfociti attivati può portare alla distruzione tissutale, ad

alte concentrazioni di citochine e alla conseguente

ricostruzione tissutale, questo può contribuire alla

patogenesi dell’BPH.

L’infiammazione evidenziata nell’BPH

contribuisce al danno tissutale e le citochine

prodotte dalle cellule infiammatorie servono a

guidare localmente la produzione di fattori di

crescita ed angiogenetici come risposta

cicatriziale tissutale.

Questo complesso micro-ambiente

proinfiammatorio è strettamente correlato

all’iperproliferazione stromale nell’BPH. Infatti, il

danno del tessuto prostatico prodotto

dall’infiammazione rappresenta un processo

cronicizzato di cicatrizzazione che attiva i

processi iperproliferativi esitando in una

riattivazione ciclica dell’infiammazione

prostatica.

Nel contesto di un rimodellamento tissutale

mediato da un processo infiammatorio, l’ipossia

locale creata dalla richiesta di ossigeno delle

cellule proliferanti gioca anch’essa un ruolo

importante nella fisiopatologia dell’BPH, in

quanto le cellule stromali rispondono all’ipossia

aumentando la secrezione di numerosi fattori di

crescita.

Sindrome metabolica

Alterazioni ormonali

Infiammazione

Rimodellamento tissutale

nella prostata “adulta”

BPH

Fattori intrinseci ed estrinseci coinvolti nella regolazione della crescita prostatica

5th Int. Consult on BPH

FATTORI INTRINSECI:

L’EPITELIO PROSTATICO

L’epitelio prostatico umano consiste di 3 tipi cellulari principali:

o L’epitelio secretorio luminale

o L’epitelio basale

o L’epitelio neuroendocrino

Tutti e tre i tipi di epitelio

subiscono dei

cambiamenti nello

sviluppo del BPH.

Composizione cellulare dell’epitelio prostatico

Foster, Scand J Urol 2000

Cellule neuroendocr

ine

Cellule basali

Cellule ghiandolari

Tutte condividono la stessa origine embriologica

(mesenchimale)

F. Di Silverio 2003

Qual è l’origine?

Cellule staminali (Androgeno-indipendenti e non responsive)

Cellule transienti promotrici(Androgeno-indipendenti ma responsive)

Basale(Androgeno responsive)

Neuroendocrine(Androgeno indipendenti)

Secretorie(Androgeno-dipendenti)

Composizione cellulare dello stroma prostaticoRecettori alfa1-adrenergici

Alpha-1 adrenergici localizzati nella membrana cellule muscolari

lisce. Regolano la contrazione del muscolo liscio dei vasi

periferici, del collo della vescica, della capsula prostatica e dello

stroma fibro-muscolare.

FATTORI INTRINSECI: TESSUTO STROMALE

Il recettore alfa1 attivato

stimola il rilascio di

calcio tramite le cellule

muscolari lisce,

provocando la

contrazione del tessuto

muscolare liscio. Inoltre,

l’attivazione dei recettori

porta alla formazione di

diacilglicerolo (DAG) e

inositolo 3 fosfato (IP3).

PLC: fosfolipasi C GNRP: recettore per le proteine G

Reticolo sarcoplasmatico

Reticolo sarcoplasmatico: riserva di calcio nelle cellule di tipo

contrattile. Nel momento della contrazione il calcio viene rilasciato nel citoplasma

permettendo la contrazione per interazione con la miosina

Recettori alfa1 transmembrana

Adrenalina (ligando)

Miosina

DAG e IP3: interferiscono come secondi messaggeri

con le cascate intracellulari che portano

alla sintesi di fattori di crescita

(DAG)

RIMODELLAMENTO TISSUTALE NELLA

PROSTATA

Fattori intrinseci ed estrinseci coinvolti nella regolazione della crescita prostatica


FATTORI INTRINSECI:

L’EPITELIO E LO STROMA PROSTATICO

L’epitelio prostatico umano consiste di 3 tipi cellulari principali:

o L’epitelio secretorio luminale

o L’epitelio basale

o L’epitelio neuroendocrino

Stroma ed epitelio

subiscono dei

cambiamenti nello

sviluppo del BPH.

ALTERAZIONI CELLULARI NELLO STROMA

DELL’IPERTROFIA PROSTATICA BENIGNA

(BPH)Lo stroma è morfologicamente

caratterizzato dalla formazione di una

nuova architettura tramite la

gemmazione di cellule dell’epitelio

provenienti dai dotti preesistenti.

La formazione di una nuova architettura

è un processo centrale nello sviluppo

embrionale, ma è normalmente

represso nella vita adulta.

La presenza di mesenchima nei noduli periuretrali, è una

manifestazione precoce di BPH e rappresenta una riminescenza del

mesenchima embrionale.

Queste evidenze morfologiche

hanno portato ad ipotizzare che

l’ipertrofia prostatica sia

intrinsecamente una disfunzione

del mesenchima. Tutto questo

risulta da un “risveglio” delle

interazioni induttive embrionali tra stroma ed epitelio.

Le cellule stromali svolgono funzioni regolatorie paracrine

nell’omeostasi delle cellule epiteliali, dunque alterazioni nello stroma

possono portare a cambiamenti nelle interazioni stroma-epitelio ed

ad una conseguente progressione dell’BPH.

ALTERAZIONI CELLULARI DELLO STROMA

Differenziamento delle

cellule neuroendocrine

del tessuto prostatico

umano

F. Di Silverio 2003

Prodotti delle cellule neuroendocrine nel tessuto prostatico

SerotoninaCalcitoninaKatacalcinaBombesinaSomatostatina

Livelli

altomediomediobassobasso

Effetto regolatorio sulla ghiandola prostatica

proliferazioneproliferazioneproliferazioneproliferazioneapoptosi

F. Di Silverio 2003

Le cellule neuroendocrine regolano la crescita e l’apoptosi delle cellule

prostatiche (soprattutto nel PCA)

Effetti positivi

Cellule neuroendocri

ne

VEGF

Angiogenesi

SerotoninaBombesina

Proliferazione

Effetti negativi

Somatostatina

Apoptosi

Cellule neuroendocri

ne

FATTORI INTRINSECI ED

ESTRINSECI:

ORMONI, FATTORI DI

CRESCITA E CITOCHINE

Utilizzo della biologia cellulare “in vitro”: un

mezzo utile per comprendere i modelli

comportamentali tissutaliI sistemi di colture cellulari forniscono un ambiente

sperimentale in cui l’espressione genica, le

interazioni tra proteine ed altri eventi intracellulari

possono venire studiati in condizioni controllate.

L’isolamento di colture cellulari primarie

derivanti da cellule stromali o epiteliali di

tessuti normali o di BPH è ormai una pratica

comune.

Questo ha permesso di individuare numerosi fattori di crescita

autocrini e paracrini espressi dalle cellule stromali ed epiteliali,

come ad esempio i fattori di crescita per i fibroblasti (Fibroblast

Growth Factors – FGF), i fattori di crescita epidermici

(Epidermal Growth Factor – EGF), i fattori di crescita insulin-like

(Insulin-like Growth Factors – IGF) e numerosi altri.

Inoltre è stata individuata l’espressione in membrana di

recettori per gli ormoni steroidei, come per esempio i recettori

per gli androgeni.

Studi comparativi hanno permesso di individuare diverse

differenze tra tessuti normali e BPH che possono avere

un significato biologicamente importante.

Cambiamenti nel “signaling”

molecolare:

ruolo degli ormoniIn presenza di livelli

normali di androgeni

ed estrogeni

circolanti ed

intraprostatici, è

presente un equilibrio

omeostatico tra

processi proliferativi

ed apoptotici.

Altri fattori endocrini influenzano le funzioni prostatiche


Il ruolo regolatorio

ormonale non è solo

legato agli androgeni

ed estrogeni ma

anche ad altri ormoni.

Il DHT oltre a quanto

si sa comunemente

agisce anche a livello

molecolare secondo

lo schema seguente…

Metabolismo intracellulare del

testosteroneIl testosterone attivo può penetrare passivamente e reversibilmente nel

comparto intracellulare delle cellule bersaglio dove viene trasformato in

diidrotestosterone (DHT) dall’enzima 5-alfa-reduttasi.

Il DHT intracellulare si lega ad una specifica molecola recettrice (recettore

citosolico). Il complesso DHT+recettore entra attivamente nel nucleo

della cellula dove si unisce alla cromatina e modifica l’espressione genica

inducendo la formazione di RNA messaggero (mRNA) che, uscito dal

nucleo, a livello ribosomiale consente la sintesi di diverse proteine (per

es. fattori di crescita).

DHT

EGF,FGFIGF

TGFb

proliferazione

apoptosi

TGFbEGF,FGF

IGF

apoptosi

proliferazione

Inibizione DHT

0 3 6 9 12

1000

2000

3000

4000

EGF ng/g tessuto

DH

T

pg/

g te

ssut

o

F. Di Silverio,J Steroid Bioch 1997

Correlazione tra DHT ed EGF

Mostra come il DHT

agisce sui fattori

estrinseci

stimolando la

proliferazione.

Il blocco bel DHT

agendo anche

indirettamente sui

fattori intrinseci

favorisce l’apoptosi.


Controllo degli estrogeni sulle funzioni prostatiche

Alfa stimola la proliferazione dello stroma

Beta controllo pro-differenziativo sulla prostata in toto

1. Interazioni a livello del DNA

2. Interazioni dirette con il recettore

3. Competizione per i cofattori

Cambiamenti nel “signaling”

molecolare:

fattori di crescita e citochine

Cascate intracellulari coinvolte ed alterate

La stimolazione dei recettori di

membrana specifici per i fattori di

crescita (GFR) stimolano delle

cascate intracellulari guidate da

secondi messaggeri (PI3K/Akt,

Ras, MAPK/ERK, etc.) che in forma

attivata entrano nel nucleo al fine

di indurre la traduzione del DNA e

stimolare la sintesi di proteine

coinvolte nell’equilibrio

proliferazione/apoptosi. proliferazione/apoptosi

GF

GFR

L’alterazione di questi stimoli

recettoriali si traduce in uno

sbilanciamento dell’equilibrio

proliferazione/apoptosi con un

conseguente aumento del volume

prostatico.

proliferazione/apoptosi

GF

GFR

GF

GFR

Fattori di crescita e crescita prostatica

Proliferazione

Apoptosi

Aumento della

proliferazione

Decremento

dell’apoptosi


Fattori di crescita e funzionalità prostatica TGFbetaTGFbeta

Tranforming Growth Tranforming Growth FactorFactor

FGFFGFFibroblast Growth Fibroblast Growth FactorFactor

EGFEGFEpidermial Growth Epidermial Growth FactorFactor

VEGFVEGF vascular endothelial vascular endothelial growth factorgrowth factor

IGFIGFInsulin-like growth Insulin-like growth factorfactor

TGFbetaTGFbetaTranforming Growth Tranforming Growth FactorFactor





PR

OL

IFE

RA

ZIO

NE

P

RO

LIF

ER

AZ

ION

E

CE

LL

UL

AR

EC

EL

LU

LA

RE

TGFbetaTGFbetaTGFbetaTGFbeta

ANDROGENIANDROGENIANDROGENIANDROGENI

FGFFGFFGFFGF

VEGFVEGFVEGFVEGF

EGFEGFEGFEGF

IGFIGFIGFIGF

Fattori di crescita maggiormente coinvolti

Fattori di crescita maggiormente

coinvoltiFGF-1,-2 e -7 hanno

attività mitogenica sulle cellule epiteliali e

stromali, dunque sono fortemente coinvolti

nell’BPH. FGF prodotti

principalmente dalle cellule stromali, e in piccola parte (FGF-2)

dalle cellule epiteliali. Modalità di azione

autocrina e paracrina.Ipossia locale può essere il motivo

dell’induzione alla produzione di FGF.

Membri della famiglia dell’FGF (fattore di crescita dei fibroblasti)

Strettamente correlate con il ruolo degli FGF coinvolti nell’BPH

sono le interleuchine (IL). E’ noto che IL-1 a induce l’espressione

di FGF-7 nelle cellule stromali prostatiche. Il livelli di IL-1 a

risultano aumentati nell’BPH e correlati con i livelli di FGF-7,

risultando dunque in un doppio “loop” paracrino che porta

all’aumento della massa tissutale.

Allo stesso modo sono coinvolte altre interleuchine (IL-2, -4, -8, -

15, -17) che hanno effetti simili su altri membri della famiglia

degli FGF (FGF-1, -2, -9).












PR

OL

IFE

RA

ZIO

NE

P

RO

LIF

ER

AZ

ION

E

CE

LL

UL

AR

EC

EL

LU

LA

RE



FGFFGFFGFFGF

VEGFVEGFVEGFVEGF

EGFEGFEGFEGF

IGFIGFIGFIGF


coinvoltiMembri della famiglia dell’IGF e i loro

recettori(fattore di crescita insulin-like)












PR

OL

IFE

RA

ZIO

NE

P

RO

LIF

ER

AZ

ION

E

CE

LL

UL

AR

EC

EL

LU

LA

RE



FGFFGFFGFFGF

VEGFVEGFVEGFVEGF

EGFEGFEGFEGF

IGFIGFIGFIGF


coinvolti

Membri della famiglia dei TGF(fattore di crescita trasformante)












PR

OL

IFE

RA

ZIO

NE

P

RO

LIF

ER

AZ

ION

E

CE

LL

UL

AR

EC

EL

LU

LA

RE



FGFFGFFGFFGF

VEGFVEGFVEGFVEGF

EGFEGFEGFEGF

IGFIGFIGFIGF

MAPK

MAPK

Fattori angiogenetici coinvolti: VEGF

Riassumendo

Fattori di crescita della famiglia FGF (-1, -2, -7, -9)

Fattori indotti da ipossia

Fattori di crescita della famiglia IGF(-2) e i loro recettori

Fattori di crescita vascolari endoteliali (VEGF)

Interleuchine (IL-1alfa, -2, -4, -8, -15, -17)

Fattori di crescita

Citochine

Due “chicche” finali…

In letteratura le basi molecolari del BHP fanno vedere come fattori genetici, metabolici, ormonali, bio-molecolari

ed infiammatori interagiscono fra di loro, attivando sempre per via diretta o indiretta le cascate intracellulari.

Tuttavia la maggior parte degli studi basati sulla

popolazione hanno portato scarse conoscenze sui fattori

di rischio, mentre l’associazione tra ormoni steroidei e

fattori di crescita diventa sempre più evidente. Per tale

motivo sembra utile accennare a dei dati recenti legati

all’individuazione del “BPSA”, che si identifica come una

specifica forma molecolare di PSA libero, che aumenta

nella zona di transizione dei pazienti con BPH nodulare.

Alti livelli di percentuale di PSA libero nel siero sono

strettamente correlati con il volume prostatico, che a sua

volta è fortemente associato con un allargamento

progressivo del BPH nodulare all’interno della zona di

transizione. Studi recenti (Slawin et al) hanno evidenziato

che il BPSA correla meglio con la zona di transizione

rispetto al PSA e quindi può predire in maniera

clinicamente significativa l’allargamento della prostata,

meglio del PSA o del fPSA.

Inoltre, la relazione tra BPSA e

fPSA rispetto ai volumi della

prostata totale e della zona di

transizione sono indipendenti

dall’età del paziente.

In letteratura (Jacobson S.J.) emerge che

l’associazione tra funzione sessuale e BPH è

costante. Ne derivano studi che correlano

l’interferenza del sildenafil vs. BPH legata alla

congestione pelvica con conseguente occlusione

selettiva del drenaggio venoso nel sistema

riproduttivo maschile (Gat et al.)Queste forme pertanto

funzionano da perturbatori

endocrini e molecolari

scatenando le cascate

intracellulari di cui abbiamo

parlato.

Un ringraziamento agli amici

Alessandro Sciarra e Francesco Montorsi per

alcuni riferimenti bibliografici suggeriti.

Un grazie particolare a mia figlia Francesca

per la consulenza di biologia molecolare.

Infine un grazie a VOI tutti per avermi

ascoltato fino alla

patogenesi molecolare e cellulare dell'bph ii

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