Il rilascio enzimatico di AA dalle membrane fosfolipidiche è fortemente controllato e la sua concentrazione intracellulare è molto bassa, ma nel caso di una disregolazione dell'attività enzimatica, come avviene in molti tipi di tumore, si osserva un aumento di AA libero, che porta, poi, ad una elevata concentrazione di eicosanoidi e in particolare di PGE2.Un'aumentata espressione di cPLA2 è stata documentata in vari tipi di tumore, ad esempio nel carcinoma del colon, nel colangiocarcinoma e nel carcinoma del polmone non a piccole cellule; si ipotizza che il suo ruolo nella tumorigenesi si esplichi aumentando la concentrazione di AA e quindi stimolando l'attività dell'enzima COX, con conseguente disregolazione nella produzione di eicosanoidi.Inoltre sia l'AA, sia i suoi metaboliti, possono influenzare direttamente l'attività della cPLA2 con un meccanismo a feedback positivo, incrementando essi stessi la produzione di eicosanoidi. [29] Gli eicosanoidi, normali mediatori dell'infiammazione, vengono prodotti a partire dall'AA, un -6-acido grasso, liberato dalla fosfolipasi A2; tale enzima è in grado di produrre anche un altro tipo di substrato per COX: gli -3-acidi grassi, come l'acido eicosapentanoico (EPA) e l'acido decaesanoico (DHA). Essi competono attivamente con l'AA per il legame al sito attivo di COX ma, siccome portano alla sintesi di PGE3 e TXA3, che sono considerevolmente meno attive delle controparti derivate dall' acido arachidonico (PGE2 e TXA2), esercitano un effetto fortemente antinfiammatorio.La percentuale di produzione di -3-acidi grassi o di -6-acidi grassi da parte della fosfolipasi A2 dipende esclusivamente dalla proporzione con cui sono presenti i precursori di queste sostanze all'interno delle membrane fosfolipidiche, che dipende a sua volta soprattutto dalla dieta. Un eccessivo apporto di -6-acidi grassi, come avviene attualmente soprattutto nei paesi industrializzati dell'ovest, può contribuire ad acuire gli stati infiammatori con aumentata incidenza di patologie autoimmuni e neoplastiche. [30,31] L'AA viene convertito in eicosanoidi tramite una reazione enzimatica di ossigenazione che può essere attuata da tre tipi di enzimi: l'enzima COX, che produce prostaglandine (PGs), prostaciclina (PGI2) e trombossano (TXs); l'enzima lipoossigenasi, che produce leucotrieni (LTs) e altri eicosanoidi ossigenati in posizione 5 (5-HETE) e l'enzima epoossigenasi, che svolge un ruolo di minore importanza rispetto ai precedenti. [20,30] L'enzima COX è situato all'interno della membrana cellulare dove può esistere in due isoforme, COX-1 e COX-2, che hanno sequenza aminoacidica identica al 60% e differiscono prevalentemente nei tratti N-e C-terminale. Le due isoforme catalizzano quindi un'identica reazione e le differenze principali sono dovute alla loro differente regolazione genica e diversità di espressione in cellule appartenenti a tessuti diversi, con conseguente diversità d'azione. [30,31,32] COX-1 è codificato da un gene (PTGS1) mappato sul cromosoma 9 ed è costantemente espresso in numerose cellule in cui la sintesi di prostaglandine è necessaria per mantenere un adeguato controllo delle funzioni metaboliche, come nelle cellule della mucosa gastrica, della muscolatura liscia dei vasi, nel rene e nelle piastrine.Il gene PTGS1 può presentare polimorfismo, dando origine ad almeno otto varianti del normale enzima COX-1 differenti in seguito a mutazioni all'interno della sequenza aminoacidica, varianti che possono avere un'attività enzimatica pari a quella dell'enzima originale, oppure con un'attività alterata e quindi anche anomala produzione di prostaglandine e anomala risposta agli inibitori di COX (in particolare all'indometacina); la frequenza con cui si presentano queste varianti è comunque molto bassa, normalmente inferiore all'1%. Tali forme anomale di COX-1, in una persona sana, modificano significativamente il rischio di sviluppare una patologia a carico di uno degli apparati in cui le PGs svolgono un ruolo regolatorio (apparato gastro-intestinale, apparato cardiovascolare, apparato renale e tessuto cerebrale) e si associano ad un'eccessiva variabilità di risposta individuale ai farmaci antiinfiammatori non steroidei. [31,33] L'isoforma di COX che risulta maggiormente coinvolta nello sviluppo tumorale e su cui è incentrata la presente tesi è COX-2.COX-2 è codificato dal gene PTGS2 situato sul cromosoma 1, e, a differenza di COX-1, è un enzima inducibile ed è presente nelle cellule coinvolte nella risposta infiammatoria locale e sistemica. Solo nel rene entrambe le isoforme dell'enzima sono costitutivamente espresse e ciò suggerisce un ruolo di COX-2 indipendente da quello pro-infiammatorio in tale organo.COX-2 è espresso soprattutto in monociti e macrofagi, in cui l'induzione avviene rapidamente in seguito a stimoli prodotti da fattori di crescita e citochine pro-infiammatorie, da tossine batteriche, da stimoli che promuovono l'evoluzione neoplastica, come gli acidi biliari a livello intestinale ed i raggi UVB a livello cutaneo.Inoltre è importante sottolineare che durante un processo infiammatorio COX-2 produce PGE2 in quantità superiore rispetto agli altri tipi di PGs, in quanto avviene una sovraregolazione dell'enzima PGE2-sintasi. [30,31,32] L'enzima COX reagisce con l'ossigeno molecolare tramite due reazioni in sequenza e produce due metaboliti intermedi altamente instabili: la prostaglandina G2 (PGG2) e la prostaglandina H2 (PGH2), precursori delle PGs biologicamente attive.Durante la prima reazione avviene l'ossigenazione, ovvero l'enzima lega all'AA due molecole di ossigeno formando la PGG2, mentre con la seconda reazione, la perossidazione, riduce la molecola appena formata e dà origine alla PGH2 (fig. 3). [34] Figura 3. La sintesi della PGH2 Successivamente, a partire da questo precursore appena sintetizzato, altri enzimi cellulari specifici per ogni tipo di eicosanoide producono le prostaglandine delle altre serie: E2 (PGE2), F2  (PGF2  ), D2 (PGD2), la prostaciclina (PGI2), e il trombossano A2 (TXA2) (fig. 4). [30] Le prostaglandine finora scoperte sono classificate in dieci gruppi denominati con le lettere dell'alfabeto dalla A alla J e ogni gruppo è a sua volta formato da tre serie differenti di PGs, numerate da 1 a 3, a seconda del substrato da cui hanno origine: le PGs1 derivano dall'acido  A livello cardiovascolare la prostaciclina PGI2 è un forte vasodilatatore, poiché provoca il rilasciamento della muscolatura liscia dei vasi, mentre il TXA2 ha l'effetto opposto. Il TXA2 ha anche un altro ruolo in quanto favorisce aggregazione piastrinica.Nel rene le PGE2 e le PGI2 sono forti vasodilatatori, che modulando il tono vascolare intrarenale controllano la perfusione renale e glomerulare; inoltre la sola PGE2 regola l'omeostasi renale dell'acqua interferendo con l'azione dell'ormone antidiuretico e regolando anche la secrezione di renina. Tali prostaglandine inoltre favoriscono la contrazione della muscolatura uterina durante il parto. [30,31] L'azione principale delle PGs prodotte da COX-2 indotta, però, consiste nel favorire l'infiammazione in risposta ad uno stimolo endogeno o esogeno, infatti un aumento delle PGs2, è responsabile dello sviluppo dei tre aspetti cardine di un processo infiammatorio: il rossore, la febbre e il dolore.Il legame di PGE2 e PGI2 ai propri recettori endoteliali EP1, EP3 ed IP induce una marcata vasodilatazione, che risulta nel caratteristico rossore, con conseguente aumento della permeabilità vascolare ed edema.PGE2 e PGI2 svolgono anche un'azione importante a livello della trasmissione del dolore infiammatorio, aumentando la sensibilità dei terminali liberi dei neuroni sensitivi periferici, dopo legame con i recettori EP ed IP.Inoltre in caso di febbre indotta da uno stimolo esogeno sono particolarmente aumentati anche i livelli di PGE2 nel cervello, con il mantenimento dello stato febbrile grazie all'attivazione dei recettori EP1. [30,31] La PGE2 è la prostaglandina con ruolo predominante nel promuovere l'evoluzione verso la neoplasia; nei tessuti neoplastici i livelli di PGE2 sono significativamente aumentati, ma la loro concentrazione è comunque mantenuta stabile in quello che viene definito "steady-state" del microambiente tumorale grazie ad un equilibrio tra i due processi opposti di biosintesi e di catabolismo, mentre un aumento della concentrazione di questo mediatore si associa generalmente ad una progressione della malattia. [35] La PGE2 agisce legandosi ai propri recettori specifici EP1, EP2, EP3 ed EP4 e tutti svolgono un'azione nella tumorigenesi, anche se in maniera differente da un tipo di tumore all'altro; in ogni caso, il legame tra PG e recettore induce un meccanismo di feedback positivo.Il recettore EP1 è associato con l'attivazione dell'enzima fosfolipasi C, che porta ad un aumento dei livelli intra-cellulari di calcio (iCa), i quali, a loro volta, attivano l'enzima fosfokinasi C (PKC) che fosforila numerose proteine citoplasmatiche direttamente responsabili dell'attuazione del messaggio. I recettori EP2 ed EP4 invece sono accoppiati con l'enzima adenilato ciclasi (AC), che aumenta la concentrazione citoplasmatica di adenosinmonofosfato ciclico (cAMP), che va ad attivare la fosfokinasi A (PKA), la quale svolge una funzione analoga alla PKC. Anche il recettore EP3 regola la concentrazione intracellulare di cAMP, ma in maniera opposta agli altri recettori, ovvero ne diminuisce la concentrazione riducendo l'attività della PKA (fig. 5). [20,21,28,36,37,38] Figura 5. Trasmissione del segnale mediata dai recettori specifici per PGE2Analizzando in dettaglio il ruolo di PGE2 si nota la sua importanza nel promuovere il primo passaggio verso l'evoluzione neoplastica, ovvero la "iniziazione" del tumore. Essa è in grado di transattivare il gene Wnt, che previene la distruzione della -catenina, che è in grado di localizzarsi nel nucleo ed indurre la trascrizione di diversi geni promotori della proliferazione cellulare quali c-myc, ciclina D1, PPAR e COX-2 stessa (fig. 6).La regolazione di Wnt è molto importante nel promuovere la proliferazione e la sopravvivenza delle cellule dei vari tessuti durante l'embriogenesi, ma una sua disregolazione in età giovane e adulta è significativamente correlata ai processi di carcinogenesi. [23,36] Figura 6. L'azione di "iniziatore" del tumore da parte di PGE2 Figura 7. Principali meccanismi d'azione della PGE2 nell'indurre la tumorigenesi La PGE2 è, quindi, in grado di favorire l'evoluzione neoplastica (fig. 7) in quanto: Attiva l'oncogene Ras, che induce una trasformazione delle cellule neoplastiche con aumentata proliferazione cellulare e sopravvivenza. Incrementando la concentrazione citoplasmatica della proteina anti-apoptotica Bcl-2, inibisce l'apoptosi e aumenta la resistenza delle cellule neoplastiche alle classiche terapie antitumorali. Dopo il legame al recettore EP4 è in grado di attivare direttamente il recettore EGFR (recettore per il fattore di crescita dell'epidermide), anche senza il legame con il ligando specifico, e ciò porta ad un'attivazione della via del fosfatidilinositolo-3-kinasi (PI3k/Akt).Attiva anche il gene Wnt, con conseguente trascrizione dei recettori PPAR ad opera della catenina, e le metalloproteinasi (MMPs). L'attivazione di tutte queste vie stimola la migrazione cellulare, aumenta la capacità di adesione delle cellule tumorali stesse alla matrice e conferisce quindi al tumore la capacità di metastatizzare. Induce la produzione di fattori angiogenetici quali il fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF), il fattore di crescita per i fibroblasti (bFGF) e il fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF), che stimolano la formazione di nuovi capillari indispensabili per l'apporto nutrizionale per le cellule in espansione. È in grado di inibire la normale produzione di citochine da parte dei macrofagi, di inibire la proliferazione delle cellule T e B e di diminuire l'attività citotossica delle cellule natural killer (NK), con conseguente perdita della risposta immune da parte dell'organismo.[ 21,28,36,39,40] in cui si osserva non solo una mancata evoluzione verso la neoplasia conclamata ma spesso anche una regressione del numero e delle dimensioni dei polipi.INIBITORIIn questo tipo di tumori, come in altri quali carcinoma della mammella, dello stomaco, del pancreas, del polmone, delle vie urinarie e della prostata, è riportata un'aumentata attività dell'enzima COX-2, la cui espressione è anche correlata ad una maggiore resistenza alla chemioterapia e radioterapia convenzionali, peggiorando la percentuale di sopravvivenza del paziente. Si rileva inoltre una elevata concentrazione di PGs, che possono aumentare di 20-30 volte rispetto ai livelli fisiologici; questo spiega l'azione dei farmaci NSAIDs su questo tipo di cellule ed anche i medesimi effetti collaterali sulla mucosa gastrica dovuti alla contemporanea inibizione di COX-1. [21-27, 35, 41] Tutte le vie di traduzione del segnale attivate da COX-2 possono, però, essere bloccate dai farmaci che inibiscono l'attivazione dell'enzima, specifici e non specifici, portando ad un'azione anti-proliferativa, pro-apoptotica ed anti-angiogenetica. [20,35] 