Metastazın oluşumu ve süreci ile ilgili durumu anlatan bir sunumdur.

1. Metastaz Oluşum Basamakları
ve Metastaz Süreci
Zafer SAK
Kanser Biyokimyası
Doktora Öğrencisi
521420151005

2. İçindekiler
• Genel Bilgiler
• Heterojenite
• Patogenez (Oluşum-Gelişim-Süreç)
• Metastaz oluşumundaki temel basamaklar
• Anjiyogenez
• İnvazyon
• İnvazyon (2. aşama)
• İnvazyon (3. aşama) ve MMP
• Süperoksit Dismutaz 2 (Sod2) ve Metastaz
• Metastaz
• Metastaz yolları
• Metastaz ve genetik
• Sonuç

3. Genel Bilgiler
• Metastaz rastgele meydana gelen bir fenomen değildir. Aksine
metastaz meydana gelebilmesi için tümör hücrelerinin birbiri ile
bağlantılı bir seri basamakları tamamlaması gerekmektedir.
Metastazın meydana gelebilmesi metastatik hücrelerin değişik
organlardaki ortam ile olan ilişkilerine bağlıdır. Organ spesifik
metastazlar pekçok deneysel tümör sistemlerinde gösterilmiştir. Fidler
ve arkadaşları bir organdaki tümör büyümesinin belirli bir yere
spesifik olduğunu göstermişlerdir.

4. Genel Bilgiler
• Metastaz, yani primer odakta büyüyen tümör hücrelerinin uzak
yerlere yayılarak orada büyüme göstermeleri kanserin en korkutucu
yönlerinden biridir.
• Erken tanı, cerrahi teknikler, genel hasta bakımı, lokal ve sistemik
adjuvan tedavilerdeki son büyük gelişmelere rağmen kanser
ölümlerinin çoğu alışılagelmiş tedavilere dirençli olan metastazlar
nedeniyledir.
• Kanserli hastaların çok büyük bir kısmında tanı esnasında metastaz
mevcut olabilir.
• Metastazlar farklı lenf nodu ve visseral organlarda ya da aynı organın
değişik yerlerinde sınırlı olabilir ve bu ise tedaviyi güçleştirir.

5. Heterojenite
• Metastaz tedavisindeki en büyük engel kanser hücrelerinin primer ve
sekonder odaklardaki biyolojik heterojenitesidir. Bu heterojenite kendini
genetik, biyokimyasal, immünolojik ve biyolojik özelliklerde örneğin, hücre
yüzey reseptörleri , enzimler, karyotipler, hücre morfolojileri, büyüme
özellikleri, değişik terapötik ajanlara hassasiyet, invazyon yeteneği ve
metastaz oluşturma gibi çok geniş alanlarda gösterebilir. Kanser terimi çok
farklı özelliklere sahip maligniteler topluluğudur ve bu heterojenite
muhtemelen farklı etyoloji ve farklı orijinler nedeniyledir.
• Primer kanser ve metastazlarda biyolojik heterojenitenin gelişmesinden
sorumlu mekanizmaları ve tümör hücrelerinin lokal dokuyu invaze ederek
uzak organlara yayılımını anlamak kanser araştırmalarının esas amacıdır.

6. Patogenez (Oluşum-Gelişim-Süreç)
• Kanser metastazı uzun ve birbirini takip eden pek çok basamaktan
oluşur ki bunlardan her biri metastazda hız sınırlayıcı olabilir ve
herhangi bir basamaktaki yetersizlik metastaz gelişimini engeller.
• Metastazın oluşabilmesi için hem tümör hücrelerinin intrensik
özelliklerine hem de konakçının cevabına bağlıdır.
• Bu ikisi arasındaki etkileşim hastadan hastaya farklılık gösterebilir.

7. Metastaz oluşumundaki temel basamaklar
• 1. Tek ya da çok sayıdaki hücrede
başlangıçtaki transforme edici
olaydan sonra neoplastik hücreler
ilerleyici tarzda büyürler.
• 2. Tümör kitlesi 2 mm çapa
ulaştığında yoğun vaskülarizasyon
meydana gelir. Tümör etrafındaki
konakçı dokuda sentezlenip
salgılanan pekçok anjiyogenez
etkenleri tümör dokusunda yeni
kapiller ağın oluşmasında anahtar
rolü oynarlar.

8. Metastaz oluşumundaki temel basamaklar
• 3. Bazı tümör hücreleri tam
olarak bilinmeyen bazı
mekanizmalarla konakçı
stromasına lokal invazyon yapar.
Lenfatik kanallar gibi ince duvarlı
venüller tümör hücrelerinin
girişine pek direnç göstermezler
ve tümör hücrelerinin dolaşıma
girmesinde en sık yolu
oluştururlar.

9. Metastaz oluşumundaki temel basamaklar
• 4. Yapıştıkları yerden ayrılarak
küçük tümör hücre gruplarının
embolizasyonu meydana gelir.
• 5. Dolaşımda canlı kalan tümör
hücreleri organların kapiller
yatağında tutulur.
• 6. Başlangıçtaki invazyonu
etkileyen aynı mekanizmalarla
ekstravazasyon olur.
• 7.Organ parankimi içindeki
proliferasyon ile metastatik süreç
tamamlanır.

10. • Kanserden ölümlerin % 90’ından metastaz gelişimi sorumludur. Metastaz,
kanser hücrelerinin köken aldıkları bölgeden vücudun farklı doku ve
organlarına yayılmasıdır. Bu, anjiogenez, invazyon, migrasyon-motilite,
extravazasyon ve proliferasyon gibi birbirleriyle ilişkili bir dizi kompleks ve
çok basamaklı olaylar zinciri ile gerçekleşir. İlk olarak, tümör hücreleri yeni
damar oluşumunu uyarırlar ve sonra komşu hücrelerle olan bağlarını
kopararak primer tümör dokusundan ayrılırlar. Tümör hücreleri daha sonra
exstraselüler matrikse geçerek burada ilerlerler ve çevre dokulara ulaşırlar
ya da dolaşım sistemine geçip uzak dokuları işgal ederler. Bu sayede
yaşamlarını ve çoğalmalarını sürdürüler. Konvansiyonel tedavilere dirençli
olup prognozu kötüleştirerek yaşam sürecini kısaltan metastaz gelişimi, bu
noktada yoğun ilgi çekmiş ve moleküler mekanizmalarının aydınlatılmasıyla
metastaz basamaklarını da hedefleyen yeni tedavi stratejileri gündeme
gelmiştir.

12. Anjiyogenez
• Yeni damar yapımı (anjiogenez, neovaskülarizasyon) vücutta fizyolojik
olarak yara iyileşmesi; embriyogenez, menstrüel siklus vb. durumlarda söz
konusudur. Patolojik anjiogenez ise başta tümörler olmak üzere kollajen
doku hastalıkları (romatoit artrit vb.), retinopatiler ve psöriasis gibi
hastalıklarda görülür. Hızlı büyüyen tümörler, tümör kitlesi 1-2 mm3 ’lük
hacme ulaştıktan sonra oksijen ve besin desteği sağlayabilmek için ilk
aşama olan anjiogenezi uyarırlar. Anjiogenez, çevresel ve genetik
değişimlerin etkisinde anjiogenik faktörlerle inhibitör faktörler arasındaki
dengenin anjiogenez aktivatörleri lehine kaymasıyla gelişir. Tümör ilişkili
anjiogenez; spesifik büyüme faktörlerine, endotel hücre reseptörlerinin
aktivasyonuna ve endotel hücrelerinin çoğalma kapasiteleri ile buna hizmet
eden hücre dışı matriks komponentlerine bağlıdır.

13. İnvazyon
• Metastazın önemli bir basamağı olan tümör invazyonu kompleks ve
dinamik bir olaydır. Tümör hücre invazyonu, her bir aşamasında farklı
moleküllerin görev aldığı çeşitli alt basamaklardan oluşur. İlk aşama
kanser hücresinin primer tümörden ayrılmasıdır (Detachment). Bu
basamak hücre adezyon moleküllerinden E-Cadherin'le ilgilidir. Hücre
içi partikülü olan kateninlerle birlikte invazyonu önlerler. Ancak
günümüzde E-cadherin düzeyini artırmaya yönelik antimetastatik
tedavi modaliteleri ele alınmamıştır.

15. İnvazyon (2. aşama)
• İkinci aşama ise kanser hücrelerinin matrikse, endotel hücrelerine ve
subendotelyal bazal membrana tutunma aşamasıdır (Attachment). Bu
aşamada hücre adezyon moleküllerinden İntegrin, Selektin ve Ig
benzeri adezyon molekülleri görev alırlar. Transmembranöz bir protein
olan integrinler, reseptörü olan alphavbeta3 (av-β3) ile hücre-hücre,
hücre-matriks ilişkisinde rol alarak invazyon ve anjiojenez gelişiminde
etkilidir. Bu reseptörler aracılığıyla metastazın bu iki önemli
basamağını birden hedef alan anti-integrin stratejileri geliştirilmiştir.

16. İnvazyon (3. aşama) ve MMP
• İnvazyon ve metastazda bir diğer basamak bazal membran ve extrasellüler
matriks komponentlerinin yıkımıdır. Bu işlemde birçok proteolitik enzim
görev alır. Proteoliz için başlıca enzim grupları metalloproteazlar,
plazminojen aktivatörleri (t-PA, u-PA) ve Cathepsin’lerdir.
• Matriksin ve bazal membranın yıkımından sorumlu bu enzimler içinde
matriks metalloproteazlar özel bir yere sahiptir.
• Kanser hücreleri, bir taraftan kendi hücre iskeletlerinde sentezledikleri
kontraktil proteinleri ve hücre membranlarında oluşturduğu ayaksı çıkıntılar
ile hareketlilik kazanırken; öte taraftan hücreler arası matriks proteinlerine
(matriks metalloproteinlei) yapışmayı sağlamak amacıyla bazı yapışma
(adezyon) molekülerli de sentezler. Bu moleküllerin arasında ilerleyebilmek
ve yuvarlanabilmek için, hücrenin bir bölümüyle matriks proteinine
bağlanırken bir bölümüyle de daha önce bağlandığı noktayı koparmak için
matriks metalloproteinazları sentezler ve salgılar.

17. MMP (Matriks Metalloproteazlar)
• Matriks Metalloproteinazlar (MMPs), membran yapılarında ve
hücrelerarası matrikste bulunan kollajen, laminin, proteoglikan gibi
yapıları yıkıma uğratan endopeptidazlardır.
• İnflamasyonda, neoplastik invazyonda ve metastazda esas rolü bu
enzimler oynamaktadır ve kofaktör olarak çinkoya ihtiyaç duyarlar.
Etki ettiği protein türüne göre, Kollejenaz (MMP–11, MMP–8 ve
MMP–13), Jelatinaz (MMP–2 ve MMP–9) ve Stromelisin (MMP–3)
olarak sınıflandırılmaktadır.
• Bu enzimler tümör invazyonu dışında kalpte, akciğerler ve beyinde I/R
hasarında önemli rol oynarlar.

18. MMP Ailesi

19. • MMP–1 (interstitial kollejenaz) agresiv tümörlerde sıkça bulunur.
Tümör oluşumunun başlangıcında ve invazyonunda temel faktör
olmayabilir. Fakat tümörlerin başlangıç dışındaki diğer ileri
aşamalarında etkin rol oynar.
• MMP–1 dokular arasındaki en yaygın stromal yapı olan kollajen I-II-III
türlerinin yıkımından başlıca rol alan enzimdir.
• Gastrik kanser, meme kanseri, baş ve boyun yassı hücreli
karsinomaları, kolon karsinomaları, pankreas adeno karsinomalarda
ve akciğer karsinomaları gibi çeşitli doku tümörlerinde MMP–1 aktif
rol oynamaktadır.
• Kötü prognoza sahip tümörlerde yüksek seviyede MMP–1
ekspersyonu gözlenmektedir. Ayrıca MMP-1 seviyelerindeki artışa
metastatik tümörlerde ve bazı hücre hatlarında da rastlanmaktadır.

20. Süperoksit Dismutaz 2 (Sod2) ve Metastaz
• Süperoksit Dismutaz 2’nin (Sod2) ekspresyonu ile metastatik invazyon
arasında da doğrudan bir bağlantı olduğu söylenebilir. Çeşitli çalışma
grupları Sod2 seviyelerinden prognostik parametre olarak
faydalanılabilineceğini klinik bulgularla göstermişlerdir.
• Jansen ve ark 81 mide adenokarsinomaları değerlendirmişler ve Sod2
seviyelerinin sağlıklı dokulara göre anlamlı oranda arttığını
gözlemlemişlerdir.
• Sod2’nin ekspresyonunun gastrik tümörlerde metastatik hücrelerde
%93, non-metastatik hücrelerde ise %44 arttığı ortaya konmuştur.

21. Süperoksit Dismutaz 2 - MMP
• MMP enzimlerinin sentezi ile Sod2 arasındaki ilişkide serbest
radikaller de rol alır.
• Serbest radikaller ile MMP–1 ekspresyonu arasındaki ilişkide ise
karşımıza bir kaskat mekanizması çıkmaktadır. I/R sonrasında oluşan
süper oksit radikali Sod2 salınımını arttırır. Sod2 enzimi, süper oksit
moleküllerinin hidrojen peroksite (H2O2) dönüşümünü hızlandırır.
• Artan H2O2 molekülleri de MMP–1 enziminin sentezini indükler. Bu
şekilde tümör hücrelerinin invazyon yetenekleri Sod2 enzimi artışı ile
dolaylı yolla artmaktadır.

22. • Matriks Proteinaz (MMP) ekspresyonunun redoks bağımlı değişimi
kanser araştırmalarının niteliğini değiştirmiştir.
• Sod2, büyüme faktörü ve sitokinler gibi hücrelerarası uyarıcıların
salınımından sorumlu birkaç enzimden biridir. Forbol 12-miristat 13-
asetat (PMA) ve UV radyasyon hücrelerarası uyarıcı olarak görev
yaparken (39,40), TNF-α, IL–1, IL–6 hem ekstraselüler uyarıcı hem de
proinflamatuar sitokin görevini üstlenir. Proinflamatuar sitokinler
çeşitli hücrelerden enfeksiyon, doku hasarı ve diğer çevresel
uyarıcılara yanıt olarak salınırlar.
• Sonuçta mikroçevrede Sod2 enzim ekspresyonunu dolaylı MMP’lerin
transkripsiyonunu tetiklerler.

24. MMP (Matriks Metalloproteazlar)
• Tümör hücreleri ve endotel hücreleri için en önemli bariyer olan bazal
membranın içerdiği tip-IV kollejeni yıkan MMP-2 ve MMP-9,
malignitenin derecesiyle korele olarak birçok metastatik tümörde
yüksek olarak bulunmuştur.
• Proteolizi engelleyen gerek fizyolojik gerekse sentetik inhibitörlerin
bulunması kanser tedavisinde yeni umutlar doğurmuştur. MMP
inhibitörlerinin invazyona paralel olarak anjiogenezi de inhibe ettiği
gösterilerek metastazı engellediği çeşitli çalışmalarla ispatlanmıştır.
• Fizyolojik MMP inhibitörleri arasında TlMP-1 ve TlMP-2 en
önemlileridir. Özellikle TlMP-l 'in gerek rekombinant, gerekse TlMP-1
DNA'sının genetik olarak transfüzyonu yoluyla faz III çalışmalarında
kullanılmasına başlanmıştır.

25. Metastaz
• Metastazlar malign bir tümörün,
uzak dokularda lokalize, primer
tümörden ayrı, sekonder
implantlarıdır.
• Metastazların varlığı, tümörün
malign olduğunu, diğer bütün
özelliklerden daha güçlü bir
şekilde kanıtlar.
• Ancak tüm kanserlerde metastaz
yapma yeteneği, aynı değildir.

26. • Genelde primer neoplazi ne kadar anaplastik ve büyükse, bu
neoplazinin metastaz yaparak yayılma olasılığı o kadar güçlüdür.
Ancak kuralların çoğunda olduğu gibi, bu kuralın da istisnaları vardır.
• Örneğin son derece küçük kanserlerin metastaz yapabildikleri, bazı
büyük ve kaygı verici gözüken lezyonların ise metastaz yapmamış
olabilecekleri bilinmektedir. Neoplazinin yayılmış olması, hastalığın
iyileşme olasılığının neredeyse ya da tamamen olanaksız olduğunu
gösterdiğinden; metastazların önlenmesi, kanserin önlenmesinin
ardından hastaya en fazla fayda sağlayan girişimdir.

27. Metastaz yolları
• 1. Ekilerek Yayılım (Vücut boşlukları ve yüzeyleri yoluyla yayılma)
• 2. Lenf Damarları Yoluyla Yayılma
• 3. Kan Damarları Yoluyla Yayılma

28. Ekilerek yayılım
• Neoplazinin vücuttaki doğal bir boşluğu invaze etmesiyle meydana
gelir ve özellikle çoğu zaman periton yüzeylerini kaplayan over
kanserleri için karakteristiktir. Bu şekilde yayılabilen implantlar tüm
periton yüzeylerini invaze etmiş olsalar bile, alttaki dokuları invaze
etmemiş olabilir. Burada tümörün, invazyon kapasitesinden farklı
gözüken bir tekrar implante olma yeteneği söz konusudur.
Medulloblastom veya ependimom gibi merkezi sinir sistemi
neoplazileri, beyin ventrilcüllerine penetre olabilir ve beyin-omurilik
sıvısı tarafından taşınarak, beyindeki ya da omurilikteki diğer
meningeal yüzeylerde tekrar implante olabilir.

29. Lenf Damarları Yoluyla Yayılma
• Karsinomların yayılması genellikle bu yolla olmaktadır. Sarkomlar nadiren
lenfatiklerle yayılır. Ancak lenf damarları ve kan damarları arasında pek çok
bağlantılar olduğu için, lenf yoluyla yayılma sırasında kan yoluyla yayılma da
söz konusu olabilir.
• Lenf yollarına giren kanser hücreleri bölgesel lenf düğümlerine ulaşır ve
burada tutularak kanserin yayılmasına bir süre engel oluşturulur. Ancak lenf
düğümü kanser hücreleri ile dolduğunda veya lenf düğümüne erişen kanser
hücrelerinin burada yerleşip büyümelerinden bir müddet sonra diğer lenf
düğümlerine yayılma olabilir. Malign tümörün bulunduğu doku ya da
organa ait bölgesel lenf düğümlerinde büyüme saptanması, her zaman
metastaz varlığı anlamına gelmez. Zira tümör hücre artıkları veya tümör
antijenleri reaktif tabiatta bir büyümeye neden olabilir.

30. Kan Damarları Yoluyla Yayılma
• Sarkomlar daha çok bu yolla yayılırlar. Ancak, karsinomlar da bu yolu
kullanabilirler. Özellikle venöz damarların çeperi kanser hücreleri
tarafından kolayca invaze edilebilir ve koparak kan akımına giren
kanser hücreleri başka organ ve dokulara yayılabilir. Ayrıca sonuçta
venöz dolaşıma katılan lenf akımı nedeniyle de, lenf yollarına giren
tümör hücreleri kan akımına karışabilir. Arter duvarları ise tümör
invazyonuna oldukça dirençlidir.
• Kan dolaşımı yoluyla metastazlar en sık karaciğer ve akciğerde görülür.
Vücutta geniş bir yer tutan iskelet kaslarına metastaz oluşumu
nadirdir. Bunun sebebi tam olarak bilinmemektedir.

32. Metastaz ve genetik
• Metastaz oluşumu için birçok moleküler faktör tanımlanmıştır.
Cadherin ailesi, integrinler, laminin-elastin bağlayıcı proteinler ile
CD44’ü de içeren hücre adezyon molekülleri metastaz gelişiminde
önemli modülatörler olarak bulunmuşlardır. Metalloproteinazlar ve
uPA/uPAR sistein proteazlar gibi proteolitik enzimler de uzak organ
metastazlarında önemli rol oynamaktadırlar. Bununla birlikte tümör
hücre göçü için gerçekleşen anjiogenez ve lenfanjiojenez ise invazyon
ve metastaz da rol alan önemli biyolojik olaylardır.

33. Metastaz ve genetik
• Bahsedilen ajanlara ek olarak metastazın herbir basamağında görev
alan birçok gen tanımlanmıştır. Onkogenler bu genlerden bir gruptur.
Örnek olarak mutant RAS ve RAF-MAP kinazın aktivasyonu birçok
farklı tümör hücresinde metastatik fenotip ile sonuçlanmaktadır. MET,
SERINE/THREONINE KINAZ; MOS and RAF, TYROSINE KINASES SRC,
FMS and FES gibi onkogenlerin ektopik ekspresyonları da alıcı
hücrelerde yine metastataz ile sonuçlanmaktadır.

34. Sonuç
• Günümüze kadar yapılan çalışmalarla metastaz gelişiminde rol alan
birçok basamak ve moleküler ajan bulunmuş olsa da, halen tümör
metastazının mekanizmaları tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Ancak,
son yıllarda kanser tedavisi için yapılan yoğun araştırmalarla birlikte
metastazın mekanizmalarının kısmen de olsa aydılatılmasıyla bu
mekanizmaları hedef alan tedaviler geliştirilmeye başlanmış ve anti-
metastatik tedaviler gündeme gelmiştir. Metastaz ile ilgili yapılan
çalışmaların ürünü olarak antimetastatik tedavi modalitelerinin
konvansiyonel tedavilere eklenmesiyle kansere yönelik savaşta yeni
umutlar doğmuştur.