Influenţa stresului în Influenţa stresului în procesul de procesul de

carcinogeneză la carcinogeneză la mamiferemamifere

Simionescu MirelaSimionescu MirelaInstitutInstitutulul dede Biolog Biologieie

Academia Academia Rom Românaâna

Definirea conceptului Definirea conceptului de stres psihicde stres psihic

•Walter Cannon introduce termenul Walter Cannon introduce termenul de stress în 1960 pentru a denumi de stress în 1960 pentru a denumi reacţia psihologică determinată de reacţia psihologică determinată de percepţia unei situaţii adversepercepţia unei situaţii adverse•Cuvântul “stress” a fost Cuvântul “stress” a fost împrumutat din termenii de împrumutat din termenii de inginerie în limba engleză, unde inginerie în limba engleză, unde desemnează acţiunea unei forţe desemnează acţiunea unei forţe fizice în structuri mecanicefizice în structuri mecanice

Stimul adversiv

Răspuns emoţional negativ

Reflexie organică

• AAppley şi Trumbull (1976), pionieri ai stresului, ca ppley şi Trumbull (1976), pionieri ai stresului, ca şi Selşi Selyye definesc acest concept ca fiind “starea e definesc acest concept ca fiind “starea întregului organism aflat în condiţii extreme, mai întregului organism aflat în condiţii extreme, mai curând decât un eveniment al ambianţei”curând decât un eveniment al ambianţei”

• Mecanismele de adaptare la stres sunt reprezentate Mecanismele de adaptare la stres sunt reprezentate de reacţii fiziologice de fineţe, ce luptă pentru a de reacţii fiziologice de fineţe, ce luptă pentru a menţine echilibrul homeostazic al ţesuturilor, în menţine echilibrul homeostazic al ţesuturilor, în pofida leziunii şi uzuriipofida leziunii şi uzurii

Reacţia de Reacţia de contraşoccontraşoc

3 stadii de stres (Selye 1980)

Reacţia de Reacţia de alarmăalarmă

Stres psihic ≠ stres organic

Reacţia de Reacţia de rezistenţărezistenţă

StresStresnegatinegativv

pozitpozitiviv

Stările Stările negativenegative

Tipul de muncăTipul de muncă

Gradul de familiarizare cu Gradul de familiarizare cu agenţii stresoriagenţii stresori

Durata acţiunii agenţilor Durata acţiunii agenţilor stesanţistesanţi

Stres Manifestări motorii

Stres

creşterea creşterea secreţieisecreţiei hormonilor hormonilor medulosuprarenalmedulosuprarenalieniieni

Deteriorarea funcţiilor cognitive

creşterea a creşterea a conductibilconductibilităţii ităţii electrice electrice cutanatecutanate

ADRENALINA = HORMONUL PERICOLULUI

PercepţiaMemoria

Gândirea

Stresul în carcinogenezăStresul în carcinogenezăCercetătorul Cercetătorul Lawrence Le Lawrence Le Shan (2005)Shan (2005)

factor comun în factor comun în îmbolnăvirile îmbolnăvirile de cancer la de cancer la animalele de animalele de laboratorlaborator

stresul de stresul de supraaglomeraresupraaglomerare

Klaus Klaus şi şi MarjoMarjorriie e Bahuson Bahuson (2000)(2000)

perturbare perturbare a a sistemelor sistemelor imunitareimunitare

animalele animalele de de laborator laborator care care dezvoltă dezvoltă tumoritumori

orientării orientării interne eronate a interne eronate a tensiunii tensiunii afectiveafective

Appley Appley şi şi Cofer Cofer (2000)(2000)

de de investigareinvestigarepraguri praguri

de de răspuns răspuns la la agenţii agenţii stresoristresori

de de ameninţareameninţare

de stres major de stres major (epuizare)(epuizare)

Influenta modificarilor de Influenta modificarilor de temperatura in inducerea temperatura in inducerea

stresului stresului Azi se cunosc relativ puAzi se cunosc relativ puţţine studii privind stresul de ine studii privind stresul de

suprasupraîîncalzire ,majoritatea celor existente se bazeaza pe studii ncalzire ,majoritatea celor existente se bazeaza pe studii ale ratelor de toleranale ratelor de toleranţă ţă termictermicăă şşi a efectelor temperaturii i a efectelor temperaturii asupra proteinelor,deci indirect asupra expresiei genice.asupra proteinelor,deci indirect asupra expresiei genice.

Multe organisme expuse temperaturii Multe organisme expuse temperaturii îşi cresc toleranţa îşi cresc toleranţa termica.Gena implicată în acest proces este Hsps.termica.Gena implicată în acest proces este Hsps.

Această genă este rapid indusă ca urmare a stresului termal la Această genă este rapid indusă ca urmare a stresului termal la aproape toate tipurile de celule animale.aproape toate tipurile de celule animale.

Dacă în organismul animal se introduce un anticorp pentru Hsps Dacă în organismul animal se introduce un anticorp pentru Hsps aceasta scade toleranţa termica.aceasta scade toleranţa termica.

Diferentele de toleranţă termala între specii animale înrudite Diferentele de toleranţă termala între specii animale înrudite este corelata cu prezenţa genelor Hsps,numite si geneeste corelata cu prezenţa genelor Hsps,numite si gene”” şoc termic şoc termic “.“.

Genele Hsps apartin familiei proteinelor chaperon.Acestea asistă Genele Hsps apartin familiei proteinelor chaperon.Acestea asistă procesele de oligomeriprocesele de oligomerizzare corectă si compartimentaliare corectă si compartimentalizarea altor zarea altor proteine.proteine.

DacDacă proteinele chaperon nu se leaga corect de proteinele nou ă proteinele chaperon nu se leaga corect de proteinele nou formate,în urma căldurii excesive,există riscul crescut de formate,în urma căldurii excesive,există riscul crescut de apariţie a unor agregate proteice aberante.apariţie a unor agregate proteice aberante.

Conform unor studii recenteConform unor studii recente(Daryl Granner,2006),aceste agregate (Daryl Granner,2006),aceste agregate pot induce un risc crescut in cancerizarepot induce un risc crescut in cancerizare

Schimbarile de aclimatizare Schimbarile de aclimatizare si raspunsul la si raspunsul la şocul şocul

termictermic Deşi răspunsul la şocul termic este ubicvitar,la o largă Deşi răspunsul la şocul termic este ubicvitar,la o largă

varietate de specii şi populatii există mecanisme de varietate de specii şi populatii există mecanisme de sinteyă indusă a Hsps.sinteyă indusă a Hsps.

Comparaţia la răspunsul de şoc termic în cayul speciilor Comparaţia la răspunsul de şoc termic în cayul speciilor evoluţionist adaptate la diferite temperaturi de existenţă evoluţionist adaptate la diferite temperaturi de existenţă arată că la o temperatură prag expresia Hsps devine arată că la o temperatură prag expresia Hsps devine corelată pozitiv cu temperatura normală a corpului.corelată pozitiv cu temperatura normală a corpului.

În general această temperatură este în jur de 37 grade În general această temperatură este în jur de 37 grade Celsius pentru mamifere si de 24 grade Celsius la Celsius pentru mamifere si de 24 grade Celsius la poekiloterme,in special la speciile de peşti de apa poekiloterme,in special la speciile de peşti de apa recerece(cum ar fi specia Gillichthys mirabilis)(cum ar fi specia Gillichthys mirabilis)..

Mecanismele fine de reglaj ale acestei gene, în funcţie de Mecanismele fine de reglaj ale acestei gene, în funcţie de variaţiile climatice,nu sunt încă bine cunoscute.variaţiile climatice,nu sunt încă bine cunoscute.

Substratul fiziologic al Substratul fiziologic al stresuluistresului

Emoţii

Răspunsuri comportamentale şi fiziologice

Răspunsuri comportamentale

sistemul nervos simpaticsistemul nervos simpaticStres

Răspunsuri endocrine

Răspunsuri anatomice

Glande adrenergice

Epinefrina Norepinefrina

Hormoni steroizi de stres

Stimuli adversivi

Neuroni adrenergici mediatori

CatecolamineMobilizarea resurselor metabolice

Variaţii ale excreţiei de Variaţii ale excreţiei de adrenalinăadrenalină

Dozarea nivelului excreţiei adrenalinei în sânge

Teoria Teoria expresiilor expresiilor emoţionale emoţionale (James Lange, (James Lange, 2003)2003)

Indicator al stresului

Testul Stroop

Starea Starea emoţionaemoţionalălă

Legături Legături corticoviscecorticovisceralerale

PerturbaţiPerturbaţii i vegetativevegetative

Microdializă la şoareci

Stres

Creşterea eliberării de norepinefrină în hipotalamus şi în cortexul lateral bazal

Montero şi Fuentes (2006) au găsit o distrugere a axonilor Montero şi Fuentes (2006) au găsit o distrugere a axonilor noradrenergici care coboară de la cortex la şoarecii supuşi noradrenergici care coboară de la cortex la şoarecii supuşi stresului zilnic cel puţi o oră pe zi. Elaborarea de stresului zilnic cel puţi o oră pe zi. Elaborarea de norepinefrină în creier este produsă de o cale de la nucleul norepinefrină în creier este produsă de o cale de la nucleul central al amigdalei către regiunile stem din creier central al amigdalei către regiunile stem din creier secretoare de norepinefrinăsecretoare de norepinefrină

Variaţii ale excreţiei de Variaţii ale excreţiei de adrenalinăadrenalină

Controlul secreţiei de cortizol

Sistem porthipofizal

Nucleii paraventriculari

Glandă pituitară anterioară

Capilare hipotalamice

Eminenţa mediană

Sistemul limbic Sistemul limbic implicat în implicat în răspunsurile răspunsurile emoţionaleemoţionale

Nuclei

nucleii nucleii periaqueductaliperiaqueductalilocus coeruleuslocus coeruleus

nucleii centrali ai nucleii centrali ai amigdaleiamigdalei

Efectul fiziologic şi comportamental produs de o injectare Efectul fiziologic şi comportamental produs de o injectare de hormoni eliberatori corticotrop în creier are efecte de hormoni eliberatori corticotrop în creier are efecte similare cu cele produse de situaţiile agresivesimilare cu cele produse de situaţiile agresive

• Secreţia de glucocorticoizi, în cantităţi mici, Secreţia de glucocorticoizi, în cantităţi mici, poate ajuta aniamlul să supravieţuiască poate ajuta aniamlul să supravieţuiască situaţiilor de stressituaţiilor de stres

• Selye a arătat însă că aceşti hormoni, eliberaţi Selye a arătat însă că aceşti hormoni, eliberaţi pe termen lung, ajung să aibă efecte negative pe termen lung, ajung să aibă efecte negative asupra corpului, aducând distrugeri în ţesutul asupra corpului, aducând distrugeri în ţesutul muscular, producând diabet steroid, infertilitate, muscular, producând diabet steroid, infertilitate, inhibarea creşterii şi distrugerea sistemului imuninhibarea creşterii şi distrugerea sistemului imun

• JenSen a investigat distrugerea creierului în JenSen a investigat distrugerea creierului în procesul de stres la iepuri (1997) şi a constatat procesul de stres la iepuri (1997) şi a constatat că leziunile apar în zona formaţiei hipocampice că leziunile apar în zona formaţiei hipocampice răspunzătoare de învăţare şi memorizare. Leziunile răspunzătoare de învăţare şi memorizare. Leziunile au fost evidenţiate prin studii cu CAT-scanerul. au fost evidenţiate prin studii cu CAT-scanerul. Iepurii au fost supuşi unui stres de Iepurii au fost supuşi unui stres de supraaglomenrare şi deprivare de hranăsupraaglomenrare şi deprivare de hrană

Modele animale Modele animale experimentaleexperimentale

Modele experimentale Modele experimentale animaleanimale

adrenalectomadrenalectomieie

stres

sistemusistemul imunl imun

alte alte mecanisme mecanisme fiziologicefiziologice

AdrenalectomAdrenalectomie la ie la şoarecişoareci

Stres

SistemuSistemul imunl imun

Supresia Supresia sistemului sistemului imunsimuns

Secreţia de Secreţia de glucocorticoglucocorticoiziizi

Nucleii Nucleii centrali centrali amigdalieniamigdalieni

Semnal de intrare neural

Măduva Măduva spinăriispinăriiGlande timiceGlande timice

Ganglionii Ganglionii limfaticilimfatici

Rolul stresului în Rolul stresului în declanşarea canceruluideclanşarea cancerului

• Comunicarea între aceste celule este realizate de citokine, Comunicarea între aceste celule este realizate de citokine, principalele fiind interleukinele 1 şi 2principalele fiind interleukinele 1 şi 2

• Deşi sistemul imunitar, în general, protejează, el poate da şi reacţii Deşi sistemul imunitar, în general, protejează, el poate da şi reacţii alergice exagerate, care atacă ţesututrile organismului sensibilizatalergice exagerate, care atacă ţesututrile organismului sensibilizat

• Stresul agravează bolile autoimune şi poate duce la dezvoltarea Stresul agravează bolile autoimune şi poate duce la dezvoltarea canceruluicancerului

• Supresia răspunsului imun la stres este larg mediată de Supresia răspunsului imun la stres este larg mediată de glucocorticoiziglucocorticoizi

• Keller (1986) a făcut studii pe şoareci şi a descoperit că stresul Keller (1986) a făcut studii pe şoareci şi a descoperit că stresul (stres chimic de deprivare alimentară sau de supraaglomerare) scade (stres chimic de deprivare alimentară sau de supraaglomerare) scade drastic numărul de limfocite B, T şi celule Killer din sângedrastic numărul de limfocite B, T şi celule Killer din sânge

Sistemul Sistemul imunitarimunitar

Reacţii Reacţii mediate chimicmediate chimic

Reacţii Reacţii mediate prin mediate prin

celulecelule

ImunoglobulinImunoglobulinee

Limfocite TLimfocite T

Experimente de cancerizare Experimente de cancerizare prin intermediul stresuluiprin intermediul stresului• Stone, Reed şi Meale (2006) au făcut un Stone, Reed şi Meale (2006) au făcut un studiu asupra unui lot de iepuri aflat studiu asupra unui lot de iepuri aflat în condiţii habituale de în condiţii habituale de supraaglomerare şi au urmărit modul în supraaglomerare şi au urmărit modul în care stresul predispunea animalele la care stresul predispunea animalele la diferite infecţii respiratorii şi la diferite infecţii respiratorii şi la manifestări virale cu alte localizărimanifestări virale cu alte localizări

• Dozând imunoglobulina A din sânge, au Dozând imunoglobulina A din sânge, au constatat că este influenţată de constatat că este influenţată de modificările etologice ale animalelormodificările etologice ale animalelor

• Dacă iepurii erau trecuţi în cuşti Dacă iepurii erau trecuţi în cuşti singuri sau cel mult câte doi, singuri sau cel mult câte doi, imunoglobulina A creştea în sânge şi imunoglobulina A creştea în sânge şi astfel bolile de vivariu erau astfel bolile de vivariu erau ameliorateameliorate

Experimente de cancerizare Experimente de cancerizare prin intermediul stresuluiprin intermediul stresului• Sicla şi colaboratorii (2005) au făcut Sicla şi colaboratorii (2005) au făcut

studii experimentale pe şoareci, studii experimentale pe şoareci, injectându-le animalelor stresate tumori injectându-le animalelor stresate tumori incipiente din linii celulare HeLaincipiente din linii celulare HeLa

• A observat că tumoarea creşte mai repede A observat că tumoarea creşte mai repede decât al animalele nestresatedecât al animalele nestresate

• Agenţii stresori excită atât siste mul Agenţii stresori excită atât siste mul nervos simpatic şi axa hipotalamo-hipofizo-nervos simpatic şi axa hipotalamo-hipofizo-supracorticalăsupracorticală

• În mod artificial, prin injectarea de În mod artificial, prin injectarea de morfină în corpul animalelor stresate şi cu morfină în corpul animalelor stresate şi cu tumoare crescută, folosite la experiment, tumoare crescută, folosite la experiment, stimularea sinapselor endorfinice duce la stimularea sinapselor endorfinice duce la scăderea nivelului de celule Killerscăderea nivelului de celule Killer

• Tot în urma acestui experiment, a rezultat Tot în urma acestui experiment, a rezultat că animalele cu relaţii sociale şi stabile că animalele cu relaţii sociale şi stabile de grup îşi măresc natural răspunsurile de grup îşi măresc natural răspunsurile imuneimune

Modele experimentale animale Modele experimentale animale de inducere a carcinogenezei de inducere a carcinogenezei

prin stresprin stres• Taylor şi Jacobson (2006) au efectuat un Taylor şi Jacobson (2006) au efectuat un experiment legat de rolul stresului chimic experiment legat de rolul stresului chimic (hormonal) în procesul cancerizării(hormonal) în procesul cancerizării

• Pe două loturi de şoareci de câte 20 de Pe două loturi de şoareci de câte 20 de indivizi, din care un lot martor de 10 indivizi, din care un lot martor de 10 indivizi, s-a urmărit experimentul timp de indivizi, s-a urmărit experimentul timp de trei lunitrei luni

• Lotul experimental a fost injectat cu 10 Lotul experimental a fost injectat cu 10 unităţi de adrenalină intraperitoneal pe unităţi de adrenalină intraperitoneal pe toată această perioadă de timptoată această perioadă de timp

• Cercetătorii au simulat o condiţie Cercetătorii au simulat o condiţie fiziologică de stres, prin inducţie fiziologică de stres, prin inducţie hormainală artificială, adrenalina fiind hormainală artificială, adrenalina fiind cunoscută ca hormon al stresuluicunoscută ca hormon al stresului

• La sfârşitul acestei perioade, ambele loturi La sfârşitul acestei perioade, ambele loturi au fost sacrificate şi prelevate fragmente au fost sacrificate şi prelevate fragmente de ţesut din diferite organede ţesut din diferite organe

Modele experimentale animale Modele experimentale animale de inducere a carcinogenezei de inducere a carcinogenezei

prin stresprin stres• Fragmentele de ţesuturi au fost Fragmentele de ţesuturi au fost preparate după metode histologice preparate după metode histologice clasice:clasice:- fixare- fixare- deshidratări succesive- deshidratări succesive- parafinare- parafinare- secţionare la microtom- secţionare la microtom- diferite tehnici de colorare a lamelor- diferite tehnici de colorare a lamelor

• S-au folosit diferite coloraţii: S-au folosit diferite coloraţii: hemalaun eozină, Masson, Azan, PAPS etc.hemalaun eozină, Masson, Azan, PAPS etc.

• Au fost cercetate semne de metaplazie Au fost cercetate semne de metaplazie sau procese carcinogenesau procese carcinogene

Exemple de ţesuturi cu semne de Exemple de ţesuturi cu semne de metaplazie şi carcinogeneză induse metaplazie şi carcinogeneză induse

experimental cu adrenalinăexperimental cu adrenalină

Ţesut metaplazic de carcinogeneză de col uterin la femelă de şobolan

Carcinom spinocelular, celule metapazice, fenomene de apoptoză şi agregare celulară

Exemple de ţesuturi cu semne de Exemple de ţesuturi cu semne de metaplazie şi carcinogeneză induse metaplazie şi carcinogeneză induse

experimental cu adrenalinăexperimental cu adrenalină

Stadiu precancerigen de ţesut faringian, metablazie intensă, distrucţie celulară, tip

CIN I şi CIN II

Exemple de ţesuturi cu semne de Exemple de ţesuturi cu semne de metaplazie şi carcinogeneză induse metaplazie şi carcinogeneză induse

experimental cu adrenalinăexperimental cu adrenalină

Epiteliom, metaplazie intensă, distrucţie celulară

Exemple de ţesuturi cu semne de Exemple de ţesuturi cu semne de metaplazie şi carcinogeneză induse metaplazie şi carcinogeneză induse

experimental cu adrenalinăexperimental cu adrenalină

CONCLUCONCLUZIIZII• Etoimunobiologia şi psihoimunobiologia sunt ramuri noi Etoimunobiologia şi psihoimunobiologia sunt ramuri noi ale biomedicinei care si impun a fi aprofundate, ale biomedicinei care si impun a fi aprofundate, datorită condiţiilor de viaţă în continuă schimbare, datorită condiţiilor de viaţă în continuă schimbare, cum ar fi condiţiile climatice sau antropizarea, ritmul cum ar fi condiţiile climatice sau antropizarea, ritmul de viaţă uman stresant, obiceiuri alimentare de viaţă uman stresant, obiceiuri alimentare nesănătoasenesănătoase

• Agenţii stresori pot afecta pe oricine, dar severitatea Agenţii stresori pot afecta pe oricine, dar severitatea acţiunii lor depinde de capacitatea psihică, etologică acţiunii lor depinde de capacitatea psihică, etologică a fiecărui individ şi de reactiviatea emoţională. a fiecărui individ şi de reactiviatea emoţională. Indivizii supuşi la stres pot învăţa printr-un mecanism Indivizii supuşi la stres pot învăţa printr-un mecanism de “copying” cum să evite situaţiile suprastresante. de “copying” cum să evite situaţiile suprastresante. Weiss (2007) a descoperit că poate învăţa şoarecii să Weiss (2007) a descoperit că poate învăţa şoarecii să evite şocurile care le provoacă ulcere stomacale doar evite şocurile care le provoacă ulcere stomacale doar auzind un sunet ce devine semnal avertizantauzind un sunet ce devine semnal avertizant

• La oameni, chiar iluzia de a nu primi situaţia La oameni, chiar iluzia de a nu primi situaţia stresantă, poate reduce stresulstresantă, poate reduce stresul