Fattori di crescita emopoietici PDF

FATTORI DI CRESCITA EMATOPOIETICI  Fattori di crescita ematopoietici ❖ Eritropoietina ❖ G-CSF ❖ GM-CSF ❖ IL-11 ❖ Romiplostim (AMG531) SISTEMA EMATOPOIETICO  SISTEMA EMATOPOIETICO Il midollo osseo si trova nelle scapole, nelle vertebre, nelle ossa del bacino, nello sterno e nelle e...

FATTORI DI CRESCITA EMATOPOIETICI  Fattori di crescita ematopoietici ❖ Eritropoietina ❖ G-CSF ❖ GM-CSF ❖ IL-11 ❖ Romiplostim (AMG531) SISTEMA EMATOPOIETICO  SISTEMA EMATOPOIETICO Il midollo osseo si trova nelle scapole, nelle vertebre, nelle ossa del bacino, nello sterno e nelle estremità prossimali delle ossa lunghe, costituendo dal 3 al 6% del peso corporeo complessivo. Il midollo osseo è un tessuto grassoso, morbido, in cui avviene la produzione delle cellule ematiche: eritrociti deputati al trasporto di ossigeno, piastrine deputate all’aggregazione, cellule bianche che intervengono nelle infezioni. SISTEMA EMATOPOIETICO Il midollo osseo può essere considerato dal punto di vista anatomo-funzionale come costituito da due compartimenti: Parenchima extravascolare: sede dell’ematopoiesi costituito da un tessuto suddiviso in lacune ed organizzato intorno ad un’impalcatura stromale di fibroblasti, macrofagi, cellule endoteliali e adipociti, sede della proliferazione, differenziazione e maturazione delle cellule ematiche. Parenchima intravascolare le cui unità costitutive sono capillari venosi ad ampio lume, detti seni o sinusoidi midollari. In questi ultimi si riversano dal parenchima gli elementi ematici maturi per essere convogliati nel circolo sistemico. Cellule del sangue e loro funzioni specifiche  SISTEMA EMATOPOIETICO Il midollo svolge una duplice funzione: garantisce l’equilibrio dinamico tra la fase di produzione e di distruzione delle cellule fronteggia situazioni contingenti di mutato fabbisogno (come nel caso di infezioni, variazioni di altitudine, emorragie o chemio-radioterapie antitumorali). In condizioni normali l’esistenza delle cellule staminali pluripotenti dà la possibilità di generare ogni giorno un numero enorme di cellule ematiche. Production of blood cells from pluripotent stem cells in the bone marrow SISTEMA EMATOPOIETICO Questi processi di proliferazione, maturazione e differenziazione sono finemente regolati dallo stroma midollare attraverso interazioni intercellulari o attraverso la produzione dei fattori di crescita che stimolano la proliferazione sia dei progenitori ematopoietici che delle cellule che ne discendono inducendo anche i processi di maturazione verso le cellule specializzate.  FATTORI DI CRESCITA I fattori di crescita sono glicoproteine di natura ormonale. Sono stati identificati in vitro per la loro proprietà di indurre proliferazione di colonie ematopoietiche differenziate, morfologicamente distinguibili all’esame microscopico. Per questa loro capacità vengono definiti CSF (colony stimulating factor). Schema di liberazio ne dei CSF in risposta ad uno stimolo.  Storia dell’eritropoietina 1905 Carnot e Deflandre ipotizzarono che un fattore umorale, che chiamarono emopoietina, regolava la produzione dei globuli rossi 1936 Hjort dimostrò e confermò l’esistenza di questo fattore 1950 Reissmann dimostrò che l’espressione genica del fattore era regolata dalla pressione d’ossigeno 1977 Miyake riuscì a purificare l’eritropoietina umana 1985 Lin e Jacobs clonarono il gene dell’eritropoietina e svilupparono una linea cellulare transfettata (cellule CHO) capace di produrre eritropoietina ricombinante umana 1989 clonazione del recettore dell’EPO 2000 sintesi della darbepoetina 2004 CERA  Eritropoiesi Stimolo iniziale Livelli ossigeno ematico normali Ipossia per: diminuito numero GR, diminuita disponibilità di O2 nel sangue, o aumentata domanda tissutale di O2 Aumentata capacità del sangue di trasportare O2 L’eritropoietina stimola Rene (e fegato a un L’aumentata il midollo osseo grado minore) rilasciano eritropoiesi eritropoietina incrementa il numero dei GR  Eritropoiesi ed ipossia L’eritropoiesi è controllata da un sistema a feedback molto sensibile, in cui un sensore a livello del rene percepisce le alterazioni nell’apporto di ossigeno Il meccanismo si basa sulla presenza di un fattore di trascrizione (Hypoxia-inducible factor, HIF-1) eterodimerico (HIF-1α e HIF-1β) che aumenta l’espressione del gene dell’eritropoietina HIF-1α è instabile in presenza di ossigeno e viene rapidamente degradato dalla prolil-idrossilasi con il contributo della proteina di von Hippel-Lindau Durante ipossia la propil-idrossilasi è inattiva di conseguenza HIF-1α si accumula attivando l’espressione dell’eritropoietina che stimola la rapida espansione dei progenitori eritroidi  Eritropoietina umana L’eritropoietina è una proteina composta da 193 aminoacidi (ma i primi 27 sono scissi durante la secrezione) Viene prodotta principalmente dalle cellule interstiziali peritubulari del rene, sotto il controllo di un gene situato sul cromosoma 7 Dopo la secrezione l’eritropoietina, a livello del tessuto emopoietico (midollo osseo), si lega ad un recettore (EPO- R) localizzato sulla superficie dei progenitori eritroidi e viene internalizzata In presenza di anemia o ipossiemia la sintesi di EPO cresce rapidamente di più di 100 volte e conseguentemente aumenta la sopravvivenza, proliferazione e maturazione delle cellule progenitrici midollari anche attraverso l’inibizione dell’apoptosi (morte cellulare programmata)  Recettore dell’eritropoietina (EPO-R) La modificazione conformazionale determinata dal legame dell’EPO con il recettore attiva JAK2 che si auto-fosforila e che insieme ad altre proteine attivate determina gli effetti biologici dell’EPO  Epo Segnali intracellulari Sopravvivenza cellulare Epo R attivati dall’EPO Epo R P P P P Grb 2 P Ras Stat 5 P MEK Stat 5 PKB/Akt P P P P Erk Stat 5 Proliferazione Stat 5 P P P CREB Erk P Stat 5 Differenziamento  EPOIETINA ALFA Applicazioni terapeutiche I suoi effetti non sono immediati poiché i precursori eritroidi possono impiegare alcune settimane per rispondere all’EPO pertanto i miglioramenti dell’ematocrito possono manifestarsi dopo 4 settimane. La rhuEPO può essere somministrata i.v. o s.c.  Fattori di crescita ematopoietici ❖ G-CSF ❖ GM-CSF  G-CSF GM-CSF Questi fattori di crescita stimolano la produzione di leucociti in grado di combattere le infezioni. Tra i leucociti, i neutrofili (granulociti) rappresentano un tipo di cellula particolarmente importante nella lotta contro le infezioni.Quando il loro numero diminuisce al di sotto del normale (una condizione nota come neutropenia), l’organismo non è in grado di combattere efficacemente le infezioni. Un altro tipo di leucociti molto importante per la lotta contro le infezioni sono i monociti/macrofagi.  G-CSF GM-CSF La mielopoiesi, cioè il processo attraverso cui i progenitori multipotenti si sviluppano in granulociti, monociti e macrofagi maturi, è strettamente regolata da un'ampia varietà di stimoli sia interni che esterni. Almeno 5 diversi fattori di crescita interferiscono in questo delicato processo e sono IL-3, IL-6, GM-CSF, G-CSF e M-CSF. Tutti questi fattori condividono la capacità di attivare molteplici funzioni nelle loro cellule bersaglio come mitogenesi e proliferazione, inibizione dell'apoptosi, delle funzioni cellulari e di difesa dell'ospite.  G-CSF GM-CSF E' possibile che gli stessi fattori esplichino diverse azioni legandosi a diverse proteine recettoriali o incontrando diverse densità dei recettori. Recentemente si è scoperto che la regione N- terminale del recettore del G-CSF trasmette il segnale per la proliferazione mentre quella C- terminale per la differenziazione. Solo due dei fattori di crescita per la linea mieloide (G-CSF e GM-CSF) sono attualmente impiegati in terapia mentre sono in corso sperimentazioni cliniche per L'IL-3 e IL-6.  G-CSF GM-CSF Sono entrambi delle glicoproteine che presentano una certa variabilità nella glicosilazione, la differenza di glicosilazione non comporta differenze nell’attività biologica ma può aumentare la stabilità in vitro dei composti o la resistenza alla degradazione delle proteasi nel siero umano.  G-CSF (Granulocyte-Colony Stimulating Factor) Glicoproteina di 175 a.a. (una sequenza segnale di 30 a.a.) E’ una proteina globulare costituita da 4 segmenti a-elica con due ponti disolfuro intracatena.  G-CSF (Granulocyte-Colony Stimulating Factor) ❖ E’ prodotta da monociti e macrofagi, cellule endoteliali e cellule di tumori solidi. ❖ Le sue cellule bersaglio sono le staminali multipotenti, i progenitori e precursori mieloidi nel midollo osseo. Recettore del G-CSF  G-CSF (Filgrastim; Indicazioni terapeutiche) R-metHuG-CSF: è il fattore ricombinante umano metioninico stimolante le colonie granulocitarie (G-CSF) prodotto in E.coli con tecnologia del DNA ricombinante; è impiegato per ridurre la durata della neutropenia e l’incidenza della neutropenia febbrile in pazienti trattati con chemioterapia citotossica mielodepressiva. Trova indicazione nella neutropenia ciclica ed acquisita in particolare nei pazienti affetti da AIDS e per incrementare i progenitori ematopoietici circolanti.  GM-CSF (Granulocyte/macrophage-Colony Stimulating Factor) Glicoproteina di 127 a.a. (una sequenza segnale di 17 a.a.) E’ una proteina globulare costituita da 4 segmenti a-elica con due ponti disolfuro che legano 4 cisteine fortemente conservate.  GM-CSF E’ prodotta da linfociti T, fibroblasti, monociti, cellule endoteliali, astrociti e cellule di tumori solidi. Le sue cellule bersaglio sono le staminali multipotenti, i progenitori e precursori mieloidi nel midollo osseo, granulociti maturi e cellule endoteliali. Recettore del GM-CSF  GM-CSF (Sargramostin; Applicazioni terapeutiche) rHuGM-CSF fattore ricombinante umano stimolante le colonie di granulociti-macrofagi è impiegato per facilitare il recupero midollare nei soggetti sottoposti a trapianto di midollo e nei pazienti con tumori maligni sottoposti a chemioterapia citotossica, per la riduzione del rischio di infezioni conseguenti a neutropenia. Granulociti in fase di Granulociti stimolati quiescenza dal GM-CSF  Uso dei fattori di crescita Terapeutico, cioè per trattare infezioni neutropeniche, correggere stati di carenza quantitativa del midollo osseo, modulare i sistemi di difesa antimicrobica o antitumorale dell’ospite. Profilattico, cioè per prevenire le infezioni post- chemioterapia, post-trapianto di midollo o negli stati di immunodeficienza. Cautelativo, cioè nella profilassi secondaria in pazienti notevolmente neutropenici che sono stati soggetti a infezioni in precedenti episodi neutropenici o che corrono un rischio notevolmente alto di infettarsi. In nessun caso si può proporre l’uso dei fattori di crescita in pazienti a basso rischio  Effetti avversi dei CSF Effetto avverso G-CSF GM-CSF Febbre Raro Frequente Dolore osseo Frequente Frequente Mialgia Raro Frequente Splenomegalia Raro Raro Edema Nessuno Frequente Pleurite Nessuno Frequente Trombosi Nessuno Raro Reazioni allergiche Raro Frequente Anticorpi neutr. Raro Raro  Fattori di stimolazione delle colonie disponibili in commercio ____________________________________________ Molecola Nome generico Sintesi Forma nativa ____________________________________________ G-CSF Filgrastim Batteri Non glicosilata Lenogastrim Cellule CHO Glicosilata Pegfilgastrim GM-CSF Molgramostim Batteri Non glicosilata Sargramostim Lieviti Glicosilata ____________________________________________  Fattori di crescita megacariocitari ❖IL-11 ❖Romiplostim  IL-11 E' una proteina di 65-85 kDa prodotta da fibroblasti e cellule stromali del midollo osseo. La forma ricombinante approvata per uso clinico è l’Oprelvekin. L’emivita dell’IL-11 è di 7-8 ore se il farmaco è iniettato sotto cute. Agisce mediante recettori di membrana specifici per le citochine, stimolando la crescita di varie cellule linfoidi e mieloidi ed inoltre, aumenta il numero di piastrine e neutrofili periferici. IL-11 è approvata in prevenzione secondaria della trombocitopenia in pazienti trattati con chemioterapia citotossica per neoplasie non mieloidi. Essa riduce il numero di trasfusioni richieste in pazienti con grave trombocitopenia successiva a cicli di chemioterapia.  ROMIPLOSTIM E' un componente della nuova classe di farmaci definiti “peptibodies”, ovvero peptidi dotati di una porzione caratterizzata da attività biologica terapeutica, unita con legame covalente ad un frammento anticorpale, che ne prolunga l’emivita. Romiplostim contiene due frammenti Fc umani (uniti mediante ponti disolfuro) e legati ad una catena contenente due peptidi leganti Mpl (recettore della trombopoietina) Possiede un’elevata affinità per il recettore Mpl umano. Provoca un aumento dose dipendente della conta piastrinica, che inizia dopo 5 giorni dalla somm. sottocutanea e raggiunge il picco al 12°- 15° giorno. È indicato nella trombocitopenia idiopatica cronica.